形成半导体器件的方法

文档序号:1345596 发布日期:2020-07-21 浏览:11次 >En<

阅读说明:本技术 形成半导体器件的方法 (Method of forming semiconductor device ) 是由 市川淳启 猪饲啓太 于 2020-01-07 设计创作,主要内容包括:本发明题为“形成半导体器件的方法”。在一个实施方案中,一种用于高侧驱动器的控制电路形成交替信号以控制存储模式和保持模式。该控制电路的实施方案存储大于输入电压的电压,这导致对于所述周期中的一个周期的至少一部分存储大量电荷。该电荷用对于所述周期中的另一周期的至少一部分向该驱动器供应操作电压。(The invention provides a method for forming a semiconductor device. In one embodiment, a control circuit for a high-side driver forms an alternating signal to control a storage mode and a hold mode. Embodiments of the control circuit store a voltage greater than the input voltage, which results in a large amount of charge being stored for at least a portion of one of the cycles. The charge supplies an operating voltage to the driver for at least a portion of another of the cycles.)

形成半导体器件的方法

对现有临时申请的优先权要求

本申请要求之前于2019年1月14日提交的发明名称为“形成半导体器件的方法(METHOD OF FORMING A SEMICONDUCTOR DEVICE)”的临时申请No.62/791,961的优先权,该临时申请案卷号为ONS03144L01US,并且具有共同发明人Ichikawa等人,据此将该文献以引用方式并入本文。

相关申请的交叉引用

本申请涉及案卷编号为ONS03155US的发明名称为“形成半导体器件的方法(METHOD OF FORMING A SEMICONDUCTOR DEVICE)”的申请,该申请具有共同转让人以及发明人Ichikawa等人,该申请与本申请同时提交,并据此将该申请以引用方式并入本文。

背景技术

本发明整体涉及电子器件,并且更具体地讲,涉及半导体、半导体结构以及形成半导体器件的方法。

过去,半导体工业利用各种电路和方法来控制按照H桥或半H桥配置进行配置的开关或晶体管。这些类型的配置一般被用到各种应用中,包括电源控制器、升压模式电源控制器、马达驱动器和其他电路。控制电路一般需要高电压才能启用H桥或半H桥配置的一个或多个高侧晶体管。例如,N沟道晶体管通常需要较高的电压。

一些控制电路利用自举电路提供高电压。一些其他电路利用电荷泵电路来产生高电压。这两种配置一般都需要外部电容器,因为电容器必须具有大的值以便供应足以驱动晶体管的电流。在一些实施方案中,电容器被集成到半导体器件上,这些集成电容器占据半导体器件上的大面积并且给半导体器件增加了附加成本。

此外,自举电路配置经常不能以基本上100%的占空比启用高侧晶体管。

因此,希望具有一种电路和方法,该电路和方法生成启用晶体管所需的高电压,能够以基本上100%的占空比提供该高电压,能够使用较小值的电容器,占据半导体器件的较小面积,并且/或者降低电磁干扰生成的噪声。

发明内容

根据本公开的一个方面,提供给了一种用于高侧驱动器的控制电路,包括:

控制电路,所述控制电路被配置用于形成用以控制高侧晶体管的第一信号以及形成用以控制低侧晶体管的第二信号,以由高电压形成输出电压;

用于接收所述高电压的第一输入;

用于接收小于所述高电压的输入电压的第二输入;

第一电容器;

第二电容器;

第一驱动器,所述第一驱动器被耦接来接收所述第一信号并且被配置用于响应于所述第一信号的生效状态来启用所述高侧晶体管;

第二驱动器,所述第二驱动器被耦接来接收所述第二信号并且被配置用于响应于所述第二信号的生效状态来启用所述低侧晶体管;

电压生成电路,所述电压生成电路被配置用于针对所述第二信号的所述生效状态的至少一部分,形成多个存储周期,所述多个存储周期中的第一存储周期包括交替地对于所述第一存储周期的第一部分基本上将所述输入电压存储在所述第一电容器上以将第一电荷存储在所述第一电容器上,以及随后对于所述第一存储周期的第二部分使所述第一电容器与所述输入电压串联耦接以在所述第二电容器上形成第二电荷和第二电压;并且

所述电压生成电路被配置用于针对所述第一信号的所述生效状态的至少一部分,形成多个保持周期,所述多个保持周期中的第一保持周期包括对于所述第一保持周期的第一部分将所述第一电容器串联耦接在所述第二电容器和所述高电压之间,以及随后对于所述第一保持周期的第二部分基本上将所述输入电压存储在所述第一电容器上以将所述第一电荷存储在所述第一电容器上。

在一些实施例中,所述控制电路被配置用于:对于所述第一信号保持失效的间隔的至少一部分,响应于使所述第二信号生效而继续形成所述存储周期。

在一些实施例中,所述电压生成电路包括耦接至所述第一电容器的第一端子的第一晶体管,并且其中,所述控制电路启用所述第一晶体管,以使所述第一电容器串联耦接在所述输入电压和公共参考电压之间,以将所述第一电荷存储在所述第一电容器上。

在一些实施例中,所述电压生成电路包括第二晶体管,所述第二晶体管耦接至所述第一电容器的所述第一端子并且还被耦接来接收所述高电压,其中,对于所述第一保持周期的所述第一部分,所述控制电路启用所述第二晶体管以将所述第一电容器串联耦接在所述第二电容器和所述高电压之间。

根据本公开的一个方面,提供给了一种形成用于高侧驱动器的控制电路的方法,包括:

配置所述控制电路来控制第一驱动器以操作第一开关以及控制第二驱动器以操作第二开关,来由第一电压形成输出电压;

配置所述控制电路来接收输入电压以及由所述输入电压形成用于所述第二驱动器的操作电压;

配置所述控制电路来在第一电容器上存储临时电压,所述临时电压不小于所述输入电压的基本上两倍,其中,所述控制电路被配置用于对于所述第二开关被启用的第一时间间隔的至少一部分,将所述临时电压存储在所述第一电容器上;

配置所述控制电路来响应于控制所述第一驱动器来启用所述第一开关而耦接所述第一电容器来供应电流和电压以操作所述第一驱动器,其中,使所述第一电容器基本上以所述输出电压为参考;以及

将所述控制电路配置为:对于所述第一驱动器被控制以启用所述第一开关的第二时间间隔,将第二电容器串联耦接至所述第一电压和所述第一电容器之间以向所述第一驱动器供应电流和电压,以及随后对于所述第一驱动器被控制以启用所述第一开关的第三时间间隔,由所述输入电压对第二电容器充电。

在一些实施例中,将所述控制电路配置为针对序列来在所述第一电容器上存储所述临时电压包括,将所述控制电路配置用于:对于所述第一时间间隔的第一部分,将所述第二电容器耦接为被基本上充电至所述输入电压,以及随后对于所述第一时间间隔的第二部分,耦接至所述输入电压和所述第二电容器之间以将所述临时电压存储在所述第一电容器上。

在一些实施例中,所述方法进一步包括将所述控制电路配置为对于所述第一时间间隔连续地重复所述序列。

根据本公开的一个方面,提供给了一种形成半导体器件的方法,包括:

将控制电路配置用于控制第一驱动器以操作第一开关以及控制第二驱动器以操作第二开关,从而由第一电压形成输出电压;

将所述控制电路的输入配置用于接收输入电压;

将所述控制电路配置用于形成大于所述输入电压的临时电压,包括对于所述第二开关被启用的第一时间间隔的至少一部分形成所述临时电压,其中,所述临时电压由所述输入电压形成;以及

将所述控制电路配置用于响应于控制所述第一驱动器以启用所述第一开关而将所述第一驱动器耦接为基本上接收所述临时电压,以供应电流和电压来操作所述第一驱动器。

在一些实施例中,所述方法进一步包括:

将所述控制电路配置为:对于所述第一驱动器被控制以启用所述第一开关的第二时间间隔的至少第一部分,形成基本上是所述输入电压的第二电压,以及随后对于所述第二时间间隔的第二部分,将所述第二电压串联耦接在所述第一电压和所述第一驱动器的电力输入之间以向所述第一驱动器供应电压和电流。

在一些实施例中,将所述控制电路配置用于形成所述临时电压包括,将所述控制电路配置为形成序列,以将第一电容器基本上充电至所述输入电压,以及随后将所述第一电容器串联耦接在所述输入电压和第二电容器之间,以将所述临时电压存储在所述第二电容器上,

其中,对于所述第一时间间隔所述控制电路连续地重复所述序列。

附图说明

图1示意性地示出了根据本发明的包括控制电路的半H桥电路的实施方案的部分的示例;

图2是具有示出在根据本发明的图1的电路的实施方案的操作期间可能生成的信号中的一些的曲线图的图示;

图3示出了根据本发明的具有例示图1的电路的模式中的一些模式的步骤的流程图;并且

图4示出了根据本发明的包括图1的电路的半导体器件的放大平面图。

为使图示清晰且简明,图中的元件未必按比例绘制,一些元件可能为了进行示意性的说明而被夸大,而且除非另外规定,否则不同图中的相同参考标号指示相同的元件。此外,为使描述简单,可省略公知步骤和元件的描述和细节。如本文所用,载流元件或载流电极意指器件的载送通过器件的电流的元件,诸如MOS晶体管的源极或漏极或者双极型晶体管的发射极或集电极或者二极管的阴极或阳极,而控制元件或控制电极意指器件的控制通过器件的电流的元件,诸如MOS晶体管的栅极或者双极型晶体管的基极。另外,一个载流元件可载送沿一个方向通过器件的电流,诸如载送进入器件的电流,而第二载流元件可载送沿相反方向通过器件的电流,诸如载送离开器件的电流。尽管器件在本文中可以被描述为某些N沟道或P沟道器件或者某些N型或P型掺杂区,但本领域的普通技术人员将理解,根据本发明的互补器件也是可以的。本领域的普通技术人员理解,导电类型是指通过其发生传导的机制,诸如通过孔或电子传导,因此,导电类型不是指掺杂浓度而是指掺杂类型,诸如P型或N型。本领域的技术人员应当理解,本文所用的与电路操作相关的术语“在……期间”、“在……同时”和“当……时”并不确切地意指称某个动作在引发动作后立即发生,而是指在初始动作所引发的反应之间可能存在一些较小但合理的延迟,诸如各种传播延迟。另外,术语“在……同时”意指某个动作至少在引发动作持续过程中的一段时间内发生。词语“大概”或“基本上”的使用意指元件的值具有预期接近陈述值或位置的参数。然而,如本领域所熟知,始终存在妨碍值或位置确切地为陈述值或位置的微小差异。本领域公认的是,高达至少百分之十(10%)(并且对于包括半导体掺杂浓度的一些元件,高达百分之二十(20%))的偏差是与确切如所述的理想目标相差的合理偏差。在关于信号状态使用时,术语“生效”意指信号的有效状态,而术语“失效”意指信号的无效状态。信号的实际电压值或逻辑状态(诸如“1”或“0”)取决于使用的是正逻辑还是负逻辑。因此,如果使用的是正逻辑,则高电压或高逻辑可生效,如果使用的是负逻辑,则低电压或低逻辑可生效;而如果使用的是正逻辑,则低电压或低状态可失效,如果使用的是负逻辑,则高电压或高逻辑可失效。在本文中,使用正逻辑约定,但本领域的技术人员理解,也可以使用负逻辑约定。权利要求书和/或

具体实施方式

中的术语“第一”、“第二”、“第三”等(如用在元件名称的一部分中)用于区分在类似元件之间,并且不一定描述时间上、空间上、等级上或任何其他方式的顺序。应当理解,如此使用的术语在适当情况下可互换,并且本文所述的实施方案能够以除本文所述或举例说明外的其他顺序来操作。提到“一个实施方案”,意味着结合该实施方案描述的特定的特征、结构或特性包括在本发明的至少一个实施方案中。因此,在本说明书通篇内的不同位置出现的短语“在一个实施方案中”,不一定都指同一个实施方案,但在某些情况下,有可能指同一个实施方案。此外,如本领域的普通技术人员所清楚的,在一个或多个实施方案中,具体特征、结构或特性可以任何合适的方式结合。

下文将适当举例说明并描述的实施方案可缺少本文未具体公开的任何元件,并且/或者可在缺少本文未具体公开的任何元件的情况下实施。

具体实施方式

图1示意性地示出了包括控制电路19的半H桥电路10的实施方案的部分的示例。电路19被配置为交替地驱动高侧开关(诸如例如,晶体管11)和低侧开关(诸如例如,晶体管12),以在输出部16上形成输出电压(VO)。这些开关(诸如例如,晶体管11和晶体管12)可以是按照半H桥配置连接的,诸如,按照堆叠配置串联连接至一起。一个实施方案可以包括:开关(诸如例如,晶体管11和晶体管12)在桥节点13处连接在一起。在一些实施方案中,输出部16可以连接至节点13。在一些实施方案中,晶体管11-12和节点13可以是作为电路19的部分被包括的或者可以被包括到电路内。电路10在电压输入部14和公共返回部15之间接收操作电压或输入电压(Vin)。在一些实施方案中,返回部15可以被连接以接收公共参考电压。在一个实施方案中,公共参考电压可以是接地参考电压。在输入部14上接收的输入电压通常是用于操作电路19及其元件中的某些元件的值。在一些实施方案中,输入电压可以是大约五伏(5V),在其他实施方案中可以是大约三伏(3V),或者更小。

电路10还在高电压(HV)输入部18上接收通过晶体管11接收的高电压(HV)。该高电压(HV)通常比输入部14上接收的电压大得多。在一个实施方案中,输入电压可以基本上不大于该高电压或者大约等于该高电压。一个实施方案可以包括:该高电压可以小于该输入电压。一个实施方案可以包括:该高电压可以是输入部14上的电压的两倍,并且在其他实施方案中可以更大。在一个实施方案中,高电压可以是大约十二伏(12V)或者大约二十四伏(24V),或者更大。

电路19包括被耦接为驱动高侧开关(诸如例如,晶体管11)的高侧驱动电路或驱动器21、以及被配置为驱动低侧开关(诸如例如,晶体管12)的低侧驱动电路或驱动器20。因为驱动器20正在驱动晶体管12,并且在一个实施方案中,其以公共参考电压为参考,所以驱动器20能够由低于驱动器21的较低操作电压操作。驱动器20可以具有接收从输入部14接收的操作电压以作为驱动器20的操作电压的实施方案。然而,驱动器21需要更高操作电压,以生成用以启用晶体管11的更高驱动电压。例如,晶体管11的实施方案可以以输出部16或节点13为参考。驱动器21接收来自节点23的更高操作电压。在一些实施方案中,该更高操作电压可以被称为自举电压。

电路19包括电压生成电路30,该电压生成电路被配置为形成用于操作驱动器21的自举电压。如将在下文进一步看到的,电路19或者电路30被配置为交替地按照存储模式和保持模式操作。在存储模式下,电路19被配置为存储将为驱动器21供应电流并且有助于形成自举电压的电荷。在保持模式下,电路19被配置为供应自举电压并向驱动器21供应保持电流。电路19还包括电容器26,该电容器可以有助于向驱动器21供应自举电压。电路30的实施方案还可以包括二极管27,以有助于形成自举电压。

电路30包括充电电路40和存储电路32。电路30还包括传输电路,该传输电路包括传输晶体管51、晶体管53和电阻器54-55。充电电路40包括晶体管45、晶体管46和晶体管47以及飞跨电容器43。在一些实施方案中,晶体管47具有高击穿电压,例如高漏极到源极击穿电压。例如,晶体管47的击穿电压可以高于从输入部18接收的电压。示例性实施方案可以包括:晶体管47可以具有至少四十伏(40V)的漏极到源极击穿电压。一个实施方案可以包括:晶体管45和晶体管46也可以具有高击穿电压。在一个实施方案中,晶体管47可以具有比晶体管45-46高的击穿电压。电路40还可以包括阻塞二极管41、阻塞二极管48和阻塞二极管49。存储电路32可以具有存储电容器33并且可以具有任选的二极管35和二极管36。电路30可以具有其中电容器33的电容大于电容器43的电容的实施方案。在一个实施方案中,二极管35和二极管36可以有助于保护电容器33免受过大电压的影响。一个实施方案可以包括:二极管35和二极管36可以为齐纳二极管。

电路19的控制器或控制电路68生成控制信号,以控制晶体管11-12并且还控制电路40。例如,对晶体管45-47加以控制。

图2是具有示出了在电路19的实施方案的操作期间可能生成的信号中的一些的曲线图的图示。横坐标表示时间,纵坐标表示所示信号的增大的值。曲线图61示出了用于启用晶体管11的高侧控制(H)信号,并且曲线图62示出了用于启用晶体管12的低侧控制(L)信号。本领域的技术人员将认识到,驱动器20和驱动器21被示出为非反相驱动器,使得H信号和L信号的生效状态具有正逻辑,然而,这些驱动器可以具有其他实施方案,并且H信号和L信号的生效状态可以具有不同的值。

曲线图63示出了用于启用晶体管45的P1控制信号,曲线图64示出了用于启用晶体管46的P2控制信号,并且曲线图65示出了用于启用晶体管47的P3控制信号。为了解释的简单起见,将信号P1-P3示为具有被例示为高电平或正电平的有效状态。然而,在一个实施方案中,晶体管45和晶体管47是在对应控制信号处于较低电平时被启用的P沟道晶体管,因此,采用反相器66和反相器67使信号P1和P3反相,以便启用晶体管45和晶体管47。本领域的技术人员将认识到,在一些实施方案中,P1控制信号和P3控制信号可以是反相的并且反相器66和67可以被省略,或者这些晶体管可以是其他类型的晶体管。这一描述参考了图1至图2。

为了有助于操作,电路68被配置为在比操作晶体管11和晶体管12的频率高的频率下来操作晶体管45-47。在一个示例性实施方案中,晶体管45-47可以在大于一(1)MHz的频率下被启用。在其他实施方案中,该频率可以为至少六(6)MHz。在一个实施方案中,可以在低于大约一百(100)KHz的频率下操作晶体管11-12。一个实施方案可以包括:可以在大约二十(20)KHz的频率下操作晶体管11-12。

在存储模式下,电路19被配置为操作电路40,以在电容器33上形成临时电荷。对于低侧晶体管12被启用并且高侧晶体管11被禁用的时间间隔的至少一部分,控制电路68操作晶体管45-47,以使得电路40以存储模式操作,以便将电荷存储在电容器33上以作为临时电荷。例如,电路68可以形成多个存储周期,使得每个存储周期交替地启用晶体管45和晶体管46,以存储电荷,同时晶体管12被启用并且晶体管11被禁用。在存储周期中,晶体管45和晶体管46可以互斥地交替启用,其中,晶体管45和46两者不同时被启用。还可以将这种情况称为相互异相启用。

例如,假设在时间T0处,L信号是高信号,使得晶体管12被启用,并且H信号是低信号,使得晶体管11被禁用。在时间T0处,使信号P1和信号P3无效并且使信号P2生效,因而晶体管45和晶体管47被禁用并且晶体管46被启用。启用晶体管46使得电流从输入部14通过二极管48流至电容器43并通过晶体管46,由此对电容器43进行充电。存储在电容器43上的电压基本上是输入电压或者是输入电压减去二极管48的压降。在一个实施方案中,输入电压可以是大约五伏(5V),并且存储在电容器43上的电压可以是大约四又二分之一伏(4.5V)。将电压存储在电容器43上导致将电荷存储在电容器43上。在时间T1处,电路30禁用晶体管46并启用晶体管45。例如,电路68可以使信号P2无效,然后使信号P1生效。启用晶体管45将电容器43与来自输入部14的输入电压串联连接,并且形成跨电容器33的基本上为输入电压加上电容器43上存储的电压的临时电压,从而将该临时电压存储在电容器33上。因为晶体管12被启用并且晶体管11被禁用,所以电容器33的较低端子被基本上保持在返回部15中的公共参考电压的值。在一个实施方案中,这样有助于将该临时电压存储在电容器33上。存储该临时电压导致将临时电荷存储在电容器33上。对于大约五伏(5V)的输入电压的实施方案,施加到电容器33的电压可以大约为五伏(5V)减去二极管49的电压降(例如四又二分之一伏(4.5V))再加上存储在电容器43上的四又二分之一伏(4.5V),或者大约为九伏(9V)。因此,电路30已经完成了一个存储周期,例如T0到T1。电路30被配置为在晶体管12被启用并且晶体管11被禁用的间隔期间形成多个这样的存储周期。

接下来在时间T2处,电路30开始另一个存储周期,并且通过禁用晶体管45然后启用晶体管46而再次对电容器43进行充电。电路30接下来启用晶体管45,从而再次将该临时电压和电荷存储在电容器33上。随着在晶体管12被启用并且晶体管11被禁用的时间间隔期间晶体管45和晶体管46被交替地启用,重复这一对电容器43进行充电随后将电荷存储在电容器33上的储存周期。本领域的技术人员将理解,在晶体管45被启用的第一存储周期期间电容器33可能未被完全充电至该临时电荷或电压,而是在几个存储周期内存储在电容器33上的电压或电荷稳步提高到该临时电荷或电压。

由于使H信号无效,因而晶体管53被禁用,这导致晶体管51被禁用。因此,在存储模式期间,电容器33上的电荷不被耦接至电容器26。

随后在时间T3处,电路19在晶体管11被禁用的同时禁用晶体管12。在一个实施方案中,电路30还停止在存储模式下操作,从而停止交替地开关晶体管45和晶体管46,如通过在时间T3处使信号P1无效并且使信号P2生效所例示的。

在存储模式期间,电容器33被充电至基本上是输入部14上的输入电压的两倍的电压值,这导致将临时电荷存储在电容器上。在一个实施方案中,节点34处的电压也升高。由于电容器33被充电至基本上是输入电压的两倍的电压,因此存储在电容器33上的电荷相当于在具有电容器33的电容的两倍的电容器上存储的并被充电至该输入电压的电荷。因此,这一将电容器33充电至大于输入电压的电压的序列在电容器33上存储了大量电荷,并且促进使用较小电容值来获得接下来向驱动器21供应电流所需的量的电荷。使用较小电容值降低了其上形成有电路19的半导体器件的成本。

在时间T4处,电路19控制驱动器21以启用晶体管11。例如,电路68可以使H信号生效以启用晶体管11,并且还可以保持L信号无效,从而使晶体管12保持禁用。注意,在晶体管12被禁用和晶体管11被启用之间存在非重叠时间间隔(从时间T3到时间T4),以便使直通电流最小化并且避免损坏晶体管11和晶体管12。在该非重叠时间间隔期间,晶体管45和晶体管47被禁用,晶体管46被启用,并且存储模式和保持模式均被禁用。在一个实施方案中,电容器43可以在T3和T4之间的间隔期间被充电,在该间隔期间晶体管11和12均被禁用。

对于晶体管11被启用并且晶体管12被禁用的时间间隔的至少一部分,电路19被配置为在保持模式下操作,以向驱动器21供应自举电压和保持电流。例如,电路19可以被配置为在时间T4处或刚好在T4之后开始以保持模式操作。在一个实施方案中,控制驱动器21来启用晶体管11导致存储在电容器33上的临时电荷或电压被作为自举电压耦接至驱动器21,并且在晶体管11的启用期间供应用于操作驱动器21的电流。在一个实施方案中,使H信号生效以启用晶体管11还可以启用晶体管53,该晶体管将晶体管51的栅极拉低,以启用晶体管51,从而将节点23耦接至节点34和电容器33两者。因此,电路30将电容器33连接为向驱动器21供应临时电荷和电压,以有助于启用晶体管11。由于电容器33以输出部16为参考,因此来自电容器33的电压被添加到输出部16上的输出电压(Vo)上,从而变成节点23处的用于操作驱动器21的自举电压。本领域的技术人员将认识到,因为晶体管11被启用,所以输出电压(Vo)基本上是来自输入部18的高电压(HV),因此电容器33基本上以该高电压(HV)为参考。另外,来自电容器33的临时电荷中的一些被传送到电容器26,使得电容器26可以有助于将向驱动器21供应保持电流。

在保持模式期间,电路68可以被配置为控制晶体管45-47,从而继续向驱动器21供应自举电压和保持电流。对于晶体管11被启用并且晶体管12被禁用的时间间隔的至少一部分,电路68形成多个保持周期,使得每个保持周期交替地启用晶体管46和晶体管47,从而在电容器43上存储电荷,并且向驱动器21供应自举电压和保持电流。在保持周期中,晶体管46和晶体管47可以被互斥地交替启用,其中晶体管46和晶体管47两者不同时被启用,从而彼此异相。

在时间T4处或刚好在T4之后,电路19可以被配置为启用晶体管47。启用晶体管47使来自输入部18的高电压(HV)与电容器43串联耦接,并向节点23施加基本上是该高电压(HV)加上存储在电容器43上的电压的自举电压。因为晶体管11被启用并且正在向输出部16施加高电压(HV),所以驱动器21以输出部16上的高电压(HV)为参考。由于来自电容器43的电压也耦接至该HV,因此电容器43也以该HV为参考,因而电容器43上的电压变成了用于操作驱动器21的自举电压,并且电容器43还供应保持电流。例如,电容器43的端子通过晶体管47连接至该HV,并且电容器43的第二端子通过二极管41连接至电容器33,而且还通过晶体管51连接至驱动器21的电力输入端子。在一个实施方案中,二极管48阻断输入电压并允许将电容器43耦接至该HV。由于电容器33和电容器26也耦接至输出部16上的HV,因此来自电容器43的电荷中的一些也可以被传送到电容器33和电容器26。

在时间T5处,电路19禁用晶体管47并启用晶体管46,从而再次将电容器43基本上充电至来自输入部14的电压。对于保持周期的这一部分,电容器33和电容器26供应用以在保持周期的这一部分期间操作驱动器21的保持电流和自举电压。这一在电容器43上存储电荷然后使电容器43以该HV为参考从而向驱动器21供应自举电压和保持电流的保持周期在晶体管11被启用并且晶体管12被禁用的时间间隔的至少一部分期间连续地重复。

在时间T6处,电路68控制驱动器21,以禁用晶体管11。例如,电路68可以使H信号失效,从而至少在晶体管12被禁用的同时开始禁用晶体管11。因为晶体管11和晶体管12被禁用,电路19还停止保持模式并且不再交替地对电容器43进行充电以及供应保持电流,所以存储模式保持被禁用。

在时间T7处,电路68控制驱动器20,以启用晶体管12。例如,电路68可以在晶体管11被禁用的同时再次使L信号生效,以启用晶体管12。需注意,在禁用晶体管11和启用晶体管12之间存在时间间隔。在这一时间间隔期间,晶体管45-47不被交替地开关。在时间T7处,电路68再次以存储模式操作,以形成交替地操作晶体管45和晶体管46的存储循环,如前文在时间T0至时间T3之间所解释的那样。

本领域的技术人员将认识到,实施方案可以包括:电路19或者电路30可以被配置为在控制驱动器20以禁用晶体管12之后并且在控制驱动器21以启用晶体管11之前继续形成存储循环(因此,在存储模式下操作)。

本领域的技术人员还将认识到,可以用受到控制而对于晶体管45和晶体管46分别被启用的时间间隔的一部分被启用的晶体管代替相应的二极管41和二极管48。

图3示出了具有例示电路19(图1)的模式中的一些模式的步骤的流程图110。在步骤111处,电路19控制驱动器20,以在晶体管11被禁用之后启用晶体管12,或者电路30以存储模式操作,以形成多个存储周期。保持模式被禁用。在步骤112处,电路19控制驱动器20,以禁用晶体管12并且晶体管11保持禁用,并且电路19禁用存储模式和保持模式两者的操作。备选实施方案可以包括:电路19对于步骤112继续以存储模式操作。在步骤113处,电路19控制驱动器21,以启用晶体管11并且晶体管12保持禁用,并且电路19或者电路30以保持模式操作以形成多个保持周期。但是存储模式保持禁用。在步骤114处,电路19控制驱动器21,以禁用晶体管11并且晶体管12保持禁用,并且电路19或者电路30禁用保持模式下的操作,并且继续禁用存储模式下的操作。

为了促进前文描述的操作和功能,输入部18被连接至晶体管47的源极和晶体管11的漏极。输入部14被公共地连接至二极管27的阳极、二极管48的阳极和晶体管45的源极。二极管48的阴极被公共地连接至电容器43的第一端子和二极管41的阳极。二极管41的阴极被公共地连接至二极管35的阴极、节点34、电容器33的第一端子、电阻器54的第一端子和晶体管51的源极。晶体管51的漏极被公共地连接至电容器26的第一端子、节点23、二极管27的阴极、驱动器21的电力输入部和二极管24的阴极。驱动器21的电力返回端子被公共地连接至输出部16、二极管24的阳极、电容器26的第二端子、晶体管53的源极、电容器33的第二端子和二极管36的阳极。二极管36的阴极连接至二极管35的阳极。晶体管53的漏极连接至电阻器55的第一端子。电阻器55的第二端子被公共地连接至晶体管51的栅极和电阻器54的第二端子。驱动器21的输出部被连接至晶体管53的栅极并且被配置为连接至晶体管11的栅极。驱动器21的输入部连接至电路68的输出部,以接收H信号。在一个实施方案中,晶体管11的源极连接至输出部16和晶体管12的漏极。晶体管12的源极连接至返回部15。晶体管45的栅极连接至反相器66的输出部,该反相器的输入部被连接为接收来自电路68的P1信号。晶体管45的漏极连接至二极管49的阳极。二极管49的阴极被公共地连接至电容器43的第二端子、晶体管47的漏极和晶体管46的漏极。晶体管46的源极连接至返回部15,并且晶体管46的栅极被连接为接收来自电路68的P2信号。晶体管47的栅极连接至反相器67的输出部,该反相器的输入部被连接为接收来自电路68的P3信号。驱动器20的输入部被连接为接收来自电路68的L信号,并且输出部被配置为连接至晶体管12的栅极。

图4示出了形成在半导体管芯117上的半导体器件或集成电路116的实施方案的一部分的放大平面图。在一个实施方案中,电路19或电路30可以形成在管芯117上。管芯117还可以包括为了简化附图而未在图4中示出的其他电路。可通过本领域的技术人员公知的半导体制造技术在管芯117上形成电路或集成电路19。

根据所有前述内容,本领域的技术人员将认识到,用于高侧驱动器的控制电路的实施方案的示例可以包括:

控制电路(诸如例如,电路19),该控制电路被配置为形成用以控制高侧晶体管(诸如例如,晶体管11)的第一信号(诸如例如,H信号)并且形成用以控制低侧晶体管(诸如例如,晶体管12)的第二信号(诸如例如,L信号),从而由高电压(诸如例如,输入部18上的HV)形成输出电压(诸如例如,处于输出部16上);

用于接收该高电压的第一输入部(诸如例如,输入部18);

用于接收小于高电压的输入电压(诸如例如,Vin电压)的第二输入部(诸如例如,输入部14);

第一电容器(诸如例如,电容器43);

第二电容器(诸如例如,电容器33);

第一驱动器(诸如例如,驱动器21),该第一驱动器被耦接为接收第一信号并且被配置为响应于第一信号的生效状态来启用高侧晶体管;

第二驱动器(诸如例如,驱动器20),该第二驱动器被耦接为接收第二信号并且被配置为响应于第二信号的生效状态来启用低侧晶体管;

电压生成电路(诸如例如,电路30),该电压生成电路被配置为针对第二信号的生效状态的至少一部分,形成多个存储周期,多个存储周期中的第一存储周期包括交替地基本上将输入电压存储在第一电容器上以将第一电荷存储在第一电容器上持续该第一存储周期的第一部分,并且接下来使第一电容器与输入电压串联耦接以在第二电容器上形成第二电荷和第二电压持续该第一存储周期的第二部分;并且

所述电压生成电路被配置为针对所述第一信号的所述生效状态的至少一部分,形成多个保持周期,所述多个保持周期中的第一保持周期包括将所述第一电容器串联耦接在所述第二电容器和所述高电压之间持续所述第一保持周期的第一部分,并且接下来基本上将输入电压存储在所述第一电容器上以将所述第一电荷存储在所述第一电容器上持续所述第一保持周期的第二部分。

一个实施方案可以包括:该电压生成电路可以被配置为响应于使第一信号生效而将第二电容器耦接至第一驱动器。

在一个实施方案中,该电压生成电路可以包括将第一电荷的至少一部分传送至第二电容器持续第一存储周期的第二部分。

在一个实施方案中,该控制电路可以被配置为响应于使第一信号和第二信号两者失效而抑制存储周期和保持周期两者的形成。

一个实施方案可以包括:该控制电路可以被配置为响应于使第二信号生效而继续形成存储周期持续第一信号保持失效的间隔的至少一部分。

该电压生成电路可以具有一个实施方案,其中,该控制电路包括第一晶体管(诸如例如,晶体管47),该第一晶体管耦接至第一电容器的第一端子并且还被耦接为接收该高电压,其中,该控制电路启用该第一晶体管以将第一电容器串联耦接在第二电容器和该高电压之间持续第一保持周期的第一部分。

一个实施方案可以包括第一晶体管(诸如例如,晶体管46),该第一晶体管耦接至第一电容器的第一端子,并且其中,该控制电路启用该第一晶体管,以使第一电容器串联耦接在输入电压和公共参考电压之间,从而将第一电荷存储在第一电容器上。

在一个实施方案中,第二晶体管(诸如例如,晶体管47)可以耦接至第一电容器的第一端子并且还被耦接为接收该高电压,其中,该控制电路启用该第二晶体管以将第一电容器串联耦接在第二电容器和该高电压之间持续第一保持周期的第一部分。

另一个实施方案可以包括第二晶体管(诸如例如,晶体管51),该第二晶体管耦接至第二电容器的第一端子,还耦接至第一驱动器的电力输入部,其中,该电压生成电路响应于使第一信号生效而启用该第二晶体管,以将第二电容器耦接为向第一驱动器供应电流。

本领域的技术人员将认识到,一种形成用于高侧驱动器的控制电路的方法的示例可以包括:

将该控制电路(诸如例如,电路19)配置为控制第一驱动器(诸如例如,驱动器21)以操作第一开关(诸如例如,11)并且控制第二驱动器(诸如例如,驱动器20)以操作第二开关(诸如例如,晶体管12的开关),从而由第一电压(诸如例如,HV)形成输出电压(诸如例如,输出部16上的电压);

将该控制电路配置为接收输入电压(诸如例如,输入部14上的电压),并且由该输入电压形成用于第二驱动器的操作电压;

将该控制电路配置为在第一电容器(诸如例如,电容器33)上存储临时电压,该临时电压不小于该输入电压的基本上两倍,其中,该控制电路被配置为将该临时电压存储在该第一电容器上持续第二开关被启用的第一时间间隔的至少一部分;

将所述控制电路配置为响应于将所述第一驱动器控制为启用所述第一开关而将所述第一电容器耦接为供应电流和电压以操作所述第一驱动器,其中,使所述第一电容器基本上以所述输出电压为参考;并且

将该控制电路配置为将第二电容器(诸如例如,电容器43)串联耦接至该第一电压和第一电容器之间以向第一驱动器供应电流和电压持续第一驱动器被控制为启用第一开关的第二时间间隔,并且接下来由输入电压对第二电容器(诸如例如,电容器43)充电持续第一驱动器被控制为启用第一开关的第三时间间隔。

该方法可以具有一个实施方案,该实施方案还包括将控制电路配置为响应于将第一驱动器控制为启用第一开关而发起第二时间间隔。

一个实施方案可以包括:将该控制电路配置为实施用以在第一电容器上存储该临时电压的序列包括将该控制电路配置为将第二电容器耦接为被基本上充电至输入电压持续该第一时间间隔的第一部分,并且接下来被耦接至输入电压和第二电容器之间,以将该临时电压存储在第一电容器上持续该第一时间间隔的第二部分。

另一实施方案可以包括将该控制电路配置为连续地重复该序列持续该第一时间间隔。

该方法的一个实施方案可以包括:将控制电路配置为将第二电容器串联耦接在第一电压和第一电容器之间包括使第二电容器参考输出电压。

一个实施方案可以包括:将控制电路配置为将第二电容器串联耦接在第一电压和第一电容器之间包括将第一晶体管(诸如例如,晶体管47)耦接为接收第一电压,并且将第一电压耦接至第二电容器的第一端子,其中,第二电容器的第二端子耦接至第一电容器。

本领域的技术人员还将认识到,一种形成半导体器件的方法的示例可以包括:

将控制电路(诸如例如,电路19)配置为控制第一驱动器(诸如例如,驱动器21)以操作第一开关(诸如例如,晶体管11的开关)并且控制第二驱动器(诸如例如,驱动器20)以操作第二开关(诸如例如,晶体管12的开关),从而由第一电压(诸如例如,HV)形成输出电压(诸如例如,输出部16上的电压);

将该控制电路的输入部(诸如例如,输入部14)配置为接收输入电压(诸如例如,Vin);

将该控制电路配置为形成大于输入电压的临时电压(诸如例如,电容器33上的电压)包括形成该临时电压持续第二开关被启用的第一时间间隔的至少一部分,其中,该临时电压由该输入电压形成;并且

将所述控制电路配置为响应于将所述第一驱动器控制为启用所述第一开关而将所述第一驱动器耦接为基本上接收所述临时电压,以供应电流和电压,从而操作所述第一驱动器。

该方法可以具有一个实施方案,该实施方案可以包括将该控制电路配置为形成基本上是该输入电压的第二电压(诸如例如,电容器43上的电压)持续第一驱动器被控制为启用第一开关的第二时间间隔的至少第一部分,接下来将该第二电压串联耦接在第一电压和述第一驱动器的电力输入部之间以向第一驱动器供应电压和电流持续第二时间间隔的第二部分。

一种实施方案可以包括:将该控制电路配置为形成该临时电压包括将该控制电路配置为形成序列,该序列用以将第一电容器(诸如电容器43)基本上充电至该输入电压,并且接下来将第一电容器串联耦接至该输入电压和第二电容器(诸如例如电容器33)之间,以将该临时电压存储在第二电容器上,其中,该控制电路连续地重复该序列持续第一时间间隔。

一个实施方案可以包括将该临时电压形成在电容器(诸如例如,电容器43)上,该电容器以输出电压为参考。

该方法可以具有一个实施方案,该实施方案可以进一步包括将该控制电路配置为将第一电容器(诸如例如,电容器43)串联耦接在第一电压和第一驱动器的电力输入部之间以向第一驱动器供应电压和电流持续第一驱动器被控制为启用第一开关的第二时间间隔的第一部分,并且接下来将第一电容器耦接为基本上被充电至该输入电压以形成该第二电压持续第二时间间隔的至少第二部分。

虽然通过特定优选的实施方案和示例性实施方案描述了本说明书的主题,但本说明书的前述附图和描述仅仅描绘了主题的实施方案的典型和非限制性示例,因此并不将前述附图和描述视为限制其范围,对本领域技术人员而言,许多备选方案和变型都将是显而易见的。如下文的诸项权利要求所反映,本发明的各方面具有的特征可少于前文公开的单个实施方案的所有特征。所以,下文表述的诸项权利要求特此明确地并入具体实施方式中,且每项权利要求本身都代表本发明的独立实施方案。此外,尽管本文描述的一些实施方案包含其他实施方案中包含的一些特征,却未包含其中包含的其他特征,但本领域技术人员应当理解,不同实施方案的特征的组合意在属于本发明的范围,而且意在形成不同的实施方案。

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