[发明专利]半导体开关管的驱动电路、驱动芯片及驱动控制方法

说明书

本发明揭示了一种半导体开关管的驱动电路、驱动芯片及驱动控制方法，所述驱动电路能耦接一半导体开关管，所述驱动电路包括基极驱动电流控制电路及基极发射极控制电路；基极驱动电流控制电路耦接所述半导体开关管的基极，用以在所述驱动电路处于第一状态下控制所述半导体开关管导通；还用以在所述驱动电路处于第二状态下控制所述半导体开关管基极的电流小于设定阈值；基极发射极控制电路用以在设定条件达到时控制所述半导体开关管的基极及发射极之间短路。本发明提出的用于半导体开关管的驱动电路、驱动芯片及驱动控制方法，可在满足设定条件时强制关断半导体开关管，提高驱动控制的可靠性，防止半导体开关管因长时间工作在放大区而损坏。

技术领域

本发明属于微电子技术领域，涉及一种驱动电路，尤其涉及一种半导体开关管的驱动电路、驱动芯片及驱动控制方法。

背景技术

三极管(简称BJT)为电流驱动的半导体开关管，图1中I_B(t)为BJT的基极驱动电流，Vce(t)为BJT集电极和发射极之间的电压，Ic(t)为BJT集电极电流。开关时间按照上图的定义：延时时间：td＝t1’-t0；上升时间：tr＝t2’-t1；储存时间：ts＝t4’-t3；下降时间：tf＝t5-t4。

与MOSFET不同，BJT的驱动时序中多了一个存储时间阶段，可持续数个us，反映BJT的“电流拖尾”效应。BJT存储时间随着工作状态的变化而变化，一定程度上影响了对开关管的控制。为了使BJT关断可控，不仅要将BJT的驱动电流减小为0，还需施加一段负电流，这个措施称为“强制关断”，如图2所示。强制关断的过程，即是强制抽取Base的过剩载流子，会对电路能量造成浪费；通常将IB减小为0的时刻称为“预关断点”。

在Flyback电路中，流过BJT的电流近似为三角波。当电感电流达到阈值Ic1时，对BJT实施预关断；当电感电流达到阈值Ic2时，对BJT实施强制关断；根据IC＝IB+IE，预关断时，IB降为0，因此IC会有一个下跌，如图3所示。

BJT预关断和强制关断的设计需做折衷处理：若预关断点和强制关断点太接近，能量浪费较多，BJT损耗大；若预关断点和强制关断点相差太大，BJT可能工作到放大区(如图4所示)，损耗很大，引起芯片损坏。因此，BJT的驱动电流设计困难，往往带有一定的经验性。

有鉴于此，如今迫切需要设计一种新的开关管驱动电路，以便克服现有驱动电路存在的上述至少部分缺陷。

发明内容

本发明提供一种半导体开关管的驱动电路、驱动芯片及驱动控制方法，可提高驱动控制的可靠性，防止开关管因长时间工作在放大区而损坏。

为解决上述技术问题，根据本发明的一个方面，采用如下技术方案：

一种半导体开关管的驱动电路，所述驱动电路能耦接一半导体开关管，所述驱动电路包括：

基极驱动电流控制电路，耦接所述半导体开关管的基极，用以在所述驱动电路处于第一状态下控制所述半导体开关管导通；还用以在所述驱动电路处于第二状态下控制所述半导体开关管基极的电流小于设定阈值；以及

基极发射极短路控制电路，用以在设定条件达到时控制所述半导体开关管的基极与发射极之间短路。

作为本发明的一种实施方式，所述基极发射极控制电路包括：

第二开关管，其第一端耦接所述半导体开关管的基极，所述第二开关管的第二端耦接所述半导体开关管的发射极；以及

第二开关管驱动电路，耦接所述第二开关管，用以在设定条件达到时控制所述第二开关管导通。

作为本发明的一种实施方式，所述设定条件包括达到如下条件的至少一个：

(1)流过所述半导体开关管的电流达到第一阈值，且超过设定时间；