[发明专利]混合式开关控制器

说明书

一种混合式开关设备包括标准半导体开关和快速半导体开关，标准半导体开关和快速半导体开关电气并联地布置以形成联合输出电流路径以用于承载负载电流。标准开关可以是硅（Si）MOSFET，而快速开关可以是GaN高电子迁移率晶体管（HEMT）。一种用于产生第一和第二栅极驱动信号的装置包括脉冲形成器。第一栅极驱动信号被施加到标准开关，以用于选择性接通和断开标准开关。脉冲形成器输出用于驱动快速开关的第二栅极驱动信号，其中，该脉冲形成器生成第二栅极驱动信号作为与第一栅极驱动信号的每次转变同步启动的接通脉冲，并且脉冲形成器在脉冲之间生成处于OFF状态的第二栅极驱动信号以避免在快速开关中引起传导损耗。

相关申请的交叉引用

本申请要求2017年03月02日提交的美国临时申请号62/466,326（'326申请）的权益，该'326申请通过引用并入本文，如同本文中完全阐述一样。

背景技术

a.技术领域

本公开大体上涉及电力电子系统，并且更特别地涉及一种用于控制混合式开关的设备，该混合式开关包括：第一（快速）半导体切换装置，诸如快速GaN高电子迁移率晶体管（HEMT）；和第二（较慢）半导体切换装置，诸如硅（Si）金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）。

b.背景技术

下文仅出于提供背景的目的阐述了此背景技术描述。因此，此背景技术描述的任何方面（就在其它方面称为现有技术的意义上）既不明确也不隐含地被承认是本公开的现有技术。

在电力电子电路中，可通过以并联布置结构电气连接多个半导体开关来提供高电流电力容量，以便允许一起承载负载电流。并联布置结构是期望的，因为这种并联布置结构与单个开关相比可共同地具有低得多的传导电阻。降低的传导电阻可减少传导损耗，这可以提高总系统效率。已知硅开关（例如MOSFET）用于电力应用；然而，这种开关由于相对高的切换损耗而不在非常高切换频率下操作。

与传统硅（Si）装置相比，宽带隙（WBG）装置（诸如碳化硅（SiC）和氮化镓（GaN）装置）由于其更高的切换频率能力、更低的切换损耗和更高的热能力而变得越来越流行。然而，WBG装置仍具有其自身的挑战。

首先，与硅装置相比，其电流能力对于一些应用而言仍不够高。对于这种高电流应用而言，需要并联多个WBG开关，这增加了系统成本。其次，特别是对于所谓的GaN高电子迁移率晶体管（HEMT）装置而言，在开关未“接通”时，WBG装置的反向传导损耗比例如硅MOSFET装置高得多。该反向传导损耗特性限制了系统效率。

另外，WBG装置的额定功率将驱动其成本，所以将期望降低这种额定功率，以便降低包括这种WBG装置的系统成本。

因此，需要克服本领域中的一个或多个问题。

前述论述仅意图说明本领域且不应视为对权利要求书范围的否定。

发明内容

在实施例中，提供了一种用于选择性地承载负载电流的设备。该设备包括：第一半导体切换装置，其具有用于选择性地接通和断开第一切换装置的第一控制输入；和第二半导体切换装置，其具有用于选择性地接通和断开第二切换装置的第二控制输入。第一切换装置具有第一切换时间，第一切换时间大于与第二切换装置相关联的第二切换时间（即第二切换装置切换得更快）。该设备还包括一种装置，其用于：（i）在第一驱动输出上产生第一控制驱动信号，其中，所述第一控制驱动信号包括ON状态和OFF状态；和（ii）在第二驱动输出上产生第二控制驱动信号，其中，所述第二控制驱动信号包括ON状态和OFF状态。

第一和第二切换装置以并联布置结构电气连接以形成联合输出电流路径。第一切换装置的第一控制输入被连接到产生装置的第一驱动输出，以接收第一控制驱动信号。同样，第二切换装置的第二控制输入被连接到产生装置的第二驱动输出，以接收第二控制驱动信号。