为了响应于第一和第二切换命令来操作具有控制电极(4)和参考电极(5)的半导体功率开关(7)，在第一和第二电极(9/10)之间提供控制电压(18)。基于每个第一切换命令，将控制电极耦合到第一电极，并且将参考电极耦合到第二电极，以及基于每个第二切换命令，将控制电极耦合到第二电极，并且将参考电极耦合到第一电极。将控制电极和参考电极中的一个耦合到第一电极和第二电极中的一个包括在第一转变时间段期间使控制电极和参考电极中的一个的电势连续地转变，以及将控制电极和参考电极中的另一个耦合到第一电极和第二电极中的另一个包括在第二转变时间段期间使控制电极和参考电极中的另一个的电势连续地转变，所述第一转变时间段在所述第二转变时间段之前开始，且在所述第二转变时间段之后结束。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于操作半导体功率开关的方法和驱动电路。更具体地，本专利技术涉及用于响应于包含在控制信号中的第一和第二切换命令而操作具有控制电极和参考电极的半导体功率开关的方法和驱动电路。通常，每个第一切换信号包括从控制信号的第一值到控制信号的第二值的改变， 并且请求半导体功率开关来切换或开启，而每个第二切换命令包括从控制信号的第二值到控制信号的第一值的改变，并且请求半导体功率开关来切换或开启，或反之亦然。控制信号通常是数字信号，其中第一和第二值分别表示逻辑0和逻辑1。半导体功率开关包括例如IGBT或场效应晶体管的压控部件。虽然在没有电压施加到半导体功率开关的控制电极时，半导体功率开关通常可以是常非导通或常导通，但是以下说明书专注于常非导通型半导体功率开关。更具体地，本专利技术涉及能够以高频对其进行钟控的快速切换半导体功率开关。
技术介绍
许多电子功率电路包括半导体开关，当没有电压提供于半导体开关的控制电极时该半导体开关是非导通的，而当控制电压施加到半导体开关的控制电极时，半导体开关变为导通(或者反之亦然)。具有绝缘控制电极的半导体功率开关(例如MOSFET或IGBT)通常以10到15伏特范围内的控制电压操作。在一些应用中，如果半导体功率开关要变为非导通，则切断施加到控制电极的电压就足够了。这在仅需要单个驱动电源电压时尤其有利。在许多情况下，可以使用简单的自举电路供应这个电压。然而，在半导体功率开关在桥式电路(即，半桥或全桥)中操作的情况下，经常会必需施加反相(inverted)电势差到该半导体功率开关的控制电极，以使得该功率开关即使在瞬态过程期间也保持非导通。目前市场上可获得的集成驱动电路通常设计为在15到 20伏特的电压范围内操作。这会限制能够施加到控制电极的最大电压差。如果需要更高的电压差来激活半导体功率开关，则驱动器可以在原理上被设计为采用分立以及充分耐压部件。替代地，电压可以由控制电压转换器的方式转换到更高电平。 两种解决方案都需要相当大的努力。此外第二种解决方案还不适合在半导体功率开关的控制电极上产生静态电压。已公开的德国专利申请DE 37 18 001 Al公开了一种设计为从单极数据信号产生双极数字数据信号的电路布局，响应于单极数据信号，将电路输出与单极电压源的正极或负极端连接。为此，该电路布局的特征在于由反相器(inverter)实现的开关组合。已公开的美国专利申请US 2004/0257155A1公开了一种对开关电路提供偏置电流的光隔离偏置控制电路，其可以用于控制高功率的基于MOSFET的开关电路的切换。该偏置控制电路包括电串联到第一光电晶体管的集电极的浮接偏置电压源正极端。第一光电晶体管的发射极通过电感串联到并联的N沟道增强型MOSFET的栅极以及第二光电晶体管的集电极。第二光电晶体管的发射极连接到MOSFET的源极以及偏置电压源的负极端。这种偏置控制电路的操作需要分别施加到第一和第二光电晶体管的光敏感基极区的两个互补的“开”和“关”光信号脉冲。仅在施加到第二光电晶体管的高电平有效“关”光信号处于低态时，通过允许在高态下施加高电平有效“开”光信号到第一光电晶体管来获得最小的电荷流动。这防止了偏置电压源通过两个光电晶体管的直接短路，并且减小了控制MOSFET开关电路所需要的电荷的流动。重要的是施加具有最小上升、下降时间的“开”和“关”光信号脉冲以确保尽可能快地驱动MOSFET经过其开关状态。正确选择小的串联到栅极的电感， 以通过适当减慢栅极电容充电时间来减小切换损耗。通过使用两个附加的光隔离光电晶体管，施加到MOSFET的栅极到源极电路的偏置电压源的极性被有效地反相，以强制电路关断得与强制其开启地一样快。这里仍然需要用于响应于包含在控制信号中的第一和第二切换命令而操作具有控制电极和参考电极的半导体功率开关的方法和驱动电路，其实现以非常高的频率精确地钟控快速切换的半导体功率开关。
技术实现思路
在一个方面，本专利技术提供了一种响应于包含在控制信号中的第一切换命令和第二切换命令而操作具有控制电极和参考电极的半导体功率开关的方法，所述方法包括在第一电极和第二电极之间提供控制电压；基于每个第一切换命令，将所述控制电极耦合到所述第一电极，并将所述参考电极耦合到所述第二电极；以及基于每个第二切换命令，将所述控制电极耦合到所述第二电极，并将所述参考电极耦合到所述第一电极。基于每个切换命令，将所述控制电极和所述参考电极中的一个耦合到所述第一电极和所述第二电极中的一个包括使所述控制电极和所述参考电极中的所述一个的电势在第一转变时间段期间连续地转变(transition)，以及将所述控制电极和所述参考电极中的另一个耦合到所述第一电极和所述第二电极中的另一个包括使所述控制电极和所述参考电极中的所述另一个的电势在第二转变时间段期间连续地转变，所述第一转变时间段在所述第二转变时间段之前开始，并且在所述第二转变时间段之后结束。在另一方面，本专利技术提供了一种用于操作具有控制电极和参考电极的半导体功率开关的驱动电路，所述驱动电路包括第一半桥，其配置为将所述控制电极和所述参考电极中的一个交替耦合到控制电压的第一电极和第二电极；第二半桥，其配置为将所述控制电极和所述参考电极中的另一个交替耦合到所述控制电压的所述第二电极和所述第一电极； 以及控制电路，其配置为响应于包含在控制信号中的第一切换命令和第二切换命令来操作所述第一半桥和所述第二半桥，以使得基于每个第一切换命令，所述控制电极耦合到所述第一电极并且所述参考电极耦合到所述第二电极，以及基于每个第二切换命令，所述控制电极耦合到所述第二电极并且所述参考电极耦合到所述第一电极，并且适于基于每个切换命令，使所述控制电极和所述参考电极中的一个的电势在所述第一半桥的第一转变时间段期间连续地转变，以及使所述控制电极和所述参考电极中的另一个的电势在所述第二半桥的第二转变时间段期间连续地转变，其中所述第一转变时间段在所述第二转变时间段之前开始，并且在所述第二转变时间段之后结束。基于对以下附图和详细说明书的阅读，本领域技术人员会清楚明了本专利技术的其它特征和优点。在此包含的所有的这种附加特征和优势意在落入如权利要求所限定的本专利技术的范围内。附图说明参考以下附图将会更好地理解本专利技术。附图中的部件不必要按比例绘制，而是重点在于清楚地示出本专利技术的原理。在附图中，多个视图中的类似参考数字标示对应的部分。图1示出新驱动电路的第一实施例的基本电路图。图2示出新驱动电路的第二变型的基本电路图。图3示出在由新驱动电路控制的半导体功率开关的控制电极和参考电极处的理论电势曲线的示例，以及对于通过驱动电路执行的数字控制信号中两个方向的变化的两个电极之间的所产生的电势差。图4示出存在于图1所示的驱动电路中的半导体功率开关的寄生电感和输入电容。图5对应于图3，示出图4所示的寄生元件会对电势曲线造成的影响。图6对应于图3和图5，示出本专利技术的优选电势曲线，以及半导体开关的两个电极之间所产生的电势差。图7示出设计为实现优选电势曲线的新驱动电路的实际实施方式。 具体实施例方式在响应于数字控制信号而操作半导体功率开关的新方法中，半导体功率开关的控制电极和参考电极分别连接到驱动电源电压的两个电极的其中之一，并且每当该数字控制信号改变时，驱本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：O·普赖尔，T·施特鲁贝尔，
申请(专利权)人：艾思玛太阳能技术股份公司，
类型：发明
国别省市：
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