[發明專利]功率晶體管模塊及其控制方法

在審

• 申請號: 202110075785.9
• 申請日: 2021-01-20
• 公開（公告）號: CN113140555A
• 公開（公告）日: 2021-07-20
• 發明（設計）人: 顏誠廷;許甫任;洪湘婷
• 申請（專利權）人: 即思創意股份有限公司
• 主分類號: H01L25/16
• 分類號: H01L25/16;H03K17/687
• 代理公司: 北京律誠同業知識產權代理有限公司 11006
• 代理人: 張燕華

1.一種功率晶體管模塊，其特征在于，包括:

一功率晶體管元件，具有一臨界電壓；以及

一控制電路，與該功率晶體管元件電性連接，并輸出至少一柵極電壓以驅動該功率晶體管元件；

該控制電路響應由外部輸入或由該功率晶體管元件反饋的至少一信號來調節該至少一柵極電壓；其中該至少一柵極電壓大于該臨界電壓，且該至少一柵極電壓的一擺幅與該至少一信號呈一單調遞增或單調遞減函數關系。

2.如權利要求1所述的功率晶體管模塊，其特征在于，該功率晶體管元件為一寬能隙(Wide band-Gap)功率晶體管元件。

3.如權利要求1所述的功率晶體管模塊，其特征在于，該控制電路更包括:

一電壓調節單元(voltage regulating unit)，與該功率晶體管元件電性連接，響應由該外部輸入或由該功率晶體管元件反饋的該至少一信號，提供一參考電壓；以及

一柵極驅動單元(Gate Driver Unit)與該電壓調節單元和該功率晶體管元件電性連接，并響應該參考電壓，以決定輸出至該功率晶體管元件的該至少一柵極電壓的一電位。

4.如權利要求3所述的功率晶體管模塊，其特征在于，由該外部輸入或由該功率晶體管元件反饋的該至少一信號選自于由一漏極電流(drain current)、一漏極電壓(drain-to-source voltage)、一切換時間(switching time)、一溫度以及上述的任意組合所組成的一族群。

5.如權利要求3所述的功率晶體管模塊，其特征在于，更包括一感測單元，與該功率晶體管元件和該電壓調節單元電性連接，用以感測由該功率晶體管元件反饋的該至少一信號。

6.如權利要求3所述的功率晶體管模塊，其特征在于，該至少一信號包含由一外部控制端所輸入的一模塊負載功率(load power)值、一總線電壓(bus-voltage)值或二者的組合。

7.如權利要求1所述的功率晶體管模塊，其特征在于，該控制電路更提供一柵極控制信號(IN)，用以定義該功率晶體管元件的一開啟(turn-on)、一關閉(turn-off)，一工作周期(duty-cycle)及一切換頻率(switching frequency)。

8.如權利要求1所述的功率晶體管模塊，其特征在于，該功率晶體管元件具有一額定功率，該額定功率為該功率晶體管模塊在滿載(full load)下的一輸出功率，該額定功率對應一漏極電流(drain current)值，該漏極電流值為一均方根電流值(RMS current)、一平均電流值(average current)或一峰值電流值(peak current)。

9.如權利要求8所述的功率晶體管模塊，其特征在于，該控制電路包含一算法，當該輸出功率大于一比例的該額定功率時，該控制電路輸出一第一柵極電壓以驅動該功率晶體管元件；當該輸出功率小于或等于該比例的該額定功率時，該控制電路輸出一第二柵極電壓以驅動該功率晶體管元件，其中該第一柵極電壓大于該第二柵極電壓。

10.如權利要求8所述的功率晶體管模塊，其特征在于，該控制電路包含一算法，當該輸出功率大于一第一比例的該額定功率時，該控制電路輸出一第一柵極電壓以驅動該功率晶體管元件；當該輸出功率小于或等于該第一比例的該額定功率，且大于一第二比例的該額定功率時，該控制電路輸出一第二柵極電壓以驅動該功率晶體管元件；當該輸出功率小于或等于該第二比例的該額定功率時，該控制電路輸出一第三柵極電壓以驅動該功率晶體管元件；其中該第一柵極電壓大于該第二柵極電壓，該第二柵極電壓大于該第三柵極電壓。

11.如權利要求8所述的功率晶體管模塊，其特征在于，該控制電路包含一演算邏輯，依據該功率晶體管模塊的一輸出功率與一比例的該額定功率，使該控制電路輸出的該至少一柵極電壓隨著該比例的該額定功率呈線性變化。