降低开关转换器应用中开关接通电阻的栅极驱动技术

相关申请的交叉引用

本申请要求于2021年6月16日提交的美国非临时申请第17/349,687号的优先权，该申请要求于2020年9月30日提交的美国临时申请第63/085,341号的权益和优先权，明确地以引用方式整体并入本文，如同在下文中完整阐述并用于所有适用目的。

技术领域

本公开的某些方面大体涉及电子电路，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

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的变化。电压调节器可分为线性电压调节器或开关电压调节器。虽然线性电压调节器往往小巧紧凑，但许多应用可能会受益于开关电压调节器(也称为“开关转换器”)效率的提高。例如，线性电压调节器可以通过低压差(LDO)电压调节器来实现。开关调节器可以由开关模式电源(SMPS)实现，例如降压转换器、升压转换器、降压-升压转换器或电荷泵。

例如，降压转换器是一种SMPS，通常包括：(1)耦合在相对较高电压轨与开关节点之间的高侧开关，(2)耦合在开关节点与相对较低的电压轨之间的低侧开关，(3)和电感器，耦合在开关节点与负载(例如，由并联电容元件表示)之间。高侧和低侧开关通常用晶体管来实现，尽管低侧开关可以可替代地用二极管来实现。

电荷泵是一种SMPS，通常包括至少一个开关装置以控制经过电容器的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接在电源两端，将电容器充电至电源电压。然后可以重新配置电荷泵电路，以将电容器与电源和负载串联，使负载两端的电压加倍。这个两阶段循环以电荷泵的开关频率重复。电荷泵可用于将电压乘以或除以整数或分数，具体取决于电路拓扑。

电源管理集成电路(电源管理IC或PMIC)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可用于电池供电的装置，例如手机、平板电脑、笔记本电脑、可穿戴设备等，以控制装置中电力的流动和方向。PMIC可以为装置执行各种功能，例如DC-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、电源排序等。

发明内容

本公开的系统、方法和设备各自具有若干方面，其中没有单个方面单独负责其期望的属性。在不限制如以下权利要求所表达的本公开内容的范围的情况下，现在将对一些特征进行简要讨论。在对本讨论进行思考之后，特别是在阅读完名称为“具体实施方式”的章节之后，技术人员将理解本公开的特征如何提供本文描述的优点。

本公开的某些方面提供了一种电源电路。电源电路通常包括具有开关晶体管的开关转换器和具有耦合到开关晶体管栅极的输出的栅极驱动器。栅极驱动器包括：第一开关装置，耦合在栅极驱动器的输出与第一电压轨之间；第二开关装置，耦合在栅极驱动器的输出与栅极驱动器的电压节点之间；第三开关装置，耦合在栅极驱动器的电压节点与第二电压轨之间；以及电压钳，与第四开关装置串联耦合，电压钳和第四开关装置耦合在电压节点与第三电压轨之间。

本公开的某些方面提供了一种电源电路。电源电路通常包括具有开关晶体管的开关转换器和具有耦合到开关晶体管栅极的输出的栅极驱动器。栅极驱动器包括：第一开关装置，耦合在栅极驱动器的输出与第一电压轨之间；第二开关装置，耦合在栅极驱动器的输出与栅极驱动器的电压节点之间；第三开关装置，耦合在栅极驱动器的电压节点与第二电压轨之间；电压钳，与第四开关装置串联耦合，电压钳和第四开关装置耦合在第三电压轨与栅极驱动器的输出之间。

本公开的某些方面提供了一种电源电路。电源电路通常包括具有开关晶体管的开关转换器和具有耦合到开关晶体管栅极的输出的栅极驱动器。栅极驱动器包括：第一开关装置，耦合在栅极驱动器的输出与第一电压轨之间；第二开关装置，耦合在栅极驱动器的输出与栅极驱动器的电压节点之间；第三开关装置，耦合在栅极驱动器的电压节点与第二电压轨之间；电压钳，与第四开关装置串联耦合，电压钳和第四开关装置耦合在第三电压轨与栅极驱动器的电压节点或输出之间。

本公开的某些方面提供了一种电源管理集成电路(PMIC)，其包括本文描述的电源电路的至少一部分。

本公开的某些方面提供了一种电池充电电路，包括本文所述的电源电路。

本公开的某些方面提供了一种供电方法。该方法通常包括通过以下方式操作栅极驱动器以接通开关转换器的开关晶体管：将开关晶体管的栅极电压从第一电压改变为第二电压，并且将电流路由经过栅极驱动器的第一路径；将开关晶体管的栅极电压从第二电压改变为第三电压，并且将电流路由经过栅极驱动器的不同于第一路径的第二路径。

为了实现前述和相关的目的，一个或多个方面包括在下文中全面描述并在权利要求中特别指出的特征。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。

附图说明

为了能够详细理解本公开的上述特征的方式，以上简要概括的更具体的描述可以通过参考多个方面来获得，其中一些方面在附图中示出。然而，要注意的是，附图仅说明了本公开的某些典型方面，因此不应被视为限制其范围，因为描述可以承认其他同等有效的方面。

图1是包括开关模式电源(SMPS)电路的示例装置的框图，其中可以实践本公开的方面。

图2A是示例电源电路的框图，其中可以实践本公开的各方面。

图2B是示例栅极驱动器和示例反相降压-升压转换器的电路图，其中可以实践本公开的各方面。

图3A和图3C是根据本公开的某些方面的用于开关转换器的p型晶体管的示例栅极驱动器的一部分的电路图。

图3B是根据本公开的某些方面的、图3A的栅极驱动器的一部分的示例时序图。

图4A和图4C是根据本公开的某些方面的、用于开关转换器的n型晶体管的示例栅极驱动器的一部分的电路图。

图4B是根据本公开的某些方面的、图4A的栅极驱动器的一部分的示例时序图。

图5和6是根据本公开的某些方面的，分别使用图3A和4A的栅极驱动器的示例开关转换器应用的示意图。

图7是根据本公开的某些方面的用于供电的示例操作的流程图。

为了便于理解，在可能的情况下，已经使用相同的附图标记来指示图中共有的相同元件。预期在一个方面中公开的要素可以有益地用于其他方面而无需具体叙述。

具体实施方式

本发明的某些方面提供用于驱动开关模式电源(SMPS)电路的晶体管栅极的技术和设备。一种示例技术涉及在Vss(或Vdd)域中实现SMPS电路中的快速瞬变之后，将从栅极驱动器输出的栅极电压下拉(或上拉)到具有较低(或较高)电压的电压轨，以获得较大的栅极到源极电压量值(|V

下文将参照附图更全面地描述本发明的各个方面。然而，本公开可以以许多不同的形式实施，并且不应被解释为限于本公开中呈现的任何特定结构或功能。相反，提供这些方面使得本公开将是彻底和完整的，并且将向本领域技术人员充分传达本公开的范围。基于本文的启示，所属领域的技术人员应了解，本公开的范围旨在覆盖本公开的任何方面，无论是独立于本公开的任何其它方面实施还是与本公开的任何其它方面组合实施。例如，可以使用所阐述的任意数量的方面来实现装置或者实践方法。另外，本公开的范围旨在覆盖使用除所阐述的本公开的各方面外的或不同于所阐述的本公开的各方面的其它结构、功能或结构和功能来实践的这样的装置或方法。应当理解，所公开的本公开的任何方面可以由权利要求的一个或多个元素来体现。

词语“示例性”在此用于表示“用作示例、实例或说明”。本文描述为“示例性”的任何方面不一定被解释为比其它方面优选或有利。

如这里所使用的，动词“连接”的各种时态中的术语“与……连接”可以意味着元件A直接连接到元件B，或者其他元件可以连接在元件A和B之间(即，元件A与元件B间接连接)。在电气元件的情况下，术语“与……连接”在此也可用于表示导线、迹线或其它导电材料用于电连接元件A和B(以及在其间电连接的任何元件)。

示例装置

应当理解，本公开的方面可用于各种应用。尽管本发明不限于此方面，但本文所揭示的电路可用于各种合适设备中的任一个中，例如通信系统的电源、电池充电电路、或电源管理电路、视频编解码器，例如音乐播放器和麦克风的音频设备、电视、相机设备和例如示波器的测试设备。仅作为示例，旨在包括在本公开的范围内的通信系统包括蜂窝无线电话通信系统、卫星通信系统、双向无线电通信系统、单向寻呼机、双向寻呼机、个人通信系统(PCS)、个人数字助理(PDA)等。

图1示出了其中可以实现本公开的各方面的示例装置100。装置100可以是电池供电的设备，诸如蜂窝电话、PDA、手持装置、无线装置、膝上型计算机、平板电脑、智能电话、物联网(IoT)装置，可穿戴装置等。

装置100可以包括控制装置100的操作的处理器104。处理器104也可以称为中央处理单元(CPU)。可以包括只读存储器(ROM)和随机存取存储器(RAM)的存储器106向处理器104提供指令和数据。存储器106的一部分还可以包括非易失性随机存取存储器(NVRAM)。处理器104通常基于存储在存储器106内的程序指令执行逻辑和算术运算。

在某些方面，装置100还可以包括壳体108，壳体108可以包括发射器110和接收器112，以允许在装置100与远程位置之间传输和接收数据。对于某些方面，发射器110和接收器112可以组合成收发器114。一个或多个天线116可以附接或以其他方式耦合到壳体108并且电耦合到收发器114。装置100还可以包括(未示出)多个发射器、多个接收器和/或多个收发器。

装置100还可以包括信号检测器118，其可以用于检测和量化由收发器114接收的信号电平。信号检测器118可以检测这样的信号参数：例如总能量、每个符号每个子载波的能量、和功率谱密度等。装置100还可以包括用于处理信号的数字信号处理器(DSP)120。

装置100还可以包括用于为装置100的各个组件供电的电池122。装置100还可以包括电源管理集成电路(电源管理IC或PMIC)124，用于管理从电池到PMIC 124可以执行装置100的各种组件的电力。PMIC124可以为装置执行各种功能，例如DC到DC转换、电池充电、电源选择、电压缩放、电源排序等。在某些方面，PMIC 124可以包括电源电路的至少一部分，电源电路可以包括开关模式电源电路125。开关模式电源电路125可以由各种合适的开关模式电源电路拓扑中的任何一种来实现，例如降压转换器、升压转换器、反相降压-升压转换器、或电荷泵。对于某些方面，PMIC 124可以包括电池充电电路(例如，主从电池充电电路)。对于某些方面，电源电路可以包括驱动器架构，其具有栅极驱动辅助(例如，栅极驱动辅助电路)，如下所述。

装置100的各种组件可以被总线系统126耦合在一起，总线系统126除了数据总线之外还可以包括电源总线、控制信号总线、和/或状态信号总线。

具有栅极驱动器和开关电路的示例电源电路

图2A是示例电源电路200的框图，其中可以实践本公开的方面。电源电路200可包括控制逻辑210、栅极驱动器220和开关电路230。控制逻辑210可输出控制信号以控制栅极驱动器220中的组件的时序。栅极驱动器220可输出具有指定输出信号摆动的信号，以控制开关电路230中的开关装置(例如，功率场效应晶体管(FET))的控制输入(例如，栅极)。

图2B是示例栅极驱动器220和示例开关电路230的一部分的电路图250，其中可以实践本公开的各方面。栅极驱动器220可以包括逻辑缓冲器222、224和开关S1、S2。逻辑缓冲器222的输入可以耦合到控制逻辑210的输出、并且其输出可以具有耦合到开关S1的控制输入。在此示例中，开关S1被实现为p型场效应晶体管(PFET)，其源极耦合到第一电压轨(标记为“Vin”)，其栅极耦合到逻辑缓冲器222的输出，并且其漏极耦合到栅极驱动器220的这部分的输出节点(标记为“Vg”)。逻辑缓冲器224的输入可以具有耦合到控制逻辑210的另一输出，并且其输出可以具有耦合到开关S2的控制输入。在此实例中，开关S2实施为n型场效应晶体管(NFET)，其漏极耦合到栅极驱动器220的这部分的输出节点、其栅极耦合到逻辑缓冲器224的输出，并且其源极耦合到电压低于第一电压轨的第二电压轨(例如电接地)。逻辑缓冲器222、224的电源输入可以耦合到第一和第二电压轨，如图2B中所描绘的。

在该示例中，开关电路230被实现为反相降压-升压转换器。然而应当理解，开关电路可以可替换地实现为任何其他各种合适的开关转换器拓扑结构，例如升压转换器。如图所示，反相降压-升压转换器包括功率晶体管M0、M1、电感元件L1(例如，由一个或多个电感实现)和电容元件C1(例如，由一个或多个电容器实现)。晶体管M0是PFET，其源极耦合到第一电压轨，其栅极耦合到栅极驱动器220的输出(即，输出节点Vg)，并且其漏极耦合到开关节点228。晶体管M1是NFET，其漏极耦合到开关节点228、其栅极耦合到栅极驱动器220(未示出)的另一输出，并且其源极耦合到反相降压-升压转换器的输出节点232。用于控制晶体管M1的控制输入的栅极驱动器220的部分未示出，但可以以与上述类似的方式实现。对于某些方面，晶体管M1可以用另一个合适的组件代替，例如具有耦合到输出节点232的阳极和耦合到开关节点228的阴极的二极管。

电感元件Ll的第一端子耦合到开关节点228，电感元件Ll的第二端子耦合到第二电压轨。电容元件C1的第一端子耦合到输出节点232，并且电容元件C1的第二端子耦合到第二电压轨。反相降压-升压转换器的输出电压(标记为“VOUT”)跨电容元件C1产生，如图所示。在反相降压-升压转换器中，VOUT通常与Vin具有相反的极性，并且可根据开关晶体管M0和M1的占空比进行调节。

在操作期间，逻辑缓冲器222、224可以接收来自控制逻辑的控制信号(例如，较低逻辑电平信号)并输出用于驱动开关S1、S2的控制输入(例如，栅极)的信号。在某些方面，缓冲器输出信号可具有比从控制逻辑210接收的控制信号更高的电压摆幅。以这种方式，根据反相降压-升压的开关频率和占空比转换器，输出节点Vg上来自栅极驱动器220的输出信号可被下拉至逻辑低电平(例如，拉至第二电压轨)以接通功率晶体管M0、并且可以被拉高至逻辑高电平(例如，拉至第一电压轨)以关断晶体管M0。同样地，来自栅极驱动器220的另一个输出信号可用于控制功率晶体管M1的操作，其中栅极可被上拉至逻辑高以接通晶体管M1、并且可被下拉至逻辑低以关断晶体管M1。栅极信号可以先断后通的方式操作，使得晶体管M0在晶体管M0接通之前关断，反之亦然。如上所述，VOUT是根据开关功率晶体管M0和M1的占空比而被控制的。

即使电池电压(Vin)低、以对管芯面积的影响最小，电源电路在便携式装置(例如，装置100)中的某些应用也可能在VOUT处需要相对高的负载电流。这可能涉及高电流驱动以经过栅极驱动器220中的开关S1和S2、利用图2B中示出的示例充电路径226对开关晶体管M0的栅极电容进行充电和放电。提供高电流驱动的一种方法是增加开关电路230中的开关晶体管(例如，功率晶体管M0、M1)的尺寸并降低开关晶体管的漏源接通电阻(R

用于降低开关晶体管接通电阻的示例栅极驱动器

本公开的某些方面提供的设备和技术用于即使处于较低电压(例如，低电池电压)也以足够高的栅极充电电流驱动开关调节器中的功率晶体管的栅极。除了第一和第二电压轨之外，这可以通过引入另一个电压域来实现。通过提供额外的电压域，可以获得更高的栅源电压幅度，从而降低由栅极驱动器驱动的开关电压调节器中的开关晶体管的漏极-源极接通电阻(R

图3A是根据本公开的某些方面的用于开关转换器的p型晶体管(M0)的示例栅极驱动器300的一部分的电路图。栅极驱动电路包括开关S1、S21、S22和S3以及电压钳302(标记为“Vclamp”)。开关S1、S21、S22、S3和电压钳302可以由晶体管实现(如图5所示)。开关S1耦合在第一电压轨(此处标记为“VDD”)与栅极驱动器输出节点Vg之间。图3A中的开关S21和S22代替图2B的开关S2。开关S21和S22串联耦合在输出节点Vg与第二电压轨(这里标记为“VSS”)之间，并且共享公共电压节点303。电压钳302和开关S3串联耦合在节点303与第三电压轨(标记为“VEE”)之间。当开关S3闭合时，电压钳302和开关S3提供栅极驱动辅助以增加源极-栅极电压(V

图3B是根据本公开的某些方面的、图3A的栅极驱动器300的一部分的示例时序图350。在栅极电压从高到低转换间隔(t

使用栅极驱动器300将功率晶体管M0从关断状态接通的顺序如下。在t

用于晶体管M0的接通顺序(如开关S1断开→开关S21闭合→开关S22断开→开关S3闭合)与关断顺序(如开关S3断开→开关S22闭合→开关S21断开→开关S1闭合)相反。使用栅极驱动器300将功率晶体管M0从接通状态关断的顺序如下。在t

电压钳302可以通过任何合适的电压钳位电路来实现，而没有高电流驱动的负担，因为对晶体管M0的栅极电容进行充电的初始高电流尖峰(即，在t

图3C是根据本公开的某些方面的用于开关转换器的p型晶体管(M0)的另一示例栅极驱动器370的一部分的电路图。栅极驱动器370类似于图3A的栅极驱动器300，但在这种情况下，电压钳302和开关S3串联耦合在栅极驱动器输出节点Vg与第三电压轨(标记为“VEE”)之间。当开关S3闭合时，电压钳位302和开关S3提供栅极驱动辅助以增加V

图4A是根据本公开的某些方面的用于开关转换器的n型晶体管(M2)的示例栅极驱动器400的一部分的电路图。用于正电压域的栅极驱动器400是用于负电压域的图3A的栅极驱动器300的对应物。例如，栅极驱动器400可用于驱动电荷泵中的晶体管或降压转换器或升压转换器中的低侧NFET的栅极。栅极驱动器400包括开关S1、S21、S22和S3以及电压钳位(标记为“Vclamp”)。开关S1、S21、S22、S3和电压钳402可以由晶体管实现(如图6所示)。开关S1耦合在第一电压轨(在这种情况下为VSS)与栅极驱动器输出节点Vg之间。开关S21和S22串联耦合在输出节点Vg与第二电压轨(在这种情况下为VDD)之间，并共享公共电压节点403。电压钳402和开关S3串联耦合在节点403和第三电压轨(标记为“VCC”)之间。当开关S3闭合时，电压钳402和开关S3提供栅极驱动辅助以增加栅源电压(V

图4B是根据本公开的某些方面的、图4A的栅极驱动器400的一部分的示例时序图450。在栅极电压从低到高转换间隔(t

使用栅极驱动器400将功率晶体管M2从关断状态接通的顺序如下。在t

用于晶体管M2的接通顺序(如开关S1断开→开关S21闭合→开关S22断开→开关S3闭合)与关断顺序(如开关S3断开→开关S22闭合→开关S21断开→开关S1闭合)相反。使用栅极驱动器400将功率晶体管M2从接通状态关断的顺序如下。在t

电压钳402可以通过任何合适的电压钳位电路来实现，而没有高电流驱动的负担，因为对晶体管M2的栅极电容进行充电的初始高电流尖峰(即，在t

图4C是根据本公开的某些方面的用于开关转换器的n型晶体管(M2)的示例栅极驱动器470的一部分的电路图。用于正电压域的栅极驱动器470是用于负电压域的图3C的栅极驱动器370的对应物。图4C的栅极驱动器470类似于图4A的栅极驱动器400，但在这种情况下，开关S3和电压钳402串联耦合在第三电压轨(标记为“VCC”)与栅极驱动器输出节点Vg之间。当开关S3闭合时，电压钳402和开关S3提供栅极驱动辅助以增加V

图5和6是根据本公开的某些方面的、分别使用图3A和4A的栅极驱动辅助电路的示例开关转换器应用的示意图。例如，图5描绘了包括反相降压-升压转换器和图3A的栅极驱动器300的示例电源电路500。在这种情况下，使用负输出电压VOUT作为VEE，将高侧p型晶体管(晶体管M0)的栅极被驱动到负电压域(Vclamp

作为另一个示例，图6示出了包括升压转换器和图4A的栅极驱动器400的示例电源电路600。在这种情况下，使用高于输入电压(VDD)的电压(例如，VCC＝2VDD)将低侧n型晶体管(晶体管M2)的栅极驱动至Vclamp(>VDD)。在电源电路600中，开关S1和电压钳402被实现为NFET，而开关S21、S22和S3被实现为PFET。用于开关S22的PFET具有耦合到第二电压轨(VDD)的漏极、并且具有耦合到公共电压节点403的源极。这种布置在开关S3闭合时保持开关S22的PFET的体二极管反向偏置。可以修改图6以用图4C的栅极驱动器470代替栅极驱动器400。

本文描述的栅极驱动器架构提供了几个优点，包括增加的电流驱动能力、更高的效率(由于较低的晶体管接通电阻)和(例如功率FET、栅极驱动器、无高电压电平转换器、和/或电压钳位电路的)更小的面积。

供电示例操作

图7是根据本公开的某些方面的用于供电的示例操作700的流程图。操作700可以由具有栅极驱动器的电源电路执行，该栅极驱动器具有栅极驱动辅助电路，例如图3A、图3C、图4A、图4C、图5和图6的栅极驱动器300、370、400、470。

操作700可以在框702处开始，电源电路操作栅极驱动器(例如，栅极驱动器300、370、400或470)以接通开关转换器(例如，开关电路230)的开关晶体管(例如，晶体管M0或M2)。在框702处操作栅极驱动器可以涉及将开关晶体管的栅极电压(Vg)从第一电压(例如VDD或VSS)改变为第二电压(例如VSS或VDD)，并且将充电电流路由经过栅极驱动器的第一路径(例如，充电路径304或404)。在框702处操作栅极驱动器还可以涉及将开关晶体管的栅极电压从第二电压改变为第三电压(例如，Vclamp)，并且将充电电流路由经过栅极驱动器的不同于第一条路径的第二路径(例如，充电路径306或406)。栅极驱动器的第一路径可以是从处于第一电压的第一电压轨(例如，VDD或VSS)到处于第二电压的第二电压轨(VSS或VDD)，并且栅极驱动器的第二路径可以是从处于第一电压的第一电压轨到与第三电压相关联的第三电压轨(VEE或VCC)。

根据某些方面，开关晶体管是p型晶体管(例如，PFET)，第二电压低于第一电压，并且第三电压低于第二电压(例如，Vclamp

根据某些方面，操作700还可以包括：在框704，电源电路操作栅极驱动器以关断开关转换器的开关晶体管。在框704操作栅极驱动器可以涉及将栅极电压开关晶体管从第三电压改变为第二电压，并且将充电电流路由经过栅极驱动器的第一路径。在框704处操作栅极驱动器还可以包括将开关晶体管的栅极电压从第二电压改变为第一电压，并且将充电电流路由经过栅极驱动器的不同于第一路径和第二条路径的第三路径(例如，通过开关S1)。

根据某些方面，在框702处将开关晶体管的栅极电压从第一电压改变为第二电压涉及：断开耦合在栅极驱动器的(例如输出节点Vg上)输出与处于第一电压的第一电压轨(例如，VDD或VSS)之间的第一开关装置(例如，开关S1)；闭合耦合在栅极驱动器的输出与栅极驱动器的电压节点(例如，节点303或403)之间的第二开关装置(例如，开关S21)；并且闭合耦合在栅极驱动器的电压节点与处于第二电压的第二电压轨(例如(VSS或VDD))之间的第三开关装置(例如，开关S22)。在这种情况下，栅极驱动器的第一路径可以包括第二开关装置和第三开关装置。对于某些方面，在框702将开关晶体管的栅极电压从第二电压改变为第三电压涉及：断开第三开关装置、并且闭合与电压钳(例如电压钳302或402)串联耦合的第四开关装置(例如，开关S3)。在一些情况下，电压钳和第四开关装置可以耦合在电压节点和与第三电压相关联的第三电压轨(例如VEE或VCC)之间，而在其他情况下，电压钳位和第四开关装置可以耦合在栅极驱动器的输出和与第三电压相关联的第三电压轨(例如，VEE或VCC)之间。栅极驱动器的第二路径可以包括第二开关装置、电压钳和第四开关装置。对于其他方面，在框702处将开关晶体管的栅极电压从第二电压改变为第三电压涉及：断开第三开关装置并启用电压钳(例如，电压钳302或402)。电压钳可以耦合在电压节点和与第三电压相关联的第三电压轨(例如，VEE或VCC)之间。在这种情况下，栅极驱动器的第二路径可以包括第二开关装置和电压钳位。对于某些方面，当第二电压和第一电压之间的差值幅度足以用于开关晶体管的栅极电压时，操作700还涉及禁用电压钳或断开第四开关装置中的至少一个。例如(1)当电压差的幅度足够高以适合用于适当低的开关晶体管接通电阻时，或(2)由于第三电压低通过栅极驱动辅助电路无法实现有意义的电压增加时，可能会发生该情况。

对于某些方面，操作700还可以涉及操作栅极驱动器以关断开关转换器的开关晶体管，这由此实现：通过将开关晶体管的栅极电压从第三电压改变为第二电压、并且将充电电流路由经过栅极驱动器的第一路径；并且通过将开关晶体管的栅极电压从第二电压改变为第一电压、并且将充电电流路由经过栅极驱动器的不同于第一路径和第二路径的第三路径(例如，通过开关S1)。在这种情况下，将开关晶体管的栅极电压从第三电压改变为第二电压可以包括断开第四开关装置和闭合第三开关装置。对于其他方面，将开关晶体管的栅极电压从第三电压改变为第二电压可以包括禁用电压钳和闭合第三开关装置。将开关晶体管的栅极电压从第二电压改变为第一电压可以包括断开第二开关装置和闭合第一开关装置。

示例方面

除了上述各个方面之外，方面的具体组合也在本公开的范围内，其中的一些在下面详述：

方面1：一种电源电路，包括：具有开关晶体管的开关转换器；和具有耦合到开关晶体管的栅极的输出的栅极驱动器，栅极驱动器包括：第一开关装置，耦合在栅极驱动器的输出与第一电压轨之间；第二开关装置，耦合在栅极驱动器的输出与栅极驱动器的电压节点之间；第三开关装置，耦合在栅极驱动器的电压节点与第二电压轨之间；以及电压钳，与第四开关装置串联耦合，电压钳和第四开关装置耦合在电压节点与第三电压轨之间。

方面2.根据方面1的电源电路，其中：开关晶体管为p型晶体管；第一电压轨具有第一电压；第二电压轨具有低于第一电压的第二电压；以及第三电压轨具有低于第二电压的第三电压。

方面3.根据方面2的电源电路，其中：第一开关装置包括另一p型晶体管，以及第二开关装置、第三开关装置和第四开关装置包括n型晶体管。

方面4.根据前述任一方面的电源电路，其中开关转换器包括反相升降压转换器，并且其中开关晶体管包括反相升降压转换器中的高侧p型晶体管。

方面5.根据方面1-3中任一项的电源电路，其中开关转换器包括带有开关晶体管的电荷泵。

方面6.根据前述任一方面的电源电路，其中第三开关装置包括n型晶体管，n型晶体管具有耦合到第二电压轨的漏极并且具有耦合到电压节点的源极。

方面7.根据方面1的电源电路，其中：开关晶体管为n型晶体管；第一电压轨具有第一电压；第二电压轨具有高于第一电压的第二电压；以及第三电压轨具有高于第二电压的第三电压。

方面8.根据方面7的电源电路，其中：第一开关装置包括另一n型晶体管，以及第二开关装置、第三开关装置和第四开关装置包括p型晶体管。

方面9.根据方面7或方面8的电源电路，其中开关转换器包括升压转换器，并且其中开关晶体管包括升压转换器中的低侧n型晶体管。

方面10.根据方面7或方面8的电源电路，其中开关转换器包括降压转换器，并且其中开关晶体管包括降压转换器中的低侧n型晶体管。

方面11.根据方面7或方面8的电源电路，其中开关转换器包括带有开关晶体管的电荷泵。

方面12.根据方面7-11中任一项的电源电路，其中第三开关装置包括p型晶体管，p型晶体管具有耦合到第二电压轨的漏极并且具有耦合到电压节点的源极。

13.一种电源管理集成电路(PMIC)，包括根据前述任一方面的电源电路的至少一部分。

方面14.一种供电方法，包括：通过以下方式操作栅极驱动器以接通开关转换器的开关晶体管：将开关晶体管的栅极电压从第一电压改变为第二电压，并且引导电流通过栅极驱动器的第一路径；以及将开关晶体管的栅极电压从第二电压改变为第三电压，并且引导电流通过栅极驱动器的第二路径，第二路径不同于第一路径。

方面15.根据方面14的方法，其中将开关晶体管的栅极电压从第一电压改变为第二电压包括：断开耦合在栅极驱动器的输出与处于第一电压的第一电压轨之间的第一开关装置；闭合耦合在栅极驱动器的输出与栅极驱动器的电压节点之间的第二开关装置；以及闭合耦合在栅极驱动器的电压节点与处于第二电压的第二电压轨之间的第三开关装置，其中栅极驱动器的第一路径包括第二开关装置和第三开关装置。

方面16.根据方面15的方法，其中将开关晶体管的栅极电压从第二电压改变为第三电压包括：断开第三开关装置；以及闭合与电压钳串联耦合的第四开关装置，电压钳和第四开关装置耦合在电压节点与第三电压轨之间，第三电压轨与第三电压相关联，其中栅极驱动器的第二路径包括第二开关装置、电压钳和第四开关装置。

方面17.根据方面16的方法，还包括：通过以下方式操作栅极驱动器以关断开关转换器的开关晶体管：将开关晶体管的栅极电压从第三电压改变为第二电压，并且引导电流通过栅极驱动器的第一路径；以及将开关晶体管的栅极电压从第二电压改变为第一电压，并且引导电流通过栅极驱动器的第三路径，不第三路径同于第一路径和第二路径。

方面18.根据方面17的方法，其中将开关晶体管的栅极电压从第三电压改变为第二电压包括：断开第四开关装置；以及闭合第三开关装置。

方面19.根据方面17或方面18的方法，其中将开关晶体管的栅极电压从第二电压改变为第一电压包括：断开第二开关装置；以及闭合第一开关装置。

方面20.根据方面15的方法，其中将开关晶体管的栅极电压从第二电压改变为第三电压包括：断开第三开关装置；以及闭合与电压钳串联耦合的第四开关装置，电压钳和第四开关装置耦合在栅极驱动器的输出与第三电压轨之间，第三电压轨与第三电压相关联，其中栅极驱动器的第二路径包括电压钳和第四开关装置。

方面21.根据方面20的方法，还包括：通过以下方式操作栅极驱动器以关断开关转换器的开关晶体管：将开关晶体管的栅极电压从第三电压改变为第二电压，并且引导电流通过栅极驱动器的第一路径；以及将开关晶体管的栅极电压从第二电压改变为第一电压，并且引导电流通过栅极驱动器的第三路径，第三路径不同于第一路径和第二路径。

方面22.根据方面21的方法，其中将开关晶体管的栅极电压从第三电压改变为第二电压包括：断开第四开关装置；以及闭合第三开关装置。

方面23.根据方面21或方面22的方法，其中将开关晶体管的栅极电压从第二电压改变为第一电压包括：断开第二开关装置；以及闭合第一开关装置。

方面24.根据方面14-23中任一项的方法，其中：开关晶体管为p型晶体管；第二电压低于第一电压；以及第三电压低于第二电压。

方面25.根据方面14-23中任一项的方法，其中：开关晶体管为n型晶体管；第二电压高于第一电压；以及第三电压高于第二电压。

方面26.根据方面14-16、18-20和22-25中任一项的方法，还包括：通过以下方式操作栅极驱动器以关断开关转换器的开关晶体管：将开关晶体管的栅极电压从第三电压改变为第二电压，并且引导电流通过栅极驱动器的第一路径；以及将开关晶体管的栅极电压从第二电压改变为第一电压，并且引导电流通过栅极驱动器的第三路径，第三路径不同于第一路径和第二路径。

方面27.根据方面14-26中任一项的方法，其中：栅极驱动器的第一路径是从处于第一电压的第一电压轨到处于第二电压的第二电压轨；并且其中栅极驱动器的第二路径是从处于第一电压的第一电压轨到与第三电压相关联的第三电压轨。

上述方法的各种操作可以由能够执行对应功能的任何适当装置来执行。该装置可以包括各种硬件和/或软件组件和/或模块，包括但不限于电路、专用集成电路(ASIC)或处理器。通常，在存在图中所示的操作的情况下，那些操作可以具有对应的具有类似编号的相应的装置加功能组件。

如本文所使用的，术语“确定”包括各种各样的动作。例如，“确定”可以包括计算、运算、处理、推导、调查、查找(例如，在表、数据库或另一数据结构中查找)、查明等。此外，“确定”可以包括接收(例如，接收信息)、访问(例如，访问存储器中的数据)等。而且，“确定”可以包括解析、选择、挑选、建立等。

如本文所使用的，涉及项目列表中的“至少一个”的短语是指那些项目的任何组合，包括单个成员。作为示例，“a，b或c中的至少一个”旨在涵盖：a、b、c、a-b、a-c、b-c和a-b-c，以及具有多个相同元件的任意组合(例如，a-a、a-a-b、a-a-c、a-b-b、c-c、b-b-b、b-b-c、c-c和c-c-c，或者a、b和c的任意其它顺序)。

本文所公开的方法包括用于实现所描述的方法的一个或多个步骤或动作。方法步骤和/或动作可以彼此互换而不脱离权利要求的范围。换句话说，除非指定了步骤或动作的特定顺序，否则可以在不脱离权利要求的范围的情况下修改特定步骤和/或动作的顺序和/或使用。

但是应当理解，权利要求不限于上面说明的精确配置和组件。在不脱离权利要求的范围的情况下，可以对上述方法和装置的布置、操作和细节进行各种修改、改变和变化。