[发明专利]开关电路、开关系统、控制器电路以及电功率转换装置

权利要求书

1.一种开关电路，所述开关电路包括：

基于硅的双极型第一开关装置，所述第一开关装置具有接通状态和关闭状态，对所述接通状态或所述关闭状态的选择是基于施加到所述第一开关装置的单个控制电极的信号的；

包括宽带隙半导体的第二开关装置，所述第一开关装置和所述第二开关装置是并联连接的，其中，所述第二开关装置包括级联电路，所述级联电路包括低电压硅金属-氧化物-半导体场效应晶体管MOSFET和宽带隙场效应晶体管，所述低电压硅MOSFET和所述宽带隙场效应晶体管在共同封装中，所述低电压硅MOSFET具有由齐纳二极管钳位的源极端子和漏极端子；和

控制器电路，配置所述控制器电路以在触发所述第一开关装置的接通状态或关闭状态中的至少一个之前触发所述第二开关装置，使得在所述第一开关装置的接通状态或关闭状态中的至少一个期间启动所述第二开关装置；

其中，配置所述控制器电路以在接通所述第一开关装置以后启动所述第二开关装置一段时间，所述一段时间持续所述第一开关装置的接通期的至少四分之一。

2.根据权利要求1所述的开关电路，配置所述开关电路以在高功率高电压开关应用中操作。

3.根据权利要求1或2所述的开关电路，其中，所述第一开关装置是硅双极结型晶体管并且所述第二开关装置包括以下至少一种：SiC双极结型晶体管、SiC结型场效应晶体管、SiC金属半导体场效应晶体管、SiC金属-氧化物-半导体场效应晶体管、SiC绝缘栅双极型晶体管和基于GaN的异质结场效应晶体管。

4.根据权利要求1所述的开关电路，其中，在第一芯片中实现所述第一开关装置以及在第二芯片中实现所述第二开关装置，所述第一芯片和所述第二芯片被设置为在所述共同封装中的混合组件。

5.根据权利要求1所述的开关电路，进一步包括反并联整流二极管。

6.一种开关系统，包括至少两个根据权利要求1所述的开关电路。

7.一种开关电路，所述开关电路包括：

基于硅的双极型第一开关装置；

包括宽带隙半导体的第二开关装置，所述第一开关装置和所述第二开关装置是并联连接的；和

可操作地连接至所述开关电路的控制器电路，配置所述控制器电路以在触发所述第一开关装置的接通和关闭中的至少一个之前触发所述第二开关装置，使得在所述第一开关装置的接通和关闭中的至少一个期间启动所述第二开关装置；

其中，配置所述控制器电路以在接通所述第一开关装置以后启动所述第二开关装置一段时间，所述一段时间持续所述第一开关装置的接通期的至少四分之一。

8.根据权利要求7所述的开关电路，其中，配置所述控制器电路以在所述第一开关装置的关闭期间启动所述第二开关装置至少一段时间，所述至少一段时间对应于在所述第一开关装置中少数载流子的寿命的一倍至数倍。

9.根据权利要求7所述的开关电路，其中，配置所述控制器电路以在所述第一开关装置的接通期间接通所述第二开关装置一段时间，所述一段时间可比于在所述第一开关装置的关闭期间所述第二开关装置的接通期。

10.根据权利要求7所述的开关电路，其中，所述控制器电路被配置以随着所述第一开关装置的结温的增加而增加所述第二开关装置的接通期的持续时间。

11.根据权利要求7所述的开关电路，其中，所述开关电路和所述控制器电路被包括在开关模式电功率转换装置中。

12.根据权利要求7所述的开关电路，配置所述开关电路以在高功率高电压开关应用中操作。