[發(fā)明專利]用于驅(qū)動半導體開關(guān)的驅(qū)動器電路

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310183421.8
• 申請日: 2013-05-17
• 公開（公告）號: CN103427813A
• 公開（公告）日: 2013-12-04
• 發(fā)明（設(shè)計）人: L.阿克魯爾;J.巴倫舍恩;R.丹克萊夫森
• 申請（專利權(quán)）人: 英飛凌科技奧地利有限公司
• 主分類號: H03K17/567
• 分類號: H03K17/567
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 馬永利;劉春元

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及用于控制半導體開關(guān)的開關(guān)操作的驅(qū)動器電路，具體地，涉及諸如MOSFET和IGBT之類的場效應(yīng)晶體管。

背景技術(shù)

通常需要驅(qū)動器電路，以根據(jù)例如微控制器或類似控制電路可提供的（通常為二進制的）控制信號來接通和關(guān)斷半導體開關(guān)。為此目的，將控制信號供給至驅(qū)動器電路，驅(qū)動器電路被配置為生成對應(yīng)的驅(qū)動器信號，該驅(qū)動器信號被供給至半導體開關(guān)的控制電極并適于接通和關(guān)斷該半導體開關(guān)。驅(qū)動器電路還可以被配置為生成驅(qū)動器信號，使得開關(guān)的開關(guān)特性與特定期望特性相匹配。例如，通過生成適當?shù)尿?qū)動器信號，可以具體影響開關(guān)電流和/或電壓的邊緣的陡度。通常需要該“邊緣成形”能力，以滿足涉及電磁發(fā)射（EMI）和電磁兼容（EMC）的特定需求。

所提及的控制電路（例如，微控制器）以下述方式生成控制信號（或者多個控制信號，一個用于要控制的每個半導體開關(guān)），所述方式為：所得到的開關(guān)操作與期望開關(guān)模式相對應(yīng)。控制信號通常是具有僅兩個信號電平（即，低電平（邏輯“0”）和高電平（邏輯“1”））的二進制信號。然而，對于不同類型的控制電路，“低電平”和“高電平”的實際電勢（以伏特計）不同。例如，低電平可以與0伏特的電勢相對應(yīng)，而根據(jù)所采用的控制電路，高電平可以與3.3伏特、5伏特、12伏特或甚至15伏特相對應(yīng)。一些控制電路使用負電壓來指示低電平（例如，-15伏特），而高電平由+15伏特指示。因此，控制信號電平的絕對定義通常不可能。

因此，驅(qū)動器電路（例如，門驅(qū)動器）的輸入信號規(guī)范通常必須與控制電路（例如，微控制器）的輸出信號規(guī)范相匹配。因此，存在對用于驅(qū)動能夠處理大范圍的控制信號電平的半導體開關(guān)的驅(qū)動器電路的需要。

發(fā)明內(nèi)容

描述了一種用于根據(jù)控制信號將半導體開關(guān)驅(qū)動至接通狀態(tài)或關(guān)斷狀態(tài)的驅(qū)動器電路。所述控制信號的操作電壓范圍由參考電壓表示。該電路包括輸入級，所述輸入級接收所述控制信號和所述參考電壓并生成修改后的控制信號。該電路還包括輸出級，所述輸出級在其下游耦合至所述輸入級，以接收修改后的控制信號。所述輸出級被配置為根據(jù)修改后的控制信號來提供用于將所述半導體開關(guān)驅(qū)動為接通和關(guān)斷的驅(qū)動器信號。此外，所述輸入級被配置為：根據(jù)所述參考電壓的電平來縮放所述控制信號；將縮放后的控制信號與響應(yīng)于所述參考電壓的至少一個閾值進行比較；以及根據(jù)與所述至少一個閾值的（一個或多個）比較的結(jié)果來生成修改后的控制信號。此外，公開了一種用于驅(qū)動半導體開關(guān)的對應(yīng)方法。

附圖說明

可以參照以下附圖和描述來更好地理解本發(fā)明。附圖中的組件不必按比例繪制，而是重點在于示意本發(fā)明的原理。此外，在附圖中，相似的參考標記指示對應(yīng)的部分。在附圖中：

圖1示意了包括半導體開關(guān)、驅(qū)動器電路的電路布置，該驅(qū)動器電路用于根據(jù)由控制電路提供的控制信號來生成用于將開關(guān)驅(qū)動至接通或關(guān)斷狀態(tài)中的驅(qū)動器信號；

圖2更詳細地示意了圖1的驅(qū)動器電路的一個示例性實施例；

圖3示意了圖2的示例中使用的輸入電壓電平測量的一個示例性實施方式；

圖4示意了圖2的示例中使用的放大器/衰減器的一個示例性實施方式；以及

圖5示意了圖4的示例的可替換實施方式。

具體實施方式

半導體開關(guān)的期望開關(guān)狀態(tài)（接通或關(guān)斷）可以由相應(yīng)二進制控制信號的適當電壓電平（“高電平”或“低電平”）指示。控制電路用于根據(jù)期望開關(guān)模式來生成諸如控制信號之類的二進制信號。對于不同類型的控制電路，高電平和低電平的實際電壓電平通常不同。低電平可以由在例如從-15伏特至0伏特的范圍內(nèi)變化的電壓指示，而高電平可以由在從例如3.3伏特至15伏特的范圍內(nèi)變化的電壓電平指示。然而，這些范圍外的電壓也可以適用。

接收（一個或多個）控制信號的驅(qū)動器電路通常包括用于鑒別高和低電平的比較器。假定控制電路提供5伏特的電壓電平作為高電平，并提供0伏特的電壓作為低電平。在該示例中，可以在驅(qū)動器電路的輸入級中使用利用1.5伏特和3.5伏特的閾值電壓的兩個比較器來鑒別從控制電路接收的高和低電平。在本示例中，當相應(yīng)控制信號的電平超過3.5伏特閾值時，檢測到從低電平至高電平的改變。類似地，當相應(yīng)控制信號的電平將至低于1.5伏特閾值時，檢測到從高電平至低電平的改變。