[發(fā)明專利]用于驅(qū)動(dòng)器電路的系統(tǒng)及方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410085198.8
• 申請(qǐng)日: 2014-01-30
• 公開（公告）號(hào): CN103973085B
• 公開（公告）日: 2016-11-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: J·巴倫舍恩;L·博勒諾;M·尼布林
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 英飛凌科技奧地利有限公司
• 主分類號(hào): H02M1/088
• 分類號(hào): H02M1/088
• 代理公司: 中國(guó)專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 張濤;胡莉莉

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明一般涉及半導(dǎo)體電路及方法，尤其涉及用于驅(qū)動(dòng)器電路的系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)

在例如電源、馬達(dá)控制器和配電網(wǎng)絡(luò)的電子系統(tǒng)中，高壓功率晶體管被用在大電流路徑中以開關(guān)電流。半導(dǎo)體設(shè)備技術(shù)的最新改進(jìn)已經(jīng)允許開關(guān)速度更快和在操作期間消耗更少功率的高功率晶體管。兩種常見的功率晶體管類型是金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管(MOSFET)和絕緣柵雙極晶體管(IGBT)。雖然這兩種晶體管類型可以被制造為處理大量的電流，但是在操作晶體管的過(guò)程中必須注意要避免在正常操作期間和靜電放電(ESD)事件期間損壞設(shè)備。因此，通常使用專用的柵極驅(qū)動(dòng)器電路來(lái)驅(qū)動(dòng)功率MOSFET和IGBT，所述柵極驅(qū)動(dòng)器電路管理MOSFET或IGBT的柵極電壓，以防止柵極的過(guò)電壓和/或該設(shè)備的閉鎖。

在非常高功率的應(yīng)用中，例如在混合動(dòng)力汽車和電動(dòng)機(jī)動(dòng)車中所使用的應(yīng)用，可以在柵極驅(qū)動(dòng)器電路和功率晶體管之間設(shè)置進(jìn)一步的柵極升壓級(jí)，以便快速地提供足夠的電力，驅(qū)動(dòng)開關(guān)的輸入電容。在某些情況下，升壓級(jí)可以提供約10A，以便激活對(duì)應(yīng)的開關(guān)設(shè)備來(lái)處理500A或更大的電流。由于混合動(dòng)力機(jī)動(dòng)車和電動(dòng)機(jī)動(dòng)車具有非常高的安全標(biāo)準(zhǔn)，通常采用設(shè)備保護(hù)、故障檢測(cè)和冗余電路來(lái)防止系統(tǒng)損壞，并確保在各種不同環(huán)境中的安全和可靠性能。

發(fā)明內(nèi)容

根據(jù)實(shí)施例，一種操作柵極驅(qū)動(dòng)電路的方法包括：監(jiān)視在所述柵極驅(qū)動(dòng)電路的輸出上的信號(hào)完整性。如果基于所述監(jiān)視信號(hào)的完整性差，則柵極驅(qū)動(dòng)電路的輸出被置于高阻抗?fàn)顟B(tài)，并生成(asserted)外部信號(hào)完整性故障信號(hào)。

附圖說(shuō)明

為了更全面地理解本發(fā)明及其優(yōu)點(diǎn)，現(xiàn)在結(jié)合附圖參照以下描述，其中：

圖1a-c示出了常規(guī)的柵極驅(qū)動(dòng)器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)；

圖2示出了例如包括低壓側(cè)開關(guān)和高壓側(cè)開關(guān)的半橋式拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的實(shí)施例；

圖3示出了柵極驅(qū)動(dòng)器電路的實(shí)施例；

圖4示出了柵極驅(qū)動(dòng)器集成電路的框圖；以及

圖5示出了實(shí)施例方法的流程圖。

除非另有說(shuō)明，對(duì)應(yīng)的數(shù)字和符號(hào)在不同的圖中一般指的是對(duì)應(yīng)的部分。附圖被繪制為清楚地示出優(yōu)選實(shí)施例的相關(guān)方面，并且不需要按比例繪制。為了更清楚地示出某些實(shí)施例，表示相同結(jié)構(gòu)、材料或工藝步驟的變化的字母可以跟隨圖號(hào)。

具體實(shí)施方式

下面，將詳細(xì)討論當(dāng)前優(yōu)選實(shí)施例的制造和使用。然而，應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明提供可在各種具體背景下實(shí)現(xiàn)的多種可應(yīng)用發(fā)明概念。所討論的具體實(shí)施例僅是用來(lái)示出制造和使用本發(fā)明的具體方式，并且不限制本發(fā)明的范圍。

將針對(duì)特定上下文中的優(yōu)選實(shí)施例、即開關(guān)驅(qū)動(dòng)器電路來(lái)說(shuō)明本發(fā)明。然而，本發(fā)明也可應(yīng)用于其他類型的、指向信號(hào)的產(chǎn)生和/或校準(zhǔn)的電路、系統(tǒng)和方法。

電子功率開關(guān)，例如那些使用MOSFET和IGBT功率晶體管來(lái)實(shí)現(xiàn)的，用于電負(fù)載被驅(qū)動(dòng)的許多應(yīng)用中，所述電負(fù)載例如是AC馬達(dá)、電源、以及其他電路。可以通過(guò)由開關(guān)控制單元、例如微控制器或其他電子元件所產(chǎn)生的脈沖模式來(lái)控制開關(guān)。如上所述，在涉及非常高功率的應(yīng)用中，相對(duì)較高的柵極電流被用來(lái)驅(qū)動(dòng)這樣的開關(guān)。例如，根據(jù)在特定應(yīng)用中使用的特定類型的開關(guān)晶體管，柵極可以需要從低于1A到高于10A或者甚至更高的范圍中的電流。在單個(gè)柵極驅(qū)動(dòng)器設(shè)備無(wú)法傳遞特定開關(guān)所需要的柵極電流的情況下，外部升壓器電路可以被用于放大柵極驅(qū)動(dòng)器控制信號(hào)以及適應(yīng)于功率開關(guān)的特性。

在示出了柵極驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)100的圖1a中示出了使用外部升壓電路的系統(tǒng)的一個(gè)這種示例。標(biāo)準(zhǔn)的柵極驅(qū)動(dòng)器102通過(guò)外部雙極結(jié)晶體管(BJT)108和110耦合到功率晶體管112。此處，兩個(gè)控制輸出驅(qū)動(dòng)器104和106驅(qū)動(dòng)輸出TON和TOFF，以分別獨(dú)立控制BJT108和110。還可以包括電阻Ron和Roff，以獨(dú)立地限制用于接通和關(guān)斷功率晶體管112的驅(qū)動(dòng)電流和/或改變柵極驅(qū)動(dòng)信號(hào)Igate的形壯?？商娲兀鐓⒄赵趫D1b中的柵極驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)150所示，集成升壓器設(shè)備114可以用來(lái)代替分立的晶體管BJT，以驅(qū)動(dòng)功率晶體管112。此處，驅(qū)動(dòng)功率晶體管112所需的部分或全部元件都被集成在集成升壓器114內(nèi)。