[發明專利]用于半導體電力開關的驅動器電路

有效

• 申請號: 201280009957.1
• 申請日: 2012-02-20
• 公開（公告）號: CN103890682A
• 公開（公告）日: 2014-06-25
• 發明（設計）人: 尼爾·D·克萊蒙斯
• 申請（專利權）人: 迪爾公司
• 主分類號: G05F3/16
• 分類號: G05F3/16
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 孫紀泉

技術領域

本發明涉及用于半導體電力開關的驅動器電路。

本文獻根據35U.S.C.119(e)要求基于2011年2月23日遞交的并且名稱為“DRIVER?CIRCUIT?FOR?A?SEMICONDUCTOR?POWER?SWITCH(用于半導體電力開關的驅動器電路)”的美國臨時申請序列號61/445,626的優先權。

背景技術

被以相對高的電功率驅動的電負載有時由利用半導體電力開關的電子控制電路控制。這種電子控制電路的典型的例子是從直流電產生用于驅動電動機的交流電壓的逆變器。電力開關通常是金屬氧化物半導體場效應晶體管(MOSFET)或絕緣柵雙極晶體管(IGBT)。

通常采用用于控制電子控制電路的主電力開關的兩種類型的柵極驅動器電路，雙極型和互補型。雙極型柵極驅動器遭受差的電壓利用率、速度限制、以及在應用不同的接通與斷開輸出電阻方面有困難。互補型結構柵極驅動器克服這些問題，但需要將邏輯電平信號(如，0和5伏)轉換為到合適的電平，以驅動驅動器晶體管(如，驅動器輸出晶體管)。簡單的電阻器和P溝道MOSFET逆變器通常作用前級驅動器與限壓器結合用于該目的，但根據設計選擇，這種前級驅動器要么在低功耗情況下慢，要么在高功耗情況下快。

因此，需要一種用于驅動控制半導體電力開關的功率驅動器的前級驅動器電路，該前級驅動器電路能夠以低的功耗提供快的開關速度。

發明內容

根據一個實施例，一種用于控制半導體電力開關的驅動器電路包括第一功率驅動器晶體管和與第一功率驅動器晶體管互補的第二功率驅動器晶體管。第一功率驅動器晶體管和第二功率驅動器晶體管中的每一個的輸出端連接至半導體電力開關的輸入端。第二功率驅動器晶體管的輸入端連接至半橋電路，該半橋電路包括第一前級驅動器晶體管和第二前級驅動器晶體管，其中，第一前級驅動器晶體管和第二前級驅動器晶體管二者的輸出端連接至第二功率驅動器晶體管的輸入端。

附圖說明

圖1是具有半導體電力開關和驅動器電路的電子控制電路的電路圖。

具體實施方式

圖1中示出的電子控制電路10包括第一級14(如，前級驅動器或電平轉移電路級)和第二級12(如，輸出功率級)，以及其他電路元件。在一個實施例中，電子控制電路10包括逆變器，該逆變器從直流電產生用于驅動連接至第二級12的負載的交流電壓。

輸出級2包括半導體電力開關Q7。例如，半導體電力開關Q7可以被具體化為絕緣柵雙極晶體管(IGBT)(如圖1所示)、雙極晶體管、MOSFET、半導體閘流管、硅可控整流器(SCR)或其他合適的半導體器件或半導體器件布置的形式。半導體電力開關Q7的輸出端36(如，集電極或發射極)連接至電負載，如馬達(如，交流馬達、感應馬達、或永磁馬達)。半導體電力開關Q7的另一端38(如，發射極或集電極)連接至DC電源(都未示出)。在一個實施例中，柵極驅動器電路可以采用Q7的發射極作為其接地基準。

如圖1所示，半導體電力開關Q7的輸入端34(如，柵極或基極)通過電阻器R4連接至第一功率驅動器晶體管Q6的輸出端(如，漏極或電極)。例如，第一功率驅動器晶體管Q6可以包括增強型N溝道MOSFET，如圖所示。Q6的源極連接至負的電源電壓28(如，-Vcc)。負的電源電壓28可以是相對于接地的任何適當的值(如，-8VDC)。Q6的輸入端(柵極)直接連接至電子控制電路10的第一輸入端16。

在一個實施例中，半導體電力開關Q7的輸入端34(如，柵極或基極)通過電阻器R7連接至功率驅動器晶體管Q8的輸出端(如，漏極或電極)。例如，第一功率驅動器晶體管Q8可以包括增強型N溝道MOSFET，如圖所示。Q8的源極連接至負的電源電壓28(如，Vcc)。Q8的輸入端(柵極)直接連接至電子控制電路10的第二輸入端24。

Q7的輸入端34(柵極)還通過電阻器R2連接至第二功率驅動器晶體管Q5的輸出端(漏極)。例如，第二功率驅動器晶體管可以包括增強型P溝道MOSFET?Q5。Q5的源極連接至正的電源電壓26(如，+Vcc)。正的電源電壓26可以是相對于接地的任何合適的值(如，+14VDC)。直流(DC)電源電壓(+Vcc)通過電容器C1和C2與接地緩沖或隔離。直流(DC)電源電壓-Vcc通過電容器C3和C4與接地緩沖或隔離。Q5的輸入端(柵極)連接至第一級14(如，前級驅動器和電平轉移電路)的輸出端18。晶體管Q5和Q6一起構成用于半導體電力開關Q7的互補功率驅動器。