[發明專利]單電源供電的混合動力驅動諧振柵極驅動器

有效

• 申請號: 201810243251.0
• 申請日: 2018-03-23
• 公開（公告）號: CN108696107B
• 公開（公告）日: 2023-04-18
• 發明（設計）人: 楊水濤;周彥;陳禮華;徐帆
• 申請（專利權）人: 福特全球技術公司
• 主分類號: H02M1/088
• 分類號: H02M1/088
• 代理公司: 北京銘碩知識產權代理有限公司 11286
• 代理人: 英旭;王秀君

1.一種功率器件的柵極驅動器，包括：

電容器；

電感器，被配置為：在功率器件的過渡期期間，將柵極上的電勢轉換為場并且將所述場轉換為反向電勢，以對柵極進行切換并在多余的場消失時將電容器充電到所述反向電勢；

電源，被配置為：在非過渡期期間，將柵極保持在所述電勢上，并且產生所述多余的場；

電路，包括多個開關器件，所述多個開關器件被配置為(i)選擇性地將所述電源結合到所述功率器件的柵極，(ii)選擇性地將所述電容器結合到所述功率器件的柵極和所述電感器，以及(iii)選擇性地將所述電感器結合到所述功率器件的柵極。

2.如權利要求1所述的柵極驅動器，還包括控制器，所述控制器被配置為：與在電容器的兩端的電壓成比例地調節預充電時間，以減小預充電電荷與能量恢復電荷之間的差。

3.如權利要求1所述的柵極驅動器，其中，電源具有電源幅值，并且電容器具有在過渡期上的平均幅值，使得所述電源幅值大于所述平均幅值。

4.如權利要求1所述的柵極驅動器，其中，電源被配置為在功率器件的柵極上施加負電荷，并且電容器被配置為在功率器件的柵極上施加正電荷。

5.如權利要求4所述的柵極驅動器，其中，所述開關器件包括上拉開關的體二極管和續流二極管，所述體二極管和續流二極管在電感器中的多余的場消失時正向偏置使電流流動以對電容器進行再充電。

6.如權利要求5所述的柵極驅動器，其中，上拉開關是金屬氧化物半導體場效應晶體管(MOSFET)或雙極結型晶體管(BJT)。

7.如權利要求5所述的柵極驅動器，其中，所述開關器件還包括下拉開關，下拉開關被配置為將所述負電荷鎖存到電源的負電勢。

8.如權利要求1所述的柵極驅動器，其中，電源被配置為在功率器件的柵極上施加正電荷，并且電容器被配置為在功率器件的柵極上施加負電荷。

9.如權利要求1所述的柵極驅動器，其中，功率器件是金屬氧化物半導體場效應晶體管(MOSFET)或絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)。

10.一種在車輛動力傳動系統的功率開關的過渡期間對柵極電荷進行再循環的方法，包括：

在導通期間，由柵極驅動器執行以下操作：

經由功率開關的柵極上的負電荷在電感器中感應出場；

將所述場轉換為正電荷；

使正電荷流到柵極上，并且使多余的電荷流到電容器；

經由電容器將正電荷鎖存到柵極上，

其中，當諧振上拉開關和諧振上拉二極管正向偏置時，通過使負電荷流過諧振上拉開關和諧振上拉二極管且流到電感器而感應出所述場。

11.如權利要求10所述的方法，其中，正電荷被高側開關鎖存到柵極上。

12.如權利要求11所述的方法，其中，高側開關和諧振上拉開關是金屬氧化物半導體場效應晶體管(MOSFET)或雙極結型晶體管(BJT)。

13.如權利要求10所述的方法，還包括：在截止期間，由柵極驅動器執行以下操作：

經由柵極上的正電荷在電感器中感應出場；

將所述場轉換為負電荷；

使負電荷流到柵極上，并且通過電源產生多余的場；

通過電源將負電荷鎖存到柵極上。

14.如權利要求13所述的方法，其中，當諧振下拉開關和諧振下拉二極管正向偏置時，通過使正電荷流過諧振下拉開關和諧振下拉二極管且流到電感器而感應出所述場。