[发明专利]用于半导体开关的驱动设备和驱动方法、功率转换设备以及车辆

说明书

提供了一种用于半导体开关的驱动装置，该驱动装置驱动半导体开关，该半导体开关不具有体二极管而具有低于硅器件的阈值电压的阈值电压，其中，该阈值电压用于使半导体开关断开和接通。该驱动装置包括：第一驱动电压开关电路，其在紧接在将半导体开关从断开状态驱动至接通状态的定时之前的特定时间点处，将半导体开关的驱动电压切换为断开电压与接通电压之间的第一调整电压；以及第二驱动电压开关电路，其在第一驱动电压开关电路切换半导体开关的驱动电压之后，在将半导体开关从断开状态驱动至接通状态的定时处，将半导体开关的驱动电压切换为接通电压。

技术领域

本公开涉及用于半导体开关的驱动设备和驱动方法、功率转换设备和车辆。

本申请要求于2018年11月12日提交的日本专利申请No.2018-212158的优先权，该申请的全部内容以引用方式并入本文中。

背景技术

在电力车辆(EV)、混合电力车辆(HEV)和插电式混合电力车辆(PHEV)中安装有降压DC/DC转换器，用作绝缘的功率转换设备，用于将功率从电机驱动的高电压电池(例如，300V)供应至低电压电池(例如，12V)或者低电压负载。通常，对于这种类型的降压DC/DC转换器，已经将硅(Si)装置(Si-MOSFET)用作半导体开关。然而，近年来，为了实现设备的高效率和小型化，已经考虑安装GaN(氮化镓)装置。

GaN装置允许电子的高速转移，因此，其优点在于可以执行有效的切换。同时，在GaN装置中，由于阈值电压较低，容易发生假接通。此外，与普通晶体管不同，GaN装置不具有体二极管，并且其源极和漏极彼此对称。因此，GaN装置存在由于反向传导而导致损耗的问题。

在下面的专利文献1中提出了解决这个问题的建议。专利文献1中描述的技术涉及用于非绝缘的斩波电路的驱动电路。这种电路是在电源和地之间串联连接的两个GaN装置交替地被驱动使得这两个GaN装置中的一个被接通而另一个被断开并且一个被接通和另一个被断开之间存在死区时间的电路。该电路具有能够输出正电压、零电压和负电压三个电平的3-电压输出电路。在一个GaN装置(第一GaN装置)被接通而另一个GaN装置(第二GaN装置)被断开的时段中，向第二GaN装置的栅极施加负电压。当第一GaN装置被断开并且死区时段开始时，第一GaN装置执行反向传导。因此，在该时段期间，第一个GaN装置的栅极电压成为零电压，以抑制由于反向传导而导致的损耗增加。

当第二GaN装置在其栅极电压超过阈值时被接通时，向第一GaN装置的栅极施加负电压。因此，防止了第一GaN装置的自断开。

然后，在第二GaN装置的断开开始时，第一GaN装置的漏极-源极电压改变，导致发生自接通。因此，负电压被连续地施加到第一GaN装置的栅极。然而，当持续施加负电压时，由于第一GaN装置的反向传导而产生的损耗增加。因此，当第二GaN装置的栅极电压变得低于阈值电压时，第二GaN装置的栅极电压切换到正电压。

通过该控制，可以减小由于GaN装置的反向传导造成的损耗，同时防止GaN装置的错误操作。

引用列表

[专利文献]

专利文献1：日本特开专利公开No.2016-92884

发明内容

[技术问题]

根据本公开的第一方面的一种半导体开关驱动设备被配置为驱动半导体开关，该半导体开关不具有体二极管而具有比硅器件的阈值电压低的、用于在断开与接通之间执行切换的阈值电压。该半导体开关驱动设备包括：第一驱动电压开关电路，其被配置为：在紧接半导体开关从断开被驱动至接通的定时之前的预定时间处，将半导体开关的驱动电压切换为断开电压与接通电压之间的第一调整电压；以及第二驱动电压开关电路，其被配置为：在已经由第一驱动电压开关电路将半导体开关的驱动电压切换之后，在将半导体开关从断开被驱动至接通的定时处，将半导体开关的驱动电压切换为接通电压。