一种用于功率半导体开关器件的驱动电路及芯片制造技术

本申请公开了一种用于功率半导体开关器件的驱动电路及芯片，其中功率半导体开关器件包括设置在工作电压和参考电压之间的第一功率开关器件和第二功率开关器件，第一功率开关器件和第二功率开关器件之间的第一节点用于连接负载，该驱动电路包括：驱动单元，用于在驱动电路的输出端产生驱动信号，输出端用于连接第一功率开关器件的控制端，驱动单元包括并联的第一泄流支路和第二泄流支路；侦测单元，连接第一节点和驱动单元，侦测单元用于侦测第一节点的第一节点电压，根据第一节点电压控制第二泄流支路的导通或断开，从而控制驱动信号的泄流速度。本申请通过侦测单元侦测到第一节点电压异常时控制第二泄流支路断开，降低驱动信号的泄流速度。号的泄流速度。号的泄流速度。

【技术实现步骤摘要】
一种用于功率半导体开关器件的驱动电路及芯片


[0001]本申请涉及高压驱动开关器件领域，特别是涉及一种用于功率半导体开关器件的驱动电路及芯片。

技术介绍

[0002]高压栅极驱动芯片的应用工作系统母线电压很高，可达几百伏特，甚至上千伏特。在功率器件作为开关器件的系统中，尤其是在开关频率非常快的情况下，短时间内高幅度电压或电流的变化，会产生严重的电学应力，比如灌电流的快速变化可导致严重的VS负压冲击，可诱发驱动管发生闩锁效应。

技术实现思路

[0003]本申请至少提供一种用于功率半导体开关器件的驱动电路及芯片。
[0004]本申请第一方面提供了一种用于功率半导体开关器件的驱动电路，其中，功率半导体开关器件包括设置在工作电压和参考电压之间的第一功率开关器件和第二功率开关器件，第一功率开关器件和第二功率开关器件之间的第一节点用于连接负载，该驱动电路包括：
[0005]驱动单元，用于在驱动电路的输出端产生驱动信号，其中，输出端用于连接第一功率开关器件的控制端，驱动单元包括并联的第一泄流支路和第二泄流支路；
[0006]侦测单元，连接第一节点和驱动单元，其中，侦测单元用于侦测第一节点的第一节点电压，根据第一节点电压控制第二泄流支路的导通或断开，从而控制驱动信号的泄流速度。
[0007]本申请第二方面提供了一种芯片，包括如上述的驱动电路。
[0008]本申请的有益效果是：区别于现有技术，本申请通过侦测单元对第一节点的第一节点电压进行侦测，当侦测第一节点电压异常时，控制第二泄流支路断开，从而降低驱动信号的泄流速度，防止驱动信号的泄流速度过快引起的闩锁效应。
[0009]应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，而非限制本申请。
附图说明
[0010]为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0011]图1是现有技术中高压栅极驱动开关电路的结构示意图；
[0012]图2是本申请驱动电路一实施例的结构示意图；
[0013]图3是图2中侦测单元的结构示意图；
[0014]图4是图2中第一反相器组的结构示意图；
[0015]图5是图2中第二反相器组的结构示意图；
[0016]图6是本申请芯片一实施例的结构示意图。
具体实施方式
[0017]为使本领域的技术人员更好地理解本申请的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本申请所提供的驱动电路及芯片做进一步详细描述。可以理解的是，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性的劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
[0018]本申请中的术语“第一”、“第二”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。此外，术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其他步骤或单元。
[0019]请参阅图1，图1是现有技术中高压栅极驱动开关电路的结构示意图。如图1所示，高压栅极驱动开关电路包括栅极驱动电路以及工作电路。
[0020]栅极驱动电路的输入端IN输入控制信号，控制信号经多级反相器传输至PMOS管与NMOS管的控制端，即传输至PMOS管与NMOS管的栅极，以控制PMOS管与NMOS管的导通与断开。PMOS管的源极接收工作电压VB，PMOS管的漏极连接NMOS管的漏极，NMOS管的漏极与PMOS管的漏极之间形成信号输出端HO。
[0021]工作电路包括第一功率开关器件Q1、第二功率开关器件Q2以及负载L
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。第一功率开关器件Q1的控制端连接信号输出端HO，用于接收控制信号，第一功率开关器件Q1的第一通路端接收母线电压VP，第一功率开关器件Q1的第二通路端连接第二功率开关器件Q2的第一通路端，第二功率开关器件Q2的第二通路端连接地电压VCOM。其中，第一功率开关器件Q1的第二通路端与第二功率开关器件Q2的第一通路端之间形成节点VS，用于连接负载L
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。
[0022]其中，本实施例中的第一功率开关器件Q1与第二功率开关器件Q2均为IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极晶体管)，第一功率开关器件Q1与第二功率开关器件Q2的控制端、第一通路端以及第二通路端分别为IGBT的栅极、集电极以及发射极。
[0023]在其他实施例中，第一功率开关器件Q1与第二功率开关器件Q2可以为功率MOS管或IGCT(Integrated Gate Commutated Thyristor，集成门极换流晶闸管)等功率器件。
[0024]当第一功率开关器件Q1与第二功率开关器件Q2为功率MOS管时，第一功率开关器件Q1与第二功率开关器件Q2的控制端、第一通路端以及第二通路端分别为PMOS管的栅极、源极以及漏极；或，第一功率开关器件Q1与第二功率开关器件Q2的控制端、第一通路端以及第二通路端分别为NMOS管的栅极、漏极以及源极。
[0025]当PMOS管的栅极接收到高电平控制信号，NMOS管的栅极接收到低电平控制信号，PMOS管导通且NMOS管断开。工作电压VB经PMOS管输出至第一功率开关器件Q1，即第一功率
开关器件Q1的控制端接收到信号输出端HO输出的控制信号为高电平信号，第一功率开关器件Q1导通，母线电压VP经第一功率开关器件Q1产生工作电流，并流向负载L
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，此时工作电流的流向为母线电压VP流至第一功率开关器件Q1的寄生电感L1，再流至负载L
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。
[0026]当PMOS管的栅极接收到低电平控制信号，NMOS管的栅极接收到高电平控制信号，NMOS管导通且PMOS管断开。此时，第一功率开关器件Q1的控制端接收到信号输出端HO输出的控制信号为低电平信号，第一功率开关器件Q1截止，第一功率开关器件Q1的栅电荷通过NMOS管释放，即信号输出端HO产生灌电流。
[0027]由于负载L
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为大电感，流经负载L
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的工作电流不能突变，因此通过第二功率开关器件Q2的二极管D2续流。此时工作电流的流向为地电压VCOM流至第二功率开关器件Q2的寄生电感L2，再流至负载L
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。寄生电感L2由工作电流产生感生电动势，使得VS点的电位低于地电压VCOM，即VS点产生负压。
[0028]当第一功率开关器件Q1的关断频率越快时，信号输出端HO产本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于功率半导体开关器件的驱动电路，其中，所述功率半导体开关器件包括设置在工作电压和参考电压之间的第一功率开关器件和第二功率开关器件，所述第一功率开关器件和所述第二功率开关器件之间的第一节点用于连接负载，其特征在于，所述驱动电路包括：驱动单元，用于在所述驱动电路的输出端产生驱动信号，其中，所述输出端用于连接第一功率开关器件的控制端，所述驱动单元包括并联的第一泄流支路和第二泄流支路；侦测单元，连接所述第一节点和所述驱动单元，其中，所述侦测单元用于侦测所述第一节点的第一节点电压，根据所述第一节点电压控制所述第二泄流支路的导通或断开，从而控制所述驱动信号的泄流速度。2.根据权利要求1所述的驱动电路，其特征在于，所述驱动单元连接在第一工作电压与第二工作电压之间；所述第一泄流支路包括连接在所述输出端与所述第二工作电压之间的第一半导体器件；所述第二泄流支路包括串联在所述输出端与所述第二工作电压之间的第一开关和第二半导体器件，其中，所述第一开关的控制端连接所述侦测单元以根据所述侦测单元侦测到的所述第一节点电压而导通或断开，从而控制所述第二泄流支路导通或断开。3.根据权利要求2所述的驱动电路，其特征在于，所述侦测单元预设浮置地，包括：比较钳位电路，连接所述第一节点和所述浮置地，以接收所述第一节点电压和浮置地电压，并根据所述第一节点电压和所述浮置地电压而产生第一控制信号；控制信号产生电路，连接所述比较钳位电路以根据所述第一控制信号而产生第二控制信号，并输出所述第二控制信号至所述第一开关以控制所述第一开关的导通或断开。4.根据权利要求3所述的驱动电路，其特征在于，所述比较钳位电路包括：第一电阻，一端连接所述第一工作电压；第二开关，其第一通路端连接所述第一电阻的另一端，其第二通路端连接所述第一节点；第三开关，其第一通路端连接所述浮置地，其第二通路端连接所述第一节点，其中，所述第二开关的控制端和所述第三开关的控制端连接在一起并连接至所述第一电阻和所述第二开关的第一通路端之间的第二节点；二极管，其阳极连接所述第一节点，其阴极连接所述浮置地。5.根据权利要求3所述的驱动电路，其特征在于，所述控制信号产生电路包括：第四开关，其第一通路端连接所述第一工作电压，其控制端连接其第二通路端；第五开关，其第一通路端连接所述第四开关的第二通路端，其第二通路端连接所述第一节点，其控制端连接所述浮置地；第六开关，其第一通路端连接所述第一工作电压，其中，所述第六开关的控制端和所述第四开关的控制端连接在一起并连接至所述第四开关的第二通路端和所述第五开关的第一通路端之...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘利书，刘海清，
申请(专利权)人：美的集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：