開關電路的制作方法

開關電路的制作方法
【專利摘要】本發明涉及開關電路。一種可以用于驅動開關電路的方法。所述開關電路包括第一晶體管器件和第二晶體管器件。所述第一晶體管器件和所述第二晶體管器件都具有負載路徑和控制端子。所述第一晶體管器件和所述第二晶體管器件的負載路徑串聯連接。所述第一晶體管器件的控制端子被配置為接收第一驅動信號，并且所述第二晶體管器件的控制端子被配置為接收第二驅動信號。選擇所述第一驅動信號的接通所述第一晶體管器件的導通電平或斷開所述第一晶體管器件的關斷電平中的一個并且選擇所述第二驅動信號的第一信號電平和第二信號電平中的一個。
【專利說明】開關電路
【技術領域】
[0001]本發明的實施例涉及具有串聯連接的第一晶體管器件(例如常關型晶體管器件)和第二晶體管器件(例如常開型晶體管器件)的開關電路及用于驅動這種電路的方法。
【背景技術】
[0002]包括串聯連接的常開型晶體管器件和常關型晶體管器件的復合電路是已知的。在這種類型的復合電路中，具有高壓阻斷能力和低導通電阻的常開型晶體管器件可以與低壓常關型晶體管結合，以便獲得復合電路的常關的切換行為。
[0003]根據一個傳統概念，常關型晶體管具有耦接至常開型晶體管的負載端子中的一個的控制端子(柵極端子)。該電路可以通過接通和斷開常關型晶體管器件來接通和斷開該電路，因為常開型晶體管的切換狀態通常跟隨常關型晶體管器件的切換狀態。
[0004]根據進一步的傳統概念，在電路處于正常工作模式時，常關型晶體管被永久地接通，并且借助施加至其控制端子的驅動信號，接通和斷開常開型晶體管器件。

【發明內容】

[0005]第一實施例涉及用于驅動開關電路的方法。所述開關電路包括第一晶體管器件和第二晶體管器件，所述第一晶體管器件和所述第二晶體管器件的每個都包括負載路徑和控制端子，所述第一晶體管器件的負載路徑和所述第二晶體管器件的負載路徑串聯連接，所述第一晶體管器件的控制端子被配置為接收第一驅動信號，并且所述第二晶體管器件的控制端子被配置為接收第二驅動信號。所述方法包括選擇所述第一驅動信號的接通所述第一晶體管器件的導通電平和斷開第一晶體管器件的關斷電平中的一個，并且選擇所述第二驅動信號的第一信號電平和第二信號電平中的一個，其中在所述第一晶體管器件已經被接通時，所述第一和第二信號電平中的每個都接通所述第二晶體管器件。
[0006]第二實施例涉及電子電路，其包括開關電路和耦接至所述開關電路的驅動電路。所述開關電路包括第一晶體管器件和第二晶體管器件，所述第一晶體管器件和所述第二晶體管器件的每個都具有負載路徑和控制端子，其中所述第一晶體管器件的負載路徑和所述第二晶體管器件的負載路徑串聯連接。所述第一晶體管器件的控制端子被配置為接收第一驅動信號，并且所述第二晶體管器件的控制端子被配置為接收第二驅動信號。所述驅動電路被配置為產生所述第一和第二驅動信號，以使得所述第一驅動信號采取接通所述第一晶體管器件的導通電平和斷開所述第一晶體管器件的關斷電平中的一個，并且所述第二驅動信號采取所述第二驅動信號的第一信號電平和第二信號電平的一個，其中在所述第一晶體管器件已經被接通時，所述第一和第二信號電平中的每個都接通所述第二晶體管器件。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0007]現在將參考附圖解釋示例。附圖致力于說明基本原理，從而說明僅僅用于理解該基本原理所需的方面。附圖不一定是按比例的。在附圖中，相同的參考字符指代類似的特征。
[0008]圖1示出包括具有第一晶體管器件和第二晶體管器件的開關電路以及耦接至該開關電路的驅動電路的電子電路的實施例；
[0009]圖2示出根據內部驅動信號的第二晶體管器件的導通狀態；
[0010]圖3示出根據第一晶體管器件的切換狀態和根據外部驅動信號的第二晶體管器件的工作狀態(導通狀態)；
[0011]圖4,包括圖4A和4B,不出根據第一和第二實施例的開關電路的工作原理；以及
[0012]圖5，包括圖5A和5B，示出根據第三和第四實施例的開關電路的工作原理。
【具體實施方式】
[0013]在以下的具體描述中，參考附圖，附圖形成具體描述的一部分，并且其中借助圖示示出其中可以實施本發明的特定實施例。
[0014]圖1示出包括開關電路I和耦接至開關電路I的驅動電路4的電子電路的一個實施例。開關電路I包括第一晶體管器件2和第二晶體管器件3。第一晶體管器件2包括第一負載端子21和第二負載端子22之間的負載路徑及控制端子23，并且第二晶體管器件3包括第一負載端子31和第二負載端子32之間的負載路徑及控制端子33。第一和第二晶體管器件2、3的負載路徑通過使第二晶體管器件3的第一負載端子31耦接至第一晶體管器件2的第二負載端子22來串聯連接。
[0015]根據一個實施例，第一晶體管器件2是常關型晶體管。在圖1的實施例中，該晶體管被示意性示出為MOS晶體管。然而，這僅僅是示例。第一晶體管器件2可以被實施為傳統常關型晶體管。傳統常關型晶體管是例如η型或P型增強型MOSFET (金屬氧化物半導體場效應晶體管)、η型或P型IGBT (絕緣柵雙極型晶體管)或者ηρη或ρηρ雙極結型晶體管(BJT)。在第一晶體管器件2被實施為MOSFET或IGBT的情況下，控制端子23是該晶體管器件的柵極端子，并且第一和第二負載端子21、22分別是該晶體管器件的源極端子和漏極端子。在第一晶體管器件2被實施為BJT的情況下，控制端子23是基極端子，同時第一和第二負載端子21、22分別是發射極端子和集電極端子。
[0016]根據一個實施例，第二晶體管器件3是常開型晶體管器件，諸如結型FET(JFET)、耗盡型MOSFET或高電子遷移率晶體管(HEMT)。僅為了說明目的，圖1的第二晶體管器件3被實施為JFET，特別是η型JFET。在這種情況下，控制端子33形成柵極端子，第一負載端子31形成源極端子，并且第二負載端子32形成漏極端子。特別是，第二晶體管器件3可以被實施為碳化硅(SiC)、JFET或者為氮化鎵(GaN)高電子遷移率晶體管(HEMT)。
[0017]開關電路I可以被用作通過負載Z切換電流Ids的開關。圖1中示意性示出這種作為用于通過負載切換電流Ids的電子開關的開關電路I的應用。在這種情況下，具有第一和第二晶體管器件2、3的串聯電路與第一和第二(正和負)供給電勢V+、GND的端子之間的負載Z串聯連接。可以在導通狀態和關斷狀態下驅動開關電路I。在開關電路I處于導通狀態時，第一和第二供給端子之間可用的供給電壓主要在負載Z兩端下降，引起不是零的負載電流Ids通過負載Ζ，同時在開關電路I處于關斷狀態時，供給電壓主要在開關電路I兩端下降。
[0018]存在可用的常開型晶體管器件，該常開型晶體管器件具有低于可比較的常關型晶體管器件的導通電阻(在給定電壓阻斷能力下)。在圖1的開關電路中，這種常開型晶體管器件可以被用作第二晶體管3，同時常關型第一晶體管器件2確保開關電路I像常關型電子開關一樣工作。這在本文在下面被進一步詳細解釋。
[0019]參考圖1，第一晶體管器件2的控制端子23接收第一驅動信號SDKV，并且第二晶體管器件3的控制端子33接收第二驅動信號\。這些第一和第二驅動信號SDKV、Ve由驅動電路4提供。第一驅動信號Sdkv采取接通第一晶體管器件2的導通電平和斷開第一晶體管器件2的關斷電平中的一個。僅僅為了解釋的目的，假定第一晶體管器件2是η型增強型M0SFET，其中柵端子作為控制端子23，源極端子作為第一負載端子21，并且漏極端子作為第二負載端子22。在這種情況下，第一驅動信號Sdkv是柵-源電壓(控制端子23和第一負載端子21之間的電壓)，其中導通電平對應于在MOSFET的閾值電壓之上的柵-源電壓，同時關斷電平對應于在閾值電壓(諸如零)以下的柵-源電壓。
[0020]參考圖1，施加至第二晶體管器件3的控制端子33(柵極端子)的第二驅動信號Ve是控制端子33和第一晶體管器件2的第一負載端子21之間的電壓。也就是說，第二驅動信號Ve通過第一晶體管器件2而施加至第二晶體管器件3。在下文中，第二驅動信號Ve還將被稱為第二晶體管器件3的外部驅動信號。第二晶體管器件3的切換狀態(導通狀態)由控制端子33和第一負載端子31之間的內部驅動信號Ves限定。如果第二晶體管器件3被實施為JFET，則內部驅動信號Ves是JFET的柵-源電壓。
[0021]參考圖1，內部驅動信號Ves取決于外部驅動信號Ves，如下:
[0022]Vgs=Vg-V2 (I)，
[0023]其中V2是第一晶體管器件2的負載路徑電壓(第二和第一負載端子22、21之間的電壓)。
[0024]驅動電路4產生具有第一信號電平Vei和第二信號電平Ve2中一個的外部驅動信號\。在第一晶體管器件2已經被接通時，這些第一和第二信號電平是這樣的，第一和第二信號電平Ve1、Ve2中的每一個接通第二晶體管器件3。然而，第一和第二信號電平Ve1、Ve2通過第一和第二信號電平Ve1、Ve2在兩種不同導通狀態下驅動第二晶體管器件3而是不同的。這將在下面參考圖2解釋。
[0025]圖2示意性示出根據內部驅動電壓Ves的通過第二晶體管器件3的負載電流IDS。參考圖2，在閾值電壓(夾斷電壓)Vra以下的內部驅動電壓Ves處，電流Ids是零。也就是說，在夾斷電壓以下的內部驅動電壓Ves處，斷開第二晶體管器件3。夾斷電壓的具體值取決于第二晶體管器件3的具體類型。根據一個實施例，夾斷電壓是例如在-25V和-15V之間的電壓。外部驅動信號Ve的第一和第二信號電平Ve1、Vg2高于夾斷電壓Vro,從而在第一晶體管器件2已經被接通并且在第一和第二信號電平Ve1、Vg2中的一個被施加至第二晶體管器件3時，第二晶體管器件3傳導電流。
[0026]為了解釋的目的，假定在第一晶體管器件2已經被接通時，第一晶體管器件2的負載路徑電壓V2大約為零。在這種情況下，在第一晶體管器件2已經被接通時，內部驅動信號Ves對應于外部驅動信號Ve。參考圖2,外部驅動信號Ve的第一和第二信號電平Ve1、Vg2是這樣的，使得第一和第二信號電平Ve1、Ve2使第二晶體管器件3在不同的導通狀態下工作。第一信號電平Vei在夾斷電壓和第二信號電平Ve2之間,從而第一信號電平Vei產生小于第二信號電平Ve2的通過第二晶體管器件3的負載電流IDS。也就是說，第三晶體管器件3在第一信號電平Vei下的電流能力小于在第二信號電平Ve2下的電流能力，并且在第一信號電平Vgi下的導通電阻高于在第二信號電平Ve2下的導通電阻。
[0027]參考圖2，負載電流Ids不能被增加至在最大負載電流Ids-Max之上(在第二晶體管器件3的給定負載路徑電壓下)。也就是說，第二晶體管器件3的導通電阻不能被增加至在最小導通電阻以下。在導通電阻達到其最小值時，第二晶體管器件3已經被完全接通。根據一個實施例，第二信號電平Ve2是這樣的使得其完全地接通第二晶體管器件3 (從而導通電阻具有最小值)。根據一個實施例，第二信號電平Ve2是零或甚至是正的。
[0028]根據第一驅動信號Sdkv的信號電平和外部驅動信號Ve的信號電平,開關電路I可以采取以下參考圖3所解釋的三種不同工作狀態中的一種。開關電路I的工作狀態取決于第一晶體管器件2和第二晶體管器件3的工作狀態。圖3示出開關電路I的工作狀態，特別是開關電路I的第二晶體管器件3的工作狀態，取決于第一驅動信號Sdkv的信號電平和第二驅動信號(外部驅動信號的信號電平。
[0029]在第一驅動信號Sdkv具有導通電平ON時，第二晶體管器件3根據外部驅動信號Ve(其基本上對應于內部驅動信號Ves)米取第一和第二工作狀態中的一個。在第一和第二工作狀態的每一個中，接通第二晶體管器件3。然而，在第一和第二工作狀態中，第三晶體管器件3的電流能力和導通電阻是不同的。
[0030]在第一驅動信號Sdkv具有關斷電平OFF時，斷開第一晶體管器件2。在這種情況下，獨立于外部驅動信號Ve的信號電平，斷開第二晶體管器件3 (其在第三工作狀態中)。這將在下文中參考圖1而解釋。在具有第一和第二晶體管器件2、3的串聯電路兩端存在正供給電壓時，并且在斷開第一晶體管器件2時，在第一晶體管器件2兩端的負載路徑電壓V2增大。參考等式(I)，負載路徑電壓V2的增大導致了內部驅動信號Ves的降低。第一晶體管器件2的負載路徑電壓V2增大，直到外部驅動信號Ves(內部驅動電壓)達到夾斷電壓VroS止，從而:
[0031]VGS=VP0=VG-V2 (2)。
[0032]因此，第一晶體管器件的負載路徑電壓V2是:
[0033]V2=VG-VP0 (3)。
[0034]因此，獨立于外部驅動信號Ve，在第一晶體管器件2在關斷狀態中時，第二晶體管3在關斷狀態中。也就是說，在開關電路I的關斷狀態中，獨立于外部驅動信號Ve的信號電平，第一和第二晶體管器件2、3都在關斷狀態中。僅僅第一晶體管器件2的負載路徑電壓V2取決于外部驅動信號Ve的信號電平，如等式(3)所限定的。根據一個實施例，第一晶體管器件2的電壓阻斷能力至少對應于第二晶體管器件3的夾斷電壓Vro的大小。
[0035]夾斷電壓Vra的大小例如在幾伏直到幾十伏的范圍中，同時第二晶體管器件3的電壓阻斷能力可以在直到幾百伏或甚至幾千伏的范圍中。在開關電路I從導通狀態切換至關斷狀態時，或者從關斷狀態切換至導通狀態時，可以預期控制開關電路I的負載路徑電壓Vl的斜率，其中負載路徑電壓Vl對應于第二晶體管器件3的負載路徑電壓V3和第一晶體管器件2的負載路徑電壓V2之和。在施加至在關斷狀態中的開關電路I的電壓顯著高于第二晶體管器件3的夾斷電壓Vra時，開關電路I的負載路徑電壓Vl近似對應于第二晶體管器件3的負載路徑電壓V3。因此，可以預期在開關電路I從導通狀態到關斷狀態的轉換中控制第二晶體管器件3的負載路徑電壓V3的斜率，反之亦然。[0036]以下參考圖4A和4B解釋控制第二晶體管器件3的負載路徑電壓V3的斜率的實施例。圖4A示出用于在從開關電路I的關斷狀態到導通狀態的轉換中控制負載路徑電壓V3的斜率的方法，并且圖4B示出在從開關電路I的導通狀態到關斷狀態的轉換中控制負載路徑電壓V3的斜率的方法。圖4A和4B的每一個都示出內部控制信號Ves、外部控制信號Vg和第一驅動信號Sdkv的時序圖。
[0037]參考圖4A，在時間tl之前，第一驅動信號Sdkv具有關斷電平，從而第一晶體管器件2在第一時間tl之前處于關斷狀態，并且因此開關電路I在第一時間tl之前處于關斷狀態。在時間tl，第一驅動信號Sdkv的信號電平從關斷電平變換為導通電平，從而接通第一晶體管器件2。在接通第一晶體管器件2時，第二晶體管器件3的內部驅動信號Ves從夾斷電壓Vra增大至第一信號電平Vei。內部驅動信號Ves增大的速率取決于第一晶體管器件2的切換速度。也就是說，內部驅動信號Ves增大的速率取決于第一晶體管器件2從關斷狀態切換至導通狀態的速率。參考圖1，第一晶體管器件2的切換速度特別取決于第一晶體管器件2的柵極電阻Re2。切換速度隨著柵極電阻Re2的減小而增大。
[0038]在內部驅動信號Ves達到第一信號電平Vei時,第二晶體管器件3處于第一工作狀態(第一導通狀態)。參考圖4A，在第一時間tl之后的第二時間t2，驅動信號Ve從第一信號電平Vei變換至第二信號Ve2。在第二時間t2之后，內部驅動信號Ves從第一信號電平增大至第二信號電平Ve2。內部驅動信號Ves增大的速率特別取決于第二晶體管器件3的柵極電阻Re3(參考圖1)。柵極電阻RwRe3可以是相應晶體管器件2、3的內部柵極電極(未示出)和驅動電路4之間的內部和/或外部電阻。
[0039]參考圖4A，t3表示內部驅動信號Ves達到第二信號電平Ve2的時間。為了解釋的目的，可以假定第二晶體管器件3在時間t3已經被完全接通。參考圖4A，存在在第一晶體管器件2開始被接通時的第一時間tl和第二晶體管器件3已經被完全接通的第三時間t3之間的時間延遲Tdl。在該時間延遲Tdl內，在開關電路I斷開時具有最大值的路徑電壓V2減小直到其在時間t3達到最小值為止。在圖4A的方法中，可以通過不同的參數來調節該時間延遲Tdl，并且因此可以通過不同的參數來調節輸出電壓V3的斜率，所述不同的參數就是第一和第二時間tl、t2之間的時間差t2_tl和第一/[目號電平Vgl相對于第二/[目號Vg2和夾斷電壓Vra的值。
[0040]在開關電路I從導通狀態切換至關斷狀態時，在第一晶體管器件2斷開之前，外部驅動信號Ve從第二信號電平Ve2變換至第一信號電平Vei。在圖4B的實施例中，t4是外部驅動信號\的信號電平變換的時間，從而內部驅動信號Ves開始減小。內部驅動信號Ves減小的速率特別取決于第二晶體管器件3的柵極電阻Re3(參考圖1)。
[0041]參考圖4B，在時間t5斷開第一晶體管器件2。時間t5在時間t4之后，并且在本實施例中，在內部驅動信號Ves已經減小至第一信號電平Vei之后。在第一晶體管器件2斷開時，內部驅動信號Ves進一步減小。在第一晶體管器件2已經斷開之后，內部驅動信號Ves減小的速率特別取決于第一晶體管器件2的柵極電阻Re2。參考圖4B，在時間t6，內部驅動信號Ves達到夾斷電壓，在時間t6，第一和第二晶體管器件2、3都斷開，從而開關電路I呈現關斷狀態。
[0042]外部驅動信號Ve從第二信號電平Ve2變換至第一信號電平Vei的時間t4和開關電路I斷開的時間t6之間的時間延遲Td2取決于時間差t5-t4和相對于第二信號電平Ve2和夾斷電壓Vro的第一信號電平Vei。因此，像圖4A所示的從關斷狀態到導通狀態的轉換一樣，負載路徑電壓V3的斜率可以通過時間延遲t5-t4和第一信號電平Vgi來調節。
[0043]參考圖5A和5B,在外部驅動信號Ves的信號電平在第一晶體管器件2切換之前變換時，這些時間延遲可以被最小化，并且因此可以最大化負載路徑電壓V3的斜率。這被示出在圖5A和5B中，其中圖5A示出從關斷狀態至導通狀態的轉換，同時圖5B示出從導通狀態至關斷狀態的轉換。
[0044]參考圖5A，在時間t8，第一晶體管器件2的驅動信號Sdkv從關斷電平變換至導通電平，而在較早的時間t7，外部驅動信號Ve已經從第一信號電平Vei變換至第二信號電平Ve2。在本實施例中，內部驅動信號Ves的斜率并且因此負載路徑電壓V3的斜率僅僅取決于柵極電阻Re3(參考圖1)和第二信號電平Ve2。
[0045]參考圖5B，在從導通狀態到關斷狀態的轉換中，第一驅動信號Sdkv在時間t9處斷開第一晶體管器件2，在時間t9處外部驅動信號Ve具有第二信號電平Ve2。在這種情況下，外部驅動信號Ves的斜率并且因此負載路徑電壓V3的斜率僅取決于柵電阻Re3(參考圖1)和第二信號電平\2。在稍后的時間tlO處，外部驅動信號Ve可以從第二信號電平Ve2變為第一信號電平Vei，在時間tlO處，外部驅動信號Ves已經降低為夾斷電壓VPQ。
[0046]在下文中，參考圖4A和4B解釋的工作模式將被稱為第一工作模式，其中在第一晶體管器件2處于導通狀態時外部驅動信號Ve的信號電平改變。參考圖5A和5B解釋的工作模式將被稱為第二工作模式，其中在第一晶體管器件2處于關斷狀態時外部驅動信號Ve的信號電平改變。根據一個實施例，開關電路在第一和第二工作模式的一個下取決于開關電路的負載條件工作。
[0047]負載條件例如由在開關電路I的導通狀態下的負載電流Ids、在開關電路I的關斷狀態下的負載電壓VI，或它們的組合來限定。在該實施例中，檢測開關電路的負載條件，并且在檢測到過載條件時，開關電路在第一工作模式下工作，并且在檢測到正常負載條件時，開關電路在第二工作模式下工作。
[0048]可以通過不同的方式檢測過載條件的存在。根據第一實施例，在開關電路I處于導通狀態時，測量負載電流Ids或者另一個表示負載電流的參數，并且在負載電流Ids高于預定負載電流閾值時，檢測過載條件的存在。根據第二實施例，在負載電路I處于關斷狀態時，測量開關電路I兩端的負載電壓Vl或第二晶體管器件3兩端的負載電壓V3，并且在負載電壓Vl (或V3)高于預定負載電壓閾值時，檢測過載條件的存在。
[0049]根據第三實施例，在開關電路I從關斷狀態切換為導通狀態時，測量負載電路Ids的時間導數，并且在時間導數高于預定閾值時，檢測過載條件。
[0050]根據第四實施例，在開關電路I從導通狀態切換為關斷狀態時，測量開關電路I的負載電壓Vl或第二晶體管器件3的V3的時間導數，并且在時間導數高于預定閾值時，檢測過載條件。
[0051]不言而喻，可以估計上面解釋的參數中的一個以上的參數，以便檢測過載條件的存在。驅動電路4可以被配置為接收這些參數中的至少一個并配置為基于該參數檢測負載條件。
[0052]在每一個之前所解釋的情況中，在當檢測正常負載條件時(也就是當估計的參數低于對應的閾值時)，電子電路從第一工作模式切換為第二工作模式。進一步，各個閾值可以包括滯后，從而防止在負載條件接近于其中一個閾值時電子電路在第一和第二工作模式之間振蕩。
[0053]除了能夠控制負載路徑電壓V3的斜率之外，通過上面解釋的方法驅動第一和第二晶體管器件2、3提供了額外的好處。假定續流元件，諸如二極管，與第一晶體管器件2的負載路徑并聯連接。在圖1中用虛線示出了這種續流元件并且這種續流元件可以被實施為晶體管器件2的內部二極管，諸如體二極管，或為外部二極管。該續流元件的極性是這樣的，在晶體管器件2正向偏置時，該續流元件反向偏置(阻斷)。例如，在漏極端子和源極端子之間施加正電壓時，η型MOSFET被正向偏置，而在漏極端子和源極端子之間施加負電壓時，P型MOSFET被正向偏置。
[0054]在圖1的實施例中，第一晶體管器件2被實施為具有作為第一負載端子21的源極端子和作為第二負載端子的漏極端子22的η型晶體管器件。在本實施例中，續流二極管的陽極被連接至源極端子21，同時陰極被連接至漏極端子22。在正電壓Vl被施加至在第二負載端子12和第一負載端子11之間的具有第一晶體管器件2和第二晶體管器件3的串聯電路時，續流二極管被反向偏置。在本實施例中，第二晶體管器件3的第二負載端子32被連接至第二負載端子12，同時第一晶體管器件2的第一負載端子21被連接至第一負載端子11。
[0055]在串聯電路兩端的電壓Vl是正電壓時，續流二極管不會影響開關電路I的操作。然而，在施加負電壓Vl時，續流二極管被正向偏置，以使第一晶體管器件2可以傳導電流。在二極管是硅二極管時，續流二極管兩端的電壓降例如在大約0.7V的范圍中。第二晶體管器件3的內部驅動信號Ves對應于外部驅動信號Ve減去二極管兩端的電壓降。
[0056]根據一個實施例，外部驅動信號Ve顯著高于正向偏置的續流二極管兩端的電壓降，以使在外部驅動信號Ve具有第一信號電平Vei或第二信號電平Ve2時，第二晶體管器件3處于導通狀態。因此，電流可以流過第二晶體管器件3。所以，開關電路I可以在反方向(相反于圖1所示的電流流向Ids的方向)上傳導電流，而在第二晶體管器件3中不需要續流元件。在通過第一晶體管器件2的體二極管的電流是雙極電流的同時，通過第二晶體管器件3的電流是單極電流。因此，在負載電壓Vl的極性改變至正電壓值時，反向恢復效應不會發生在第二晶體管器件3中。
[0057]盡管已經公開了本發明的各種示例性實施例，但是對于本領域技術人員來說顯而易見的是可以產生各種將實現本發明的其中一些優點的改變和修改而不會偏離本發明的精神和范圍。對于本領域技術人員來說明顯的是，執行相同功能的其它部件可被適當地替代。應當提到，參照特定圖解釋的特征可以與其它圖的特征組合，即使是在這種組合并未被明確提及的情況下。另外，本發明的方法可使用合適的處理器指令而以全部軟件實施方式實現、或者可以利用硬件邏輯和軟件邏輯的組合的混合方式實現，以達到相同的結果。這些對發明構思的變型旨在被所附權利要求涵蓋。
[0058]使用例如“下面”、“以下”，“下部”，“上方”、“上部”等的空間相對術語來方便描述一個元件相對第二個元件的定位。這些術語旨在除了包括不同于圖中所描繪的那些定向之外的定向以外還包括器件的不同定向。另外，還使用例如“第一”、“第二”等的術語來描述多個元件、區域、部分等，并且這些術語也并不旨在是限制性的。在整個說明書中，類似的術語指代類似的元件。[0059]如此處使用的，術語“具有”、“包括”、“包含”、“含有”等是開放式術語，其表示所聲明的元件或者特征的存在，但并不排除另外的元件或者特征。冠詞“一”、”一個“和“該”旨
在包括復數和單數，除非上下文另有清楚表示。
[0060]應當理解的是，除非另外特別指出，否則這里所述的各個實施例的特征可以相互
結合
[0061]雖然在此已經示出和描述了特定實施例，但本領域技術人員將認識到，在不脫離本發明的范圍的情況下，多種替換和/或等效實施方式可替代所示出和描述的特定實施例。本申請旨在涵蓋此處所描述的特定實施例的改變或變型。因此，本發明旨在僅由權利要求及其等同物限定。
【權利要求】
1.一種用于驅動開關電路的方法，所述開關電路包括第一晶體管器件和第二晶體管器件，所述第一晶體管器件和所述第二晶體管器件都具有負載路徑和控制端子，所述第一晶體管器件和所述第二晶體管器件的負載路徑串聯連接，其中所述第一晶體管器件的控制端子被配置為接收第一驅動信號并且所述第二晶體管器件的控制端子被配置為接收第二驅動信號，所述方法包括: 選擇所述第一驅動信號的接通所述第一晶體管器件的導通電平和斷開第一晶體管器件的關斷電平中的一個；以及 選擇所述第二驅動信號的第一信號電平和第二信號電平中的一個，其中在所述第一晶體管器件已經被接通時，所述第一和第二信號電平接通所述第二晶體管器件。
2.根據權利要求1所述的方法，進一步包括下述中的至少一個: 通過將所述第一驅動信號的信號電平從關斷電平變換至導通電平，并通過在第一延遲時間之后將所述第二驅動信號的信號電平從第一信號電平變換至第二信號電平來在導通狀態下驅動所述開關電路；以及 通過將所述第二驅動信號的信號電平從所述第二信號電平變換至所述第一一信號電平，并通過接著在第二延遲時間之后將所述第一驅動信號的信號電平從導通電平變換至關斷電平來在關斷狀態下驅動所述開關電路。
3.根據權利要求2所述的方法，進一步包括將基于輸入信號將所述開關電路驅動到導通狀態或關斷狀態。
4.根據權利要求1所述的方法，進一步包括下述中的至少一個: 通過將所述第一驅動信號的信號電平從關斷電平變換為導通電平，并通過在變換所述第一驅動信號 的信號電平之前，將所述第二驅動信號的信號電平從第一信號電平變換至第二信號電平來在導通狀態下驅動所述開關電路；以及 通過將所述第二驅動信號的信號電平從所述第二信號電平變換為所述第一信號電平，并接著通過在變換所述第一驅動信號的信號電平之前，將所述第一驅動信號的信號電平從導通電平變換至關斷電平來在關斷狀態下驅動所述開關電路。
5.根據權利要求1所述的方法，其中所述第一晶體管器件是常關型器件并且其中所述第二晶體管器件是常開型器件。
6.根據權利要求5所述的方法，其中所述第二晶體管器件是耗盡型MOSFET、JFET或HEMT。
7.根據權利要求6所述的方法，其中所述第二晶體管器件包括硅、碳化硅或氮化鎵。
8.根據權利要求1所述的方法，進一步包括: 檢測所述開關電路的負載條件；以及 根據所述負載條件使所述開關電路在第一工作模式或第二工作模式下工作。
9.根據權利要求8所述的方法，其中使所述開關電路在第一工作模式下工作包括下述中的至少一個: 通過將所述第一驅動信號的信號電平從關斷電平變換為導通電平，并通過在第一延遲時間之后，將所述第二驅動信號的信號電平從第一信號電平變換至第二信號電平來在導通狀態下驅動所述開關電路；以及 通過將所述第二驅動信號的信號電平從所述第二信號電平變換為所述第一信號電平，并接著通過在第二延遲時間之后，將所述第一驅動信號的信號電平從導通電平變換至關斷電平來在關斷狀態下驅動所述開關電路。
10.根據權利要求8所述的方法，其中使所述開關電路在第二工作模式下工作包括下述中的至少一個: 通過將所述第一驅動信號的信號電平從關斷電平變換為導通電平，并通過在變換所述第一驅動信號的信號電平之前，將所述第二驅動信號的信號電平從第一信號電平變換至第二信號電平來在導通狀態下驅動所述開關電路；以及 通過將所述第二驅動信號的信號電平從所述第二信號電平變換為所述第一信號電平，并接著通過在變換所述第二驅動信號的信號電平之前，將所述第一驅動信號的信號電平從導通電平變換至關斷電平來在關斷狀態下驅動所述開關電路。
11.根據權利要求8所述的方法，其中檢測所述負載條件包括估計下述中的至少一個:通過所述開關電路的負載電流、在所述開關電路兩端的第一負載電壓、在所述第二晶體管器件兩端的第二負載電壓、所述負載電流的時間導數和/或所述第一和第二負載電壓中的一個的時間導數。
12.一種電子電路，包括開關電路和耦接至所述開關電路的驅動電路，所述開關電路包括: 第一晶體管器件，其具有負載路徑和控制端子；以及 第二晶體管器件，其具有負載路徑和控制端子，所述第一晶體管器件的負載路徑和所述第二晶體管器件的負載路徑串聯連接； 其中所述第一晶體管器件的控制端子被配`置為接收第一驅動信號，并且所述第二晶體管器件的控制端子被配置為接收第二驅動信號；以及 其中所述驅動電路被配置為產生所述第一和第二驅動信號，以使得所述第一驅動信號采取接通所述第一晶體管器件的導通電平和斷開所述第一晶體管器件的關斷電平中的一個，并且所述第二驅動信號采取所述第二驅動信號的第一信號電平和第二信號電平中的一個，其中在所述第一晶體管器件已經被接通時，所述第一和第二信號電平都接通所述第二晶體管器件。
13.根據權利要求12所述的電子電路，其中所述驅動電路進一步被配置為下述中的至少一個: 通過將所述第一驅動信號的信號電平從關斷電平變換為導通電平，并通過在第一延遲時間之后，將所述第二驅動信號的信號電平從第一信號電平變換至第二信號電平來在導通狀態下驅動所述電子電路；以及 通過將所述第二驅動信號的信號電平從所述第二信號電平變換為所述第一信號電平，并接著通過在第二延遲時間之后，將所述第一驅動信號的信號電平從導通電平變換至關斷電平來在關斷狀態下驅動所述電子電路。
14.根據權利要求12所述的電子電路，其中所述驅動電路進一步被配置為下述中的至少一個: 通過將所述第一驅動信號的信號電平從關斷電平變換為導通電平，并通過在變換所述第一驅動信號的信號電平之前，將所述第二驅動信號的信號電平從第一信號電平變換至第二信號電平來在導通狀態下驅動所述開關電路；以及通過將所述第二驅動信號的信號電平從所述第二信號電平變換為所述第一信號電平，并接著通過在變換所述第二驅動信號的信號電平之前，將所述第一驅動信號的信號電平從導通電平變換至關斷電平來在關斷狀態下驅動所述開關電路。
15.根據權利要求12所述的電子電路，其中所述第一晶體管器件是常關型器件并且其中所述第二晶體管器件是常開型器件。
16.根據權利要求15所述的電子電路，其中所述第二晶體管器件是耗盡型MOSFET、Ji7ET 或 HEMT。
17.根據權利要求16所述的電子電路，其中所述第二晶體管器件包括硅(Si)、碳化硅(SiC)或氮化鎵(GaN)。
18.根據權利要求12所述的電子電路，其中所述驅動電路進一步被配置為根據輸入信號驅動所述電子電路到導通狀態和關斷狀態中的一個。
19.根據權利要求12所述的電子電路，其中所述驅動電路進一步被配置為檢測所述開關電路的負載條件；以及 被配置為根據所述負載條件使所述開關電路在第一工作模式或第二工作模式下工作。
20.根據權利要求19所述的電子電路，其中使所述開關電路在第一工作模式下工作包括下述中的至少一個: 通過將所述第一驅動信號的信號電平從關斷電平變換為導通電平，并通過在第一延遲時間之后，將所述第二驅動信號的信號電平從第一信號電平變換至第二信號電平在導通狀態下驅動所述開關電路；以及 通過將所述第二驅動信號的信號電平從所述第二信號電平變換為所述第一信號電平，并接著通過在第二延遲時間之后，將所述第一驅動信號的信號電平從導通電平變換至關斷電平來在關斷狀態下驅動所述開關電路。
21.根據權利要求19所述的電子電路，其中使所述開關電路在第二工作模式下工作包括下述中的至少一個: 通過將所述第一驅動信號的信號電平從關斷電平變換為導通電平，并通過在變換所述第一驅動信號的信號電平之前，將所述第二驅動信號的信號電平從第一信號電平變換至第二信號電平來在導通狀態下驅動所述開關電路；以及 通過將所述第二驅動信號的信號電平從所述第二信號電平變換為所述第一信號電平，并接著通過在變換所述第二驅動信號的信號電平之前，將所述第一驅動信號的信號電平從導通電平變換至關斷電平來在關斷狀態下驅動所述開關電路。
22.根據權利要求19所述的電子電路，其中檢測所述負載條件包括估計下述中的至少一個:通過所述開關電路的負載電流、在所述開關電路兩端的第一負載電壓、在所述第二晶體管器件兩端的第二負載電壓、所述負載電流的時間導數和/或所述第一和第二負載電壓中的一個的時間導數。
【文檔編號】H03K17/56GK103716026SQ201310552596
【公開日】2014年4月9日 申請日期:2013年9月27日 優先權日:2012年9月28日
【發明者】G·德博伊, K·諾爾林 申請人:英飛凌科技奧地利有限公司