用于双半导体开关管双向开关的控制电路及控制方法技术

本公开涉及用于双半导体开关管双向开关的控制电路和方法，属于电子技术领域，能控制双向开关的通断。该电路包括：V‑I转换电路，在固定高和低基准电平作为局部电源和地电平时，将控制电压转换成控制电流；电流模传输电路，向第一IV转换电路传输控制电流；第一IV转换电路，将控制电流转换成比较电压，将该电压输入给第一通断控制电路；第一通断控制电路，将比较电压与第一IO端子的电压进行第一比较，得到第一控制端的控制电压；第二通断控制电路，直接利用控制电压和第二IO端子的电压或者通过将由控制电流转换得到的比较电压与第二IO端子的电压进行第二比较，得到第二控制端的控制电压，第一和第二比较使用的局部地和电源电平基于第一和第二IO端子的电压生成。

【技术实现步骤摘要】
用于双半导体开关管双向开关的控制电路及控制方法
本公开涉及电子
，具体地，涉及一种用于双半导体开关管双向开关的控制电路及控制方法。
技术介绍
目前，通常会使用两个半导体开关管来形成双向开关。图1示例性地示出了由两个N型MOSFET管形成的双向开关，其中，图中的二极管是N型MOSFET管的体二极管。目前，通常是使用一个控制电压来控制双半导体开关管双向开关的导通与关断。例如，当X、Y两端的电位不同且需要两端之间完成电流开关开启时，需要首先判断X、Y两端的电压高低水平，当得到两端中较大的电压值Vmax＝MAX(V(X),V(Y))值后，将G端电压V(G)增大至V(G)＝Vmax+Von，其中Von为MOSFET的开启电压，至此MOSFET双管导通放电。当需要阻断X、Y两点的电流流通时，则需要将G端的电压V(G)降至V(G)＝Vmin(V(X),V(Y))，以完成开关阻断。可见，在现有的控制技术中，是采用一个控制端G端来控制两个半导体开关管，因此控制端G端的电压需要根据X、Y两端的电压进行调整，这就要求控制端G端的电压范围足够宽广。而当X、Y两端的压差较大时，这种控制技术会使得由通用半导体器件构成的控制结构失效，原因在于：由于半导体材料本身的限制以及通用半导体开关管对性能的平衡考虑，通常MOS型器件的栅极仅能承受有限的电压，其值通常为5～20V左右，不足以承受更高的动态电压范围。
技术实现思路
本公开的目的是提供一种用于双半导体开关管双向开关的控制电路及控制方法，能够利用低压标准逻辑电平来控制双半导体开关管双向开关的通断。为了实现上述目的，本公开提供一种用于双半导体开关管双向开关的控制电路，该控制电路包括：电压-电流转换电路，用于在输入的固定高基准电平和固定低基准电平分别作为局部电源电平和局部地电平的情况下，将输入的控制电压转换成控制电流，所述控制电压用于控制所述双向开关的通断；电流模式传输电路，用于向第一电流-电压转换电路传输所述控制电流；所述第一电流-电压转换电路，用于将所述电流模式传输电路传输的控制电流转换成第一比较电压，并将所述第一比较电压输入给第一通断控制电路；所述第一通断控制电路，用于将所述第一比较电压与所述双向开关的第一输入输出IO端子处的电压进行第一比较，得到所述双向开关的与所述第一IO端子相对应的第一控制端的控制电压，其中第一比较时使用的局部地电平和局部电源电平基于所述第一IO端子处的电压来生成；第二通断控制电路，用于通过直接利用所述控制电压和所述双向开关的第二IO端子处的电压，或者通过将由所述控制电流转换得到的第二比较电压与所述双向开关的第二IO端子处的电压进行第二比较，来得到所述双向开关的与所述第二IO端子相对应的第二控制端的控制电压，其中第二比较时使用的局部地电平和局部电源电平基于所述第二IO端子处的电压生成。可选地，所述电压-电流转换电路包括第一半导体管和可变电流源，其中：所述可变电流源一端连接所述第一半导体管的第一端、另一端连接所述固定低基准电平，所述第一半导体管的控制端连接所述控制电压、第二端连接所述固定高基准电平。可选地，所述电流模式传输电路利用电流镜来实现。可选地，所述第一通断控制电路包括第一比较器和第一电荷抽取模块，其中：所述第一比较器的第一输入端接收所述第一比较电压，所述第一比较器的第二输入端连接所述第一IO端子，所述第一IO端子处的电压和所述第一电荷抽取模块抽取所述第一IO端子处的电荷后得到的电压分别被用作所述第一比较器的局部电源电平和局部地电平，所述第一比较器的输出端连接所述第一控制端。可选地，所述第二通断控制电路包括第二电流-电压转换模块、第二比较器和第二电荷抽取模块，其中：所述第二电流-电压转换模块一端连接所述第二IO端子、另一端连接所述第二比较器的第一输入端和所述电压-电流转换电路，所述第二比较器的第二输入端连接所述第二IO端子，所述第二IO端子处的电压和所述第二电荷抽取模块抽取所述第二IO端子处的电荷后得到的电压分别被用作所述第二比较器的局部电源电平和局部地电平，所述第二比较器的输出端连接所述第二控制端。可选地，所述第一通断控制电路包括第三比较器和第三电荷抽取模块，其中：所述第一电流-电压转换电路一端连接所述第三比较器的第一输入端、另一端连接所述第三比较器的第二输入端，所述第三比较器的第二输入端还连接到所述电流模式传输电路，所述第一IO端子处的电压和所述第三电荷抽取模块抽取所述第一IO端子处的电荷后得到的电压分别被用作所述第三比较器的局部地电平和局部电源电平，所述第三比较器的第一输入端还连接到所述局部电源电平，所述第三比较器的输出端连接所述第一控制端。可选地，所述第二通断控制电路包括第四电流-电压转换模块、第四比较器和第四电荷抽取模块，其中：所述第四电流-电压转换模块一端连接所述第四比较器的第一输入端、另一端连接所述第四比较器的第二输入端，所述第四比较器的第二输入端还连接到所述电压-电流转换电路，所述第二IO端子处的电压和所述第四电荷抽取模块抽取所述第二IO端子处的电荷后得到的电压分别被用作所述第四比较器的局部地电平和局部电源电平，所述第四比较器的第一输入端还连接到所述局部电源电平，所述第四比较器的输出端连接所述第二控制端。可选地，所述第一通断控制电路包括第二半导体管、第三半导体管、第四半导体管、第一电阻、第二电阻、第三电阻和第四电阻，其中：所述第二半导体管、所述第三半导体管和所述第四半导体管的控制端彼此连接，所述第三半导体管的第一端和第二端、所述第二半导体管的第一端和所述第四半导体管的第一端均连接到所述第一IO端子，所述第二半导体管的第二端连接到所述第二电阻的一端，所述第二电阻的另一端连接到所述第一通断控制电路的局部地电平，所述第一电阻的一端连接到所述第一IO端子、另一端连接到所述第四电阻的一端，所述第四电阻的另一端连接到所述第一控制端，所述第四半导体管的第二端连接到所述第四半导体管的控制端，所述第三电阻一端连接所述第四半导体管的控制端、另一端连接所述电流模式传输电路。可选地，所述第二通断控制电路包括第五半导体管、和第五电阻，其中，所述第五电阻一端连接所述第二IO端子、另一端连接所述第二控制端，所述第五半导体管的第一端连接所述第二控制端、第二端连接所述第二通断控制电路的局部地电平、控制端连接所述控制电压。可选地，该控制电路还包括控制电压预处理电路，用于对所述控制电压预处理，并将预处理后的控制电压传输给所述电压-电流转换电路。根据本公开的另一实施例，提供一种用于双半导体开关管双向开关的控制方法，该控制方法包括：在输入的固定高基准电平和固定低基准电平分别作为局部电源电平和局部地电平的情况下，将输入的控制电压转换成控制电流，所述控制电压用于控制所述双向开关的通断；传输所述控制电流；对传输的控制电流进行电流-电压转换，得到第一比较电压；将所述第一比较电压与所述双向开关的第一输入输出IO端子处的电压进行第一比较，得到所述双向开关的与所述第一IO端子相对应的第一控制端的控制电压，其中第一比较时使用的局部地电平和局部电源电平基于所述第一IO端子处的电压来生成；以及通过直接利用所述控制电压所述双向开关的第二IO端子处的电压，或者通过将由所述控制电流转换得到的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于双半导体开关管双向开关(2000)的控制电路(1000)，其特征在于，该控制电路(1000)包括：电压‑电流转换电路(300)，用于在输入的固定高基准电平(VC)和固定低基准电平(VS)分别作为局部电源电平和局部地电平的情况下，将输入的控制电压(V控制)转换成控制电流，所述控制电压(V控制)用于控制所述双向开关(2000)的通断；电流模式传输电路(200)，用于向第一电流‑电压转换电路(500)传输所述控制电流；所述第一电流‑电压转换电路(500)，用于将所述电流模式传输电路(200)传输的控制电流转换成第一比较电压，并将所述第一比较电压输入给第一通断控制电路(100)；所述第一通断控制电路(100)，用于将所述第一比较电压与所述双向开关(2000)的第一输入输出IO端子(IO1)处的电压进行第一比较，得到所述双向开关(2000)的与所述第一IO端子(IO1)相对应的第一控制端(G1)的控制电压，其中第一比较时使用的局部地电平和局部电源电平基于所述第一IO端子(IO1)处的电压来生成；第二通断控制电路(400)，用于通过直接利用所述控制电压(V控制)和所述双向开关(2000)的第二IO端子(IO2)处的电压，或者通过将由所述控制电流转换得到的第二比较电压与所述双向开关(2000)的第二IO端子(IO2)处的电压进行第二比较，来得到所述双向开关(2000)的与所述第二IO端子(IO2)相对应的第二控制端(G2)的控制电压，其中第二比较时使用的局部地电平和局部电源电平基于所述第二IO端子(IO2)处的电压生成。...

【技术特征摘要】
1.一种用于双半导体开关管双向开关(2000)的控制电路(1000)，其特征在于，该控制电路(1000)包括：电压-电流转换电路(300)，用于在输入的固定高基准电平(VC)和固定低基准电平(VS)分别作为局部电源电平和局部地电平的情况下，将输入的控制电压(V控制)转换成控制电流，所述控制电压(V控制)用于控制所述双向开关(2000)的通断；电流模式传输电路(200)，用于向第一电流-电压转换电路(500)传输所述控制电流；所述第一电流-电压转换电路(500)，用于将所述电流模式传输电路(200)传输的控制电流转换成第一比较电压，并将所述第一比较电压输入给第一通断控制电路(100)；所述第一通断控制电路(100)，用于将所述第一比较电压与所述双向开关(2000)的第一输入输出IO端子(IO1)处的电压进行第一比较，得到所述双向开关(2000)的与所述第一IO端子(IO1)相对应的第一控制端(G1)的控制电压，其中第一比较时使用的局部地电平和局部电源电平基于所述第一IO端子(IO1)处的电压来生成；第二通断控制电路(400)，用于通过直接利用所述控制电压(V控制)和所述双向开关(2000)的第二IO端子(IO2)处的电压，或者通过将由所述控制电流转换得到的第二比较电压与所述双向开关(2000)的第二IO端子(IO2)处的电压进行第二比较，来得到所述双向开关(2000)的与所述第二IO端子(IO2)相对应的第二控制端(G2)的控制电压，其中第二比较时使用的局部地电平和局部电源电平基于所述第二IO端子(IO2)处的电压生成。2.根据权利要求1所述的控制电路(1000)，其特征在于，所述电压-电流转换电路(300)包括第一半导体管(M1)和可变电流源(Iα)，其中：所述可变电流源(Iα)一端连接所述第一半导体管(M1)的第一端、另一端连接所述固定低基准电平(VS)，所述第一半导体管(M1)的控制端连接所述控制电压(V控制)、第二端连接所述固定高基准电平(VC)。3.根据权利要求1所述的控制电路(1000)，其特征在于，所述电流模式传输电路(200)利用电流镜来实现。4.根据权利要求1所述的控制电路(1000)，其特征在于，所述第一通断控制电路(100)包括第一比较器(16)和第一电荷抽取模块(15)，其中：所述第一比较器(16)的第一输入端接收所述第一比较电压，所述第一比较器(16)的第二输入端连接所述第一IO端子(IO1)，所述第一IO端子(IO1)处的电压和所述第一电荷抽取模块(15)抽取所述第一IO端子(IO1)处的电荷后得到的电压分别被用作所述第一比较器(16)的局部电源电平和局部地电平，所述第一比较器(16)的输出端连接所述第一控制端(G1)。5.根据权利要求1所述的控制电路，其特征在于，所述第二通断控制电路(400)包括第二电流-电压转换模块(18B)、第二比较器(17)和第二电荷抽取模块(19)，其中：所述第二电流-电压转换模块(18B)一端连接所述第二IO端子(IO2)、另一端连接所述第二比较器(17)的第一输入端和所述电压-电流转换电路(300)，所述第二比较器(17)的第二输入端连接所述第二IO端子(IO2)，所述第二IO端子(IO2)处的电压和所述第二电荷抽取模块(19)抽取所述第二IO端子(IO2)处的电荷后得到的电压分别被用作所述第二比较器(17)的局部电源电平和局部地电平，所述第二比较器(17)的输出端连接所述第二控制端(G2)。6.根据权利要求1所述的控制电路(1000)，其特征在于，所述第一通断控制电路(100)包括第三比较器(16A)和第三电荷抽取模块(VcpA)，其中：所述第一电流-电压转换电路(500)一端连接所述第三比较器(16A)的第一输入端、另一端连接所述第三比较器(16A)的第二输入端，所述第三比较器(16A)的第二输入端还连接到所述电流模式传输电路(200)，所述第一IO端子(IO1)处的电压和所述第三电荷抽取模块(VcpA)抽取所述第一IO端子(IO1)处的电荷后得到的电压分别被用作所述第三比较器(16A)...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯卫，高飞，
申请(专利权)人：比亚迪股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44