具有浮置电源节点的栅极驱动器的制作方法

本公开的某些方面总体上涉及电子电路，并且更具体地涉及用于开关模式电源的驱动器架构。

背景技术：

1、电压调节器理想地提供恒定的直流(dc)输出电压，而不管负载电流或输入电压中的变化。电压调节器可以分类为线性调节器或开关调节器。虽然线性调节器往往小型且紧凑，但很多应用可以受益于开关调节器(也称为“开关转换器”)的效率的提高。线性调节器可以通过例如低压差(ldo)调节器来实现。开关调节器可以由开关模式电源(smps)来实现，诸如降压转换器、升压转换器、降压升压转换器或电荷泵。

2、例如，降压转换器是一种smps，其通常包括：(1)耦合在相对较高电压轨与开关节点之间的高压侧开关，(2)耦合在开关节点与相对较低电压轨之间的低压侧开关，以及(3)耦合在开关节点与负载(例如，由并联电容元件表示)之间的电感器。高压侧和低压侧开关通常用晶体管(称为“开关晶体管”)来实现，尽管低压侧开关可以备选地用二极管来实现。

3、电荷泵是一种smps，其通常包括至少一个开关器件，该开关器件用于通过电容器来控制跨负载的电源电压的连接。例如，在倍压器中，电荷泵电路的电容器最初可以跨电源而连接，以将电容器充电到电源电压。电荷泵电路然后可以被重新配置为将电容器与电源和负载串联连接，使跨负载的电压加倍。该两阶段循环针对电荷泵以开关频率重复。根据电路拓扑结构，电荷泵可以用于将电压乘以或除以整数或小数。

4、电源管理集成电路(电源管理ic或pmic)被用于管理主机系统的电源需求，并且可以包括和/或控制一个或多个电压调节器(例如，降压转换器或电荷泵)。pmic可以在电池操作的设备中使用，诸如移动电话、平板计算机、膝上型计算机、可穿戴设备等，以控制设备中的电功率的流动和方向。pmic可以执行设备的各种功能，诸如dc到dc转换(例如，使用如上所述的电压调节器)、电池充电、电源选择、电压缩放、功率排序等。

技术实现思路

1、本公开的系统、方法和装置每个具有若干方面，其中没有一个方面单独负责其期望属性。在不限制如以下权利要求所表达的本公开的范围的情况下，现在将简要讨论一些特征。在考虑了这一讨论之后，特别是在阅读了题为“具体实施方式”的部分之后，人们将能够理解本公开的特征如何提供本文中描述的优点。

2、本公开的某些方面提供了一种用于电源电路的开关晶体管的栅极驱动器。栅极驱动器通常包括：第一电源轨；参考轨；输出节点，用于耦合到开关晶体管的控制输入；浮置电源节点；下拉晶体管，具有耦合到栅极驱动器的输出节点的漏极并且具有耦合到参考轨的源极；以及下拉逻辑缓冲器，该下拉逻辑缓冲器具有耦合到浮置电源节点的第一电源输入，具有耦合到参考轨的第二电源输入，并且具有耦合到下拉晶体管的栅极的输出。浮置电源节点被配置为选择性地从第一电源轨和栅极驱动器的输出节点接收功率。

3、本公开的某些方面提供了一种电源管理集成电路(pmic)，该pmic包括本文中描述的栅极驱动器。

4、本公开的某些方面提供了一种供电方法。该方法通常包括：在栅极驱动器的浮置电源节点处从栅极驱动器的第一电源轨接收功率，以向栅极驱动器的下拉逻辑缓冲器供电；在浮置电源节点处通过栅极驱动器的输出节点从栅极驱动器的第二电源轨接收功率，以向栅极驱动器的下拉逻辑缓冲器供电；以及使用下拉逻辑缓冲器控制下拉晶体管，下拉晶体管耦合到栅极驱动器的输出节点。

5、本公开的某些方面提供了一种用于开关模式电源电路中的高压侧晶体管的栅极驱动器。栅极驱动器通常包括第一电源轨；参考轨；输出节点，用于耦合到高压侧晶体管的栅极；浮置电源节点；下拉晶体管，具有耦合到栅极驱动器的输出节点的漏极并且具有耦合到参考轨的源极；下拉逻辑缓冲器，该下拉逻辑缓冲器具有耦合到浮置电源节点的第一电源输入，具有耦合到参考轨的第二电源输入，并且具有耦合到下拉晶体管的栅极的输出；第一组一个或多个二极管器件，耦合在第一电源轨与浮置电源节点之间；第二组一个或多个二极管器件，耦合在栅极驱动器的输出节点与浮置电源节点之间；以及电容元件，耦合在浮置电源节点与参考轨之间。

6、为了实现上述和相关目的，一个或多个方面包括以下权利要求中充分描述和特别指出的特征。以下描述和附图详细阐述了一个或多个方面的某些说明性特征。然而，这些特征仅指示可以采用各个方面的原理的各种方式中的一些方式。

技术特征：

1.一种用于电源电路的开关晶体管的栅极驱动器，所述栅极驱动器包括：

2.根据权利要求1所述的栅极驱动器，还包括：

3.根据权利要求2所述的栅极驱动器，其中所述第一组一个或多个二极管器件包括二极管或二极管连接的晶体管，所述二极管或二极管连接的晶体管具有耦合到所述第一电源轨的阳极并且具有耦合到所述浮置电源节点的阴极。

4.根据权利要求2所述的栅极驱动器，其中所述第二组一个或多个二极管器件包括二极管或二极管连接的晶体管，所述二极管或二极管连接的晶体管具有耦合到所述栅极驱动器的所述输出节点的阳极并且具有耦合到所述浮置电源节点的阴极。

5.根据权利要求2所述的栅极驱动器，其中所述第二组一个或多个二极管器件包括源极跟随器，所述源极跟随器具有晶体管，所述晶体管的栅极耦合到所述输出节点并且所述晶体管的源极耦合到所述浮置电源节点。

6.根据权利要求1所述的栅极驱动器，还包括：

7.根据权利要求6所述的栅极驱动器，其中所述下拉晶体管包括n型晶体管，并且其中所述上拉晶体管包括p型晶体管。

8.根据权利要求1所述的栅极驱动器，其中所述浮置电源节点被配置为在所述开关晶体管的导通阶段和截止阶段期间提供电荷。

9.一种电源管理集成电路(pmic)，包括根据权利要求1所述的栅极驱动器。

10.一种开关模式电源电路，包括根据权利要求1所述的栅极驱动器，所述开关模式电源电路还包括：

11.一种用于开关模式电源电路中的高压侧晶体管的栅极驱动器，所述栅极驱动器包括：

12.一种供电方法，包括：

13.根据权利要求12所述的方法，还包括：

14.根据权利要求13所述的方法，其中：

15.根据权利要求14所述的方法，还包括通过所述栅极驱动器的所述输出节点从所述第一电源轨或所述第二电源轨中的至少一个对耦合在所述浮置电源节点与所述参考轨之间的电容元件进行充电。

16.根据权利要求13所述的方法，其中：

17.根据权利要求12所述的方法，其中：

技术总结
用于驱动开关模式电源(SMPS)电路的晶体管栅极的技术和装置。用于SMPS电路的开关晶体管的一个示例栅极驱动器通常包括第一电源轨；参考轨；用于耦合到开关晶体管的控制输入的输出节点；浮置电源节点；具有耦合到栅极驱动器的输出节点的漏极并且具有耦合到参考轨的源极的下拉晶体管；以及下拉逻辑缓冲器，该下拉逻辑缓冲器具有耦合到浮置电源节点的第一电源输入，具有耦合到参考轨的第二电源输入，并且具有耦合到下拉晶体管的栅极的输出。浮置电源节点被配置为选择性地从第一电源轨和栅极驱动器的输出节点接收功率。

技术研发人员：T·斯托克斯塔德,G·瓦伦蒂诺,R·贡卡尔维斯
受保护的技术使用者：高通股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15