[发明专利]具有MOSFET和IGBT的电路布置

说明书

技术领域

本发明的实施例涉及一种用于开关电压源和电负载之间的电流、特别地用于开关高电流的电路布置。

背景技术

在许多应用中，比如在具有转换器控制的电动机（负载）的驱动系中，需要由开关控制诸如蓄电池或电池的能量源和负载之间的电流。该类型的开关通常被称为主开关或者主开关模块。公知的是，将主开关模块实施为继电器，其是电磁操作的机械开关。

对于主开关模块，特别是在应用于功率电路中时，存在一些要求：（a）在正常操作条件下时，即使在高电流下，仍期望主开关模块提供低损耗操作；（b）主开关模块必须允许安全的电流中断，即安全的过载断开或者短路断开。

不论继电器应用于低功率应用还是高功率应用，继电器具有若干缺陷。作为电磁开关，继电器包括具有固有惯性的移动部分。该固有惯性引起在将开关命令施加到继电器时的时间和在继电器实际开关时的时间之间的延迟。当在负载中出现短路时，在检测到短路并且生成开关命令时的时刻和在继电器开关时的时刻之间的延迟时间期间可能出现短路电流的显著增加。然而，存在其中短路电流的延迟中断可能是有害的应用。

此外，当继电器断开时可能生成电弧。因此，需要采取额外的措施以便使继电器是电弧安全的。然而，这些额外的措施使得这些继电器昂贵、沉重并且体积相当大。

因此，需要提供一种能够开关在电压源和电负载之间的电流、迅速地开关且可以低成本地实施的电路布置。

发明内容

一个实施例涉及一种电路布置，其包括：输入端子和输出端子；至少一个FET，具有栅极端子和漏极-源极路径，漏极-源极路径连接在输入端子和输出端子之间；以及至少一个IGBT，具有栅极端子和集电极-发射极路径，集电极-发射极路径连接在输入端子和输出端子之间。限压电路连接到至少一个IGBT的栅极端子并且被配置为当跨越集电极发射极路径的电压达到限压阈值时将至少一个IGBT驱动到接通状态。该电路布置进一步包括控制电路，其具有耦合到至少一个FET的栅极端子的第一驱动输出。

附图说明

现在将参照附图对示例进行说明。附图用于图示基本原理，使得仅图示了对于理解基本原理所需的方面。附图并非依比例绘制。在附图中相同的附图标记表示相同的特征。

图1图示了具有连接在输入端子和输出端子之间的至少一个FET和至少一个IGBT以及具有控制电路的电路布置的第一实施例；

图2图示了具有并联连接的多个FET的实施例；

图3图示了具有并联连接的多个IGBT的实施例；

图4图示了IGBT的限压电路的实施例；

图5图示了电路布置的第二实施例；

图6图示了电路布置的第三实施例；

图7图示了根据第一实施例的驱动方法中的图5的控制电路的第一和第二驱动信号的时序图；以及

图8图示了根据第二实施例的驱动方法中的图5的控制电路的第一和第二驱动信号的时序图。

具体实施方式

在下文中，将在具体的背景下，即在电路布置充当主开关并且可以连接在诸如电池的电压源和诸如电动机的负载之间的背景下，描述电路布置的实施例。这些主开关例如用在工业应用中或者在诸如电动车辆或混合动力车辆的汽车应用中。然而，电路布置不限于用作主开关，而是可以用在其中将开关电压源和电负载之间的电流的每个应用中。

图1图示了被配置为开关电压源和负载之间的电流的电路布置的第一实施例。该电路布置包括输入端子11和输出端子12、至少一个FET（场效应晶体管）2、至少一个IGBT（绝缘栅双极型晶体管）3、限压电路4和控制电路5。至少一个EFT 2包括栅极端子G、漏极端子D、源极端子S以及漏极和源极端子D、S之间的漏极-源极路径D-S，漏极-源极路径D-S还被称为负载路径。至少一个IGBT 3包括栅极端子G、集电极端子C、发射极端子E以及集电极和发射极端子C、E之间的集电极-发射极路径C-E，集电极-发射极路径C-E还被称为负载路径。