(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
集積回路であって、
入力電圧リードと、
高側ゲート駆動出力リードと、
キャパシタの第１の電極に結合される第１のチャージポンプキャパシタリードと、
前記キャパシタの第２の電極に結合される第２のチャージポンプキャパシタリードと、
基準電圧リードと、
入力と、前記第２のチャージポンプキャパシタリードに結合される出力とを有するチャージポンプ回路要素と、
制御入力と、前記チャージポンプ回路要素の出力に結合される電力入力と、前記高側ゲート駆動出力リードに結合される出力とを有するゲートドライバと、
制御入力と、前記基準電圧リードに結合される第１の端子と、前記入力電圧リードに結合される第２の端子と、前記第１のチャージポンプキャパシタリードに結合される第３の端子とを有するスイッチング回路であって、前記第３の端子を前記第２の端子に結合するように、又は前記第３の端子を前記第１の端子に結合するように構成される、前記スイッチング回路と、
前記入力電圧リードに結合される入力と、前記スイッチング回路の前記制御入力に結合される出力とを有する過電圧検出回路と、
を含む、集積回路。
【請求項２】
請求項１に記載の集積回路であって、
前記チャージポンプ回路要素の前記入力が、前記入力電圧リードと前記スイッチング回路の前記第２の端子とに結合される、集積回路。
【請求項３】
請求項１に記載の集積回路であって、
前記第１のチャージポンプキャパシタリードと第２のチャージポンプキャパシタリードとの間に結合されるチャージポンプキャパシタを更に含む、集積回路。
【請求項４】
請求項１に記載の集積回路であって、
前記ゲートドライバが高側ゲートドライバであり、
前記集積回路が低側ゲートドライバを更に含む、集積回路。
【請求項５】
請求項４に記載の集積回路であって、
前記高側ゲートドライバの前記制御入力に結合される第１の出力と、前記低側ゲートドライバの制御入力に結合される第２の出力とを有する制御回路を更に含む、集積回路。
【請求項６】
請求項１に記載の集積回路であって、
前記チャージポンプ回路要素が、前記チャージポンプ回路要素の入力と出力との間に直列に接続される少なくとも２つのダイオードを含む、集積回路。
【請求項７】
請求項１に記載の集積回路であって、
前記スイッチング回路が、
前記入力電圧リードに結合される第１の電流導通電極と、前記第１のチャージポンプキャパシタリードに結合される第２の電流導通電極と、前記スイッチング回路の前記制御入力に結合される制御電極とを有する第１のトランジスタと、
前記基準電圧リードに結合される第１の電流導通電極と、前記第１のチャージポンプキャパシタリードに結合される第２の電流導通電極と、前記スイッチング回路の前記制御入力に結合される制御電極とを有する第２のトランジスタと、
を含む、集積回路。
【請求項８】
請求項７に記載の集積回路であって、
前記スイッチング回路が、前記第２のトランジスタの第２の電流導通電極と前記第１のチャージポンプキャパシタリードとの間に結合される抵抗器を更に含む、集積回路。
【請求項９】
請求項１に記載の集積回路であって、
前記スイッチング回路が、前記第１のチャージポンプキャパシタリードを前記入力電圧リードに結合する第１の状態において動作し、前記第１のチャージポンプキャパシタリードを前記基準電圧リードに結合する第２の状態において動作するように構成可能である、集積回路。
【請求項１０】
請求項９に記載の集積回路であって、
前記スイッチング回路が、前記過電圧検出回路の前記出力に基づいて前記第１又は第２の状態において選択的に動作するように構成される、集積回路。
【請求項１１】
請求項１に記載の集積回路であって、
前記スイッチング回路が、前記入力電圧リードに対して過電圧条件が検出されるか否かに基づいて、前記第１のチャージポンプキャパシタリードを前記入力電圧リード又は前記基準電圧リードに選択的に結合するように構成される、集積回路。
【請求項１２】
請求項１に記載の集積回路であって、
前記スイッチング回路が、前記入力電圧リード上の過電圧条件を検出することに応答して、前記第１のチャージポンプキャパシタリードを前記入力電圧リードから結合解除するように構成される、集積回路。
【請求項１３】
請求項１２に記載の集積回路であって、
前記スイッチング回路が、前記入力電圧リード上の過電圧条件の検出に応答して、前記第１のチャージポンプキャパシタリードを前記基準電圧リードに結合するように更に構成される、集積回路。
【請求項１４】
請求項３に記載の集積回路であって、
前記チャージポンプ回路要素が、前記チャージポンプキャパシタを横切る電圧が閾値電圧に等しくなるまで前記チャージポンプキャパシタを充電するように構成され、
前記基準電圧リードが、前記過電圧条件の間に前記入力電圧リードによって搬送される電圧と前記閾値電圧との差より小さいか又は等しい基準電圧を受け取るように構成される、集積回路。
【請求項１５】
請求項１４に記載の集積回路であって、
前記基準電圧が、前記入力電圧リードによって搬送される電圧と前記閾値電圧との前記差に等しい、集積回路。
【請求項１６】
集積回路であって、
入力電圧リードと、
高側ゲート駆動出力リードと、
ゲートドライバ高電圧電力コンダクタと、
前記入力電圧リードに結合される入力と、前記ゲートドライバ高電圧電力コンダクタに結合される出力とを有するチャージポンプ回路要素であって、前記入力電圧リードと前記ゲートドライバ高電圧電力コンダクタとの間に結合されるキャパシタを充電するように構成される、前記チャージポンプ回路と、
制御入力と、前記ゲートドライバ高電圧電力コンダクタに結合される電力入力と、前記高側ゲート駆動出力リードに結合される出力とを有するゲートドライバと、
前記ゲートドライバ高電圧電力コンダクタと前記入力電圧リードとの間に結合されるスイッチと、
前記入力電圧リード上の過電圧条件を検出することに応答して前記スイッチを閉にするように構成される制御回路と、
を含む、集積回路。
【請求項１７】
集積回路であって、
入力電圧リードと、
高側ゲート駆動出力リードと、
ゲートドライバ高電圧電力コンダクタと、
前記入力電圧リードに結合される入力と、前記ゲートドライバ高電圧電力コンダクタに結合される出力とを有するチャージポンプ回路要素と、
制御入力と、前記ゲートドライバ高電圧電力コンダクタに結合される電力入力と、前記高側ゲート駆動出力リードに結合される出力とを有するゲートドライバと、
前記入力電圧リード上の過電圧条件を検出することに応答して前記入力電圧リードと前記ゲートドライバ高電圧電力コンダクタとの間に結合されるチャージポンプキャパシタを放電するように構成される制御回路と、
を含む、集積回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願は電気回路に関し、特に電力コンバータに関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車でのロードダンプとは、バッテリが充電されている間に車両のバッテリがオルタネータから切断されることを指す。このような切断は、自動車電子機器のための電力変換回路において高電圧を発生させ得、電力変換回路の構成要素に損傷を与え得る。
【発明の概要】
【０００３】
説明される例において、集積回路が、入力電圧リード、高側ゲート駆動出力リード、第１のチャージポンプキャパシタリード、第２のチャージポンプキャパシタリード、及び基準電圧リードを含む。集積回路は更に、入力と、第２のチャージポンプキャパシタリードに結合される出力とを有するチャージポンプ回路要素を含む。集積回路は更に、制御入力、チャージポンプ回路要素の出力に結合される電力入力、及び高側ゲート駆動出力リードに結合される出力を有するゲートドライバを含む。集積回路は更に、制御入力と、基準電圧リードに結合される第１の端子と、入力電圧リードに結合される第２の端子と、第１のチャージポンプキャパシタリードに結合される第３の端子とを有するスイッチング回路を含む。集積回路は更に、入力電圧リードに結合される入力と、スイッチング回路の制御入力に結合される出力とを有する過電圧検出回路を含む。
【０００４】
他の説明される例において、或る方法が、入力電圧リードに対して過電圧条件が検出されるか否かに基づいて、チャージポンプキャパシタリードを入力電圧リードか又は基準電圧リードに選択的に結合することを含む。入力電圧リードはゲートドライバの電力供給入力に結合される。
【０００５】
更なる説明される例において、車載システムが１つ又は複数の車載電子構成要素を含む。車載システムは更に、車載バッテリを含む。車載システムは更に、バッテリに結合されるオルタネータを含む。車載システムは更に、オルタネータに結合される電力供給レールを含む。車載システムは更に、電力供給レールと車載電子構成要素との間に結合される電力コンバータを含む。電力コンバータはパストランジスタを含む。電力コンバータは更に、パストランジスタに結合されるゲートドライバを含む。電力コンバータは更に、ゲートドライバの電力入力に結合される第１の端子を有するキャパシタを含む。電力コンバータは更に、電力供給レール上の過電圧条件を検出することに応答して、キャパシタの第２の端子を電力供給レールから結合解除するように、及び、電力供給レール上の過電圧条件を検出することに応答して、キャパシタの第２の端子を基準電圧リードに結合するように構成される回路要素を含む。
【０００６】
更に説明される例において、集積回路が、入力電圧リード、高側ゲート駆動出力リード、及び低側ゲート駆動出力リードを含む。集積回路は更に、入力と、高側ゲート駆動出力リードに結合される出力とを有する高側ゲートドライバを含む。集積回路は更に、入力と、低側ゲート駆動出力リードに結合される出力とを有する低側ゲートドライバを含む。集積回路は更に、入力と、高側ゲートドライバの入力に結合される第１の出力と、低側ゲートドライバの入力に結合される第２の出力とを有する制御回路を含む。集積回路は更に、入力電圧リードに結合される入力と、制御回路の入力に結合される出力とを有する過電圧検出回路を含む。制御回路は、入力電圧リードによって搬送される電圧に対して過電圧条件を検出することに応答して高側スイッチングトランジスタをオフにさせる第１の制御信号を第１の出力を介して出力するように、及び入力電圧リードによって搬送される電圧に対して過電圧条件を検出することに応答して低側スイッチングトランジスタをオフにさせる第２の制御信号を第２の出力を介して出力するように構成される。
【０００７】
更なる説明される例において、或る方法が、高側スイッチングトランジスタ及び低側スイッチングトランジスタを含むスイッチモード電力コンバータの入力電圧リード上の過電圧条件を検出することを含む。この方法は更に、過電圧条件を検出することに応答して、高側スイッチングトランジスタ、及び低側スイッチングトランジスタをオフにすることを含む。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本開示に従った、例示の電力コンバータ制御回路を含む例示の電力コンバータのブロック図である。
【０００９】
【図２】図１の電力コンバータにおいて用いられ得る電力コンバータ制御回路を含む例示の集積回路のブロック図である。
【００１０】
【図３】本開示に従った、更なる詳細を備える図１の例示の電力コンバータのブロック図である。
【００１１】
【図４】図３の電力コンバータにおいて用いられ得る電力コンバータ制御回路を含む例示の集積回路のブロック図である。
【００１２】
【図５】本開示に従った、例示の電力コンバータ制御回路を含む別の例示の電力コンバータのブロック図である。
【００１３】
【図６】図５の電力コンバータにおいて用いられ得る電力コンバータ制御回路を含む例示の集積回路のブロック図である。
【００１４】
【図７】本開示の技術に従って設計された電力コンバータを含み得る例示の自動車のブロック図である。
【００１５】
【図８】本開示に従った、高側ゲートドライバの電力供給電圧を制御するための例示の技術のフローチャートである。
【００１６】
【図９】本開示に従った、高側ゲートドライバの電力供給電圧を制御するための例示の技術のフローチャートである。
【００１７】
【図１０】本開示に従った、例示の電力コンバータ制御回路を含む別の例示の電力コンバータのブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本開示は、電力コンバータにおいて用いられる高側ゲートドライバに対する電力供給電圧を制御するための技術を説明する。この制御技術は、電力コンバータの入力電圧リード上に発生する過電圧条件に応答して、電力コンバータ制御回路要素の構成および／または動作を変更し得、高側ゲートドライバに供給される電圧のレベルを、そうでなければ通常の動作条件の間に供給されるべき電圧レベルに対して低下させる。このように、高側ゲートドライバに供給される電圧は、電力コンバータにおいて過電圧条件がある場合においても、ゲートドライバ又は他の回路要素に損傷を与えることのないレベルに制限され得る。
【００１９】
過電圧条件の間に高側ゲートドライバに供給される電圧のレベルを低減することは、電力コンバータを実装する、構成要素及び／又は半導体製造プロセスに対して必要とされる電圧順守要件を緩和し得る。これによって、そうでなければ未修整のゲートドライバ電圧を用いる場合に可能となり得ない相対的に高い入力電圧に対して電力コンバータを実装するために、既存の構成要素及びプロセスを用いることが可能になり得る。このように、特殊で、順守電圧が非常に高い構成要素及び／又はプロセスを必要とすることなく、相対的に高い入力電圧をサポートする電力コンバータが得られ得る。
【００２０】
また、構成要素及びプロセスに対する電圧順守要件を緩和することは、電力コンバータを実装するために、より安価で及び／又はエリア効率の高い構成要素及び／又はプロセスを用いることを可能にし得る。このように、電力コンバータのコスト及びサイズが低減され得る。
【００２１】
幾つかの例において、電力コンバータ制御回路が、電力コンバータの入力電圧とゲートドライバ電力供給との間に結合されるキャパシタを用いるチャージポンプ回路を含み得る。チャージポンプ回路は、入力電圧の上に電圧を重ねるために、チャージポンプキャパシタを用い得る。このような例において、本開示の技術は、電力コンバータの入力電圧リード上に発生する過電圧条件に応答して、チャージポンプキャパシタの端子を、入力電圧リードから結合解除し得、キャパシタの端子を基準電圧リードに結合し得る。基準電圧リードは、過電圧条件の間入力電圧リードによって搬送される電圧と、そこまでチャージポンプキャパシタを充電するようにチャージポンプが構成される最大電圧との間の差より小さいか又は等しい基準電圧を搬送し得る。
【００２２】
このように、入力電圧リードからキャパシタを選択的に結合解除し、キャパシタを基準電圧に結合することは、チャージポンプが、高側ゲートドライバの電力供給レールを、過電圧条件の間入力電圧リードによって搬送される電圧よりもさらに高い電圧まで上昇させることを防止する。このように、高側ゲートドライバに供給される電圧は、電力コンバータの入力電圧リード上に過電圧条件がある場合においても、ゲートドライバ又は他の回路要素に損傷を与えることのないレベルに制限され得る。
【００２３】
更なる例において、電力コンバータ制御回路が、高側ゲートドライバ回路の低及び高電圧電力レール間に結合されるキャパシタ、及びゲートドライバ回路の高電圧電力レールと電圧源との間に結合されるダイオードを含み得る。ダイオード及びキャパシタは、電力コンバータの出力電圧が上昇しているとき、高側ゲートドライバを横切る電圧を維持するように共に動作し得る。そのような例において、本開示の技術は、電力コンバータの入力電圧リード上で発生する過電圧条件に応答して、高側及び低側電力コンバータスイッチの両方をオフにし得る。
【００２４】
高側及び低側電力コンバータスイッチをオフにすることは、ダイオード及びキャパシタが、高側ゲートドライバの電力供給レールを、過電圧条件の間入力電圧リードによって搬送される電圧より更に高い電圧まで上昇させることを防止する。このように、高側ゲートドライバに供給される電圧は、電力コンバータの入力電圧リード上に過電圧条件がある場合においても、ゲートドライバ又は他の回路要素に損傷を与えないレベルに制限され得る。
【００２５】
自動車でのロードダンプとは、バッテリが充電されている間に、車両のバッテリがオルタネータから切断されることを指す。このような切断は、電力変換回路の入力電圧リードにおいて高電圧を発生させ、それが、高側ゲートドライバの電力供給レールを更に高い電圧まで上昇させ得る。これは、ゲートドライバ又は電力コンバータ集積回路上のその他の構成要素に損傷を与え得る。
【００２６】
本開示の技術は、高側ゲートドライバに供給される電圧のレベルを、それが最大の特定された自動車ロードダンプ電圧より小さく又は等しくなるように低減して、電力コンバータ制御回路要素の構成及び／又は動作を変更させ得る。このように、高側ゲートドライバに供給される電圧は、自動車ロードダンプに起因する過電圧条件がある場合においても、ゲートドライバ又は他の回路要素に損傷を起こさないレベルに制限され得る。
【００２７】
図１は、本開示に従った、例示の電力コンバータ制御回路を含む例示の電力コンバータ１０のブロック図である。電力コンバータ１０は、高側スイッチングトランジスタ１２、低側スイッチングトランジスタ１４、低側ゲートドライバ１６、トランジスタ１８、２０、コントローラ２２、チャージポンプ回路２４、過電圧検出器２６、スイッチ２８、３０、チャージポンプキャパシタ３２、インダクタ３６、リード３８、４０、４２、４４、及び導体４６、４８、５０、５２、５４、５６、５８、６０、６２、６４、６６を含む。
【００２８】
高側スイッチングトランジスタ１２のソース電極が、導体５４を介して低側スイッチングトランジスタ１４のドレイン電極に結合される。高側スイッチングトランジスタ１２のドレイン電極が入力電圧リード４２に結合される。低側スイッチングトランジスタ１４のソース電極がグラウンドレール６８に結合される。スイッチングトランジスタ１２、１４が、トーテムポール構成に配置されていると言われ得、ハーフブリッジ回路を形成し得る。ハーフブリッジ回路では、入力電圧リード４２は入力電圧端子を形成し、低側スイッチングトランジスタ１４のソースはグラウンド帰路端子を形成し、導体５４が出力電圧端子を形成する。入力電圧リード４２は、例えば、車載バッテリ及び／又は車載オルタネータ等の入力電圧源に結合されるように構成される。
【００２９】
図１の例において、導体５４によって形成された出力電圧端子がインダクタ３６を介して出力リード４４に結合され、出力リード４４が電力コンバータ１０のための出力端子を形成し得る。出力リード４４は、１つ又は複数の車載電子構成要素等の１つ又は複数の電子負荷構成要素に結合されるように構成される。幾つかの例において、導体５４によって形成された出力電圧端子は電気モータに結合され得、インダクタ３６は電気モータの内部インダクタンスを表す。
【００３０】
スイッチングトランジスタ１２、１４の各々のゲート電極は、それぞれのゲートドライバ回路に結合される。具体的には、高側スイッチングトランジスタ１２のゲート電極が、導体５２を介して、トランジスタ１８、２０によって形成される高側ゲートドライバの出力に結合される。低側スイッチングトランジスタ１４のゲート電極が、導体５８を介して低側ゲートドライバ１６の出力に結合される。
【００３１】
スイッチングトランジスタ１２、１４の各々のバックゲート電極が、導体を介して、それぞれのソース電極に結合される。スイッチングトランジスタ１２、１４の各々に含まれる内部ダイオードが、スイッチングトランジスタ１２、１４のそれぞれのバックゲートとドレイン電極の間に結合される。ここで、アノードはそれぞれのバックゲート電極に結合され、カソードはそれぞれのドレイン電極に結合される。
【００３２】
トランジスタ１８のドレイン電極が、導体５２を介してトランジスタ２０のドレイン電極に結合される。トランジスタ２０のソース端子が、導体５４を介して、スイッチングトランジスタ１２、１４によって形成されたハーフブリッジ回路の電圧出力に結合される。トランジスタ１８のソース電極が、導体４６を介して、チャージポンプキャパシタ３２に及びチャージポンプ回路２４の出力に結合される。トランジスタ１８、２０は、幾つかの例においてインバータであり得る、高側ゲートドライバを集合的に形成し得る。
【００３３】
トランジスタ１８、２０によって形成された高側ゲートドライバは、高電圧電力入力を含み、高電圧電力入力は、トランジスタ１８のソースによって形成され、導体４６（本明細書において、高側ゲートドライバ高電圧電力レールと称される）に結合される。高側ゲートドライバは更に低電圧電力入力を含み、低電圧電力入力は、トランジスタ２０のソースによって形成され、ハーフブリッジ回路（本明細書において高側ゲートドライバ低電圧電力レールと称される）の電圧出力に結合される。
【００３４】
トランジスタ１８、２０のゲート電極は、それぞれ、導体６０、６２を介して、コントローラ２２の各出力に結合される。導体６０、６２の各々が、高側ゲートドライバへの入力を形成し得、集合的に高側ゲートドライバに対する制御入力と称され得る。トランジスタ１８、２０の各々のバックゲート電極は、導体を介してそれぞれのソース電極に結合される。
【００３５】
低側ゲートドライバ１６の入力が、導体５６を介してコントローラ２２の別の出力に結合される。幾つかの例において、低側ゲートドライバ１６はインバータであり得る。
【００３６】
チャージポンプ回路２４の制御入力が、チャージポンプ制御リード４０に結合される。チャージポンプ回路２４の電圧入力が入力電圧リード４２に結合される。チャージポンプ回路２４の出力が、導体４６を介して、チャージポンプキャパシタ３２の第１の端子に、及び高側ゲートドライバの高電圧電力供給入力に結合される。
【００３７】
スイッチ２８が、チャージポンプキャパシタ３２の第２の端子と入力電圧リード４２との間に結合される。スイッチ３０が、チャージポンプキャパシタ３２の第２の端子と基準電圧リード３８との間に結合される。具体的には、スイッチ２８の第１の端子が、導体４８を介してチャージポンプキャパシタ３２の第２の端子に結合され、スイッチ２８の第２の端子が入力電圧リード４２に結合される。スイッチ３０の第１の端子が、導体４８を介してチャージポンプキャパシタ３２の第２の端子に結合され、スイッチ２８の第２の端子が基準電圧リード３８に結合される。スイッチ２８、３０の第１の端子が、導体４８を介して互いに結合される。スイッチ２８、３０の制御端子が、それぞれ、導体６４、６６を介してコントローラ２２の各出力に結合される。
【００３８】
過電圧検出器２６が、入力電圧リード４２（図示されない）に結合される入力、及び導体５０を介してコントローラ２２に結合される出力を含む。図１における構成要素の１つ又は複数が、共通の集積回路上で実装され得る。
【００３９】
図１の例において、スイッチングトランジスタ１２、１４は、両方ともｎ型金属酸化物半導体（ＮＭＯＳ）電力トランジスタである。他の例において、スイッチングトランジスタ１２、１４の各々が、同じか又は異なる導電型（例えば、ｐ型又はｎ型）を有する異なるタイプのトランジスタ（例えば、絶縁ゲートバイポーラ接合トランジスタ（ＩＢＪＴ））であり得る。スイッチングトランジスタ１２、１４は、互いに対して同じタイプ又は極性のトランジスタである必要はない。
【００４０】
トランジスタ１８はＰＭＯＳトランジスタであり、トランジスタ２０はＮＭＯＳトランジスタである。幾つかの例において、トランジスタ１８、２０は相対的に低電圧のトランジスタ（即ち、非電力トランジスタ）であり得る。インバータ及び／又は高側ゲートドライバを実装するように構成される他のトランジスタ構成も用いられ得る。
【００４１】
コントローラ２２及び過電圧検出器２６は、例えば、マイクロコントローラを含むアナログ又はデジタル回路要素の任意の組み合わせを備えて実装され得る。チャージポンプ回路２４は、幾つかの例において、１つ又は複数のダイオードを備えて実装され得る。
【００４２】
基準電圧リード３８は基準電圧源に結合されるように構成される。チャージポンプ制御リード４０は、チャージポンプコントローラの出力に結合されるように構成される。
【００４３】
電力コンバータ１０は、通常の動作モード及び過電圧保護の動作モードにおいて動作するように構成可能であり得る。通常の動作モードの間、コントローラ２２は、スイッチ２８が閉であり、スイッチ３０が開であるように、導体６４、６６を介してスイッチ２８、３０を制御する。これによって、チャージポンプキャパシタ３２の下側の端子が、入力電圧リード４２に結合され、基準電圧リード３８から切断される。
【００４４】
通常の動作モードの間、チャージポンプ回路２４は、入力電圧リード４２によって搬送される入力電圧に基づいて、及びチャージポンプ制御リード４０によって搬送されるチャージポンプ制御信号に基づいて、チャージポンプキャパシタ３２を充電する。チャージポンプ回路２４は、チャージポンプキャパシタ３２を横切る電圧が目標電圧に等しくなるまで、チャージポンプキャパシタ３２を充電し得る。幾つかの例において、目標電圧は、高側スイッチングトランジスタ１２に対するゲート・ツー・ソースターンオン閾値電圧より大きいか又は等しくなり得る。
【００４５】
通常の動作モードの間、コントローラ２２は、制御信号（例えば、パルス幅変調（ＰＷＭ）制御信号）を、トランジスタ１８、２０によって形成された高側ゲートドライバに、及び低側ゲートドライバ１６に提供する。図１の例において、コントローラ２２は、高側制御信号を導体６０を介してトランジスタ１８に、及び導体６２を介してトランジスタ２０に提供し得る。トランジスタ１８、２０によって形成された高側ゲートドライバは、コントローラ２２によって提供される高側制御信号に基づいて高側スイッチングトランジスタ１２をオン、オフにするために十分な電圧及び電流を生成し得る。コントローラ２２は、導体５６を介して低側制御信号を低側ゲートドライバ１６に提供し得る。低側ゲートドライバ１６は、コントローラ２２によって提供される低側制御信号に基づいて低側スイッチングトランジスタ１４をオン、オフにするために十分な電圧及び電流を生成し得る。
【００４６】
トランジスタ１８、２０は、浮動グラウンド電力供給（即ち、導体５４）を備えるインバータとして作用し得る。例えば、導体６０、６２上で高ロジックレベル電圧を受け取ることに応答して、トランジスタ２０はオンになり得、トランジスタ１８はオフになり得る。これによって、導体５２が導体５４に結合され、それにより、高側スイッチングトランジスタ１２がオフになる。導体６０、６２上で低ロジックレベル電圧を受け取ることに応答して、トランジスタ２０はオンになり得、トランジスタ１８がオフになり得る。これによって、導体５２が高側ゲートドライバの高電圧電力レールに結合され得、それにより、高側スイッチングトランジスタ１２がオンになる。
【００４７】
コントローラ２２は、電力コンバータ１０の意図された用途のために適切な制御信号を生成し得る。例えば、電力コンバータ１０は、スイッチングトランジスタ１２、１４、インダクタ３６、及び、出力リード４４とグラウンドとの間に結合される付加的なキャパシタ（図示されない）を、同期バックコンバータとして作用させる制御信号（例えば、ＰＷＭ制御信号）を生成し得る。そのような例において、電力コンバータ１０は、目標電圧レベルに対する出力電圧レベルを表すフィードバック信号に基づいて制御信号を生成し得る。別の例として、電力コンバータ１０は、多相電気モータの単一位相を駆動するように構成される制御信号（例えば、ＰＷＭ制御信号）を生成し得る。他のタイプの制御信号及び用途も可能である。
【００４８】
通常の動作モードの間、過電圧検出器２６が、入力電圧リード４２によって搬送される電圧レベルを監視し得、入力電圧リード４２上に過電圧条件が発生しているか否かを判定し得る。幾つかの例において、過電圧検出器２６は、入力電圧リード４２によって搬送される電圧が閾値電圧より大きいことを検出することに応答して、過電圧条件が発生していると判定し得る。
【００４９】
幾つかの例において、閾値電圧は、電力コンバータ１０における１つ又は複数の構成要素に対する最大順守電圧より小さく又は等しくし得る。更なる例において、閾値電圧は、入力電圧リード４２に対して特定されるピーク過電圧から、そこまでチャージポンプキャパシタ３２を充電するようにチャージポンプ回路２４が構成される最大電圧をマイナスしたものより小さくし得る。幾つかの例において、ピーク過電圧は、特定された自動車ロードダンプ電圧レベルに対応し得る。過電圧検出器２６は、入力電圧リード４２上に過電圧条件が発生しているか否かを表す信号を生成し得、その信号を導体５０を介してコントローラ２２に提供し得る。
【００５０】
過電圧条件を検出することに応答して、電力コンバータ１０は、通常の動作モードから過電圧保護の動作モードへ移行し得る。通常モードから過電圧保護モードに移行するために、コントローラ２２は、スイッチ２８を開にし、スイッチ３０を閉にして、チャージポンプキャパシタ３２の下側端子を入力電圧リード４２から結合解除し、チャージポンプキャパシタ３２の下側端子を基準電圧リード３８に結合し得る。
【００５１】
過電圧保護モードの間、コントローラ２２は、幾つかの例において、トランジスタ１８、２０によって形成される高側ゲートドライバ、及び低側ゲートドライバ１６への制御信号の搬送をディスエーブルし得る。更なる例において、コントローラ２２は、トランジスタ１８、２０によって形成される高側ゲートドライバ、及び低側ゲートドライバ１６への制御信号の搬送を継続し得る。
【００５２】
過電圧検出器２６は、過電圧保護モードの間、入力電圧リード４２によって搬送される電圧レベルの監視を継続し得、過電圧条件が終了するときを判定し得る。幾つかの例において、過電圧検出器２６は、入力電圧リード４２によって搬送される電圧が閾値電圧より小さいことを検出することに応答して、電圧条件が終了したと判定し得る。
【００５３】
過電圧条件が終了したことを検出することに応答して、電力コンバータ１０は、過電圧保護の動作モードから通常の動作モードに戻り得る。過電圧保護の動作モードから通常の動作モードに戻るため、コントローラ２２は、スイッチ３０を開にし、スイッチ２８を閉にして、チャージポンプキャパシタ３２の下側端子を基準電圧リード３８から結合解除し、チャージポンプキャパシタ３２の下側端子を入力電圧リード４２に結合し得る。
【００５４】
基準電圧リード３８は、過電圧条件の間入力電圧リード４２によって搬送される電圧と、そこまでチャージポンプキャパシタ３２を充電するようにチャージポンプキャパシタ３２が構成される最大電圧との差より小さいか又は等しい基準電圧を搬送し得る。幾つかの例において、基準電圧は、過電圧条件の間入力電圧リード４２によって搬送される電圧と、そこまでチャージポンプキャパシタ３２を充電するようにチャージポンプ回路２４が構成される最大電圧との差より小さく又は等しくし得る。幾つかの例において、過電圧条件の間、入力電圧リード４２によって搬送される電圧は、過電圧条件の間入力電圧リード４２によって搬送される電圧の推定であり得る。例えば、電圧は、特定された最大の自動車ロードダンプ電圧に対応し得る。
【００５５】
このようにして、チャージポンプキャパシタ３２の端子を入力電圧リード４２から選択的に結合解除し、チャージポンプキャパシタ３２の端子を基準電圧に結合することは、チャージポンプ回路２４が、高側ゲートドライバの電力供給レールを、過電圧条件の間入力電圧リード４２によって搬送される電圧より更に大きい電圧まで上昇させることを防止する。このように、高側ゲートドライバに供給される電圧は、電力コンバータ１０の入力電圧リード４２上に過電圧条件がある場合においても、ゲートドライバ又は他の回路要素に損傷を与えないレベルに制限され得る。
【００５６】
過電圧条件の間高側ゲートドライバに供給される電圧のレベルを低減することは、電力コンバータ１０を実装する構成要素及び／又は半導体プロセスに必要とされる電圧順守要件を緩和し得る。これによって、そうでなければ未修正のゲートドライバ電圧を用いては可能ではないであろう相対的に高い入力電圧に対して電力コンバータを実装するために、既存の構成要素及びプロセスを用いることが可能になり得る。このように、特殊な、順守電圧が非常に高い構成要素及び／又はプロセスを必要とせずに、相対的に高い入力電圧をサポートする電力コンバータが取得され得る。
【００５７】
また、構成要素及びプロセスに対する電圧順守要件を緩和することによって、一層安価で且つ一層面積効率の高い構成要素及び／又はプロセスが電力コンバータを実装するために用いられ得る。このように、電力コンバータ１０のコスト及びサイズが低減され得る。
【００５８】
図２は、図１の電力コンバータ１０において用いられ得る電力コンバータ制御回路を含む例示の集積回路７０のブロック図である。集積回路７０は、低側ゲートドライバ１６、トランジスタ１８、２０、コントローラ２２、チャージポンプ回路２４、チャージポンプコントローラ７２、過電圧検出器２６、スイッチ２８、３０、リード３８、４２、７４、７６、７８、８０、８２、及び導体４６、４８、５０、５２、５４、５６、５８、６０、６２、６４、６６、８４を含む。
【００５９】
集積回路７０は、（ａ）スイッチングトランジスタ１２、１４、チャージポンプキャパシタ３２、及びインダクタ３６が、集積回路７０に含まれないオフチップ構成要素であること、（ｂ）オフチップ構成要素を収容するために、高側ゲート駆動リード７４、低側ゲート駆動リード７６、及びチャージポンプキャパシタリード８０、８２が含まれること、及び（ｃ）チャージポンプ回路２４を制御するためにチャージポンプコントローラ７２が含まれることを除くと、図１の電力コンバータ１０に類似している。図１と図２の間で同一又は類似の構成要素には同じ参照番号が付されている。
【００６０】
トランジスタ１８のドレイン電極が、導体５２を介してトランジスタ２０のドレイン電極に結合される。トランジスタ１８、２０が高側ゲートドライバを形成し得る。トランジスタ１８、２０のドレインがゲートドライバの出力を形成し得、それは導体５２を介して高側ゲート駆動リード７４に結合される。導体５８は、高側スイッチングデバイス（例えば、高側ＮＭＯＳ電力トランジスタ）のゲート電極に結合されるように構成される。
【００６１】
トランジスタ１８、２０のゲート電極の各々は、高側ゲートドライバへの入力を形成し得、集合的に高側ゲートドライバの制御入力と称され得る。トランジスタ１８、２０のゲート電極は、それぞれ、導体６０、６２を介してコントローラ２２のそれぞれの出力に結合される。トランジスタ１８、２０の各々のバックゲート電極は、導体を介してそれぞれの各ソース電極に結合される。
【００６２】
トランジスタ１８、２０によって形成される高側ゲートドライバは高電圧電力入力を含み、高電圧電力入力は、トランジスタ１８のソースによって形成され、導体４６（本明細書において高側ゲートドライバ高電圧電力レールと称される）を介してチャージポンプキャパシタリード８２に結合される。トランジスタ１８、２０によって形成される高側ゲートドライバは更に低電圧電力入力を含み、低電圧電力入力は、トランジスタ２０のソースによって形成され、導体５４（本明細書において高側ゲートドライバ低電圧電力レールと称される）を介して出力電圧リード７８に結合される。出力電圧リード７８は、２つの電力トランジスタによって形成されるハーフブリッジ回路の出力電圧ノードに結合されるように構成される。
【００６３】
低側ゲートドライバ１６の入力が、導体５６を介してコントローラ２２の別の出力に結合される。低側ゲートドライバ１６の出力は導体５８を介して低側ゲート駆動リード７６に結合される。低側ゲート駆動リード７６は、低側スイッチングデバイス（例えば、低側ＮＭＯＳ電力トランジスタ）のゲート電極に結合されるように構成される。
【００６４】
入力電圧リード４２は、例えば、車載バッテリ及び／又は車載オルタネータ等の入力電圧源に結合されるように構成される。出力電圧リード７８は、１つ又は複数の車載電子構成要素及び／又は電気モータ等の、１つ又は複数の電子負荷構成要素に結合されるように構成される。
【００６５】
チャージポンプ回路２４の電圧入力が、入力電圧リード４２に結合される。チャージポンプ回路２４の出力が、導体４６を介して、チャージポンプキャパシタリード８２に、及び高側ゲートドライバの高電圧電力供給入力に結合される。チャージポンプコントローラ７２の出力が、導体８４を介してチャージポンプ回路２４の制御入力に結合される。
【００６６】
スイッチ２８がチャージポンプキャパシタリード８０と入力電圧リード４２との間に結合される。スイッチ３０がチャージポンプキャパシタリード８０と基準電圧リード３８との間に結合される。具体的には、スイッチ２８の第１の端子が導体４８を介してチャージポンプキャパシタリード８０に結合され、スイッチ２８の第２の端子が入力電圧リード４２に結合される。スイッチ３０の第１の端子が導体４８を介してチャージポンプキャパシタリード８０に結合され、スイッチ２８の第２の端子が基準電圧リード３８に結合される。スイッチ２８、３０の第１の端子は、導体４８を介して互いに結合される。スイッチ２８、３０の制御端子が、それぞれ、導体６４、６６を介してコントローラ２２のそれぞれの出力に結合される。
【００６７】
チャージポンプキャパシタリード８０、８２の各々は、外部チャージポンプキャパシタのそれぞれの端子に結合されるように構成される。過電圧検出器２６は、入力電圧リード４２（図示されない）に結合される入力、及び導体５０を介してコントローラ２２に結合される出力を含む。
【００６８】
チャージポンプコントローラ７２は、チャージポンプ制御信号を生成し得、導体８４を介してチャージポンプ制御信号をチャージポンプ回路２４に提供し得る。幾つかの例において、チャージポンプコントローラ７２は、チャージポンプキャパシタリード８０、８２の間の電圧を検出し得、チャージポンプキャパシタリード８０、８２の間の電圧（即ち、キャパシタを横切る電圧）が閾値電圧に等しくなるまで、チャージポンプに、チャージポンプキャパシタリード８０、８２の間に結合されるチャージポンプキャパシタを充電させ得る。幾つかの例において、閾値電圧は、高側スイッチングトランジスタ１２に対するゲート・ツー・ソースターンオン閾値電圧より大きいか又は等しい電圧であり得る。
【００６９】
適切な外部構成要素が集積回路７０に結合されると、その結果のシステムは、図１の電力コンバータ１０に関連してすでに説明されたものと同様に動作し得る。
【００７０】
図３は、本開示に従った更なる詳細を備える、図１の例示の電力コンバータ１０のブロック図である。図３の電力コンバータ１０は、（ａ）例示のチャージポンプ回路２４に関連する更なる詳細が示されること、（ｂ）図１におけるスイッチ２８、３０を実装するために、例示のスイッチング回路に関する更なる詳細が示されること、及び（ｃ）ツェナーダイオード３４が高側スイッチングトランジスタ１２のゲート電極とソース電極との間に結合されることを除くと、図１の電力コンバータ１０に類似している。図１と図３との間で同じ又は類似の構成要素には同じ参照番号が付される。
【００７１】
図３に示されるように、ツェナーダイオード３４のカソードが、導体５２を介して高側スイッチングトランジスタ１２のゲート電極に結合され、ツェナーダイオード３４のアノードが、導体５４を介して高側スイッチングトランジスタ１２のソース電極に結合される。ツェナーダイオード３４は更に、トランジスタ２０のドレイン電極とソース電極との間に結合される。具体的には、ツェナーダイオード３４のカソードが、導体５２を介してトランジスタ２０のドレイン電極に結合され、ツェナーダイオード３４のアノードが、導体５４を介してトランジスタ２０のソース電極に結合される。ツェナーダイオード３４は、高側スイッチングトランジスタ１２のゲート・ツー・ソース電圧が降伏電圧を超えることを防止する。幾つかの例において、ツェナーダイオード３４は、電力コンバータ１０から省かれ得る。
【００７２】
図３に示されるように、チャージポンプ回路２４は、ダイオード８６、８８、キャパシタ９０、及びインバータ９２を含む。ダイオード８６のアノードが入力電圧リード４２に結合される。ダイオード８６のカソードが、ダイオード８８のアノード、及びキャパシタ９０の第１の端子に結合される。ダイオード８８のカソードが、チャージポンプキャパシタ３２の第１の端子に、及び導体４６を介して高側ゲートドライバ高電圧電力レールに結合される。インバータ９２の入力がチャージポンプ制御リード４０に結合される。インバータ９２の出力がキャパシタ９０の第２の端子に結合される。
【００７３】
動作の間、チャージポンプ回路２４は、チャージポンプ制御リード４０によって搬送されるチャージポンプ制御信号に基づいて、内部充電フェーズと電荷移動フェーズとの間で切り替わり得る。チャージポンプ回路２４は、チャージポンプ制御信号が高ロジックレベル電圧に等しくなることに応答して、内部充電フェーズにおいて動作し得る。内部充電フェーズの間、インバータ９２は、低ロジックレベル電圧を生成するようにチャージポンプ制御信号を反転させ、低ロジックレベル電圧をキャパシタ９０の第２の端子に印加する。低ロジックレベル電圧は、入力電圧リード４２によって搬送される電圧より低くし得、それにより、ダイオード８６を順方向にバイアスさせ、キャパシタ９０を充電させる。ダイオード８８は、逆方向にバイアスされる。
【００７４】
チャージポンプ回路２４は、チャージポンプ制御信号の低ロジックレベル電圧への移動に応答して、電荷移動フェーズにおいて動作し得る。電荷移動フェーズの間、インバータ９２は、高ロジックレベル電圧を生成するようにチャージポンプ制御信号を反転させ、高ロジックレベル電圧をキャパシタ９０の第２の端子に印加する。キャパシタ９０上に蓄積された電荷と組み合わされた高ロジックレベル電圧によって、ダイオード８８が順方向にバイアスされ得、それにより、電荷をキャパシタ９０からチャージポンプキャパシタ３２に移動させる。ダイオード８６は、逆方向にバイアスされ得る。チャージポンプ回路２４は、チャージポンプ制御信号が高ロジックレベル電圧に戻るまで、電荷の移動を継続する。幾つかの例において、チャージポンプコントローラは、チャージポンプキャパシタ３２を横切る電圧が閾値電圧（例えば、高側スイッチングトランジスタ１２のゲート・ツー・ソースターンオン閾値電圧より大きいか又は等しい）に到達したことを検出することに応答して、チャージポンプ制御信号を高ロジックレベル電圧まで戻し得る。
【００７５】
図３に更に示されるように、トランジスタ９４、９６は、それぞれ、図１に示されたスイッチ２８、３０を実装し得る。トランジスタ９４、９６の各々はＮＭＯＳトランジスタであるが、他の導電性を有する他のタイプのトランジスタも用いられ得る。トランジスタ９４のドレイン電極が入力電圧リード４２に結合される。トランジスタ９４のソース電極が、導体４８を介してチャージポンプキャパシタ３２の第２の端子に結合される。トランジスタ９６のソース電極が基準電圧リード３８に結合される。トランジスタ９６のドレイン電極が、レジスタ１００及び導体４８を介してチャージポンプキャパシタ３２の第２の端子に結合される。レジスタ１００は、チャージポンプキャパシタ３２の第２の端子とトランジスタ９６のドレイン電極との間に結合される。トランジスタ９４、９６のゲート電極が、それぞれ、導体６４、６６を介してコントローラ２２のそれぞれの出力に結合される。
【００７６】
通常の動作モードへの移行の際、コントローラ２２は、トランジスタ９４をオンにし、トランジスタ９６をオフにするように、導体６４、６６を介して制御信号をアサートし得る。例えば、コントローラ２２が、導体６４を介して高電圧レベルを、及び導体６６を介して低電圧レベルを出力し得る。通常の動作モードの間、トランジスタ９４は、チャージポンプキャパシタ３２の下側端子を入力電圧リード４２に結合し得る。
【００７７】
過電圧保護の動作モードへの移行の際、コントローラ２２は、トランジスタ９４をオフにし、トランジスタ９６をオンにするように、導体６４、６６を介して制御信号をアサートし得る。例えば、コントローラ２２は、導体６４を介して低電圧レベルを、及び導体６６を介して高電圧レベルを出力し得る。過電圧保護の動作モードの間、トランジスタ９６は、チャージポンプキャパシタ３２の下側端子を基準電圧リード３８に結合し得る。レジスタ１００は、チャージポンプキャパシタ３２の下側端子と基準電圧リード３８との間の電流を制限し得る。
【００７８】
図４は、図３の電力コンバータ１０において用いられ得る電力コンバータ制御回路を含む例示の集積回路１１０のブロック図である。図４の集積回路１１０は、（ａ）スイッチングトランジスタ１２、１４、チャージポンプキャパシタ３２、インダクタ３６、及びキャパシタ９０が、集積回路１１０に含まれないオフチップ構成要素であること、（ｂ）オフチップ構成要素を収容するために、高側ゲート駆動リード７４、低側ゲート駆動リード７６、チャージポンプキャパシタリード８０、８２、及び内部チャージポンプキャパシタリード１１２、１１４が含まれること、及び（ｃ）チャージポンプ回路２４を制御するためにチャージポンプコントローラ７２が含まれることを除くと、図３の電力コンバータ１０に類似している。図２、図３、及び図４の間で同じ又は類似の構成要素には、同一の番号が付される。
【００７９】
チャージポンプコントローラ７２の出力が、導体８４を介してインバータ９２の入力に結合される。インバータ９２の出力が内部チャージポンプキャパシタリード１１２に結合される。ダイオード８６のアノードが入力電圧リード４２に結合される。ダイオード８６のカソードが、ダイオード８８のアノードに、及び内部チャージポンプキャパシタリード１１４に結合される。ダイオード８８のカソードが、導体４６を介して、チャージポンプキャパシタリード８２に、及び高側ゲートドライバ高電圧電力供給入力に結合される。
【００８０】
トランジスタ９４のドレイン電極が入力電圧リード４２に結合される。トランジスタ９４のソース電極が、導体４８を介してチャージポンプキャパシタリード８０に結合される。トランジスタ９６のソース電極が基準電圧リード３８に結合される。トランジスタ９６のドレイン電極が、レジスタ１００及び導体４８を介してチャージポンプキャパシタリード８０に結合される。レジスタ１００が、チャージポンプキャパシタ３２の第２の端子とトランジスタ９６のドレイン電極との間に結合される。トランジスタ９４、９６のゲート電極が、それぞれ、導体６４、６６を介してコントローラ２２のそれぞれの出力に結合される。
【００８１】
チャージポンプキャパシタリード８０、８２の各々は、外部チャージポンプキャパシタのそれぞれの端子に結合されるように構成される。内部チャージポンプキャパシタリード１１２、１１４の各々は、チャージポンプ回路２４のための内部チャージポンプキャパシタとして機能するオフチップキャパシタのそれぞれの端子に接続されるように構成される。
【００８２】
適切な外部構成要素が集積回路１１０に接続されるとき、その結果のシステムは、図３の電力コンバータ１０に関して既に上述されたものと同様に動作し得る。
【００８３】
図５は、本開示に従った例示の電力コンバータ制御回路を含む別の例示の電力コンバータ１２０のブロック図である。電力コンバータ１２０は、スイッチングトランジスタ１２２、１２４、低側ゲートドライバ１２６、トランジスタ１２８、１３０、キャパシタ１３２、コントローラ１３４、高側コントローラ１３６、過電圧検出器１３８、電圧源１４０、ダイオード１４２、インダクタ１４４、バッテリ１４６、グラウンドレール１４８、及び導体１５０、１５２、１５４、１５６、１５８、１６０、１６２、１６４、１６６、１６８を含む。
【００８４】
高側スイッチングトランジスタ１２２のソース電極が、電力コンバータ１２０のための出力電圧リードを形成し得る導体１５２を介して、低側スイッチングトランジスタ１２４のドレイン電極に結合される。高側スイッチングトランジスタ１２２のドレイン電極が、電力コンバータ１２０のための入力電圧リードを形成し得る導体１５０に結合される。低側スイッチングトランジスタ１２４のソース電極がグラウンドレール１４８に結合される。スイッチングトランジスタ１２２、１２４は、トーテムポール構成に配置されると言われ得、ハーフブリッジ回路を形成し得る。ハーフブリッジ回路では、導体１５０が入力電圧端子を形成し、低側スイッチングトランジスタ１２４のソースがグラウンド帰路端子を形成し、導体１５２が出力電圧端子を形成する。高側スイッチングトランジスタ１２２のドレイン電極は、例えば、バッテリ１４６によって代表される車載バッテリ及び／又は車載オルタネータ等の、入力電圧源に結合される。インダクタ１４４は、高側スイッチングトランジスタ１２２のドレイン電極と、バッテリ１４６の正の端子との間に結合される。バッテリ１４６の負の端子がグラウンドレール１４８に結合される。導体１５２によって形成される出力電圧端子は、例えば、１つ又は複数の車載電子構成要素及び／又は電気モータ等の、１つ又は複数の電子負荷構成要素に結合されるように構成される。
【００８５】
スイッチングトランジスタ１２２、１２４の各々のゲート電極は、それぞれのゲートドライバ回路に結合される。具体的には、高側スイッチングトランジスタ１２２のゲート電極が、トランジスタ１２８、１３０によって形成される高側ゲートドライバの出力に導体１６６を介して結合される。低側スイッチングトランジスタ１２４のゲート電極が、導体１６８を介して低側ゲートドライバ１２６の出力に結合される。
【００８６】
スイッチングトランジスタ１２２、１２４の各々のバックゲート電極が、導体を介して、それらのそれぞれのソース電極に結合される。スイッチングトランジスタ１２２、１２４の各々に含まれる内部ダイオードが、スイッチングトランジスタ１２２、１２４のそれぞれのバックゲート電極とドレイン電極との間に結合され、そこでは、アノードはそれぞれのバックゲート電極に結合され、カソードはそれぞれのドレイン電極に結合される。
【００８７】
トランジスタ１２８のドレイン電極が、導体１６６を介してトランジスタ１３０のドレイン電極に結合される。トランジスタ１３０のソース端子が、スイッチングトランジスタ１２２、１２４によって形成されたハーフブリッジ回路の電圧出力に導体１５２を介して結合される。トランジスタ１２８のソース電極が、キャパシタ１３２の第１の端子、及びダイオード１４２のカソードに結合される。トランジスタ１２８、１３０は、幾つかの例においてインバータであり得る高側ゲートドライバを集合的に形成し得る。
【００８８】
トランジスタ１２８、１３０によって形成される高側ゲートドライバは、高電圧電力入力を含み、高電圧電力入力は、トランジスタ１２８のソースによって形成され、導体１５４（本明細書において高側ゲートドライバ高電圧電力レールと称される）に結合される。高側ゲートドライバは低電圧電力入力を更に含み、低電圧電力入力は、トランジスタ１３０のソースによって形成され、ハーフブリッジ回路（本明細書中において高側ゲートドライバ低電圧電力レールと称される）の電圧出力に結合される。キャパシタ１３２は、それぞれ、導体１５４及び１５２を介して高側ゲートドライバの高及び低電圧電力レール間に結合される。
【００８９】
トランジスタ１２８、１３０のゲート電極は、それぞれ、導体１６２、１６４を介して高側コントローラ１３６のそれぞれの出力に結合される。導体１６２、１６４の各々が、高側ゲートドライバへの入力を形成し得、集合的に高側ゲートドライバのための制御入力と称され得る。
【００９０】
高側コントローラ１３６の入力が、導体１５８を介してコントローラ１３４の出力に結合される。低側ゲートドライバ１２６の入力が、導体１６０を介してコントローラ１３４の別の出力に結合される。幾つかの例において、低側ゲートドライバ１２６はインバータであり得る。
【００９１】
コントローラ１３４の電力供給入力が、導体１５４を介して、キャパシタ１３２の第１の端子及びダイオード１４２のカソードに結合される。コントローラ１３４のグラウンド帰路がグラウンドレール１４８に結合される。高側コントローラ１３６の高電圧電力供給入力が、導体１５４を介して、キャパシタ１３２の第１の端子及びダイオード１４２のカソードに結合される。高側コントローラ１３６の低電圧電力供給入力が、導体１５２を介してハーフブリッジ回路の出力端子に結合される。
【００９２】
電圧源１４０の第１の端子がグラウンドレール１４８に結合される。電圧源１４０の第２の端子が、ダイオード１４２のアノードに結合される。ダイオード１４２のカソードが、導体１５４を介して、コントローラ１３４の電力供給入力、高側コントローラ１３６の高電圧電力供給入力、トランジスタ１２８、１３０によって形成された高側ゲートドライバの高電圧電力供給入力に、及び、キャパシタ１３２の第１の端子に結合される。
【００９３】
過電圧検出器１３８は、導体１５０（図示されない）に結合される入力、及び導体１５６を介してコントローラ１３４に結合される出力を含む。図５における１つ又は複数の構成要素が、共通の集積回路に実装され得る。
【００９４】
図５の例において、スイッチングトランジスタ１２２、１２４は両方ともｎ型金属酸化物半導体（ＮＭＯＳ）電力トランジスタである。他の例において、スイッチングトランジスタ１２２、１２４の各々が、ＭＯＳ電力トランジスタ、或るいは、同一又は異なる型の導電性（例えば、ｐ型又はｎ型）を有する異なるタイプのトランジスタ（例えば、絶縁ゲートバイポーラ接合トランジスタ（ＩＢＪＴ））であり得る。スイッチングトランジスタ１２２、１２４は、互いに対して同じタイプ又は極性のトランジスタである必要はない。
【００９５】
トランジスタ１２８はＰＭＯＳトランジスタであり、トランジスタ１３０はＮＭＯＳトランジスタである。幾つかの例において、トランジスタ１２８、１３０は、相対的に低い電圧トランジスタ（即ち、非電力トランジスタ）であり得る。インバータ及び／又は高側ゲートドライバを実装するように構成される他のトランジスタ構成も用いられ得る。
【００９６】
コントローラ１３４、高側コントローラ１３６、及び過電圧検出器１３８は、例えば、１つ又は複数のマイクロコントローラを含む、アナログ又はデジタル回路要素の任意の組み合わせを用いて実装され得る。
【００９７】
電力コンバータ１２０は、通常の動作モード、及び過電圧保護の動作モードにおいて動作するように構成され得る。通常の動作モードの間、電力コンバータ１２０は、同期バックコンバータ制御技術及び／又はモータ制御技術に従って、スイッチングトランジスタ１２２、１２４を二者択一的にオン、オフするように制御信号を提供し得る。
【００９８】
例えば、コントローラ１３４は、制御信号（例えば、パルス幅変調（ＰＷＭ）制御信号）を、トランジスタ１２８、１３０によって形成される高側ゲートドライバに（高側コントローラ１３６を介して）、及び低側ゲートドライバ１２６に提供し得る。図５の例において、コントローラ１３４は、高側制御信号を高側コントローラ１３６に提供し得る。高側コントローラ１３６は、高側制御信号を、導体１６２を介してトランジスタ１２８に、及び導体１６４を介してトランジスタ１３０に提供し得る。過電圧検出器１３８によって形成される高側ゲートドライバは、コントローラ１３４によって提供される高側制御信号に基づいて高側スイッチングトランジスタ１２２をオン、オフするために十分な電圧及び電流を生成し得る。コントローラ１３４は、導体１６０を介して低側制御信号を低側ゲートドライバ１２６に提供し得る。低側ゲートドライバ１２６は、コントローラ１３４によって提供された低側制御信号に基づいて、低側スイッチングトランジスタ１２４をオン、オフするために十分な電圧及び電流を生成し得る。
【００９９】
トランジスタ１２８、１３０は、浮動グラウンド電力供給（即ち、導体１５２）を備えるインバータとして作用し得る。例えば、導体１６２、１６４上で高ロジックレベル電圧を受信することに応答して、トランジスタ１３０がオンになり得、トランジスタ１２８がオフになり得る。これによって、導体１６６が導体１５２に結合され得、それにより、高側スイッチングトランジスタ１２２がオフになる。導体１６２、１６４上で低ロジックレベル電圧を受け取ることに応答して、トランジスタ１３０がオフになり得、トランジスタ１２８がオンになり得る。これによって、導体１６６が高側ゲートドライバ高電圧電力レールに結合され得、それにより、高側スイッチングトランジスタ１２２がオンになる。
【０１００】
コントローラ１３４は、電力コンバータ１２０の意図された用途のために適切な制御信号を生成し得る。例えば、電力コンバータ１２０は、スイッチングトランジスタ１２２、１２４、付加的なインダクタ、及び付加的なキャパシタを同期バックコンバータとして作用させる制御信号（例えば、ＰＷＭ制御信号）を生成し得る。そのような例において、電力コンバータ１２０は、目標電圧レベルに対する出力電圧レベルを表すフィードバック信号に基づいて制御信号を生成し得る。別の例として、電力コンバータ１２０は、多相電気モータの単一位相を駆動するように構成される制御信号（例えば、ＰＷＭ制御信号）を生成し得る。他のタイプの制御信号及びアプリケーションも同様に可能である。
【０１０１】
電圧源１４０は、電圧源１４０の端子を横切る固定電圧を提供し得る。幾つかの例において、固定電圧は、高側スイッチングトランジスタ１２２に対するゲート・ツー・ソースターンオン閾値電圧より大きいか又は等しくし得る。通常の動作モードの間、低側スイッチングトランジスタ１２４がオンにされ、高側スイッチングトランジスタ１２２がオフにされると、ダイオード１４２が順方向にバイアスされ得、それにより、電圧源１４０が、ダイオード１４２、キャパシタ１３２、及び低側スイッチングトランジスタ１２４によって形成される電流ループを介して、キャパシタ１３２を充電させる。幾つかの例において、キャパシタ１３２を横切る電圧が、電圧源１４０を横切る電圧にほぼ等しい電圧に到達する場合、ダイオード１４２はオフになり得、それによってキャパシタ１３２の充電を終了させる。低側スイッチングトランジスタ１２４がオフになり、高側スイッチングトランジスタ１２２がオンになると、ダイオード１４２は逆方向にバイアスされ得る。その結果、導体１５２での出力電圧が上昇すると、キャパシタ１３２に蓄積された電荷が、高側ゲートドライバ高電圧電力レール上の電圧を、出力電圧より大きい電圧まで上昇させる。これにより、トランジスタ１２８、１３０によって形成される高側ゲートドライバが、高側スイッチングトランジスタ１２２をオンにするために十分なゲート電圧を提供することが可能となり得る。
【０１０２】
通常の動作モードの間、過電圧検出器１３８は、入力電圧リード（例えば、導体１５０）によって搬送される電圧レベルを監視し得、入力電圧リード上に過電圧条件が発生しているか否かを判定し得る。幾つかの例において、過電圧検出器１３８は、入力電圧リードによって搬送される電圧が閾値電圧より大きいことを検出することに応答して過電圧条件が発生していることを判定し得る。閾値電圧は、幾つかの場合において、電力コンバータ１２０における１つ又は複数の構成要素に対する最大順守電圧より小さく又は等しくし得る。
【０１０３】
幾つかの例において、閾値電圧は、電力コンバータ１２０における１つ又は複数の構成要素に対する最大順守電圧より小さく又は等しくし得る。更なる例において、閾値電圧は、入力電圧リード（例えば、導体１５０）に対して特定されるピーク過電圧から、そこまでキャパシタ１３２が充電される最大電圧をマイナスしたものより小さくし得る。付加的な例において、閾値電圧は、入力電圧リード（例えば、導体１５０）のために特定されたピーク過電圧から、電圧源１４０を横切る電圧をマイナスしたものより小さくし得る。幾つかの例において、ピーク過電圧は、特定された自動車ロードダンプ電圧レベルに対応し得る。過電圧検出器１３８は、入力電圧リード上に過電圧条件が発生しているか否かを表す信号を生成し得、その信号を導体１５６を介してコントローラ１３４に提供し得る。
【０１０４】
過電圧条件を検出することに応答して、電力コンバータ１２０は、通常の動作モードから過電圧保護の動作モードに移行し得る。過電圧保護モードの間、コントローラ１３４は、幾つかの例において、スイッチングトランジスタ１２２、１２４両方をオフにし得る。導体１５２（図示されない）に結合される外部インダクタが、スイッチングトランジスタ１２２、１２４の両方がオフにされた後の或る期間の間、電流を引き出し続け得、それが、スイッチングトランジスタ１２４における内部ダイオードを順方向バイアスし得る。それにより、導体１５２をグラウンドに引っ張り、高側ゲートドライバの高電圧電力レールが入力電圧リードによって搬送される電圧より高い電圧まで上昇することを防止する。他の例において、コントローラ１３４は、高側スイッチングトランジスタ１２２をオフにし、低側スイッチングトランジスタ１２４をオンにし得る。
【０１０５】
幾つかの例において、スイッチングトランジスタ１２４は、グラウンドレール１４８に結合されるアノードと、導体１５２によって形成される出力電圧リードに結合されるカソードとを備えるダイオードによって置き換えられ得る。そのような例において、過電圧条件を検出することに応答して、コントローラ１３４及び／又はコントローラ１３６は、スイッチングトランジスタ１２２をオフにし得る。
【０１０６】
過電圧検出器１３８は、過電圧保護モードの間、入力電圧リードによって搬送される電圧レベルを監視することを継続し得、過電圧条件が終了したときを判定し得る。幾つかの例において、過電圧検出器１３８は、入力電圧リードによって搬送される電圧が閾値電圧より小さいことを検出することに応答して、過電圧条件が終了したことを判定し得る。過電圧条件が終了したことを検出することに応答して、電力コンバータ１２０は、１つ又は複数の上述のような制御技術に従って、スイッチングトランジスタ１２２、１２４の二者択一的なオン及びオフを再開し得る。
【０１０７】
高側及び低側電力コンバータスイッチ１２２、１２４をオフにすることは、ダイオード１４２及びキャパシタ１３２が、高側ゲートドライバの電力供給レールを、過電圧条件の間入力電圧リードによって搬送される電圧よりも更に高い電圧まで上昇させることを防止し得る。このように、高側ゲートドライバに供給される電圧は、電力コンバータ１２０の入力電圧リード上に過電圧条件が存在する場合においても、ゲートドライバ又は他の回路要素に損傷を与えないレベルに限定され得る。
【０１０８】
過電圧条件の間、高側ゲートドライバに供給される電圧のレベルを低減することは、電力コンバータ１２０を実装する構成要素及び／又は半導体製造プロセスのために必要とされる電圧順守要件を緩和し得る。これによって、そうでなければ、未修正のゲートドライバ電圧を用いては可能でないであろう相対的に高い入力電圧に対して電力コンバータを実装するために、既存の構成要素及びプロセスを用いることが可能になり得る。このように、相対的に高い入力電圧をサポートする電力コンバータが、特殊な、非常に高い順守電圧構成要素及び／又はプロセスを必要とすることなく取得され得る。
【０１０９】
また、構成要素及びプロセスに対する電圧順守要件を緩和することによって、より安価な及び／又はよりエリア効率の高い構成要素及び／又はプロセスを、電力コンバータを実装するために用いることが可能になる。このように、電力コンバータ１２０のコスト及びサイズが低減され得る。
【０１１０】
図６は、図５の電力コンバータにおいて用いられ得る電力コンバータ制御回路を含む例示の集積回路１７０のブロック図である。集積回路１７０は、低側ゲートドライバ１２６、トランジスタ１２８、１３０、コントローラ１３４、高側コントローラ１３６、過電圧検出器１３８、電圧源１４０、導体１５２、１５４、１５６、１５８、１６０、１６２、１６４、１６６、１６８、及びリード１７２、１７４、１７６、１７８、１８０、１８２を含む。
【０１１１】
図６の集積回路１７０は、（ａ）スイッチングトランジスタ１２２、１２４、キャパシタ１３２、ダイオード１４２、インダクタ１４４、及びバッテリ１４６が、集積回路１７０に含まれないオフチップ構成要素であること、及び（ｂ）オフチップ構成要素を収容するためにリード１７２、１７４、１７６、１７８、１８０、１８２が含まれることを除くと、図５の電力コンバータ１２０と類似している。図５と図６との間で同一又は類似の構成要素には、同一の参照番号が付される。
【０１１２】
トランジスタ１２８のソース電極が、導体１５４を介して電力レールリード１７２に結合される。トランジスタ１３０のソース電極が、導体１５２を介して出力電圧リード１７６に結合される。高側コントローラ１３６の高電圧電力供給入力が、導体１５４を介して電力レールリード１７２に結合される。コントローラ１３４の電力供給入力が、コントローラ１３４を介して電力レールリード１７２に結合される。電圧源１４０のグラウンド帰路端子がグラウンドリード１８０に結合される。コントローラ１３４のグラウンド帰路端子がグラウンドリード１８０に結合される。低側ゲートドライバ１２６の出力端子が、導体１６８を介して低側ゲート駆動リード１７８に結合される。トランジスタ１２８、１３０によって形成される高側ゲートドライバの出力が、導体１６６を介して高側ゲート駆動リード１７４に結合される。
【０１１３】
リード１７２、１７６は、キャパシタのそれぞれの端子に結合されるように構成される。リード１７２、１８２は、ダイオードのそれぞれの端子に結合されるように構成される。具体的には、ダイオードリード１８２は、ダイオードのアノードに結合されるように構成され、電力レールリード１７２は、ダイオードのカソードに結合されるように構成される。
【０１１４】
適切な外部構成要素が集積回路１７０に接続されると、その結果のシステムは、図５の電力コンバータ１２０に関して既に上記で説明されたものと同様に動作し得る。
【０１１５】
図７は、本開示の技術に従って設計された電力コンバータを含み得る、例示の自動車２００のブロック図である。自動車２００は、車載電子システム２０２を含む。車載電子システム２０２は、オルタネータ２０４、車載バッテリ２０６、電力コンバータ２０８、及び車載電子機器２１０、及びリード２１２、２１４、２１６を含む。
【０１１６】
オルタネータ２０４、車載バッテリ２０６、及び電力コンバータ２０８は、各々、入力電圧リード２１２及びグラウンド帰路リード２１４を介して互いに並列に結合される。車載電子機器２１０の電力入力が、出力電圧リード２１６を介して、電力コンバータ２０８の電力出力（例えば、電圧出力）に結合される。電力コンバータ２０８は、図１〜図６に関して本開示において説明される電力コンバータのうち任意のもの、及び本開示において説明される技術を用いる任意の他の電力コンバータを含み得る。
【０１１７】
車載電子機器２１０は、自動車における用途に適切な、任意の組み合わせ電子機器を含み得る。例えば、車載電子機器２１０は、車載インフォテインメントクラスタの構成要素、音声認識構成要素、ヘッドアップディスプレイプロジェクション構成要素、オーディオ構成要素、マルチメディア構成要素、無線構成要素、カメラ構成要素、アクセサリー構成要素、ヒーター構成要素、空調構成要素、電気モータ、照明システム、セキュリティシステム、バッテリ充電システム、安全システム、エアバッグシステム等を含み得る。
【０１１８】
図８は、本開示に従った高側ゲートドライバの電力供給電圧を制御するための例示の技術のフローチャートである。図８の技術は、本開示の図１〜図４に関して説明された電力コンバータのうちの任意のものと共に用いられ得る。
【０１１９】
電力コンバータ１０が電力変換動作を開始する（３００）。電力コンバータ１０は、入力電圧リード４２上で過電圧条件が発生しているか否かを判定する（３０２）。過電圧条件が発生しているとの判定に応答して、コントローラ２２が、チャージポンプキャパシタ３２の下側端子を入力電圧リード４２から結合解除し（３０４）、チャージポンプキャパシタ３２の下側端子を基準電圧リード３８に結合する（３０６）。幾つかの例（例えば、チャージポンプキャパシタ３２がオフチップキャパシタである場合）において、コントローラ２２は、チャージポンプキャパシタリード８０を入力電圧リード４２から結合解除し（３０４）、チャージポンプキャパシタリード８０を基準電圧リード３８に結合し得る（３０６）。
【０１２０】
過電圧条件が発生していないこと又は過電圧条件が終了していることを判定することに応答して、コントローラ２２は、チャージポンプキャパシタ３２の下側端子を基準電圧リード３８から結合解除し（３０８）、チャージポンプキャパシタ３２の下側端子を入力電圧リード４２に結合する（３１０）。幾つかの例（例えば、チャージポンプキャパシタ３２がオフチップキャパシタである場合）において、コントローラ２２は、チャージポンプキャパシタリード８０を基準電圧リード３８から結合解除し（３０８）、チャージポンプキャパシタリード８０を入力電圧リード４２に結合し得る（３１０）。
【０１２１】
図９は、本開示に従った高側ゲートドライバの電力供給電圧を制御するための別の例示の技術のフローチャートである。図８の技術は、本開示の図５及び図６に関して説明された電力コンバータのうち任意のものと共に用いられ得る。
【０１２２】
電力コンバータ１２０が電力変換動作を開始する（３２０）。電力コンバータ１２０は、入力電圧リード４２上に過電圧条件が発生しているか否かを判定する（３２２）。過電圧条件が発生していることを判定することに応答して、コントローラ１３４は、スイッチングトランジスタ１２２、１２４両方をオフにする（３２４）。他の例において、コントローラ１３４は、高側スイッチングトランジスタ１２２をオンにし、低側スイッチングトランジスタ１２４をオフにし得る。過電圧条件が発生していないこと又は過電圧条件が終了したことを判定することに応答して、コントローラ１３４は、制御技術に従って、スイッチングトランジスタ１２２、１２４を二者択一的に切り替え得る（例えば、スイッチングトランジスタ１２２、１２４を二者択一的にオン及びオフにする）（３２６）。
【０１２３】
図１０は、本開示に従った例示の電力コンバータ制御回路を含む別の例示の電力コンバータ４００のブロック図である。図３の電力コンバータ４００は、（ａ）スイッチ２８、３０、基準電圧リード３８、及び導体６４、６８が省かれること、（ｂ）チャージポンプキャパシタ３２が導体４６と入力電圧リード４２との間に結合されること、（ｃ）付加的なスイッチ４０２が導体４６と入力電圧リード４２との間に結合されること、及び（ｄ）制御リード４０４がコントローラ２２とスイッチ４０２との間に結合されることを除くと、図１の電力コンバータ１０に類似している。図１と図１０との間で同一又は類似の構成要素には同じ参照番号が付される。
【０１２４】
本開示において説明された他の電力コンバータと同様に、電力コンバータ４００は、通常モード及び過電圧保護モードにおいて動作し得る。通常の動作モードの間、コントローラ２２はスイッチ４０２を開き得る。これによって、図１における電力コンバータ１０のための通常の動作モードに関して上述されたものに類似する様式で、チャージポンプ回路４０がチャージポンプキャパシタ３２を充電することが可能になり得る。
【０１２５】
入力電圧リード４２によって搬送される電圧に対する過電圧条件を検出することに応答して、電力コンバータ４００は過電圧保護モードに移行し得る。この移行を実施するため、コントローラ２２はスイッチ４０２を閉にし得、それによってチャージポンプキャパシタ３２を放電する。チャージポンプキャパシタ３２を放電することは、トランジスタ１８、２０によって形成されたゲートドライバの高電圧電力レールが、過電圧条件の間入力電圧リード４２によって搬送される入力電圧のレベルを超えることを防止し得る。このように、電力コンバータ４００は、過電圧条件を検出することに応答して、チャージポンプキャパシタ３２を選択的に放電し得る。
【０１２６】
入力電圧リード４２によって搬送される電圧に対する過電圧条件が終了したことを検出することに応答して、電力コンバータ４００は、通常の動作モードに移行し得る。この移行を実施するため、コントローラ２２は、スイッチ４０２を開にし得、それによって、チャージポンプ回路２４にチャージポンプキャパシタ３２を充電させる。
【０１２７】
幾つかの例において、コントローラ２２は、入力電圧リード４２によって搬送される電圧に対して過電圧条件が検出されているか否かに基づいて、スイッチ４０２を選択的に開及び閉にし得る。例えば、コントローラ２２は、過電圧条件を検出することに応答して、スイッチ４０２を閉にし得、過電圧条件を検出しないことに応答して及び／又は過電圧条件が終了したことを検出することに応答して、スイッチ４０２を開にし得る。
【０１２８】
図２に示されるように、集積回路７０が、電力コンバータ１２０、高側ゲート駆動リード７４、チャージポンプキャパシタリード８０、チャージポンプキャパシタリード８２、及び基準電圧リード３８を含む。集積回路７０は更に、チャージポンプ回路要素（例えば、チャージポンプ回路２４）、ゲートドライバ（例えば、トランジスタ１８、２０）、スイッチング回路（例えば、スイッチ２８、３０）、及び過電圧検出器２６を含む。チャージポンプ回路要素は、入力（例えば、入力電圧リード４２）、及びチャージポンプキャパシタリード８２に結合される出力を有する。ゲートドライバは、制御入力（例えば、導体６０、６２）、チャージポンプ回路要素の出力に結合される電力入力（例えば、トランジスタ１８のソース）、及び高側ゲート駆動リード７４に結合される出力を有する。スイッチング回路は、制御入力（即ち、導体６４、６６）、基準電圧リード３８に結合される第１の端子（例えば、スイッチ３０の下側端子）、入力電圧リード４２に結合される第２の端子（例えば、スイッチ２８の下側端子）、及びチャージポンプキャパシタリード８０に結合される第３の端子を有する。過電圧検出器２６は、入力電圧リード４２に結合される入力、及びスイッチング回路の制御入力に結合される（例えば、コントローラ２２を介して導体６４、６６に結合される）出力を有する。
【０１２９】
幾つかの例において、チャージポンプ回路要素の入力は、入力電圧リード４２に、及びスイッチング回路の第２の端子（例えば、スイッチ２８の下側端子）に結合される。更なる例において、チャージポンプキャパシタリード８０、８２の間にチャージポンプキャパシタが結合される。
【０１３０】
付加的な例において、ゲートドライバは高側ゲートドライバ（例えば、トランジスタ１８、２０）であり、集積回路は更に低側ゲートドライバ１６を含む。そのような例において、集積回路は更に、高側ゲートドライバの制御入力に結合される第１の出力（例えば、導体６０、６２）と、低側ゲートドライバ１６の制御入力に結合される第２の出力（例えば、導体５６）とを有する制御回路（例えば、コントローラ２２）を含み得る。
【０１３１】
幾つかの例において、図４に示されるように、チャージポンプは、チャージポンプ回路要素の入力（例えば、入力電圧リード４２）と出力（例えば、導体４６）との間に並列に接続される少なくとも２つのダイオード８６、８８を含む。
【０１３２】
更なる例において、図４に示されるように、スイッチング回路は、入力電圧リード４２に結合される第１の電流導通電極と、チャージポンプキャパシタリード８０に結合される第２の電流導通電極と、スイッチング回路の制御入力（例えば、導体６４）に結合される制御電極とを有するトランジスタ９４を含む。そのような例において、スイッチング回路は更に、基準電圧リード３８に結合される第１の電流導通電極と、チャージポンプキャパシタリード８０に結合される第２の電流導通電極と、スイッチング回路の制御入力（例えば、導体６６）に結合される制御電極とを有するトランジスタ９６を含む。そのような例において、スイッチング回路は更に、幾つかの例において、トランジスタ９６の第２の電流導通電極とチャージポンプキャパシタリード８０との間に結合されるレジスタ１００を含み得る。
【０１３３】
幾つかの例において、スイッチング回路は、チャージポンプキャパシタリード８０を入力電圧リード４２に結合する第１の状態において動作するように、及びチャージポンプキャパシタリード８０を基準電圧リード３８に結合する第２の状態において動作するように構成可能である。そのような例において、スイッチング回路は、幾つかの例において、過電圧検出器２６の出力に基づいて第１の状態か又は第２の状態において選択的に動作するように構成され得る。更なる例において、スイッチング回路は、基準電圧リード３８に対して過電圧条件が検出されるか否かに基づいて、チャージポンプキャパシタリード８０を入力電圧リード４２か又は基準電圧リード３８に選択的に結合するように構成される。
【０１３４】
幾つかの例において、スイッチング回路は、入力電圧リード４２上の過電圧条件を検出することに応答して、チャージポンプキャパシタリード８０を入力電圧リード４２から結合解除するように構成される。そのような例において、スイッチング回路は更に、幾つかの例において、入力電圧リード４２上の過電圧条件を検出することに応答して、チャージポンプキャパシタリード８０を基準電圧リード３８に結合するように構成され得る。
【０１３５】
幾つかの例において、チャージポンプ回路要素は、キャパシタを横切る電圧が閾値電圧に等しくなるまで、チャージポンプキャパシタを充電するように構成される。そのような例において、基準電圧リード３８は、過電圧条件の間に入力電圧リード４２によって搬送される電圧と閾値電圧との差より小さいか又は等しい基準電圧を受け取るように構成され得る。幾つかの例において、基準電圧リード３８は、入力電圧リード４２によって搬送される電圧と閾値電圧との差に等しくし得る。
【０１３６】
図２、図４、及び図８に示されるように、電力コンバータ１０は、基準電圧リード３８に対して過電圧条件が検出されるか否かに基づいて、チャージポンプキャパシタリード８０を、入力電圧リード４２か又は基準電圧リード３８に選択的に結合し得る。基準電圧リード３８は、ゲートドライバの電力供給入力（例えば、トランジスタ１８のソース電極）に結合され得る。
【０１３７】
幾つかの例において、チャージポンプキャパシタリード８０を選択的に結合することは、入力電圧リード４２上の過電圧条件を検出することに応答して、チャージポンプキャパシタリード８０を入力電圧リード４２から結合解除すること、及び、基準電圧リード３８上の過電圧条件を検出することに応答して、チャージポンプキャパシタリード８０を基準電圧リード３８に結合することを含み得る。幾つかの例において、基準電圧リード３８は、過電圧条件の間入力電圧リード４２によって搬送される電圧と、そこまでチャージポンプキャパシタ３２を充電させるようにチャージポンプ回路２４が構成される最大電圧との差より小さいか又は等しい基準電圧を受け取り得る。幾つかの例において、基準電圧は、入力電圧リード４２によって搬送される電圧と最大電圧との間の差に等しい。
【０１３８】
図７に示されるように、車載システム（例えば、車載電子システム２０２）が、１つ又は複数の車載電子機器２１０、車載バッテリ２０６、車載バッテリ２０６に結合されるオルタネータ２０４、及びオルタネータ２０４に結合される電力供給レール（例えば、入力電圧リード２１２）を含む。車載システムは更に、電力供給レール（例えば、入力電圧リード２１２）と車載電子機器２１０との間に結合される電力コンバータ２０８を含み得る。
【０１３９】
電力コンバータ２０８は、パストランジスタ（例えば、高側スイッチングトランジスタ１２）、パストランジスタに結合されるゲートドライバ（例えば、トランジスタ１８、２０）、及びゲートドライバの電力入力（例えば、トランジスタ１８のソース電極）に結合される第１の端子を有するキャパシタ（例えば、チャージポンプキャパシタ３２）を含み得る（図１〜図４）。電力コンバータ２０８は更に、電力供給レール上の過電圧条件を検出することに応答して、チャージポンプキャパシタ３２の第２の端子を電力供給レールから結合解除し、電力供給レール上の過電圧条件を検出することに応答して、チャージポンプキャパシタ３２の第２の端子を基準電圧リードに結合するように構成される回路要素（例えば、コントローラ２２、及びスイッチ２８、３０）を含み得る。
【０１４０】
図５及び図６に示されるように、集積回路１７０が、入力電圧リード１５０、高側ゲート駆動出力リード１７４、及び低側ゲート駆動出力リード１７８を含む。集積回路は更に、入力（例えば、導体１５８、１６２、及び／又は１６４）と、高側ゲート駆動出力リードに結合される出力（導体１６６）とを有する、高側ゲートドライバ（例えば、トランジスタ１２８、１３０）を含む。集積回路は更に、入力と、低側ゲート駆動出力リードに結合される出力とを有する、低側ゲートドライバ１２６を含む。集積回路は更に、入力と、高側ゲートドライバの入力に結合される第１の出力と、低側ゲートドライバの入力に結合される第２の出力とを有する、制御回路（例えば、コントローラ１３４、高側コントローラ１３６）を含む。集積回路は更に、入力電圧リードに結合される入力と、制御回路の入力に結合される出力とを有する、過電圧検出回路（例えば、過電圧検出器１３８）を含む。制御回路は、入力電圧リードによって搬送される電圧に対して過電圧条件を検出することに応答して、高側スイッチングトランジスタ１２２をオフにする第１の制御信号を第１の出力を介して出力するように、及び、入力電圧リードによって搬送される電圧に対して過電圧条件を検出することに応答して、低側スイッチングトランジスタ１２４をオフにする第２の制御信号を第２の出力を介して出力するように構成される。
【０１４１】
幾つかの例において、第１の制御信号及び第２の制御信号は、過電圧事象の期間、高側及び低側スイッチングトランジスタを両方オフのままにさせるように構成される。更なる例において、キャパシタ１３２が、高側ゲートドライバの第１の電力入力と第２の電力入力との間に結合される。
【０１４２】
図５、図６、及び図９に示されるように、電力コンバータ１２０は、高側スイッチングトランジスタ及び低側スイッチングトランジスタを含むスイッチモード電力コンバータ１２０の入力電圧リード上の過電圧条件を検出し得る。電力コンバータ１２０は、過電圧条件を検出することに応答して、高側スイッチングトランジスタ及び低側スイッチングトランジスタをオフにし得る。幾つかの例において、電力コンバータは、過電圧事象の期間、又は過電圧事象の一部の間、両方のトランジスタがオフのままであるように、高側スイッチングトランジスタ及び低側スイッチングトランジスタをオフにし得る。
【０１４３】
幾つかの例において、本開示の技術は、自動車ロードダンプの間生じる最大過渡電圧を制限し得、及び／又は、自動車ロードダンプに起因して集積回路において生成される高電圧を制限し得る。更なる例において、本開示の技術は、チャージポンプキャパシタ又はブートストラップキャパシタを切り替え得る。
【０１４４】
自動車ロードダンプにおいて、過電圧試験バッテリ電圧は、一定の時間時間、特定された高電圧まで上昇させられ得る。これが、チャージポンプ又はブートストラップピン上の電圧を、チャージポンプ又はブートストラップキャパシタ電圧及びリンギングに起因して、ロードダンプ電圧より約１５Ｖ〜３０Ｖ上まで上昇させ得る。上昇させられた電圧に対処する１つの方式は、集積回路（ＩＣ）及びボードに対して、ＩＣ内部絶縁に対して、及び／又は内部構成要素に対して、より高い順守電圧を備える構成要素を用いることである。より高い電圧順守定格を備える構成要素を用いることは、製造コスト及びデバイスフットプリントの点で高価となり得る。
【０１４５】
このことは、新しい４８Ｖ車載バッテリシステムにおいて、より顕著であり得る。例えば、７０Ｖのロードダンプでは、電力コンバータは８５Ｖ〜１００Ｖを予期し得、その結果、９０Ｖ〜１０５Ｖの構成要素及び９０Ｖ〜１０５Ｖのプロセスを必要とし得、これにより、より高い電圧プロセスが必要とされ得る。４０Ｖのロードダンプを備える１２Ｖシステムの場合、電力コンバータは、５５Ｖ〜７０Ｖを予期し得、その結果、５５Ｖ〜７０Ｖの構成要素及び５５Ｖ〜７０Ｖのプロセスを必要とし得る。
【０１４６】
本開示の技術は、電力コンバータ上の電圧を制限し得る。幾つかの例において、チャージポンプ及びブートピンを含むすべてのピン上の電圧は、バッテリロードダンプ電圧の最大電圧を有するように制限され得る。これが、ＩＣ及びボード上のより低い電圧を可能にし、システムコストを低減させ得る。これはまた、１２Ｖのシステムと４８Ｖのシステムに対して、同じプロセスを用いることを可能にし得る。
【０１４７】
本開示に説明される技術及び回路要素は、幾つかの例において、１つ又は複数の集積回路又はその他のデバイスの任意の組み合わせ上で実装され得る。
【０１４８】
本発明の請求の範囲内で、説明された実施形態において変更が可能であり、また、他の実施形態が可能である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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