栅极控制装置、半导体芯片、功率设备、系统及控制方法制造方法及图纸

本公开涉及一种栅极控制装置、半导体芯片、功率设备、系统及控制方法，所述装置包括拉灌电源、电容，所述电容连接于所述拉灌电源及所述功率开关，其中，电容被配置为：在控制功率开关关断的关断信号被施加到功率开关的栅极的情况下，向功率开关提供负栅极电压；拉灌电源被配置为：提供拉电流或灌电流，其中，所述灌电流从所述电容流向所述拉灌电源，所述拉电流从所述拉灌电源流向所述电容。本公开实施例可以确保功率开关的可靠关断，通过设置拉灌电源提供拉电流或灌电流，可以实现对功率开关的栅极漏电流的补偿，提升了功率开关的使用寿命当灌电流无法补偿栅极漏电流，所述电容的电压超出预设值时，功率开关寿命进入终期，装置发出报警。报警。报警。

【技术实现步骤摘要】
栅极控制装置、半导体芯片、功率设备、系统及控制方法


[0001]本公开涉及半导体
，尤其涉及一种栅极控制装置、半导体芯片、功率设备、系统及控制方法。

技术介绍

[0002]随着技术的发展，功率开关已广泛用于诸如电动车辆牵引逆变器的功率转换应用中。典型的功率转换器或逆变器可以包括多个功率开关或管芯(die)。功率开关和管芯可以实现为金属氧化物半导体(Metal
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oxide
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semiconductor，MOS)场效应晶体管(field
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effect transistors，FET)(MOSFET)、绝缘栅双极晶体管(Insulated gate bipolar transistors，IGBT)、它们的任意组合等。MOSFET可进一步分为两类。硅基功率MOSFET已广泛用于低压、低功率和高频应用。基于碳化硅(SiC)的功率MOSFET广泛用于高压、高频和高功率密度应用。
[0003]上述每个功率开关都有一个介电层(例如，氧化物层)，设置在功率开关的栅极端子和半导体表面之间。氧本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种功率开关的栅极控制装置，其特征在于，所述装置包括拉灌电源、电容，所述电容连接于所述拉灌电源及所述功率开关，其中，所述电容被配置为：在控制所述功率开关关断的关断信号被施加到所述功率开关的栅极的情况下，向所述功率开关提供负栅极电压；所述拉灌电源被配置为：提供拉电流或灌电流，其中，所述灌电流从所述电容流向所述拉灌电源，所述拉电流从所述拉灌电源流向所述电容。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述拉灌电源具有第一电流限制及第二电流限制，所述第一电流限制用于控制所述拉电流的大小，所述第二电流限制用于控制所述灌电流的大小。3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述提供拉电流或灌电流，包括：当所述电容两端的电压高于参考电压时，提供灌电流以降低所述电容的电压；或当所述电容两端的电压低于所述参考电压时，提供拉电流以提高所述电容的电压。4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：栅极漏电流检测电路，连接于所述电容，所述栅极漏电流检测电路被配置为：当所述电容的电压高于第一预设电压时，输出警告信号。5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述栅极漏电流检测电路包括：比较器，所述比较器的正相输入端连接于所述电容的正极端，所述比较器的反相输入端用于接收所述第一预设电压，所述比较器的输出端用于输出所述警告信号。6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：钳位组件，与所述电容并联，所述钳位组件被配置为使得所述电容两端的电压被钳位在第二预设电压的电平。7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述拉灌电源为带拉灌限流的低压差稳压器。8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述拉灌电源包括第一电流源、第一开关、第二开关、第二电流源、放大器、反馈网络及控制逻辑单元，其中，所述第一电流源、所述第一开关、所述第二开关和所述第二电流源串联在偏置电压和地之间，所述第一开关和所述第二开关的公共节点连接到所述电容，所述放大器的正相输入端用于接收参考电压，所述放大器的反相输入端通过反馈网络连接到所述第一开关和所述第二开关的公共节点，所述放大器的输出端连接于所述控制逻辑单元的输入端，所述控制逻辑单元还具有被配置为控制所述第一开关的第一输出端、和被配置为控制所述第二开关的第二输出端，其中，所述第一电流源具有用于控制拉电流的第一电流限制，所述第二电流源具有用于控制灌电流的第二电流限制。9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述控制逻辑单元被配置为以下至少一种：当馈入所述放大器的反相输入端的电压大于所述参考电压时，所述控制逻辑单元根据所述放大器的输出产生驱动信号导通所述第二开关并关断所述第一开关；当馈入所述放大器的反相输入端的电压小于所述参考电压时，所述控制逻辑单元根据
所述放大器的输出产生驱动信号导通所述第一开关并关断所述第二开关；当馈入所述放大器的反相输入端的电压等于或约等于所述参考电压时，所述控制逻辑单元根据所述放大器的输出产生驱动信号保持第一开关和第二开关两者断开。10.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括以下至少一种：参考电压产生单元，用于提供参考电压；栅极驱动器，用于对输入的栅极驱动信号进行功率放大，输出放大后的栅极驱动信号到所述功率开关的栅极，以驱动所述功率开关；启动充电器，连接于所述电容，用于当所述栅极控制装置启动时，对所述电容充电。11.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述电容连接于所述功率开关的源极与接地端之间，所述拉灌电源的输出端连接于所述电容与所述功率开关的源极的公共节点；或所述电容连接于所述栅极控制装置的输出端与所述功率开关的栅...

【专利技术属性】
技术研发人员：叶忠，朱丹阳，
申请(专利权)人：上海瞻芯电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：