电力电子装置、控制方法和包括单个半导体封装的装置制造方法及图纸

公开了一种电力电子装置、控制方法和包括单个半导体封装的装置。电力电子装置包括被配置成将电流传送至电力电子装置的输出节点的一组开关，其中该组开关包括具有第一控制端子的第一开关和具有第二控制端子的第二开关，其中第二开关的宽长比大于第一开关的宽长比，并且其中第一开关与第二开关并联电连接。电力电子装置还包括控制电路，该控制电路被配置成将第一控制信号传送至第一控制端子并且在将第一控制信号传送至第一控制端子的同时将第二控制信号传送至第二控制端子。

【技术实现步骤摘要】
电力电子装置、控制方法和包括单个半导体封装的装置
本公开内容涉及电力电子器件。
技术介绍
电力电子装置可以包括被配置成在电源与负载之间导电的开关。电力电子装置还可以包括控制电路，该控制电路被配置成通过导通及断开开关来控制通过开关的电流。控制电路可以被配置成通过将控制信号传送到开关的控制端子来导通开关。当控制电路开始向控制端子传送控制信号时，开关不会立即导通。相反，开关可以与由控制电路传送到控制端子的控制信号的电流成比例地逐步导通。开关的导通时间可以取决于开关的寄生电容和控制信号的电流的幅度。
技术实现思路
本公开内容描述了用于电力电子装置的技术，该电力电子装置包括并联连接的一组开关和被配置成将控制信号传送至该组开关的控制端子的控制电路。该组开关可以代替单个开关，并且装置可以利用该组开关中的每个开关的独有特性。通过操作该组并联的开关，与具有单个开关和相同封装尺寸的其他电力电子装置相比，电力电子装置可以以较小的控制电路占用空间而经历类似的导通时间。在一些示例中，装置包括被配置成将电流传送至装置的输出节点的一组开关，其中该组开关包括具有第一控制端子的第一开关和具有第二控制端子的第二开关，其中第二开关的宽长比大于第一开关的宽长比，并且其中第一开关与第二开关并联电连接。该装置还包括控制电路，该控制电路被配置成将第一控制信号传送至第一控制端子并且在将第一控制信号传送至第一控制端子的同时将第二控制信号传送至第二控制端子。在一些示例中，一种方法包括将第一控制信号传送至被配置成将电流传送至输出节点的一组开关中的第一开关的控制端子。该方法还包括：在将第一控制信号传送至第一开关的控制端子的同时将第二控制信号传送至该组开关中的第二开关的控制端子，其中，第二开关的宽长比大于第一开关的宽长比，并且其中，第一开关与第二开关并联电连接。在一些示例中，包括单个半导体封装的装置包括被配置成将电流传送至装置的输出引脚的一组开关，其中该组开关包括第一开关，第一开关包括第一控制端子、第一高边负载端子和第一低边负载端子。该组开关还包括第二开关，第二开关包括第二控制端子、电连接至第一高边负载端子的第二高边负载端子、以及电连接至第一低边负载端子的第二低边负载端子，其中第二开关的宽长比大于第一开关的宽长比。该装置还包括：电源引脚，其电连接至第一高边负载端子和第二高边负载端子；以及输出引脚，其电连接至的第一低边负载端子和第二低边负载端子。该装置还包括控制电路，该控制电路被配置成将第一控制信号传送至第一控制端子并且在将第一控制信号传送至第一控制端子的同时将第二控制信号传送至第二控制端子。在附图和下面的描述中阐述了一个或更多个示例的细节。其他特征、目标和优点根据说明书和附图以及根据权利要求书将是明显的。附图说明图1是示出根据本公开内容的一些示例的、包括并联连接的一组开关和控制电路的装置的概念框图；图2是示出根据本公开内容的一些示例的、包括一组开关的寄生电容的图1的装置的电路图；图3是根据本公开内容的一些示例的、图1的一组开关的输出电压的曲线图；图4是示出根据本公开内容的一些示例的、图1的装置的概念框图和电路图；图5是示出根据本公开内容的一些示例的、包括控制电路的示例配置的图1的装置的电路图；图6是示出根据本公开内容的一些示例的、包括被配置成感测通过一组开关的电流的感测电路的图1的装置的电路图；图7是示出根据本公开内容的一些示例的、用于控制一组开关的技术的流程图。具体实施方式电力电子装置可以包括被配置成在装置的工作期间导通及和关断的开关。装置的重要特性可以包括装置的功耗、开关的转换速率以及装置封装的尺寸。首先，装置的功耗可以取决于开关的导通电阻，这可以取决于开关的尺度。通常，与具有薄和/或长的沟道的开关相比，具有宽、短的沟道的开关可以具有更低的导通电阻。其次，开关的转换速率可以取决于开关的寄生电容和由控制电路提供的充电电流。开关的寄生电容可能随着开关的尺度而变化。因此，与较小的开关相比，较大的开关可以包括较低的导通电阻，但也可以包括较高的寄生电容和较低的转换速率。第三，装置封装的尺寸可以基于控制电路的尺寸。在一些示例中，由控制电路传送到开关的控制端子的充电电流(即，控制信号)的幅度可以与控制电路中的电荷泵电路的大小成比例。与其他装置的控制电路系统相比，本公开内容的装置可以包括更小的控制电路。较小尺寸的控制电路可以允许装置具有较小的封装尺寸，这可以允许诸如电子装置或电动机控制装置这样的系统具有较小的体积。与其他装置相比，该装置可以具有类似的导通电阻和类似的转换速率，因为该装置包括并联电连接的一组开关。该组开关可以包括具有相对较低的导通电阻的较大开关以及具有相对低的寄生电容的较小开关。因此，如果控制电路将相等的充电电流传送到一组开关的控制端子，那么较小的开关可以具有比较大的开关更高的转换速率。因此，较小的开关可能比较大的开关更快地导通。在其他装置中，单个开关可以具有更大的尺度以减小开关的导通电阻，并因此降低装置的功耗。由于较大的尺度，单个开关可以具有较高的寄生电容。为了实现可接受的转换速率，其他装置可以包括具有相对大的占用空间的控制电路。控制电路的大占用空间可以允许控制电路产生相对高的充电电流，这可能会使单个开关具有可接受的转换速率。然而，控制电路的大占用空间会导致大的装置封装。相比之下，具有并联连接的一组开关的本公开内容的装置与具有单个开关的其他装置相比可以具有更小的封装尺寸和类似的性能。例如，与具有单个开关的其他装置相比，该装置可能经历类似的功耗和转换速率。即使对于由控制电路传送的相对低的充电电流来说，该组开关中的较小开关也可以具有较低的寄生电容和较快的转换速率。较大的开关可以具有较低的导通电阻，较低的功耗以及较高的电流能力。因此，控制电路可以具有较小的占用空间，同时仍然驱动较小的开关以具有可接受的转换速率。因此，与其他装置相比，该装置可以以较小的封装提供可接受的性能。图1是示出根据本公开内容的一些示例的、包括并联连接的一组开关10和控制电路16的装置2的概念框图。装置2包括开关组10、控制电路16以及节点20A和20B。装置2可以是电力电子装置、模拟电子装置、嵌入式系统、集成电路(IC)装置、电力转换装置、电机驱动器电路和/或任意其他电子装置。装置2可以被配置成驱动连接到输出节点20B的电负载。连接到输出节点20B的电负载可以是电路、电子装置、电机、发光装置、发声装置和/或任意其他电负载。在一些示例中，装置2可以在输入节点20A处接收第一形式的电力并且在输出节点20B处传送第二形式的电力。第一形式的电力可以在频率、波形、电流幅度和/或电压幅度方面与第二形式的电力不同。开关组10包括并联电连接的开关12A和开关12B。开关组10被配置成基于由控制电路16传送至控制端子14A和14B的控制信号18A和18B来将电流从输入节点20A传送至输出节点20B。输出节点20B处的电流可以等于通过开关12A的电流和通过开关12B的电流之和。如图1所示，开关12A具有比开关12B更小的面积。开关12A也可以具有比开关12B更小的宽长比。开关12A的宽度是在负载端子之间流动的电力所穿过的沟道的宽度。例如，沟道的宽度可以类似于公路上的车道的数量。开关12A的长度是沟道本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电力电子装置，包括：被配置成将电流传送至所述电力电子装置的输出节点的一组开关，其中，所述一组开关包括：第一开关，其包括第一控制端子；以及第二开关，其包括第二控制端子，其中，所述第二开关的宽长比大于所述第一开关的宽长比，并且其中，所述第一开关与所述第二开关并联电连接；以及控制电路，其被配置成：将第一控制信号传送至所述第一控制端子；并且在将所述第一控制信号传送至所述第一控制端子的同时将第二控制信号传送至所述第二控制端子。

【技术特征摘要】
2017.03.09 US 15/454,9561.一种电力电子装置，包括：被配置成将电流传送至所述电力电子装置的输出节点的一组开关，其中，所述一组开关包括：第一开关，其包括第一控制端子；以及第二开关，其包括第二控制端子，其中，所述第二开关的宽长比大于所述第一开关的宽长比，并且其中，所述第一开关与所述第二开关并联电连接；以及控制电路，其被配置成：将第一控制信号传送至所述第一控制端子；并且在将所述第一控制信号传送至所述第一控制端子的同时将第二控制信号传送至所述第二控制端子。2.根据权利要求1所述的电力电子装置，其中，由所述第一控制信号引起的所述第一开关的导通时间短于由所述第二控制信号引起的所述第二开关的导通时间。3.根据权利要求1所述的电力电子装置，其中，所述第一控制端子处的电压的基于所述第一控制信号的转换速率高于所述第二控制端子处的电压的基于所述第二控制信号的转换速率。4.根据权利要求1所述的电力电子装置，其中，所述第一控制信号的电流的幅度等于所述第二控制信号的电流的幅度。5.根据权利要求1所述的电力电子装置，其中，所述第一开关的导通电阻大于所述第二开关的导通电阻。6.根据权利要求1所述的电力电子装置，还包括电源电路，其中，所述第一开关的高边负载端子和所述第二开关的高边负载端子电连接至所述电源电路，并且其中，所述第一开关的低边负载端子电连接至所述第二开关的低边负载端子。7.根据权利要求6所述的电力电子装置，其中，所述一组开关是一组功率开关，并且其中，所述控制电路包括：第一组一个或更多个控制开关，其被配置成从所述电源电路向所述第一控制端子导电；以及第二组一个或更多个控制开关，其被配置成从所述电源电路向所述第二控制端子导电，其中，所述电源电路电连接至所述第一开关的高边负载端子和所述第二开关的高边负载端子。8.根据权利要求1所述的电力电子装置，其中，所述输出节点电连接至所述第一开关的低边负载端子和所述第二开关的低边负载端子，并且其中，在所述输出节点处的电流等于通过所述第一开关的电流与通过所述第二开关的电流之和。9.根据权利要求1所述的电力电子装置，其中，所述一组开关是第一组开关，其中，所述输出节点是第一节点，并且其中，所述控制电路是第一控制电路，所述电力电子装置还包括单个半导体封装，所述单个半导体封装包括：所述第一组开关；所述第一控制电路；第二组开关，其被配置成将电流传送至所述电力电子装置的第二输出节点，其中，所述第二组开关包括：第三开关，其包括第三控制端子；以及第四开关，其包括第四控制端子，其中，所述第四开关的宽长比大于所述第三开关的宽长比，并且其中，所述第三开关与所述第四开关并联电连接；以及第二控制电路，其被配置成：将第三控制信号传送至所述第三控制端子；以及在将所述第三控制信号传送至所述第三控制端子的同时将第四控制信号传送至所述第四控制端子。10.根据权利要求1所述的电力电子装置，其中...

【专利技术属性】
技术研发人员：阿尔比诺·皮杜蒂，马库斯·拉杜尔纳，丹尼尔·迈尔，
申请(专利权)人：英飞凌科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE