具有连续可变电流的栅极驱动器制造技术

本公开的各实施例涉及具有连续可变电流的栅极驱动器。提供了用于设置供电流模式栅极驱动器使用的电流水平的电路、方法和系统。电流水平可以用于向/从功率器件的栅极端子提供电流、吸收电流或提供电流和吸收电流。电流水平基于来自模拟电流设置端子的电流水平或电压水平输入。该输入电流水平或电压水平可以取连续范围的电流值或电压值。

Gate driver with continuously variable current

【技术实现步骤摘要】
具有连续可变电流的栅极驱动器
本申请涉及一种栅极驱动器，其基于模拟输入来提供具有连续可变电流水平的栅极驱动电流。
技术介绍
栅极驱动器电路驱动提供给功率器件的控制端子(栅极)的电流。使用这种栅极驱动器电路的功率器件的示例包括功率金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)、绝缘栅双极晶体管(IGBT)、氮化镓(GaN)晶体管和碳化硅(SiC)MOSFET。在实际应用中有效使用功率器件需要由栅极驱动器电路向功率器件栅极提供适当的驱动电流。功率器件在其完全接通(例如，饱和)或完全关断(不导通)时执行最有效。当功率器件在完全接通和完全关断状态之间转换时，功率器件引起开关损耗，这会降低效率。通过针对限制功率器件的转换时间可以最小化开关损耗。这通常要求在使功率器件接通时向功率器件的栅极(控制)端子提供相对大的电流，并且在关断功率器件时从栅极(控制)端子吸收大电流。高电流水平快速地对功率器件的栅极电容充电或放电，从而限制将功率器件在其完全接通和完全关断状态之间转换所花费的时间。然而，栅极驱动电流水平不可能无限制地增加，这是因为功率器件仅能够处理低于本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电流模式栅极驱动器电路，包括：/n模拟电流设置端子；/n可调节电流生成器，具有耦合到所述模拟电流设置端子的输入，并且被配置为生成基准电流水平，所述基准电流水平跟随在所述模拟电流设置端子处的电压水平或电流水平；/n输出端子，用于耦合到功率器件的栅极端子；/n输出级，被配置为基于所述基准电流水平驱动所述输出端子；以及/n输入控制端子，用于切换所述输出级。/n

【技术特征摘要】
20180918 US 16/133,8941.一种电流模式栅极驱动器电路，包括：
模拟电流设置端子；
可调节电流生成器，具有耦合到所述模拟电流设置端子的输入，并且被配置为生成基准电流水平，所述基准电流水平跟随在所述模拟电流设置端子处的电压水平或电流水平；
输出端子，用于耦合到功率器件的栅极端子；
输出级，被配置为基于所述基准电流水平驱动所述输出端子；以及
输入控制端子，用于切换所述输出级。


2.根据权利要求1所述的电流模式栅极驱动器电路，其中所述输出级包括与上拉开关器件串联耦合的上拉电流镜，其中所述上拉开关器件在所述上拉电流镜和所述输出端子之间提供可切换连接，并且其中所述上拉电流镜被配置为基于所述基准电流水平，向所述输出端子并且通过所述上拉开关器件提供电流。


3.根据权利要求1所述的电流模式栅极驱动器电路，其中所述输出级包括与下拉开关器件串联耦合的灌电流镜，其中所述下拉开关器件在所述灌电流镜和所述输出端子之间提供可切换连接，并且其中所述灌电流镜被配置为基于所述基准电流水平，从所述输出端子并且通过所述下拉开关器件吸收电流。


4.根据权利要求1所述的电流模式栅极驱动器电路，其中所述输出级包括：
上拉电流镜，与上拉开关器件串联耦合，其中所述上拉开关器件在所述上拉电流镜和所述输出端子之间提供可切换连接，并且其中所述上拉电流镜被配置为基于所述基准电流水平，向所述输出端子并且通过所述上拉开关器件提供电流；以及
灌电流镜，与下拉开关器件串联耦合，其中所述下拉开关器件在所述输出端子和所述灌电流镜之间提供可切换连接，并且其中所述灌电流镜被配置基于所述基准电流水平，从所述输出端子并且通过所述下拉开关器件吸收电流。


5.根据权利要求4所述的电流模式栅极驱动器电路，其中所述可调节电流生成器向所述上拉电流镜提供上拉基准电流，所述的上拉基准电流是所述基准电流的N倍，并且所述可调节电流生成器向所述灌电流镜提供下拉基准电流，所述下拉基准电流是所述基准电流的M倍。


6.根据权利要求5所述的电流模式栅极驱动器电路，其中M和N不同。


7.根据权利要求5所述的电流模式栅极驱动器，
其中所述上拉电流镜被配置为使得被提供给所述输出端子的所述电流是所述上拉基准电流的K倍，
其中所述灌电流镜被配置为使得从所述输出端子吸收的所述电流是所述下拉基准电流的H倍。


8.根据权利要求1所述的电流模式栅极驱动器，其中所述可调节电流生成器包括：
放大器，具有非反相输入、反相输入和放大器输出；
可调节电流生成器开关，具有耦合到所述放大器输出的控制端子、耦合到所述放大器的反相输入的第一端子，以及第二端子，
其中具有所述基准电流水平的电流流动通过所述可调节电流开关。


9.根据权利要求8所述的电流模式栅极驱动器，其中所述非反相输入被耦合到基准电压，所述反相输入被耦合到所述模拟电流设置端子，所述模拟电流设置端子被配置用于耦合到外部编程电阻器，并且所述基准电流水平基于所述基准电压和所述外部编程电阻器的电阻来而被设置。


10.根据权利要求8所述的电流模式栅极驱动器，其中所述反相输入经由编程电阻器被耦合到地，所述非反相输入被耦...

【专利技术属性】
技术研发人员：A·桑布科，G·伯纳查雅，
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