[發明專利]開關驅動器

有效

• 申請號: 201780018363.X
• 申請日: 2017-11-03
• 公開（公告）號: CN109997303B
• 公開（公告）日: 2021-02-12
• 發明（設計）人: 宋振宇;周立波;齊偉;陽冠歐;王乃龍
• 申請（專利權）人: 戴洛格半導體（英國）有限公司
• 主分類號: H02M3/335
• 分類號: H02M3/335
• 代理公司: 北京安信方達知識產權代理有限公司 11262
• 代理人: 張瑞;楊明釗

本公開涉及一種用于驅動開關的驅動器。驅動器包括用于感測驅動電壓的電壓傳感器和提供具有驅動值的驅動信號的電源。驅動器適于基于驅動電壓調節驅動值，以限制流過開關的開關電流。驅動器適于將驅動值設置為第一電平；以及在識別出驅動電壓已經達到第一目標值時將驅動值降低到第二電平。

技術領域

本公開涉及用于驅動開關的裝置和方法。具體地，本發明涉及用于驅動功率晶體管的驅動器。

背景

諸如金屬氧化物半導體場效應晶體管(MOSFET)、雙極結型晶體管(BJT)或絕緣柵雙極晶體管(IGBT)的晶體管器件在各種各樣的應用中被使用。特別地，IGBT晶體管提供快速開關、高電流和高電壓能力，使得這種晶體管理想地適用于開關模式功率轉換應用。

晶體管通常使用連接到晶體管的驅動器來操作。例如，大多數IGBT晶體管具有被稱為柵極、集電極和發射極的三個端子。IGBT晶體管的導通或截止狀態可以通過經由柵極驅動器電路調制柵極-發射極電壓V_GE來控制。當跨V_GE的電壓超過閾值電壓V_th時，IGBT可以處于導通狀態(閉合)，允許電流(也稱為開關電流)流過集電極和發射極端子。同樣，當跨V_GE的電壓低于V_th時，IGBT可以被置于截止狀態(斷開)，并且晶體管不導通。

晶體管可以使用稱為硬和軟的不同導通方法來操作。當利用硬導通驅動晶體管時，V_GE在柵極電壓V_G大于V_th時為正。當利用軟導通驅動晶體管時，V_GE在柵極電壓V_G大于V_th時為負。

利用硬導通驅動晶體管可能導致大的集電極電流I_C尖峰。當V_CE足夠高，例如大于5V時，晶體管的飽和電流是V_GE的函數。V_GE中的小變化會導致I_C中的大變化。例如，當V_GE＝9V時，I_C大約為25A，而V_GE12V時，電流I_C可以超過100安培。這種大的I_C尖峰會降低晶體管本身的或電路中存在的其他部件的可靠性，特別是如果I_C超過安全脈沖集電極電流額定值。另外，大而快的電流尖峰會增加電磁干擾。

為了解決這些缺點，已經實施了軟導通技術。然而，這些技術具有相對較低的效率，并且需要額外的部件，這增加了電路的成本和復雜性。本公開的目的是解決上述限制中的一個或更多個。

概述

根據本公開的第一方面，提供了一種驅動包括驅動端子的開關的方法，該方法包括：向驅動端子施加具有驅動值的驅動信號；感測驅動端子的驅動電壓；以及基于驅動電壓調節驅動值以限制流過開關的開關電流；該方法包括將驅動值設置為第一電平；以及在識別出驅動電壓已經達到第一目標值時將驅動值降低到第二電平。

例如，驅動信號可以是具有電流值的驅動電流，或者具有電壓值的驅動電壓。

可選地，開關包括閾值電壓，高于該閾值電壓時，開關開始傳導開關電流；并且其中第一目標值大于閾值電壓。例如，第一目標值可以在閾值電壓和軌電壓之間的范圍內。

可選地，開關包括與寄生電流相關聯的寄生電容器；并且其中第二電平被調節以保持驅動電壓基本恒定，只要寄生電流為正。例如，驅動電壓可以在第一目標值附近基本恒定。

第二電平可以被調節到寄生電流。反饋周期可以改變寄生電流，直到第二電平等于寄生電流。例如，寄生電流可以是米勒(Miller)電流。

可選地，當驅動電壓增加到高于第一目標值時，寄生電流為零。

可選地，該方法包括在識別出驅動電壓已經達到第二目標值時將驅動值增加到第三電平。