[发明专利]栅极驱动装置

说明书

技术领域

实施例涉及用于驱动功率半导体系统中的绝缘栅双极型晶体管（IGBT）的栅极驱动装置。更具体地，实施例涉及具有改进的输出端子结构的用于驱动功率半导体系统中的IGBT的栅极驱动装置。

背景技术

通常，逆变器被广泛地用于各种工业领域，例如，电动机和各种电子器件领域。所述逆变器是将直流（DC）电压转换成交流（AC）电压的器件，并且包括开关器件和用于驱动所述开关器件以便将DC电压转换成AC电压的栅极驱动装置。

IGBT被广泛用作用于驱动栅极驱动装置的开关器件。IGBT是包括发射极端子、集电极端子和栅极端子的晶体管，在该晶体管中栅极端子被绝缘。IGBT具有高输入阻抗，因此IGBT可以容易且简单地被驱动且少数载流子不会堆积在IGBT中。也就是说，IGBT是具有高速运行的金属氧化物膜场效应晶体管（MOSFET）的优点以及产生大电流且以低廉成本制造的双极型晶体管（BJT）的优点的开关器件。由于IGBT具有很大的输入电容，所以所述逆变器需要栅极驱动装置来通过放大脉冲宽度调制（PWM）信号的电流来驱动栅极。

然而，根据现有技术的栅极驱动装置具有适合于高输出电压的结构特征并且会使芯片尺寸增大，以至于芯片成本是昂贵的。

发明内容

实施例提供能够在通过将NMOS和PMOS与所述栅极驱动装置的输出端子的上部并联连接并且将NMOS与栅极驱动装置的输出端子的下部连接来减小芯片尺寸的同时防止输出电压下降的栅极驱动装置。

根据实施例的栅极驱动装置可包括：第一开关器件；第二开关器件，其输出信号以对所述第一开关器件的电容进行充电；第三开关器件，其与所述第二开关器件并联连接以防止从所述第二开关器件输出的电压的下降；以及第四开关器件，其输出信号以对所述第一开关器件的电容进行放电。

所述第一开关器件可以是绝缘栅双极型晶体管，所述第二开关器件和第四开关器件可以是NMOS晶体管并且所述第三开关器件可以是PMOS晶体管。

所述栅极驱动装置可以进一步包括驱动器，所述驱动器通过供应电流到所述第一开关器件来接收脉冲宽度调制信号从而驱动所述第一开关器件。

所述驱动器可在设定停滞时间的同时驱动所述第二开关器件和所述第四开关器件。

所述驱动器可以使所述第二开关器件和第三开关器件导通并且使所述第四开关器件关断。

所述驱动器可以使所述第二开关器件和第三开关器件关断并且使所述第四开关器件导通。

所述第一开关器件可以是绝缘栅双极型晶体管，并且所述第一开关器件的电容可以是所述绝缘栅双极型晶体管的栅极电容。

所述第一开关器件的电容可以是在所述第一开关器件中产生的寄生电容。

根据另一个实施例的栅极驱动装置可包括第一NMOS晶体管、第二NMOS晶体管、PMOS晶体管和绝缘栅双极型晶体管。

第一NMOS晶体管的漏极端子可连接到电源端子和PMOS晶体管，第一NMOS晶体管的栅极端子可连接到驱动器，并且第一NMOS晶体管的源极端子可连接到PMOS晶体管的漏极端子、第二NMOS晶体管的漏极端子和所述绝缘栅双极型晶体管的栅极端子。PMOS晶体管的栅极端子可连接到所述驱动器，第二NMOS晶体管的栅极端子可连接到所述驱动器，并且第二NMOS晶体管的源极端子和绝缘栅双极型晶体管的发射极端子可接地。

PMOS晶体管可使第一NMOS晶体管的输出电压下降。

驱动器可使第一NMOS晶体管和PMOS晶体管导通，并且使第二NMOS晶体管关断，从而对所述绝缘栅双极型晶体管的栅极电容进行充电。

所述驱动器可以使第一NMOS晶体管和PMOS晶体管关断，并且使第二NMOS晶体管导通，从而对所述绝缘栅双极型晶体管的栅极电容进行放电。

所述驱动器可以通过设定停滞时间来防止在所述NMOS晶体管，所述PMOS晶体管和所述第二NMOS晶体管之间的臂短路（arm short）。

根据所述实施例，所述NMOS晶体管用作主开关器件并且与所述NMOS晶体管并联连接的所述PMOS晶体管用作所述辅开关器件，这样使得能够减小芯片尺寸而不会使所述栅极驱动装置的输出电压下降。

另外，根据所述实施例，通过阻止所述栅极驱动装置的所述输出电压下降，能够防止所述开关器件的损耗。

同时，在所述实施例的详细描述中将直接或间接地公开其他各种效果。

附图说明

图1是根据第一实施例的栅极驱动装置的电路图；