[发明专利]用于控制切换的装置和方法

说明书

本发明涉及一种用于控制第一功率半导体开关和第二功率半导体开关的切换的装置，该第一功率半导体开关和该第二功率半导体开关以半桥构造向负载提供电流。该装置包括：用于获得在第一开关从导通到非导通状态的切换之紧前流过第一开关或负载的第一电流值的单元；用于通过修改第二开关的选通信号，使用所获得的第一电流值来限制在第二开关从非导通到导通状态的切换期间流过第二开关的电流的单元；用于获得在第二开关从导通到非导通状态的切换之紧前流过第二开关或负载的第二电流值的单元；以及用于通过修改第一开关的选通信号，使用所获得的第二电流值来限制在第一开关从非导通到导通状态的切换期间流过第一开关的电流的单元。

技术领域

本发明总体涉及用于控制以半桥构造向负载提供电流的第一功率半导体开关和第二功率半导体开关的切换的方法和装置。

背景技术

现今，功率转换器的开关频率与日俱增。例如GaN和SiC的宽带隙器件提供比传统技术快的切换能力。

构成例如半桥的功率半导体器件的切换需要以高的时间精度来执行。

实际上，在半桥构造中，如果一个功率半导体开关在另一功率半导体开关断开之前接通，即交叉导通，则流过开关的高电流在开关中的至少一个开关中产生高级别的功率损耗。

避免交叉导通的一种可能方式是引入死区时间(dead-time)，即，相对于一个开关的断开而推迟另一开关的接通，使得两个开关在短的时间间隔内均断开。死区时间通常是基于最坏情况场景来限定的。

在死区时间期间，电流以逆向导通模式流过功率半导体开关中的一个，并且会在该功率半导体开关中产生高级别的损耗，或者会损坏功率半导体开关。

另外，由于修改了视在占空比，死区时间而会降低半桥的可控性。

与宽带隙器件技术的不成熟相关联的另一问题是由于体二极管的导通而导致的MOSFET劣化。

又一问题是脉宽调制方案中引入了低频谐波，该低频谐波是对死区时间进行补偿的昂贵电流传感器通常遇到的。

本发明的目的在于防止半桥构造的、例如宽带隙器件、硅器件、MOSFET或IGBT的功率半导体开关的切换期间的交叉导通和死区时间这两者。

发明内容

本发明涉及一种用于控制第一功率半导体开关和第二功率半导体开关的切换的装置，该第一功率半导体开关和该第二功率半导体开关以半桥构造向负载提供电流，其特征在于：装置包括：

-用于获得在第一开关从导通到非导通状态的切换之紧前流过第一开关或负载的第一电流值的单元；

-用于获得在第一开关从导通到非导通状态的切换之紧前流过第一开关或负载的第一电流值的单元；

-用于通过修改第二开关的选通信号，使用所获得的第一电流值来限制在第二开关从非导通到导通状态的切换期间流过第二开关的电流的单元；

-用于获得在第二开关从导通到非导通状态的切换之紧前流过第二开关或负载的第二电流值的单元；以及

-用于通过修改第一开关的选通信号，使用所获得的第二电流值来限制在第一开关从非导通到导通状态的切换期间流过第一开关的电流的单元。

本发明还涉及一种用于控制第一功率半导体开关和第二功率半导体开关的切换的方法，该第一功率半导体开关和该第二功率半导体开关以半桥构造向负载提供电流，该方法的特征在于：该方法包括以下步骤：

-获得在第一开关从导通到非导通状态的切换之紧前流过第一开关或负载的第一电流值；

-通过修改第二开关的选通信号，使用所获得的第一电流值来限制在第二开关从非导通到导通状态的切换期间流过第二开关的电流；