[发明专利]栅极驱动器的可调软关断和电流升压器

说明书

一种设备控制在栅极驱动器电路的封装件外部的大功率驱动器件。第一电路响应于通过第一节点的第一信号，在第一时间长度上对控制节点充电，该第一信号指示控制信号的第一电平和不存在故障状况。第二电路响应于通过第二节点的第二信号，在第二时间长度上使控制节点放电，该第二信号指示控制信号的第二电平和不存在故障状况。第三电路包括电流放大器，并且被配置为软关断路径，以响应于通过第一节点的第一信号，在第三时间长度上使控制节点放电，该第一信号指示存在故障状况。第三时间长度与第二时间长度不同。

技术领域

本申请涉及电路，并且更具体地涉及用于大功率应用的控制电路。

背景技术

在典型的控制应用中，处理器系统提供一个或多个控制信号以控制负载系统。在正常操作期间，处理器系统的域和负载系统的域之间可能存在大的DC或瞬态电压差，因此在处理器系统和负载系统之间需要隔离屏障。例如，一个域可以在相对于地球地相差(switch)数百或数千伏特的电压处“接地”。因此，中间系统包括隔离，该隔离防止有害电流在处理器系统和负载系统之间流动。尽管隔离防止处理器系统通过直接传导路径耦合到负载系统，但是隔离通信信道允许使用光学(光电隔离器)、电容性、电感性(变压器)或电磁技术在两个系统之间进行通信。在至少一个实施例中，隔离通信信道阻挡DC信号并且仅通过AC信号。中间系统通常使用电压转换器和输出驱动器，在适于负载系统的电压电平处提供控制信号。

参照图1，在示例性AC电动机控制应用中，可以是微处理器、微控制器或其他合适的处理器件的处理器100在第一域(即，VDD1，例如，5伏特(V))中操作，并且为在第二域(即，VDD3，例如，600V)中操作的大功率负载系统提供一个或多个信号。每个系统102都包括隔离屏障130和隔离通信信道，以用于将控制信号从处理器100安全地传送到驱动器106，驱动器106驱动用于将三相功率传递到AC电动机120的三相逆变器的大功率驱动器件108和109。示例性大功率驱动器件包括功率金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)、绝缘栅双极晶体管(IGBT)、氮化镓(GaN)MOSFET、碳化硅功率MOSFET或其他能够在短时间段内传递高电流的合适器件。

电压转换器104将可用的电源电压从VDD3转换为可由系统102和驱动器106的高侧使用的电压电平(即，VDD2，例如，约15V)。请注意，在其他实施例中，单个电压转换器104将一个电源电压从第一电压电平(例如，VDD3)转换为多个其他电压电平(例如，VDD1和VDD2)和/或提供特定电压的多个输出(例如，对应于多个系统102的多个VDD2输出)。驱动器106以三相AC逆变器的相应大功率驱动器件108或109所需的电平提供开关控制信号。负载电动机需要高功率电平的三相功率。对应于耦合至VDD3的大功率器件(高侧逆变器器件)的系统102在相对于地球地相差VDD3的高电压电平的电压处“接地”。用于驱动AC电动机120的三相AC逆变器的典型大功率驱动器件108和109需要相当大的导通电压(例如，数十伏特范围内的电压)，并且易受可能损坏这些器件的故障状况的影响。因此，期望用于在不损坏大功率驱动器件或那些器件控制的负载的情况下处理故障状况的灵活技术。

发明内容

在本发明的至少一个实施例中，一种用于控制在栅极驱动器电路的封装件外部的大功率驱动器件的设备包括耦合在第一节点和控制节点之间的第一电路。第一电路被配置为响应于通过第一节点的第一信号，在第一时间长度上对控制节点充电，该第一信号指示控制信号的第一电平和不存在故障状况。该设备包括耦合在第二节点和控制节点之间的第二电路。第二电路被配置为响应于通过第二节点的第二信号，在第二时间长度上使控制节点放电，该第二信号指示控制信号的第二电平和不存在故障状况。该设备包括耦合在第一节点和控制节点之间的第三电路。第三电路包括电流放大器，并且被配置为软关断路径，以响应于通过第一节点的第一信号，在第三时间长度上使控制节点放电，该第一信号指示存在故障状况。第三时间长度与第二时间长度不同。