用于操纵功率半导体开关的驱动电路制造技术

一种驱动电路（４），包括一个第一（１２ａ）和第二输出端（１２ｂ），用来驱动一个可利用第一电压（Ｕ↓［ＶＰ］）与基准电势（ＧＮＤ）之间的信号使其导通、并且可利用第二电压（Ｕ↓［ＶＮ］）与基准电势（ＧＮＤ）之间的信号使其断开的功率半导体开关（２）；包括一个第一（１８ａ）和第二输入端（１８ｂ），用来通过信号（Ｕ↓［ＩＮ］）进行驱动，由使用第三电压（Ｕ↓［Ｌ］）和基准电势（ＧＮＤ）进行供电的逻辑电路（８）产生该信号；包括一个利用第一电压（Ｕ↓［ＶＰ］）和基准电势（ＧＮＤ）供电的、具有第一输入端（１８ａ）和第一输出端（１２ａ）的导通路径（１０ａ），以及包括一个利用第三电压（Ｕ↓［Ｌ］）和第二电压（Ｕ↓［ＶＮ］）供电的、具有第二输入端（１８ｂ）和第二输出端（１２ｂ）的断开路径（１０ｂ）；且导通路径（１０ａ）和断开路径（１０ｂ）分别包括一个具有相应输入端（１８ａ，ｂ）的电平变换器（２０ａ，ｂ）、一个由电平变换器（２０ａ，ｂ）驱动的电流放大器（２２ａ，ｂ）以及一个由电流放大器（２２ａ，ｂ）驱动的具有相应输出端（１２ａ，ｂ）的输出级（２４ａ，ｂ）。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用于操纵(Ansteuerung )功率半导体开关 (Leistungshalbleiterschalter)的驱动电路。
技术介绍
功率半^开关、例如IGBT (绝WPMl型晶体管)必须获得开关信号 来^U亍开关动作。通常，由逻辑电路、例如PLD (可编禾lil辑器件)提M 关信号。例如用+15 V电压使IGBT导通，使用例如-15 V电压使其断开。 用于对IGBT的栅;feii行开关操作(Schalten)或加载(Laden)的峰值电流 可能为几个安培。例如，可编禾lil辑电路可在地电势与3.3 V之间的范围内工 作，并且提供电流强^几个mA的信号。逻辑电路本身以其控制信号既没 有提供足够大的电流，也没有提供足够大的电压以能够实际地对功率半，开 关it^亍开关操作。因此，必须对由可编程逻辑电路所提供的电流和电压进^^丈 大，以便能够实际地对功率半#开关进行开关操怍。需要相应的输出级或者 驱动电i^^j文大逻辑信号。已知，作为输出城者在驱动电i^中，可4狄全絲的(voUintegriert) #^^莫块(Ansteuerbaustein)，例如National Semiconductor zi^司的LM5107 型操m^:或者同类集成电路。^Sil种解决方案成本昂贵，JJt常要提供自己的例如lO V的电源来为集 W狭供电。US 6.208.185 Bl公开了一种分立构造的驱动电路，其铣存、在于这种驱动 电路在内部需要多个不同的电源。
技术实现思路
本专利技术的任务在于，提^"种用于连接在可编禾lil辑电路和功率半"!^开 关之间的 t^型驱动电路或输出级。本专利技术基于这样的认识要由才緣本专利技术的驱动电^2§#^的功率半*开 关需要相对于基准电势(通常为地电势)为第一电压的信号以便能够被导通， 并且需要相对于该基准电势为第二电压的信号以便能够被断开。jtl^卜，还提供 逻辑电路用于，功率半#开关，该逻辑电路在第三电压和基准电势之间被 供电，并且因此可以提供具有在絲电势和笫三电压之间的电压的开关信号。通过具有第"^第二渝出端的驱动电路解决本专利技术的任务。第一输出端用 来以相对于基准电位为第一电压的信号来#^功率半#开关，第二渝出端用 iM'J用相对于絲电势为第二电压的信号ilt^^功率半將开关。jtb^卜，驱动 电路还具有第-^第^n^r入端，它们可由逻辑电i^l火。第一输出端的^i^导 致第一输入端上的开关信号，第1出端上的^^导致第^r^^入端上的开关信 号。驱动电路包括具有第一输入端和第一输出端的接通i^圣。接iti^f圣被供 给以第一电压和基准电势。驱动电路还包括具有第二瑜入端和第二渝出端的断 路路径，并且该断路5^圣被供给以第三电压和第二电压。接if^径和断路5^圣各自具有电平变换器(Pegelwandler)，电平变换器又包括第一输入端或第^T 入端，这^^于是接it^^^是断路5^圣。这两个路径均具有由各自电平变换 ^W的电^i文大器、以及各自的由电^i文大H^的输出级。相应5$4圣的各 自输出级包括第一输出端或第4出端。因此，整个驱动电路所具有的优点在于^itiW于W^功率半导体开关 总是需要的电压iM"其进行供电，即第一至第三电压和基准电势。不需要附加 的电压^f^给。可以直接由逻辑电^W目应的^^M圣，即接iWf試断路路 径，即利用絲电势和第三电压之间的信号来鹏，并ilj^無出端提供用 于使功率半*开关导通的相对于基准电势为笫一电压的，以^JD于使功率半 *开关断开的相对于1^电势为第二电压的开关信号。通iiit辑电路进^^接通过禾沐断路过程的时序控制，即第一和第讚出 端的激活，并由jtb^第一第二输出端Ji^目应地产生开关电压。这样，可实现 接ii^t圣和断路路径中两个输出级的a的时间重叠。可以分立构造电平变换器、电^i文大器和输出级。离^:接中的分立构造， 即^J ]非tA或者^A很低的器件、例如^fel型晶体管或者MOSFET晶体 管，其^^明显低于^D上述全M的^i^^。电平变换器可以包括具有串联电阻(Vorwiderstand)的以其控制输入端与接iM^il断路i^圣的相应输入端相连的晶体管。通常，晶体管以集电W^发 射极经由欧姆电陶皮^ 1导到相应路径的两个被提供的电压，基极被引导到相应 的输入端，JUH^Wp^it^i之间连"^r入电阻。电^i文大器可以是包含两个晶体管的4^M器。例如，肚述实施型式 而言，电平变换器的晶体管的集电极引线并联引导到两个晶体管的两个M，这两个晶体管以其集电;fc L^发射极串g为相应i^圣供电的两个电压之间。输出级可以包括具有串联电阻的以其功率输出端与输出端相连的MOSFET。例如，对于上述实施型式而言，MOSFET的源极引线与相应5^圣 中的相应第一或第二电刷目连，漏极引^^皮引导到输出端，Wl与4WW器 的相互连接的发IW目连，并JLW^p源^L之间连接欧^^入电阻。第一电压最好为+15V,第二电压最好为-8V ~ -15V,第三电压最好为+ 3.3V,基准电势最:i^bl地电势。这样的电压组合(Spannungskonstellation) 例如是对于通ii^目应PLD逻辑电，怍IGBT而言常见的电压值。如前所述，逻辑电路可以是PLD。同#^前所述，驱动电路可以^于#^作为功率半#开关的IGBT的 此类驱动电路。附图说明对于本专利技术的进一步的描述参考附图所示的实施例。相关附图均为示意原 理图附图1显示了##本专利技术的驱动电路的皿图，附图2显示了附图1所示驱动电路的接*径与断路路径的方框图，附图3显示了附图2所示接il^径与断5^路径的细节图。M实施方式附图1所示为半M开关装置，由作为半*开关的IGBT 2、 #^该半 #开关的驱动器4以及用于驱动器4或者用于HM^ IGBT 2的电压电源6 构成。驱动器4包括为IGBT 2提供逻辑控制功能的PLD 8、以及由PLD 8操 纵的两个独立的^Mii 10a和10b。 # 道10a用于导通IGBT 2,且以^出端12a通过电阻RGON与IGBT 2的控制输入端14相连。通道10b用来断开IGBT 2，并且以無出端12b通过电阻ROFF同样与控 制输入端14相连。[个# 道10a、 b各自包括半*开关Sl和S2，这些半將开关 受到PLD 8控制，并JUI^目关的电阻RGON和ROFF将相应的+15 V 接通电压Uvp或者-8V ~ -15v断路电压Uvn连接到IGBT的控制输入端 14。两个电压Uyp和Uvn为电压，6的一部分，其中电压供给6还提供 +3.3V的逻辑电压UL,首先以该逻辑电压来^ft PLD 8。所有电压的絲电 势均为地电势GND。通ii^目对于地电势GND的电源电压Uyp给# 道10a供电。通^目 对于(负)断路电压Uvn的逻辑电压UL给# 道10b供电。PLD 8产生控制电压，该控制电压经由控制銜咯16a、 b被提供到^M^i 道10a、 b的相应输入端18a、 b,且该控制电4 0V (即GND)和+3.3V 逻辑电压之间的范围内。附图2所示为# 道10a、 b的详细图或方框图。^M道10a、 b中 [个以相同方iCAM目应输入端18a、 b至输出端12a、 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种驱动电路（４），　具有第一输出端（１２ａ）和第二输出端（１２ｂ），用于操纵可以相对于基准电势（ＧＮＤ）为第一电压（Ｕ↓［ＶＰ］）的信号使其导通、并且可以相对于所述基准电势（ＧＮＤ）为第二电压（Ｕ↓［ＶＮ］）的信号使其断开的功率半导体开关（２）；并且　具有第一输入端（１８ａ）和第二输入端（１８ｂ），用于通过信号（Ｕ↓［ＩＮ］）操纵被供给以第三电压（Ｕ↓［Ｌ］）和所述基准电势（ＧＮＤ）的逻辑电路（８）；　具有被供给以所述第一电压（Ｕ↓［ＶＰ］）和所述基准电势（ＧＮＤ）供电的、包括所述第一输入端（１８ａ）和第一输出端（１２ａ）的接通路径（１０ａ），以及被供给以所述第三电压（Ｕ↓［Ｌ］）和所述第二电压（Ｕ↓［ＶＮ］）的、包括所述第二输入端（１８ｂ）和所述第二输出端（１２ｂ）的断路路径（１０ｂ）；　其中接通路径（１０ａ）和断路路径（１０ｂ）分别包括具有相应输入端（１８ａ，ｂ）的电平变换器（２０ａ，ｂ）、由电平变换器（２０ａ，ｂ）操纵的电流放大器（２２ａ，ｂ）以及由电流放大器（２２ａ，ｂ）操纵的具有相应输出端（１２ａ，ｂ）的输出级（２４ａ，ｂ）。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：A米尔霍夫尔，G柯尼希斯曼，M霍夫梅尔，R博德，
申请(专利权)人：塞米克朗电子有限及两合公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]