[发明专利]用于半导体电力开关的驱动器电路

说明书

技术领域

本发明涉及用于半导体电力开关的驱动器电路。

本文献根据35U.S.C.119(e)要求基于2011年2月23日递交的并且名称为“DRIVER CIRCUIT FOR A SEMICONDUCTOR POWER SWITCH(用于半导体电力开关的驱动器电路)”的美国临时申请序列号61/445,626的优先权。

背景技术

被以相对高的电功率驱动的电负载有时由利用半导体电力开关的电子控制电路控制。这种电子控制电路的典型的例子是从直流电产生用于驱动电动机的交流电压的逆变器。电力开关通常是金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)或绝缘栅双极晶体管(IGBT)。

通常采用用于控制电子控制电路的主电力开关的两种类型的栅极驱动器电路，双极型和互补型。双极型栅极驱动器遭受差的电压利用率、速度限制、以及在应用不同的接通与断开输出电阻方面有困难。互补型结构栅极驱动器克服这些问题，但需要将逻辑电平信号(如，0和5伏)转换为到合适的电平，以驱动驱动器晶体管(如，驱动器输出晶体管)。简单的电阻器和P沟道MOSFET逆变器通常作用前级驱动器与限压器结合用于该目的，但根据设计选择，这种前级驱动器要么在低功耗情况下慢，要么在高功耗情况下快。

因此，需要一种用于驱动控制半导体电力开关的功率驱动器的前级驱动器电路，该前级驱动器电路能够以低的功耗提供快的开关速度。

发明内容

根据一个实施例，一种用于控制半导体电力开关的驱动器电路包括第一功率驱动器晶体管和与第一功率驱动器晶体管互补的第二功率驱动器晶体管。第一功率驱动器晶体管和第二功率驱动器晶体管中的每一个的输出端连接至半导体电力开关的输入端。第二功率驱动器晶体管的输入端连接至半桥电路，该半桥电路包括第一前级驱动器晶体管和第二前级驱动器晶体管，其中，第一前级驱动器晶体管和第二前级驱动器晶体管二者的输出端连接至第二功率驱动器晶体管的输入端。

附图说明

图1是具有半导体电力开关和驱动器电路的电子控制电路的电路图。

具体实施方式

图1中示出的电子控制电路10包括第一级14(如，前级驱动器或电平转移电路级)和第二级12(如，输出功率级)，以及其他电路元件。在一个实施例中，电子控制电路10包括逆变器，该逆变器从直流电产生用于驱动连接至第二级12的负载的交流电压。

输出级2包括半导体电力开关Q7。例如，半导体电力开关Q7可以被具体化为绝缘栅双极晶体管(IGBT)(如图1所示)、双极晶体管、MOSFET、半导体闸流管、硅可控整流器(SCR)或其他合适的半导体器件或半导体器件布置的形式。半导体电力开关Q7的输出端36(如，集电极或发射极)连接至电负载，如马达(如，交流马达、感应马达、或永磁马达)。半导体电力开关Q7的另一端38(如，发射极或集电极)连接至DC电源(都未示出)。在一个实施例中，栅极驱动器电路可以采用Q7的发射极作为其接地基准。

如图1所示，半导体电力开关Q7的输入端34(如，栅极或基极)通过电阻器R4连接至第一功率驱动器晶体管Q6的输出端(如，漏极或电极)。例如，第一功率驱动器晶体管Q6可以包括增强型N沟道MOSFET，如图所示。Q6的源极连接至负的电源电压28(如，-Vcc)。负的电源电压28可以是相对于接地的任何适当的值(如，-8VDC)。Q6的输入端(栅极)直接连接至电子控制电路10的第一输入端16。

在一个实施例中，半导体电力开关Q7的输入端34(如，栅极或基极)通过电阻器R7连接至功率驱动器晶体管Q8的输出端(如，漏极或电极)。例如，第一功率驱动器晶体管Q8可以包括增强型N沟道MOSFET，如图所示。Q8的源极连接至负的电源电压28(如，Vcc)。Q8的输入端(栅极)直接连接至电子控制电路10的第二输入端24。

Q7的输入端34(栅极)还通过电阻器R2连接至第二功率驱动器晶体管Q5的输出端(漏极)。例如，第二功率驱动器晶体管可以包括增强型P沟道MOSFET Q5。Q5的源极连接至正的电源电压26(如，+Vcc)。正的电源电压26可以是相对于接地的任何合适的值(如，+14VDC)。直流(DC)电源电压(+Vcc)通过电容器C1和C2与接地缓冲或隔离。直流(DC)电源电压-Vcc通过电容器C3和C4与接地缓冲或隔离。Q5的输入端(栅极)连接至第一级14(如，前级驱动器和电平转移电路)的输出端18。晶体管Q5和Q6一起构成用于半导体电力开关Q7的互补功率驱动器。