开关电路制造技术

技术编号:9900097 阅读:74 留言:0更新日期:2014-04-10 10:59
本发明专利技术涉及开关电路。一种可以用于驱动开关电路的方法。所述开关电路包括第一晶体管器件和第二晶体管器件。所述第一晶体管器件和所述第二晶体管器件都具有负载路径和控制端子。所述第一晶体管器件和所述第二晶体管器件的负载路径串联连接。所述第一晶体管器件的控制端子被配置为接收第一驱动信号,并且所述第二晶体管器件的控制端子被配置为接收第二驱动信号。选择所述第一驱动信号的接通所述第一晶体管器件的导通电平或断开所述第一晶体管器件的关断电平中的一个并且选择所述第二驱动信号的第一信号电平和第二信号电平中的一个。

【技术实现步骤摘要】
开关电路
本专利技术的实施例涉及具有串联连接的第一晶体管器件(例如常关型晶体管器件)和第二晶体管器件(例如常开型晶体管器件)的开关电路及用于驱动这种电路的方法。
技术介绍
包括串联连接的常开型晶体管器件和常关型晶体管器件的复合电路是已知的。在这种类型的复合电路中,具有高压阻断能力和低导通电阻的常开型晶体管器件可以与低压常关型晶体管结合,以便获得复合电路的常关的切换行为。根据一个传统概念,常关型晶体管具有耦接至常开型晶体管的负载端子中的一个的控制端子(栅极端子)。该电路可以通过接通和断开常关型晶体管器件来接通和断开该电路,因为常开型晶体管的切换状态通常跟随常关型晶体管器件的切换状态。根据进一步的传统概念,在电路处于正常工作模式时,常关型晶体管被永久地接通,并且借助施加至其控制端子的驱动信号,接通和断开常开型晶体管器件。
技术实现思路
第一实施例涉及用于驱动开关电路的方法。所述开关电路包括第一晶体管器件和第二晶体管器件,所述第一晶体管器件和所述第二晶体管器件的每个都包括负载路径和控制端子,所述第一晶体管器件的负载路径和所述第二晶体管器件的负载路径串联连接,所述第一晶体管器件的控制端子被配置为接收第一驱动信号,并且所述第二晶体管器件的控制端子被配置为接收第二驱动信号。所述方法包括选择所述第一驱动信号的接通所述第一晶体管器件的导通电平和断开第一晶体管器件的关断电平中的一个,并且选择所述第二驱动信号的第一信号电平和第二信号电平中的一个,其中在所述第一晶体管器件已经被接通时,所述第一和第二信号电平中的每个都接通所述第二晶体管器件。第二实施例涉及电子电路,其包括开关电路和耦接至所述开关电路的驱动电路。所述开关电路包括第一晶体管器件和第二晶体管器件,所述第一晶体管器件和所述第二晶体管器件的每个都具有负载路径和控制端子,其中所述第一晶体管器件的负载路径和所述第二晶体管器件的负载路径串联连接。所述第一晶体管器件的控制端子被配置为接收第一驱动信号,并且所述第二晶体管器件的控制端子被配置为接收第二驱动信号。所述驱动电路被配置为产生所述第一和第二驱动信号,以使得所述第一驱动信号采取接通所述第一晶体管器件的导通电平和断开所述第一晶体管器件的关断电平中的一个,并且所述第二驱动信号采取所述第二驱动信号的第一信号电平和第二信号电平的一个,其中在所述第一晶体管器件已经被接通时,所述第一和第二信号电平中的每个都接通所述第二晶体管器件。附图说明现在将参考附图解释示例。附图致力于说明基本原理,从而说明仅仅用于理解该基本原理所需的方面。附图不一定是按比例的。在附图中,相同的参考字符指代类似的特征。图1示出包括具有第一晶体管器件和第二晶体管器件的开关电路以及耦接至该开关电路的驱动电路的电子电路的实施例;图2示出根据内部驱动信号的第二晶体管器件的导通状态;图3示出根据第一晶体管器件的切换状态和根据外部驱动信号的第二晶体管器件的工作状态(导通状态);图4,包括图4A和4B,示出根据第一和第二实施例的开关电路的工作原理;以及图5,包括图5A和5B,示出根据第三和第四实施例的开关电路的工作原理。具体实施方式在以下的具体描述中,参考附图,附图形成具体描述的一部分,并且其中借助图示示出其中可以实施本专利技术的特定实施例。图1示出包括开关电路1和耦接至开关电路1的驱动电路4的电子电路的一个实施例。开关电路1包括第一晶体管器件2和第二晶体管器件3。第一晶体管器件2包括第一负载端子21和第二负载端子22之间的负载路径及控制端子23,并且第二晶体管器件3包括第一负载端子31和第二负载端子32之间的负载路径及控制端子33。第一和第二晶体管器件2、3的负载路径通过使第二晶体管器件3的第一负载端子31耦接至第一晶体管器件2的第二负载端子22来串联连接。根据一个实施例,第一晶体管器件2是常关型晶体管。在图1的实施例中,该晶体管被示意性示出为MOS晶体管。然而,这仅仅是示例。第一晶体管器件2可以被实施为传统常关型晶体管。传统常关型晶体管是例如n型或p型增强型MOSFET(金属氧化物半导体场效应晶体管)、n型或p型IGBT(绝缘栅双极型晶体管)或者npn或pnp双极结型晶体管(BJT)。在第一晶体管器件2被实施为MOSFET或IGBT的情况下,控制端子23是该晶体管器件的栅极端子,并且第一和第二负载端子21、22分别是该晶体管器件的源极端子和漏极端子。在第一晶体管器件2被实施为BJT的情况下,控制端子23是基极端子,同时第一和第二负载端子21、22分别是发射极端子和集电极端子。根据一个实施例,第二晶体管器件3是常开型晶体管器件,诸如结型FET(JFET)、耗尽型MOSFET或高电子迁移率晶体管(HEMT)。仅为了说明目的,图1的第二晶体管器件3被实施为JFET,特别是n型JFET。在这种情况下,控制端子33形成栅极端子,第一负载端子31形成源极端子,并且第二负载端子32形成漏极端子。特别是,第二晶体管器件3可以被实施为碳化硅(SiC)、JFET或者为氮化镓(GaN)高电子迁移率晶体管(HEMT)。开关电路1可以被用作通过负载Z切换电流IDS的开关。图1中示意性示出这种作为用于通过负载切换电流IDS的电子开关的开关电路1的应用。在这种情况下,具有第一和第二晶体管器件2、3的串联电路与第一和第二(正和负)供给电势V+、GND的端子之间的负载Z串联连接。可以在导通状态和关断状态下驱动开关电路1。在开关电路1处于导通状态时,第一和第二供给端子之间可用的供给电压主要在负载Z两端下降,引起不是零的负载电流IDS通过负载Z,同时在开关电路1处于关断状态时,供给电压主要在开关电路1两端下降。存在可用的常开型晶体管器件,该常开型晶体管器件具有低于可比较的常关型晶体管器件的导通电阻(在给定电压阻断能力下)。在图1的开关电路中,这种常开型晶体管器件可以被用作第二晶体管3,同时常关型第一晶体管器件2确保开关电路1像常关型电子开关一样工作。这在本文在下面被进一步详细解释。参考图1,第一晶体管器件2的控制端子23接收第一驱动信号SDRV,并且第二晶体管器件3的控制端子33接收第二驱动信号VG。这些第一和第二驱动信号SDRV、VG由驱动电路4提供。第一驱动信号SDRV采取接通第一晶体管器件2的导通电平和断开第一晶体管器件2的关断电平中的一个。仅仅为了解释的目的,假定第一晶体管器件2是n型增强型MOSFET,其中栅端子作为控制端子23,源极端子作为第一负载端子21,并且漏极端子作为第二负载端子22。在这种情况下,第一驱动信号SDRV是栅-源电压(控制端子23和第一负载端子21之间的电压),其中导通电平对应于在MOSFET的阈值电压之上的栅-源电压,同时关断电平对应于在阈值电压(诸如零)以下的栅-源电压。参考图1,施加至第二晶体管器件3的控制端子33(栅极端子)的第二驱动信号VG是控制端子33和第一晶体管器件2的第一负载端子21之间的电压。也就是说,第二驱动信号VG通过第一晶体管器件2而施加至第二晶体管器件3。在下文中,第二驱动信号VG还将被称为第二晶体管器件3的外部驱动信号。第二晶体管器件3的切换状态(导通状态)由控制端子33和第一负载端子31之间的内部驱动信号VGS限定。如果第二晶体管器件3被实施为JFE本文档来自技高网...
开关电路

【技术保护点】
一种用于驱动开关电路的方法,所述开关电路包括第一晶体管器件和第二晶体管器件,所述第一晶体管器件和所述第二晶体管器件都具有负载路径和控制端子,所述第一晶体管器件和所述第二晶体管器件的负载路径串联连接,其中所述第一晶体管器件的控制端子被配置为接收第一驱动信号并且所述第二晶体管器件的控制端子被配置为接收第二驱动信号,所述方法包括:选择所述第一驱动信号的接通所述第一晶体管器件的导通电平和断开第一晶体管器件的关断电平中的一个;以及选择所述第二驱动信号的第一信号电平和第二信号电平中的一个,其中在所述第一晶体管器件已经被接通时,所述第一和第二信号电平接通所述第二晶体管器件。

【技术特征摘要】
2012.09.28 US 13/631,4591.一种用于驱动开关电路的方法,包括:通过以下驱动所述开关电路到导通状态:使用第一驱动信号驱动所述开关电路的第一晶体管到导通状态,并且使用不同于所述第一驱动信号的第二驱动信号驱动所述开关电路的第二晶体管,其中从第一信号电平和不同于第一信号电平的第二信号电平选择所述第二驱动信号的信号电平,其中在所述第一晶体管已接通之后,所述第一信号电平和所述第二信号电平中的每个驱动所述第二晶体管到导通状态;并且通过以下驱动所述开关电路到关断状态:使用所述第一驱动信号驱动所述第一晶体管到关断状态,并且使用所述第二驱动信号驱动所述第二晶体管到关断状态,其中从所述第一信号电平和所述第二信号电平选择所述第二驱动信号的信号电平,并且串联连接所述第一晶体管和所述第二晶体管的负载路径。2.根据权利要求1所述的方法,其中:驱动所述开关电路到导通状态进一步包括:将所述第一驱动信号的信号电平从关断电平变换至导通电平并在第一延迟时间之后将所述第二驱动信号的信号电平从所述第一信号电平变换至所述第二信号电平;以及驱动所述开关电路到关断状态进一步包括:将所述第二驱动信号的信号电平从所述第二信号电平变换至所述第一信号电平并随后在第二延迟时间之后将所述第一驱动信号的信号电平从导通电平变换至关断电平。3.根据权利要求2所述的方法,进一步包括根据输入信号将所述开关电路驱动到导通状态或关断状态。4.根据权利要求1所述的方法,其中:驱动所述开关电路到导通状态包括:将所述第一驱动信号的信号电平从关断电平变换为导通电平并在变换所述第一驱动信号的信号电平之前将所述第二驱动信号的信号电平从第一信号电平变换至第二信号电平;以及驱动所述开关电路到关断状态包括:将所述第二驱动信号的信号电平从所述第二信号电平变换为所述第一信号电平并随后在变换所述第一驱动信号的信号电平之前将所述第一驱动信号的信号电平从导通电平变换至关断电平。5.根据权利要求1所述的方法,其中所述第一晶体管是常关型器件并且其中所述第二晶体管器件是常开型器件。6.根据权利要求5所述的方法,其中所述第二晶体管是耗尽型MOSFET、JFET或HEMT。7.根据权利要求6所述的方法,其中所述第二晶体管包括硅、碳化硅或氮化镓。8.根据权利要求1所述的方法,进一步包括:检测所述开关电路的负载条件;以及根据所述负载条件使所述开关电路在第一工作模式或第二工作模式下工作。9.根据权利要求8所述的方法,其中:在第一工作模式中,通过将所述第一驱动信号的信号电平从关断电平变换为导通电平并通过在第一延迟时间之后将所述第二驱动信号的信号电平从第一信号电平变换至第二信号电平来驱动所述开关电路到导通状态;以及在第一工作模式中,驱动所述开关电路到关断状态包括将所述第二驱动信号的信号电平从所述第二信号电平变换为所述第一信号电平并随后在第二延迟时间之后将所述第一驱动信号的信号电平从导通电平变换至关断电平。10.根据权利要求8所述的方法,其中:在第二工作模式中,驱动所述开关电路到导通状态包括将所述第一驱动信号的信号电平从关断电平变换为导通电平并在变换所述第一驱动信号的信号电平之前将所述第二驱动信号的信号电平从第一信号电平变换至第二信号电平;以及在第二工作模式中,驱动所述开关电路到关断状态包括将所述第二驱动信号的信号电平从所述第二信号电平变换为所述第一信号电平并随后在变换所述第二驱动信号的信号电平之前将所述第一驱动信号的信号电平从导通电平变换至关断电平。11.根据权利要求8所述的方法,其中检测所述负载条件包括估计下述中的至少一个:通过所述开关电路的负载电流、在所述开关电路两端的第一负载电压、在所述第二晶体管两端的第二负载电压、所述负载电流的时间导数或第一和第二负载电压中的一个的时间导数。12.根据权利要求1所述的方法,其中所述开关电路的所述第一晶体管包括常关型晶体管,并且其中所述开关电路的所述第二晶体管包括常开型晶体管。13.根据权利要求1所述的方法,其中所述第一信号电平和所述第二信号电平中的每个都不同于所述第二晶体管的夹断电压。14.根据权利要求13所述的方法,其中所述第一信号电平是在所述第二晶体管的所述夹断电压和所述第二信号电平之间。15.根据权利要求1所述的方法,其中使用具有所述第一信号电平的所述第二驱动信号驱动所述开关电路的所述第二晶体管到导通状态引起所述第二晶体管在第一导通状态下工作,并且其中使用具有所述第一信号电平的所述第二驱动信号驱动所述开关电路的所述第二晶体管到导通状态引起所述第二...

【专利技术属性】
技术研发人员:G·德博伊K·诺尔林
申请(专利权)人:英飞凌科技奥地利有限公司
类型:发明
国别省市:奥地利;AT

网友询问留言 已有0条评论
  • 还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。

1