[发明专利]用于栅极驱动电路的系统和方法

说明书

本文中提供的系统和方法涉及用于控制宽带隙半导体开关的操作的栅极驱动电路。系统和方法接收控制信号，并且配置操作信号，操作信号配置成激活宽带隙开关（WBG开关）。操作信号的轮廓基于第一和第二整形电路的电特性。系统和方法还输送操作信号到WBG开关。

技术领域

本文中描述的主题的实施例涉及用于控制宽带隙半导体开关的操作的栅极驱动电路。

背景技术

宽带隙半导体开关可相对于常规半导体被用作用于在更高频率和温度操作的高电压半导体的功率端子的电子开关。宽带隙半导体开关具有低阈值电压和高饱和速率，导致相对于常规半导体在ON与OFF状态之间相对快的转变。常规栅极驱动电路只利用辅助开关控制宽带隙半导体开关的激活和钳位（clamp）。常规栅极驱动电路不控制栅极的上升率，而只是激活产生的电压尖峰和/或振荡（例如，振铃）。因此，存在对于用来通过米勒平坦区域操作宽带隙半导体开关的栅极驱动电路的需要。

发明内容

在实施例中，提供了一种系统（例如，栅极驱动系统）。系统包含宽带隙开关（WGB开关）和以传导方式耦合到WGB开关的栅极端子和控制端子的控制开关。WBG开关和控制开关配置成具有共同阈值电压。系统还包含以传导方式耦合到控制开关和WBG开关的栅极端子的第一和第二整形电路。第一和第二整形电路和控制开关配置成定义操作信号。操作信号配置成激活WBG开关。操作信号包含基于第一和第二整形电路的电特性的轮廓。

在实施例中，提供了一种方法。方法包含接收控制信号和配置操作信号，操作信号配置成激活宽带隙开关（WBG开关）。操作信号的轮廓基于第一和第二整形电路的电特性。方法还包含输送操作信号到WBG开关。

在实施例中，提供了一种系统（例如，栅极驱动系统）。系统包含宽带隙开关（WGB开关）和以传导方式耦合到WGB开关的栅极端子和控制端子的控制开关。WBG开关和控制开关配置成具有共同激活阈值。控制开关具有以传导方式耦合到电压源的栅极端子。电压源是二极管、电容器或控制信号。系统还包含以传导方式耦合到控制开关和WBG开关的栅极端子的第一和第二整形电路。第一和第二整形电路和控制开关配置成定义操作信号。操作信号由三个整形阶段形成。第一整形阶段由第一和第二整形电路的电特性定义。第二整形阶段由控制开关和第二整形电路的电特性定义。第三整形阶段由控制开关定义。操作信号配置成激活WBG开关。操作信号的轮廓基于第一和第二整形电路的电特性。

本发明提供一组技术方案，如下。

1. 一种栅极驱动系统，包括：

宽带隙开关（WBG开关）；

控制开关，以传导方式耦合到所述WBG开关的栅极端子和控制端子，其中所述WGB开关和所述控制开关配置成具有共同阈值电压；以及

第一和第二整形电路，以传导方式耦合到所述控制开关和所述WBG开关的所述栅极端子，其中所述第一和第二整形电路和所述控制开关配置成定义操作信号，所述操作信号配置成激活所述WBG开关，所述操作信号的轮廓基于所述第一和第二整形电路的电特性。

2. 如技术方案1所述的栅极驱动系统，其中所述操作信号由三个整形阶段形成，第一整形阶段由所述第一和第二整形电路的所述电特性定义，第二整形阶段由所述控制开关和所述第二整形电路的所述电特性定义，并且第三整形阶段由所述控制开关定义。

3. 如技术方案2所述的栅极驱动系统，其中在所述第二整形阶段期间，所述控制开关配置成在米勒平坦区内操作。

4. 如技术方案2所述的栅极驱动系统，其中所述第二整形电路包含与电阻器并联配置的电容器，所述电阻器的电阻配置成定义所述第二整形阶段的上升曲线。

5. 如技术方案2所述的栅极驱动系统，其中所述控制开关配置成在所述第三整形阶段期间钳位所述操作信号的电压。