[發明專利]柵極路徑中具有扼流圈的并聯功率半導體

在審

• 申請號: 202010163713.5
• 申請日: 2020-03-10
• 公開（公告）號: CN111697933A
• 公開（公告）日: 2020-09-22
• 發明（設計）人: 徐帆;陳禮華
• 申請（專利權）人: 福特全球技術公司
• 主分類號: H03F3/213
• 分類號: H03F3/213
• 代理公司: 北京銘碩知識產權代理有限公司 11286
• 代理人: 王秀君;魯恭誠

本公開提供“柵極路徑中具有扼流圈的并聯功率半導體”。功率電子電路具有：一對并聯功率半導體，其各自包括柵極和電流傳感器；第一差模扼流圈，其限定連接柵極的柵極路徑的一部分；第二差模扼流圈，其限定連接電流傳感器的傳感器路徑的一部分；和柵極驅動器，其分接柵極路徑和電流傳感器路徑。

技術領域

本公開涉及功率半導體器件。

背景技術

功率半導體在某些功率電子設備諸如開關模式電源中用作開關或整流器。功率半導體也稱為功率器件或當在集成電路中使用時，也稱為功率集成電路(IC)。功率半導體通常以換相模式(其為導通或關斷)使用，并且具有針對此類用途而優化的設計。功率半導體在輸送數十毫瓦的系統(例如，耳機放大器)和輸送千兆瓦的系統(例如，高壓直流輸電線)中使用。

某些金屬氧化物半導體場效應晶體管(MOSFET)是一種類型的功率半導體，是一種耗盡型溝道器件：建立從漏極到源極的傳導路徑可能需要電壓而不是電流。在低頻下，這可以減小柵極電流，因為其僅需要在開關期間對柵極電容充電。開關時間的范圍為幾十納秒到幾百微秒。通常，MOSFET器件不是雙向的并且不是反向電壓阻斷的。

絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)是另一種類型的功率半導體，通常具有與雙極結型晶體管(BJT)和MOSFET共有的特性。它可能具有高柵極阻抗，并且因此具有低柵極電流要求，如MOSFET。它在操作模式中也可能具有低接通狀態壓降，如BJT。某些IGBT可用于阻擋正電壓和負電壓兩者，并且與MOSFET器件相比具有減小的輸入電容。

發明內容

功率電子電路具有：一對并聯功率半導體，其包括經由柵極路徑連接的柵極以及經由傳感器路徑連接的電流傳感器；柵極驅動器，其分接柵極路徑和傳感器路徑；第一差模扼流圈，其包括一對繞組，該對繞組限定柵極路徑的一部分并且與柵極驅動器共享正端子；和第二差模扼流圈，其包括一對繞組，該對繞組限定傳感器路徑的一部分并且與柵極驅動器共享負端子。

功率電子電路具有：一對并聯功率半導體，其各自包括柵極和電流傳感器；第一差模扼流圈，其限定連接柵極的柵極路徑的一部分；第二差模扼流圈，其限定連接電流傳感器的傳感器路徑的一部分；和柵極驅動器，其分接柵極路徑和電流傳感器路徑。

功率電子電路具有與印刷電路板相關聯的并聯功率半導體。并聯功率半導體中的每個包括柵極和電流傳感器。該電路還具有第一差模扼流圈，該第一差模扼流圈包括第一磁芯和印刷電路板的不同層中的第一對跡線，該第一對跡線圍繞第一磁芯并且限定第一差模扼流圈的繞組。第一差模扼流圈位于連接柵極的柵極路徑中。該電路還具有第二差模扼流圈，該第二差模扼流圈包括第二磁芯和印刷電路板的不同層中的第二對跡線，該第二對跡線圍繞第二磁芯并且限定第二差模扼流圈的繞組。第二差模扼流圈位于連接電流傳感器的傳感器路徑中。該電路還具有柵極驅動器，該柵極驅動器包括分接柵極路徑的正端子和分接傳感器路徑的負端子。

附圖說明

圖1是并聯功率半導體的電路圖。

圖2是與圖1的電路圖相關聯的柵極電壓振蕩的曲線圖。

圖3是具有片上電流傳感器單元的兩個并聯功率器件的電路圖。

圖4是兩個并聯功率器件中提出的扼流圈的電路圖。

圖5是安裝/焊接在柵極驅動PCB上的差模(DM)扼流圈的示意圖。

圖6是基于PCB繞組的DM扼流圈的示意圖。

圖7是基于集成有柵極驅動PCB的印刷電路板(PCB)繞組提出的DM扼流圈的示意圖。

圖8是基于電源模塊內部的PCB繞組提出的DM扼流圈的示意圖。

具體實施方式