用于驱动晶体管器件的方法和电子电路技术

技术编号:21250994 阅读:39 留言:0更新日期:2019-06-01 09:11
公开了一种方法和一种电子电路。该方法包括通过向驱动输入施加高于晶体管器件的阈值电压的驱动电压来在导通状态中驱动晶体管器件,以及基于表示通过晶体管器件的负载电流的电流水平的负载信号来调整驱动电压的电压水平,其中该电流水平是负载电流的实际电流水平或预期电流水平。

Methods and electronic circuits for driving transistor devices

A method and an electronic circuit are disclosed. The method includes driving the transistor device in the on state by applying a driving voltage higher than the threshold voltage of the transistor device to the driving input, and adjusting the voltage level of the driving voltage based on the load signal indicating the current level of the load current through the transistor device, where the current level is the actual current level or the expected current level of the load current.

【技术实现步骤摘要】
用于驱动晶体管器件的方法和电子电路
本公开内容总体上涉及用于驱动晶体管器件的方法和电子电路。
技术介绍
电压控制的晶体管器件(诸如MOSFET(金属氧化物半导体场效应晶体管)或IGBT(绝缘栅双极型晶体管))被广泛地用作各种类型的应用中的电子开关。晶体管器件的导通状态中出现的传导损耗取决于晶体管器件的导通电阻和流过晶体管器件的负载电流。“导通电阻”是晶体管器件在导通状态中的电阻。传导损耗与导通电阻和负载电流的平方成比例。在诸如电动车辆的高电流应用中,在可能出现几百安培的负载电流的情况下,此类传导损耗可能相当大。因此存在对降低传导损耗的需要。
技术实现思路
一个示例涉及方法。该方法包括通过向驱动输入施加高于晶体管器件的阈值电压的驱动电压来在导通状态中驱动晶体管器件,以及基于表示通过晶体管器件的负载电流的电流水平的负载信号来调整驱动电压的电压水平。该电流水平是负载电流的实际电流水平或预期电流水平。另一示例涉及具有驱动电路的电子电路。该驱动电路被配置成在被配置成具有与其连接的晶体管器件的驱动输入的驱动输出处生成高于晶体管器件的阈值电压的驱动电压,以及基于表示通过晶体管器件的负载电流的电流水平的负载信号来调整驱动电压的电压水平。该电流水平是负载电流的实际电流水平或预期电流水平。附图说明下面参考附图来解释示例。附图用来图示某些原理,以便仅图示理解这些原理所必要的方面。附图并未按照比例。在附图中,相同的参考字符表示相似的特征。图1示出包括晶体管器件和被配置成驱动晶体管器件的驱动电路的电子电路的一个示例;图2示出图示用于在导通状态中驱动晶体管器件的方法的一个示例的流程图;图3是图示晶体管器件的导通电阻对在晶体管器件的驱动输入处接收的驱动电压的相依性的曲线图;图4示出通过晶体管器件的负载电流的时序图的一个示例;图5图示依据负载信号来调整驱动电压的电压水平的一个示例;图6图示依据负载信号来调整驱动电压的电压水平的另一示例;图7图示依据负载信号来调整驱动电压的电压水平的又一示例;图8图示当负载信号超过最大阈值时调整驱动电压的一个示例;图9图示基于测量负载电流来获得负载信号;图10图示基于测量跨晶体管器件的负载路径的电压来获得负载信号;图11图示其中从与晶体管器件串联连接的负载获得负载信号的一个示例;图12示出驱动电路的一个示例;图13示出驱动电路的另一示例;图14示出包括在图12和13中图示的驱动电路中的驱动器的一个示例;图15示出可调整电压源的一个示例;图16示出可调整电压源的另一示例;图17示出具有升压电路的驱动电路;图18示出升压电路的一个示例;以及图19示出图示图18中示出的升压电路的操作的时序图。在下面的详细描述中,对附图进行参考。附图形成描述的一部分并且为了说明的目的示出可以如何使用并实施本专利技术的示例。要理解,本文中描述的各种实施例的特征可以彼此组合,除非另外特别地指出。具体实施方式图1示出包括晶体管器件1和被配置成驱动晶体管器件1的驱动电路2的电子电路的一个示例。该晶体管器件1是电压控制的晶体管器件,其被配置成依据在晶体管器件1的驱动输入处接收到的驱动电压VGS来接通或关断。当驱动电压VGS超过阈值电压(在下文中其被称为Vth)时晶体管器件1接通(进入导通状态),并且当驱动电压VGS降至阈值电压Vth以下时晶体管器件1关断(进入断开状态)。该晶体管器件1包括控制节点11以及第一负载节点12和第二负载节点13之间的负载路径。在图1中示出的示例中,该晶体管器件1的驱动输入包括控制节点11和第一负载节点12,也就是说由晶体管器件1在控制节点11和第一负载节点12之间接收驱动电压VGS。然而,这仅是示例。根据另一示例(未示出),驱动输入包括晶体管器件的控制节点以及与晶体管器件的第一负载节点和第二负载节点分开的另一节点。仅仅为了说明的目的,图1中示出的晶体管器件1是MOSFET,更具体地n型。此MOSFET的栅极节点形成控制节点11,源极节点形成第一负载节点12,并且漏极节点形成第二负载节点13。根据一个示例,该MOSFET1是基于硅(Si)的MOSFET。也就是说,该MOSFET是基于单晶硅而制造的。根据另一示例,该MOSFET是基于碳化硅(SiC)的MOSFET。在此示例中,该MOSFET是基于单晶碳化硅而制造的。将晶体管器件实施为n型MOSFET仅是示例。根据另一示例,该晶体管器件1被实施为p型MOSFET,根据又一示例,该晶体管器件被实施为IGBT。根据一个示例,该晶体管器件1具有几百伏特的电压阻断能力。根据一个示例,该电压阻断能力高于400V、高于600V或高于800V。该“电压阻断能力”被定义为晶体管器件1在不被损坏或破坏的情况下可以在断开状态中承受的在第二负载节点13和第一负载节点12之间的负载电压的电压水平。参考图1,该驱动电路2包括被配置成连接至晶体管器件1的驱动输入11、12并且提供驱动电压VGS的驱动输出。在此示例中,驱动输出包括被配置成耦合至控制节点11的第一输出节点21和被配置成耦合至第二负载节点12(或晶体管器件1的等效电路节点)的第二输出节点22。该驱动电路2被配置成通过生成具有高于阈值电压Vth的电压水平的驱动电压VGS来在导通状态下驱动晶体管器件1或者通过生成具有低于阈值电压Vth的电压水平的驱动电压VGS来在断开状态下驱动晶体管器件1。驱动电路2是在导通状态下还是在断开状态下驱动晶体管器件1可以取决于各种参数。根据一个示例(在图1中用虚线图示),该驱动电路2接收控制信号SCTRL并且依据控制信号SCTRL来在导通状态下或在断开状态下操作晶体管器件1。根据另一示例,每当在供电节点23、24(在图1中用虚线图示)处接收到的供电电压VSUPPLY超过预定义的电压水平,驱动电路2就在导通状态下操作晶体管器件1。在驱动电路中使用供电电压VSUPPLY来生成驱动电压VGS。与如何触发驱动电路以在导通状态下操作晶体管器件1无关,参考图2,在导通状态下驱动晶体管器件1包括在驱动输入11、12处施加具有高于晶体管器件1的阈值电压Vth的电压水平的驱动电压VGS(图2中的101),以及基于负载信号SL来调整驱动电压的电压水平(图2中的102)。在图1中示出的电子电路中,由驱动电路2来接收负载信号SL。该负载信号SL表示通过晶体管器件1的负载电流IL的电流水平。此电流水平可以是实际电流水平,也就是说流过晶体管器件1的瞬时电流IL的电流水平。根据另一示例,该负载信号SL表示负载电流IL的预期电流水平。在此示例中,该驱动电压VGS的电压水平可能在负载电流IL的电流水平改变之前已经被调整。下面进一步在本文中解释可以如何生成负载信号SL的示例。根据一个示例,在导通状态下驱动晶体管器件1包括在导通状态下驱动晶体管器件达多于1秒(1s)、多于1分钟、多于10分钟、多个一个小时(1h)、或甚至多于1天(1d)。特别地,基于负载信号SL来调整驱动电压的电压水平包括当负载信号SL指示负载电流已增大或将增大时增大驱动电压VGS的电压水平。当负载电流IL增大时在导通状态下驱动电压VGS的这样的增大可以帮助降低在晶体管器件1中出现的传导损耗。在单极型晶体管(诸如例如MOSFET)的情况下,这些传导损耗基本上由下式给出本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种方法,包括:通过向驱动输入施加高于晶体管器件的阈值电压的驱动电压来在导通状态中驱动晶体管器件,以及基于表示通过晶体管器件的负载电流的电流水平的负载信号来调整驱动电压的电压水平,其中该电流水平是负载电流的实际电流水平或预期电流水平。

【技术特征摘要】
2017.11.23 DE 102017127752.81.一种方法,包括:通过向驱动输入施加高于晶体管器件的阈值电压的驱动电压来在导通状态中驱动晶体管器件,以及基于表示通过晶体管器件的负载电流的电流水平的负载信号来调整驱动电压的电压水平,其中该电流水平是负载电流的实际电流水平或预期电流水平。2.根据权利要求1所述的方法,其中调整电压水平包括从从最小电压水平变动至最大电压水平的电压水平范围中选择电压水平。3.根据权利要求2所述的方法,其中选择电压水平包括选择至少两个离散的电压水平中的一个。4.根据权利要求2或3所述的方法,其中该最小电压水平和最大电压水平中的每个与晶体管器件的统计寿命相关联,以及其中与最大电压水平相关联的统计寿命小于与最小电压水平相关联的统计寿命的10%。5.根据权利要求4所述的方法,其中该统计寿命与失效率相关联,以及其中从10-1和10-6之间选择与寿命相关联的失效率。6.根据权利要求4或5所述的方法,其中与最小电压水平相关联的统计寿命大于10年、大于50年或大于100年。7.根据权利要求2至6中的任一项所述的方法,其中最大电压水平和最小电压水平之间的差大于5V、大于10V或大于15V。8.根据前述权利要求中的任一项所述的方法,其中该晶体管器件选自由以下各项组成的组:硅(Si)MOSFET;碳化硅(SiC)MOSFET;以及IGBT。9.根据前述权利要求中的任一项所述的方法,其中该晶体管器件具有高于400V、高于600V或高于800V的电压阻断能力。10.根据权利要求1至9中的任一项所述的方法,进一步包括:基于测...

【专利技术属性】
技术研发人员:W勒斯勒A毛德
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

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