用于栅极驱动电路的系统和方法技术方案

本文中提供的系统和方法涉及用于控制宽带隙半导体开关的操作的栅极驱动电路。系统和方法接收控制信号，并且配置操作信号，操作信号配置成激活宽带隙开关（WBG开关）。操作信号的轮廓基于第一和第二整形电路的电特性。系统和方法还输送操作信号到WBG开关。

【技术实现步骤摘要】
用于栅极驱动电路的系统和方法
本文中描述的主题的实施例涉及用于控制宽带隙半导体开关的操作的栅极驱动电路。
技术介绍
宽带隙半导体开关可相对于常规半导体被用作用于在更高频率和温度操作的高电压半导体的功率端子的电子开关。宽带隙半导体开关具有低阈值电压和高饱和速率，导致相对于常规半导体在ON与OFF状态之间相对快的转变。常规栅极驱动电路只利用辅助开关控制宽带隙半导体开关的激活和钳位（clamp）。常规栅极驱动电路不控制栅极的上升率，而只是激活产生的电压尖峰和/或振荡（例如，振铃）。因此，存在对于用来通过米勒平坦区域操作宽带隙半导体开关的栅极驱动电路的需要。
技术实现思路
在实施例中，提供了一种系统（例如，栅极驱动系统）。系统包含宽带隙开关（WGB开关）和以传导方式耦合到WGB开关的栅极端子和控制端子的控制开关。WBG开关和控制开关配置成具有共同阈值电压。系统还包含以传导方式耦合到控制开关和WBG开关的栅极端子的第一和第二整形电路。第一和第二整形电路和控制开关配置成定义操作信号。操作信号配置成激活WBG开关。操作信号包含基于第一和第二整形电路的电特性的轮廓。在实施例中，提供了一种方法。方法包含接收控制信号和配置操作信号，操作信号配置成激活宽带隙开关（WBG开关）。操作信号的轮廓基于第一和第二整形电路的电特性。方法还包含输送操作信号到WBG开关。在实施例中，提供了一种系统（例如，栅极驱动系统）。系统包含宽带隙开关（WGB开关）和以传导方式耦合到WGB开关的栅极端子和控制端子的控制开关。WBG开关和控制开关配置成具有共同激活阈值。控制开关具有以传导方式耦合到电压源的栅极端子。电压源是二极管、电容器或控制信号。系统还包含以传导方式耦合到控制开关和WBG开关的栅极端子的第一和第二整形电路。第一和第二整形电路和控制开关配置成定义操作信号。操作信号由三个整形阶段形成。第一整形阶段由第一和第二整形电路的电特性定义。第二整形阶段由控制开关和第二整形电路的电特性定义。第三整形阶段由控制开关定义。操作信号配置成激活WBG开关。操作信号的轮廓基于第一和第二整形电路的电特性。本专利技术提供一组技术方案，如下。1.一种栅极驱动系统，包括：宽带隙开关（WBG开关）；控制开关，以传导方式耦合到所述WBG开关的栅极端子和控制端子，其中所述WGB开关和所述控制开关配置成具有共同阈值电压；以及第一和第二整形电路，以传导方式耦合到所述控制开关和所述WBG开关的所述栅极端子，其中所述第一和第二整形电路和所述控制开关配置成定义操作信号，所述操作信号配置成激活所述WBG开关，所述操作信号的轮廓基于所述第一和第二整形电路的电特性。2.如技术方案1所述的栅极驱动系统，其中所述操作信号由三个整形阶段形成，第一整形阶段由所述第一和第二整形电路的所述电特性定义，第二整形阶段由所述控制开关和所述第二整形电路的所述电特性定义，并且第三整形阶段由所述控制开关定义。3.如技术方案2所述的栅极驱动系统，其中在所述第二整形阶段期间，所述控制开关配置成在米勒平坦区内操作。4.如技术方案2所述的栅极驱动系统，其中所述第二整形电路包含与电阻器并联配置的电容器，所述电阻器的电阻配置成定义所述第二整形阶段的上升曲线。5.如技术方案2所述的栅极驱动系统，其中所述控制开关配置成在所述第三整形阶段期间钳位所述操作信号的电压。6.如技术方案2所述的栅极驱动系统，其中所述第二整形阶段的电特性配置成在米勒平坦区内操作所述WBG开关。7.如技术方案1所述的栅极驱动系统，所述控制开关的栅极端子以传导方式耦合到电压源。8.如技术方案7所述的栅极驱动系统，其中所述电压源是二极管、电容器或控制信号。9.如技术方案1所述的栅极驱动系统，其中所述第一和第二整形电路配置成具有共同温度系数。10.如技术方案1所述的栅极驱动系统，还包括以传导方式耦合到所述WBG开关的栅极端子和所述控制开关的停闭电路，其中所述停闭电路配置成钳位所述栅极端子。11.如技术方案1所述的栅极驱动系统，其中所述WBG开关和控制包含碳化硅、氮化铝镓、氮化镓或氧化镓。12.一种方法，包括：接收控制信号；配置操作信号，其配置成激活宽带隙开关（WBG开关），其中所述操作信号的轮廓基于第一和第二整形电路的电特性；以及输送所述操作信号到所述WBG开关。13.如技术方案12所述的方法，其中所述配置操作包含形成所述操作信号的三个整形阶段，所述第一整形阶段由所述第一和第二整形电路的所述电特性定义，所述第二整形阶段由控制开关和所述第二整形电路的所述电特性定义，并且第三整形阶段由所述控制开关定义。14.如技术方案13所述的方法，其中所述第二整形电路包含与电阻器并联配置的电容器，所述电阻器的电阻配置成定义所述第二整形阶段的曲线。15.如技术方案13所述的方法，还包括在所述第三整形阶段期间钳位所述操作信号的电压。16.如技术方案13所述的方法，还包括在所述第二整形阶段期间在米勒平坦区内操作所述WBG开关。17.如技术方案12所述的方法，还包括输送电功率到所述控制开关的栅极端子，其中所述电功率从二极管、电容器或控制信号输送。18.如技术方案12所述的方法，其中所述第一和第二整形电路配置成具有共同温度系数。19.一种栅极驱动系统，包括：宽带隙开关（WBG开关）；控制开关，以传导方式耦合到所述WGB开关的栅极端子和控制端子，其中所述WBG开关和所述控制开关配置成具有共同激活阈值，所述控制开关具有以传导方式耦合到电压源的栅极端子，所述电压源是二极管、电容器或控制信号；以及第一和第二整形电路，以传导方式耦合到所述控制开关和所述WBG开关的所述栅极端子，其中所述第一和第二整形电路和所述控制开关配置成定义操作信号，所述操作信号由三个整形阶段形成，第一整形阶段由所述第一和第二整形电路的所述电特性定义，第二整形阶段由所述控制开关和所述第二整形电路的所述电特性定义，并且第三整形阶段由所述控制开关定义，其中所述操作信号配置成激活所述WBG开关，所述操作信号的轮廓基于所述第一和第二整形电路的电特性。20.如技术方案19所述的栅极驱动系统，其中所述WBG开关和所述控制包含碳化硅、氮化铝镓、氮化镓或氧化镓。附图说明图1图示了栅极驱动系统的实施例的框图。图2图示了栅极驱动电路的实施例的示意图。图3图示了图2中示出的栅极驱动电路的电波形的实施例的时序图。图4是用于操作宽带隙开关的方法的实施例的流程图。图5是控制和操作员信号的实施例的图解说明。具体实施方式在与附图结合阅读时，将变得更好理解各种实施例。就图形图示各种实施例的功能块的简图而言，功能块不一定指示硬件电路系统之间的分割。因此，例如，一个或多个功能块（例如，处理器、控制器或存储器）可在单件硬件（例如，通用信号处理器或随机存取存储器、硬盘或诸如此类）或多件硬件中实现。类似地，任何程序可为独立程序，可合并作为在操作系统中的子例程，可为在安装的软件包的功能及诸如此类。应理解的是，各种实施例不限于图形中示出的布置和手段。如本文中所使用的，术语“系统”、“单元”或“模块”可包含操作以执行一个或多个功能的硬件和/或软件系统。例如，模块、单元或系统可包含基于在诸如计算机存储器的有形且非暂时性计算机可读存储媒介上存储的指令而执行操作的计算机处理器、控制本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种栅极驱动系统，包括：宽带隙开关（WBG开关）；控制开关，以传导方式耦合到所述WBG开关的栅极端子和控制端子，其中所述WGB开关和所述控制开关配置成具有共同阈值电压；以及第一和第二整形电路，以传导方式耦合到所述控制开关和所述WBG开关的所述栅极端子，其中所述第一和第二整形电路和所述控制开关配置成定义操作信号，所述操作信号配置成激活所述WBG开关，所述操作信号的轮廓基于所述第一和第二整形电路的电特性。

【技术特征摘要】
2017.01.03 US 15/3974431.一种栅极驱动系统，包括：宽带隙开关（WBG开关）；控制开关，以传导方式耦合到所述WBG开关的栅极端子和控制端子，其中所述WGB开关和所述控制开关配置成具有共同阈值电压；以及第一和第二整形电路，以传导方式耦合到所述控制开关和所述WBG开关的所述栅极端子，其中所述第一和第二整形电路和所述控制开关配置成定义操作信号，所述操作信号配置成激活所述WBG开关，所述操作信号的轮廓基于所述第一和第二整形电路的电特性。2.如权利要求1所述的栅极驱动系统，其中所述操作信号由三个整形阶段形成，第一整形阶段由所述第一和第二整形电路的所述电特性定义，第二整形阶段由所述控制开关和所述第二整形电路的所述电特性定义，并且第三整形阶段由所述控制开关定义。3.如权利要求2所述的栅极驱动系统，其中在所述第二整形阶段期...

【专利技术属性】
技术研发人员：R拉马哈兰，S阿查亚，H彭，M哈夫曼托多罗维奇，A埃拉泽，R托马斯，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：美国,US