[发明专利]控制切换的装置及方法在审

专利信息
申请号: 201980020758.2 申请日: 2019-03-06
公开(公告)号: CN111937308A 公开(公告)日: 2020-11-13
发明(设计)人: J·莫兰德;J·C·布兰德勒罗;S·莫洛夫 申请(专利权)人: 三菱电机株式会社
主分类号: H03K17/042 分类号: H03K17/042;H03K17/16
代理公司: 北京三友知识产权代理有限公司 11127 代理人: 刘久亮;黄纶伟
地址: 日本*** 国省代码: 暂无信息
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摘要:
搜索关键词: 控制 切换 装置 方法
【说明书】:

发明涉及用于控制向负载提供电流的半导体功率开关的从导通状态到非导通状态或从非导通状态到导通状态的切换的装置及方法,该装置接收旨在驱动半导体功率开关的输入信号。本发明:‑感测流过半导体功率开关的漏‑源电流的微分值以便获得表示感测到的漏‑源电流的微分值的电压,‑放大表示感测到的漏‑源电流的微分值的电压,‑在给定时间段期间将放大后的表示感测到的漏‑源电流的微分值的电压与输入信号相加。

技术领域

本发明总体上涉及一种用于控制向负载提供电流的至少一个第一功率半导体开关的切换的装置及方法。

背景技术

经典的栅极驱动器电路包含固定的正负电压/电流源,其分别称为用于正电压的Vcc和用于负电压的Vee,二者与半导体开关的源极相关。依据半导体开关的期望状态,功率半导体开关栅极借助于开关和可选的栅极电阻连接至任一供电轨。为了接通半导体开关,将正电压/电流源连接至半导体开关的栅极控制,为了断开半导体开关,将负电压/电流源连接至器件的栅极控制。

如今,功率转换器的切换频率正在增加。诸如GaN和SiC器件之类的宽带隙器件提供比传统技术更快的切换能力。

宽带隙功率半导体器件能够以例如高于10V/ns的高速度进行切换。这减少了切换损耗,从而允许使用更高的切换频率。

例如,由于布线杂散电感增加了切换损耗并且给晶体管过大应力,导致高切换速度可以在功率半导体晶体管的漏极和源极之间产生电压过冲。过冲也可以产生传导和辐射的EMI。

应用于栅极驱动器电路的一些技术用于降低切换速度(电压和电流瞬变率)和/或电压过冲和振铃。

无源技术基本上包括:通过插入无源组件来改变功率半导体开关的切换行为,改变外部栅极电阻和电压/电流源值。这些技术可以用于调整半导体开关的切换速度。但是,对栅极驱动器电路的这种永久性修改会影响功率半导体开关的性能。此外,切换特性取决于功率半导体开关的工作点。

发明内容

本发明的目的是允许通过使用注入到栅极驱动器电路中的有效受控反馈信号,在接通或断开期间的切换结束处,以低压过冲和减小的振铃进行快速切换。

为此,本发明涉及一种用于控制向负载提供电流的半导体功率开关的从导通状态向非导通状态或从非导通状态向导通状态的切换的装置,该装置接收旨在驱动半导体功率开关的输入信号,其中,该装置包括:

-用于感测流过半导体功率开关的漏-源电流的微分值以便获得表示感测到的漏-源电流的微分值的电压的装置,

-用于放大表示感测到的漏-源电流的微分值的电压的装置,

-用于在给定时间段期间将放大后的表示感测到的漏-源电流的微分值的电压与输入信号相加的装置。

本发明还涉及一种用于控制向负载提供电流的半导体功率开关的从导通状态向非导通状态或从非导通状态向导通状态的切换的方法,其中,该方法包括以下步骤:

-接收旨在驱动半导体功率开关的输入信号,其中,装置包括:

-感测流过半导体功率开关的漏-源电流的微分值以便获得表示感测到的漏-源电流的微分值的电压,

-放大表示感测到的漏-源电流的微分值的电压,

-在给定时间段期间将放大后的表示感测到的漏-源电流的微分值的电压与输入信号相加。

因此,本发明减少了电流瞬变率和/或电压过冲。

根据特定特征,用于感测流过半导体功率开关的漏-源电流的微分值的装置由Rogowski(罗戈夫斯基)线圈组成。

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