[发明专利]开关驱动器

说明书

本公开涉及一种用于驱动开关的驱动器。驱动器包括用于感测驱动电压的电压传感器和提供具有驱动值的驱动信号的电源。驱动器适于基于驱动电压调节驱动值，以限制流过开关的开关电流。驱动器适于将驱动值设置为第一电平；以及在识别出驱动电压已经达到第一目标值时将驱动值降低到第二电平。

技术领域

本公开涉及用于驱动开关的装置和方法。具体地，本发明涉及用于驱动功率晶体管的驱动器。

背景

诸如金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)、双极结型晶体管(BJT)或绝缘栅双极晶体管(IGBT)的晶体管器件在各种各样的应用中被使用。特别地，IGBT晶体管提供快速开关、高电流和高电压能力，使得这种晶体管理想地适用于开关模式功率转换应用。

晶体管通常使用连接到晶体管的驱动器来操作。例如，大多数IGBT晶体管具有被称为栅极、集电极和发射极的三个端子。IGBT晶体管的导通或截止状态可以通过经由栅极驱动器电路调制栅极-发射极电压V_GE来控制。当跨V_GE的电压超过阈值电压V_th时，IGBT可以处于导通状态(闭合)，允许电流(也称为开关电流)流过集电极和发射极端子。同样，当跨V_GE的电压低于V_th时，IGBT可以被置于截止状态(断开)，并且晶体管不导通。

晶体管可以使用称为硬和软的不同导通方法来操作。当利用硬导通驱动晶体管时，V_GE在栅极电压V_G大于V_th时为正。当利用软导通驱动晶体管时，V_GE在栅极电压V_G大于V_th时为负。

利用硬导通驱动晶体管可能导致大的集电极电流I_C尖峰。当V_CE足够高，例如大于5V时，晶体管的饱和电流是V_GE的函数。V_GE中的小变化会导致I_C中的大变化。例如，当V_GE＝9V时，I_C大约为25A，而V_GE12V时，电流I_C可以超过100安培。这种大的I_C尖峰会降低晶体管本身的或电路中存在的其他部件的可靠性，特别是如果I_C超过安全脉冲集电极电流额定值。另外，大而快的电流尖峰会增加电磁干扰。

为了解决这些缺点，已经实施了软导通技术。然而，这些技术具有相对较低的效率，并且需要额外的部件，这增加了电路的成本和复杂性。本公开的目的是解决上述限制中的一个或更多个。

概述

根据本公开的第一方面，提供了一种驱动包括驱动端子的开关的方法，该方法包括：向驱动端子施加具有驱动值的驱动信号；感测驱动端子的驱动电压；以及基于驱动电压调节驱动值以限制流过开关的开关电流；该方法包括将驱动值设置为第一电平；以及在识别出驱动电压已经达到第一目标值时将驱动值降低到第二电平。

例如，驱动信号可以是具有电流值的驱动电流，或者具有电压值的驱动电压。

可选地，开关包括阈值电压，高于该阈值电压时，开关开始传导开关电流；并且其中第一目标值大于阈值电压。例如，第一目标值可以在阈值电压和轨电压之间的范围内。

可选地，开关包括与寄生电流相关联的寄生电容器；并且其中第二电平被调节以保持驱动电压基本恒定，只要寄生电流为正。例如，驱动电压可以在第一目标值附近基本恒定。

第二电平可以被调节到寄生电流。反馈周期可以改变寄生电流，直到第二电平等于寄生电流。例如，寄生电流可以是米勒(Miller)电流。

可选地，当驱动电压增加到高于第一目标值时，寄生电流为零。

可选地，该方法包括在识别出驱动电压已经达到第二目标值时将驱动值增加到第三电平。