a還包括已經在圖4中所附加示出的:設置-重置觸發器13、第二電容器C2和第三開關SW3。設置-重置觸發器13具有輸出0UT2，其電耦合于第一開關SW1以控制第一開關SW1。比較器10的輸出0UT1電耦合于設置-重置觸發器13的重置輸入Reset。設置-重置觸發器13的重置輸入Reset被配置成:在第一電容器C1已經被充電到等于參考電壓Vref的差分電壓的時候，從比較器10的輸出0UT1接收信號，以將第一開關SW1布置在關斷狀態。設置-重置觸發器13具有設置輸入Set。設置-重置觸發器13的設置輸入Set被配置成在接通功率晶體管12a期間接收信號，以將第一開關SW1布置在開啟狀態。第一開關SW1可以借助于緩沖器15被控制。替換地，第一開關SW1可以在沒有緩沖器15的情況下被控制。
[0035]第二電容器C2具有第一端子T12，其電親合于第一電容器C1的第二端子T21。第二電容器C2具有第二端子T22，其電耦合于第一開關SW1的控制端子17。第二電容器C2的第二端子T22可以借助于緩沖器15耦合于控制端子17。第二電容器C2的第二端子T22可以被用于供應緩沖器15，以完全接通第一開關SW1。為了進一步解釋，第一開關SW1可以是NMOS晶體管，其可以被用于驅動功率晶體管12a的柵極端子G。在柵極驅動電路中，NMOS晶體管通常優于PMOS晶體管，因為對于相同電流能力，它們可以更小。然而，使用NMOS晶體管代替PMOS晶體管意味著可能需要比柵極驅動電路10a的供電電源電壓高的電壓以完全接通NMOS晶體管，從而使主導電路徑中NMOS晶體管的開啟電阻最小化并且因此結果使顯著的熱損耗最小化。第一預定電壓Vpl可以是柵極驅動電路10a的供電電源電壓。因此，第一預定電壓Vpl比第二預定電壓Vp2更高。第二電容器C2可以在接通功率晶體管12a期間被使用，以相對于參考電位GND將第二電容器C2的第二端子T22處的電壓提升到高于第一預定電壓Vpl，以完全接通第一開關SW1。第二電容器C2可能因此在接通功率晶體管12a期間作為所謂的“自舉”(Bootstaap)電容器而起作用。第二電容器C2可能有100nF的電容。
[0036]圖5的第三開關SW3被布置在第一電容器C1的第二端子T21和參考電位GND之間，以當開啟的時候將第一電容器C1的第二端子T21電耦合于參考電位GND。第三開關SW3可以是N溝道FET。第三開關SW3被用于斷開功率晶體管12a以及將第一電容器C1放電。在第三開關SW3被布置在開啟狀態時，柵極電容器Cg和第一電容器C1可以同時放電。第三開關SW3可以與第一電容器C1組合使用，以通過單一供電電源電壓(例如，第一預定電壓Vpl)來斷開圖5的IGBT。實際上，本領域所屬技術人員知道的，IGBT需要柵極端子G處的負電壓以被斷開。當第一電容器C1先前被預充電到正的第二預定電壓Vp2(例如，正如先前描述的，10V減去250mV)并且第三開關SW3被連續布置在開啟狀態的時候，IGBT的柵極端子G處于負電壓，該負電壓等于第二預定電壓Vp2的負值(例如，正如先前描述的，-10V加上250mV)。換句話說，第三開關SW3和第二電容器C2組合使用可能允許通過使用單一供電電源電壓Vp 1來斷開IGBT。
[0037]另一對功率變換器可以被布置在三相半橋或全橋拓撲中。該三相半橋或全橋拓撲可以被用于驅動【背景技術】中所描述的三相電感或異步電機。該三相電感或異步電機例如可以是電動或混合動力汽車的動力傳動系。
[0038]在根據本發明的另一個例子中，柵極驅動電路10a的一部分和/或圖5中所示的功率變換器的柵極驅動器電路30a可以被集成到單一集成電路中。在所述單一集成電路中集成的部分可能包括到目前為止所描述的所有組件，除了第一電容器C1和第二電容器C2。第一電容器C1和第二電容器C2可以被放置在所述單一集成電路之外。第一電容器C1和第二電容器C2可能有非常大的電容以致于很難在芯片上集成。第一電容器C1和第二電容器C2例如可以是放置在功率模塊中的SMD(表面安裝裝置)。
[0039]圖6顯示了用于控制功率晶體管12a的一種方法的時間圖。所提供的時間圖涉及控制具有從圖1-5描述的柵極驅動電路10a的IGBT的方法。圖6表示了不同時間步長。每個時間步長表示第一開關SW1和第三開關SW3的狀態變化。該方法將參照這些狀態變化進行說明。頂部兩個曲線描述了設置-重置觸發器13的功能。從頂部數第三曲線顯示了跨越第一電容器C1的差分電壓Vcl。從頂部數第四曲線顯示了跨越IGBT的柵極-發射極電壓。圖6底部的兩個曲線顯示了第一開關SW1和第三開關SW3如何被控制成接通和斷開IGBTo
[0040]所述方法包括:1)在第一電容器C1和預定電壓Vpl之間提供第一開關SW1，其中所述第一電容器C1的第一端子T11被連接到功率晶體管12a的柵極端子G，2)在時間t0和時間tl之間預充電第一電容器C1，以獲得跨越第一電容器Cl的第二預定電壓，3)在時間tl將第一開關SW1布置在開啟狀態，以將第一預定電壓Vpl電親合于第一電容器C1的第二端子T21，4)在時間to和時間tl之間借助于測量電路5測量跨越第一電容器C1的差分電壓，5)如果跨越所述第一電容器C1的差分電壓相對于第二預定電壓Vp2已經改變了參考電壓Vref，那么在時間t2將第一開關SW1布置在關斷狀態，在圖6中所示的例子中，第二預定電壓Vp2等于升壓電壓Vboost減去參考電壓Vref。當在接通IGBT期間給第一電容器C1充電的時候，跨越第一電容器C1的差分電壓增加到升壓電壓Vboost。
[0041]到目前為止所描述的方法可能包括:在5)在時間t2將第三開關SW3布置在關斷狀態之后，6)在時間t3將第三開關SW3布置在開啟狀態以將第一電容器C1的第二端子T21電耦合于參考電位GND，以及7)在時間t4將第三開關SW3布置在關斷狀態以及將第一開關SW1布置在開啟狀態，以重新充電第一電容器C1。
[0042]可選地，所述方法可能包括:在6)在時間t3將第三開關SW3布置在開啟狀態以將第一電容器C1的第二端子T21電耦合于參考電位GND之前，5b)在時間t2和t3之間將IGBT的柵極端子G處的電壓鉗位到+15V(即，IGBT的期望接通電壓)，以及可選地在6)在時間t3將第三開關SW3布置在開啟狀態以將第一電容器C1的第二端子T21電耦合于參考電位GND之后，8)將IGBT的柵極端子G處的電壓鉗位到-10V (即，IGBT的期望斷開電壓)。在時間t3之后，第一電容器Cl被放電到低于第二預定電壓Vp2的電壓。在時間tl之前，第一電容器C1可以被預充電，而在時間tl之后，IGBT可以是可操作的，并且利用在柵極端子G處所需要的+15V和-10V電壓被接通或斷開。
[0043]在前面的說明中，參照本發明實施例的特定例子已經對本發明進行了描述。然而，很明顯各種修改和變化可以在不脫離附屬權利要求中所陳述的本發明的寬范圍精神及范圍的情況下被做出。例如，電耦合器件之間的連接可以是任何類型的連接。該連接適于將信號從或傳輸到各自的節點、單元或器件，例如通過穿孔中間器件。因此，除非暗示或說明，連接，例如，可能是直接連接或間接連接。連接可以被說明或描述，涉及到是單一連接、多個連接、單向連接、或雙向連接。例如，在圖1-4中，在功率晶體管12a的集電極端子C上畫了虛線以表示可能有其它組件電耦合于功率晶體管12a的集電極端子C。這些其它組件例如在圖5的實際實施例中被進一步詳細說明。
[0044]由于實施本發明的裝置大部分是由本領域所屬技術人員所熟知的電子元件以及電路組成，電路的細節不會在比上述所說明的認為有必要的程度大的任何程度上進行解釋。對本發明基本概念的理解以及認識是為了不混淆或偏離本發明所教之內容。例如，圖3-5的可開關電壓參考Vrefsw和預充電電路7可以以本領域所屬技術人員所熟知的替代方式來實施。
[0045]關于特定導電類型或電位極性，雖然本發明已被描述，技術人員知道導電類型和電位極性可以是相反的。
[0046]應了解圖1-5顯示了本發明的一些架構。本發明描述的架構僅僅是示范的，并且事實上實現相同功能的很多其它架構可以被實現。從抽象的但仍有明確意義上來說，為達到相同功能的任何元件的布置是有效的“關聯”，使得實現所需功能。因此，本發明中為實現特定功能的任意兩個元件的結合可以被看作彼此“相關聯”使得實現所需功能，不論架構或中間元件。同樣地，任意兩個元件這樣的關聯也可以被看作是“可操作性連接”或“可操作性耦合”于對方以實現所需功能。
[0047]又如，在圖1-5的實施例中，柵極驅動電路10a的所示元件或柵極驅動電路10a的所示部分可以位于單一集成電路上或相同器件內。或者，柵極驅動電路10a的所示元件或柵極驅動電路10a的所示部分可能包括任何數量的單獨集成電路或彼此互聯的單獨裝置。
[0048]在權利要求中，放置在括號之間的任何參考符號不得被解釋為限定權利要求。單詞“包括”不排除其它元素或隨后在權力要求中列出的那些步驟的存在。此外，本發明所用的“a”或“an”被定義為一個或多個。并且，在權利要求中所用詞語如“至少一個”以及“一個或多個”不應該被解釋以暗示通過不定冠詞“a”或“an”引入的其它權利要求元素限定任何其它特定權利要求。所述特定權利要求包括這些所介紹的對發明的權利元素，所述權利元素不僅僅包括這樣的元素。即使當同一權利要求中包括介紹性短語“一個或多個”或“至少一個”以及不定冠詞，例如“a”或“an”。使用定冠詞也是如此。除非另有說明，使用術語如“第一”以及“第二”是用于任意差分這些術語描述的元素的。因此，這些術語不一定表示時間或這些元素的其它優先次序。某些措施在相互不同的權利要求中被列舉的事實并且不表示這些措施的組合不能被用于獲取優勢。
【主權項】
1. 一種用于功率晶體管（12a)的柵極驅動電路（10a)，所述柵極驅動電路（10a)包括：第一電容器（C1)，所述第一電容器（C1)的第一端子（T11)電親合于所述功率晶體管(12a