[发明专利]具有多个双极晶体管的电路以及用于控制该电路的方法

说明书

技术领域

本公开的实施例涉及具有多个双极晶体管的电路以及用于控制该电路的方法。

背景技术

双极型晶体管（诸如IGBT，绝缘栅双极型晶体管）广泛地用在自动化和工业领域中的不同应用中。例如，在电机控制或驱动应用中，IGBT一般用在电源级，用于驱动负载。在这些应用中，可以周期性地开启并且关断IGBT。

在电子电路中，尤其是在驱动负载的功率电路中，二极管可以用作续流元件，其可以通过抑制可能在开关操作中发生的电压尖峰或瞬态（transient）来防止对晶体管的损坏。

在双极半导体器件（诸如双极晶体管和二极管）的操作中，发生导通损耗。这些导通损耗取决于相应器件两端的电压以及通过器件的电流。

进一步地，当半导体器件处于导通状态时，即当半导体器件传导电流时，具有n型电荷载流子和p型电荷载流子的电荷载流子等离子体被存储在双极半导体器件中。当半导体器件的操作状态从导通状态改变为非导通状态时，必须从相应器件去除这些电荷。这种处理一般被提及为反向恢复处理。在反向恢复处理期间，流出器件的电荷载流子引起反向电流。该反向电流乘以在反向恢复处理期间器件两端的电压等于起因于反向恢复处理的功率损耗。这些损耗的时间积分等于每次器件从导通状态改变为非导通状态时所浪费的能量。

例如，在包括两个串联连接的半导体器件的半桥电路中，不仅在关断的器件中，而且还在将要接纳负载电流的其它器件中引发损耗，因为该器件典型地承载非常高的电压，该器件可以是例如续流二极管。

通常，在给定的额定电流和给定的电压阻断能力下，带有低前向电压（和低导通损耗）的器件具有更高的反向恢复电荷，反之亦然。通常，依照在实现器件的应用中发生的最高电流来选取器件的额定电流。带有高额定电流的器件具有大的芯片大小，并且具有高的反向恢复电荷。当器件以额定电流以下的电流操作时，器件超尺寸，从而在低电流时，发生起因于反向恢复电荷的相对高的损耗。

因此，想要减少电子电路应用中（特别是功率电子应用中）的晶体管和二极管损耗。

发明内容

公开了一种用于操作电路的方法。所述电路包括第一节点、第二节点以及在所述第一节点与所述第二节点之间并联耦接的多个双极晶体管。依照本发明一个实施例，所述方法包括：在一个驱动周期中，开启所述多个双极晶体管中的第一组双极晶体管，其中，所述第一组包括第一副组和第二副组，所述第一副组和所述第二副组中的每一个包括所述双极晶体管中的一个或更多个。所述方法进一步包括：在第一时间段的结束时，关断所述第一副组的双极晶体管；在第一时间段的结束之前的时刻，关断所述第二副组的双极晶体管。

进一步地，公开了一种电路。依照本发明一个实施例，所述电路包括双极晶体管电路，所述双极晶体管电路具有第一节点、第二节点以及在所述第一节点与所述第二节点之间并联耦接的多个双极晶体管。驱动电路被配置为：开启所述多个双极晶体管中的第一组，其中，所述第一组包括第一副组和第二副组，所述第一副组和所述第二副组中的每一个包括所述双极晶体管中的一个或更多个。所述驱动电路进一步被配置为：在第一时间段的结束时，关断所述第一副组，在所述第一时间段的结束之前的时刻，关断所述第二副组。

进一步的实施例涉及一种操作电路的方法。所述电路包括第一节点、第二节点以及在所述第一节点与所述第二节点之间并联耦接的多个双极晶体管。所述方法包括：在一个驱动周期中：选择所述多个双极晶体管中的第一组，所述第一组包括第一副组和第二副组，所述第一副组和所述第二副组中的每一个包括一个或更多个双极晶体管，在第一时间段的开始时，开启所述第一组的双极晶体管；在第一时间段的结束时，关断所述第一副组的双极晶体管；在所述第一时间段的结束之前的时刻，保持关断所述第二副组的双极晶体管。

在阅读下面的详细描述并且查看随附的附图时，本领域技术人员将认识到附加的特征和优点。

附图说明

现在将参照附图解释示例。附图用于图解基本原理，从而仅图解对于理解基本原理所必须的各方面。附图并非成比例。在附图中，相同标号代表相同特征。

图1图解包括多个双极晶体管的双极晶体管电路的第一实施例；

图2示出图解根据图1的电路的一个操作模式的时序图；

图3图解包括图1的双极晶体管电路的应用电路的一个实施例；

图4图解包括多个二极管的电路的一个实施例；

图5图解图4的二极管电路的修改；

图6示出图解根据图4的电路的一个操作模式的时序图；