[發明專利]金屬氧化物半導體晶體管控制

無效

• 申請號: 200680009257.7
• 申請日: 2006-03-22
• 公開（公告）號: CN101147323A
• 公開（公告）日: 2008-03-19
• 發明（設計）人: 皮埃爾·薩達特
• 申請（專利權）人: 法雷奧電機設備公司
• 主分類號: H03K17/06
• 分類號: H03K17/06
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所
• 代理人: 周少杰;黃小臨

技術領域

本發明涉及晶體管的控制并且更具體地涉及MOS晶體管(MOSFET)的控制。

背景技術

在某些應用中，MOS晶體管包括在電轉換橋中，如電壓整流橋。這樣的電轉換橋例如逆變器(inverter)，能夠可逆地使用。因此已知如何使由包括MOSFET的可逆的逆變器控制的電動馬達(electric?motor)起交流發電機的功能，該MOSFET使用MOSFET的內部二極管作為整流元件。這等于使用逆變器作為二極管橋。然而，在各內部二極管的各端子的電壓降引起顯著的電損耗。

這就是為什么每個MOS晶體管當反向電流(負電流)在它的漏極和源極之間流動時切換到開狀態(階段I)，而在其余時間切換到關狀態(階段II)。

另外，為了增加每個切換單元中可允許的電流強度，從美國專利US6,430,071已知如何使用包括多個并聯連接的晶體管的切換組件(switchingassembly)。這些在電轉換橋中使用的切換組件被控制交替地處在關飽和模式和開飽和模式。然而，因為在各內部二極管的各端子的電壓降，所以觀察到顯著的切換損耗。

從文獻WO-A-2004/034439還已知如何在開狀態中以線性模式控制MOSFET，就是說線性地控制它們的內部電阻，以便保持在晶體管的漏極/源極端子處的電壓恒定。這通過控制的方式實現。

然而，在高幅度電流的情況下，控制對晶體管施加指令使得后者能夠進入閉合開關模式，然后晶體管的內部電阻達到它的最小值(開狀態)。然后當晶體管必須被切換到非導電狀態(關狀態)時，該命令必須讓它從開狀態轉到關狀態。為了這個目的，必須放電積聚在晶體管內的電荷。因此通常在切換中觀察到引起高重疊電流出現的延遲。這可能降低轉換橋的性能，特別是板上(on?board)系統上的無線電干擾、焦耳效應的損耗以及雜散紋波(strayripple)。

發明內容

本發明的目的具體是減輕這些缺點。

本發明的第一方面提出一種控制包括多個并聯連接的晶體管的切換組件的方法，其具有：

線性操作模式，其中各晶體管的內部電阻能夠被控制在給定的值范圍內；

閉合開關操作模式，其中內部電阻等于最小值；以及

關操作模式，其中內部電阻等于最大值。

該方法包括：

第一操作階段，在此期間電流從晶體管的源極端子流到漏極端子；

第二操作階段，在此期間沒有電流流動。

另外，該方法包括各步驟，根據其順序地為：

(a)切換組件中的各晶體管在至少第一階段的部分以共同方式被控制處于閉合開關模式；

(b)各晶體管在第一階段的末端至少在第一給定時段以共同方式控制處于線性模式；

(c)各晶體管至少在第二階段的部分以共同方式控制為關模式。

憑借這些措施，由于電轉換橋更快，所以更容易實現切換。這是因為：通過在切換到關狀態之前返回線性模式，聚積在每個晶體管中的電荷數量很低，因此更快地放電。確保以這種方式快速切換，因此改進電轉換橋的性能。

在根據本發明的方法的各種實施例中，如果需要，可以另外求助于下面措施的一個或者另一個或者兩者：

步驟(d)在步驟(a)前，在步驟(d)期間每個晶體管至少在第一階段的部分被控制在線性模式；

當該方法在周期性運行的電轉換橋中實現時，第一時段大于或等于第一階段的5％；

在第二階段期間漏極/源極電壓Uds增加并且達到最大上升斜率，并且切換組件中的每個晶體管具有小的雜散電容放電時間，使得當漏極/源極電壓Uds達到所述最大上升斜率時，柵極/源極電壓Ugs基本上小于給定的閾值。

該方法在電轉換橋中實現；

該電轉換橋連接到旋轉電機，其能夠交替地作為交流發電機或馬達運行；

該方法用于控制開關。

另外，本發明的第二方面提出了晶體管控制設備，其包括用于實現根據第一方面的方法的裝置。

這樣的設備有利地包括比較器和調整裝置，其包括：

在比較器的輸出和比較器的輸入之間串聯連接的電容和電阻、連接在比較器的所述輸出和切換組件的柵極端子之間的電阻、以及連接在比較器的所述輸入和切換組件的漏極端子之間的電阻。

附圖說明

結合附圖，通過閱讀以非限制性示例的方式給出的本發明實施例之一的下面描述，本發明的其他特征和優點顯現出來，附圖中：

圖1是根據本發明第二方面的設備的圖；