用于具有浮置源极节点的晶体管的控制电路

本公开内容涉及用于利用浮置源极节点为晶体管供电的控制电路。

背景技术：

1、在晶体管被用于源极或发射极节点不能持续连接至恒定电压的应用时，例如使位于电路中间的部件短路时，需要浮置电源来控制晶体管。使用开关电路系统来控制变压器、电感器或电容器的典型浮置供电电路使电路设计的复杂性和成本增加。

2、如果占空比“接通”状态时间合理地低，则晶体管电流要求如使用场效应晶体管时那样低，保证浮置的源极节点维持正或等于电源地，并且使该源极节点可以在“关断”状态期间接地，然后可以使用在“关断”状态期间充电并且在“接通”状态期间浮置的电容器来实现较简单的浮置电源。对于长期应用，可以使用可再充电电池代替电容器。

3、电气电路和电子电路通常具有参考公共节点的一个或多个电源；在ac电路的情况下所述公共节点为中性节点或者在dc电路的情况下所述公共节点为地。浮置电源是特殊情况，然而需要将浮置电源的参考地与其他电源的公共参考地解耦并使得其能够跟随另一参考信号。

4、在设计浮置电源时考虑例如电力要求、尺寸和成本。绝大多数设计包括开关电路和至少一个电容器；一些设计包括变压器或电感器。一种典型类型的浮置电源设计涉及具有电隔离的次级绕组的变压器、控制初级绕组的开关电路以及对次级绕组的一些调节。这些电路趋于有利于要求较多电力的应用，但增加了相当大的尺寸和成本。其他设计使用具有电感器以及一个或多个电容器的开关电路。这些电路趋于提供中等电力、较小且较便宜；但仍需要开关电路。因此，期望提供用于在不使用变压器或开关电路的情况下为具有浮置源极节点的晶体管供电的控制电路。

5、本部分提供了与本公开内容相关的不一定是现有技术的背景信息。

技术实现思路

1、该部分提供对本公开内容的总体概述，并且不是对本公开内容的全部范围或全部特征的全面公开。

2、针对具有浮置源极节点的场效应晶体管提供控制电路。该控制电路包括：电荷存储装置，其电连接在场效应晶体管的栅极与dc电源之间；栅极控制电路，其电连接在电荷存储装置与场效应晶体管的栅极之间；以及充电控制电路，其电连接在dc电源与电荷存储装置之间。栅极控制电路被配置成：接收栅极控制信号并且进行操作，以在栅极控制信号的接通时间期间接通场效应晶体管，并且在栅极控制信号的关断时间期间关断场效应晶体管。栅极控制电路还进行操作，以在栅极控制信号的关断时间期间，将场效应晶体管的源极端子和电荷存储装置的负端子电耦接至地。充电控制电路也被配置成：接收栅极控制信号并且进行操作，以在栅极控制信号的关断时间期间，利用来自dc电源的电力对电荷存储装置进行充电。

3、在示例实施方式中，如下实现栅极控制电路和充电控制电路。对于栅极控制电路，在场效应晶体管的栅极端子与地之间电耦接第一开关，其中，第一开关根据栅极控制信号被激励为断开和闭合。例如，第一开关进一步被限定为晶体管，并且该晶体管在栅极控制信号的关断时间期间将场效应晶体管的源极端子电耦接至地。对于充电控制电路，在dc电源与电荷存储装置之间电耦接第三开关，其中，第三开关根据栅极控制信号被激励为断开和闭合，使得场效应晶体管在栅极控制信号的接通时间期间接通、在栅极控制信号的关断时间期间关断，并且在栅极控制信号的关断时间期间利用来自dc电源的电力对电荷存储装置进行充电。注意，场效应晶体管在不使用变压器的情况下电连接至dc电源。

4、在一些实施方式中，控制电路还包括电耦接在dc电源与第三开关的栅极端子之间的低通滤波器。控制电路还可以包括电耦接在dc电源与电荷存储装置的正端子之间的二极管。

5、在一个应用中，控制电路的场效应晶体管电耦接至交通工具中的点火线圈。

6、根据本文提供的描述，其他适用领域将变得明显。本
技术实现要素：
中的描述和特定示例仅旨在用于说明的目的而不旨在限制本公开内容的范围。

技术特征：

1.一种用于具有浮置源极节点的场效应晶体管的控制电路，包括：

2.根据权利要求1所述的控制电路，其中，所述栅极控制电路进行操作，以在所述栅极控制信号的关断时间期间将所述场效应晶体管的源极端子和所述电荷存储装置的负端子电耦接至地。

3.根据权利要求2所述的控制电路，其中，所述栅极控制电路包括电耦接在所述场效应晶体管的栅极端子与地之间的第一开关。

4.根据权利要求3所述的控制电路，其中，所述充电控制电路包括电耦接在所述dc电源与所述电荷存储装置之间的第三开关。

5.根据权利要求4所述的控制电路，其中，所述充电控制电路还操作成在从所述栅极控制信号的接通时间向所述栅极控制信号的关断时间转变的期间延迟所述第二开关的激活。

6.根据权利要求1所述的控制电路，其中，所述场效应晶体管在不使用变压器的情况下电连接至所述dc电源。

7.根据权利要求1所述的控制电路，其中，所述电荷存储装置进一步被限定为电容器。

8.根据权利要求1所述的控制电路，其中，所述场效应晶体管电耦接至交通工具中的点火线圈。

9.一种控制电路，包括：

10.根据权利要求9所述的控制电路，其中，所述第一开关进一步被限定为晶体管，并且该晶体管在所述栅极控制信号的关断时间期间将所述场效应晶体管的源极端子电耦接至地。

11.根据权利要求10所述的控制电路，其中，所述第三开关进一步被限定为晶体管。

12.根据权利要求11所述的控制电路，还包括电耦接在所述dc电源与所述第三开关的栅极端子之间的低通滤波器。

13.根据权利要求9所述的控制电路，还包括电耦接在所述dc电源与所述电荷存储装置的正端子之间的二极管。

14.根据权利要求9所述的控制电路，其中，所述场效应晶体管在不使用变压器的情况下电连接至所述dc电源。

15.根据权利要求9所述的控制电路，其中，所述电荷存储装置进一步被限定为电容器。

16.根据权利要求9所述的控制电路，其中，所述场效应晶体管电耦接至交通工具中的点火线圈。

技术总结
针对具有浮置源极节点的场效应晶体管提供控制电路。该控制电路包括：电荷存储装置，其电连接在场效应晶体管的栅极与DC电源之间；栅极控制电路，其电连接在电荷存储装置与场效应晶体管的栅极之间；以及充电控制电路，其电连接在DC电源与电荷存储装置之间。栅极控制电路被配置成接收栅极控制信号并且进行操作，以在栅极控制信号的接通时间期间接通场效应晶体管，并且在栅极控制信号的关断时间期间关断场效应晶体管。充电控制电路也被配置成接收栅极控制信号并且进行操作，以在栅极控制信号的关断时间期间，利用来自DC电源的电力对电荷存储装置进行充电。

技术研发人员：凯文·大卫·莫兰,朱国明
受保护的技术使用者：密歇根州立大学董事会
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12