[發明專利]功率晶體管的開啟驅動電路、關斷驅動電路及開關電路

無效

• 申請號: 201410073862.7
• 申請日: 2014-02-28
• 公開（公告）號: CN104022764A
• 公開（公告）日: 2014-09-03
• 發明（設計）人: 理查德·塞繆爾·吉布森
• 申請（專利權）人: 控制技術有限公司
• 主分類號: H03K17/567
• 分類號: H03K17/567;H03K17/081
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 陳煒;李德山

技術領域

本發明涉及功率晶體管的一種改進的驅動電路，特別涉及一種限制功率晶體管（如絕緣柵雙極晶體管(IGBT)）在開關過程中能耗的方法，尤其是當功率晶體管開通或關斷時通過控制瞬態電壓和瞬態電流來限制能耗。

背景技術

功率晶體管，例如IGBT或功率MOSFET，是一種主要應用于電子開關的器件。功率晶體管，比如IGBT，具有高效率以及快速開關能力。功率晶體管在導通或關斷時的瞬態性能對于操作性能是至關重要的。在功率晶體管的開通和關斷過程中，瞬態電壓和瞬態電流大大增強了設備的電磁干擾(EMI)信號，并使能量以熱量的形式散發，這負面影響了功率晶體管的效率。

功率晶體管導通過程中的能耗在此稱為Eon，功率晶體管關斷過程中的能耗在此稱為E_off。

包括功率晶體管的電源電路要求良好設計的驅動電路以使其在有效地驅動功率晶體管的同時使其能耗最小化。例如，歐洲專利申請號EP2306647的專利描述了一種開關器件的驅動電路，其中門極電阻用于調節半導體開關器件的開通和關斷速度，一個電容與該電阻并聯連接。

然而，EP2306647給出的方案具有以下缺點，即開通和關斷時間過快，導致不可控的瞬態性能。

發明內容

為了解決上述問題，根據本發明公開的具體實施方式，本發明提供了一種功率晶體管的開啟驅動電路，包括：

第一電路，所述第一電路包括互相并聯的電阻和電容，以及

第二電路，所述第二電路包括電阻，所述第二電路與所述第一電路串聯，

其中，所述第一電路的電阻的阻值控制所述功率晶體管的輸出電壓的上升率，所述第二電路控制所述功率晶體管的輸出瞬態電流，并且其中所述第一電路的電阻的阻值比所述第二電路的電阻的阻值大。

上述功率晶體管的開啟驅動電路的功率晶體管采用絕緣柵雙極晶體管（IGBT）。

上述功率晶體管的開啟驅動電路的所述第一電路與所述第二電路之間設有由微處理器控制的開關。

本發明還提供了一種功率晶體管的關斷驅動電路，包括：

第一電路，所述第一電路包括與所述功率晶體管串聯的第一電阻和第二電阻，以及

第二電路，所述第二電路包括與所述第一電路中的第一電阻或第二電阻并聯的電容，

其中所述第一電路控制所述功率晶體管的輸出電壓的上升率，所述第二電路控制所述功率晶體管的驅動電壓，并且與所述電容并聯的所述第一電阻或所述第二電阻的阻值比其它電阻的阻值大。

上述功率晶體管的關斷驅動電路還包括電容，所述電容設置在所述第一電阻和所述第二電阻形成的T型網絡中。

上述功率晶體管的關斷驅動電路的功率晶體管采用絕緣柵雙極晶體管（IGBT）。

本發明還提供了一種功率晶體管的開關電路，包括上述的任一開啟驅動電路以及上述的任一關斷驅動電路。

附圖說明

下面結合附圖進一步描述提議的電路:

圖1給出了一種半導體開關器件的開啟驅動電路實施例的示意圖；

圖2a和2b給出了圖1所示開啟驅動電路與另一驅動電路的的開關特性對比圖；

圖3給出了一種半導體開關器件的關斷驅動電路實施例的示意圖；

圖4給出圖3所示的關斷驅動電路的開關特性的示意圖；以及

圖5給出圖3所示的關斷驅動電路的開關特性的示意圖。

具體實施方式

通過參照附圖示例說明具體實施方式，其中：

圖1中顯示了所述半導體開關器件4的開啟驅動電路2。所述開啟驅動電路2的輸入端用于連接電源6，開啟驅動電路2的輸出端連接所述半導體開關器件4的驅動端。所述半導體開關器件4的驅動電流可以由微處理器控制的開關8控制。來自微處理器的開啟信號大多數情況下需要電流放大器給半導體開關器件4的輸入端供電并開啟該半導體開關器件。這可以采用微處理器控制開關8來實現，比如一個功率MOSFET或圖1所示的一個門極驅動光耦。其電源電路具有供應+DC端子和–DC端子。