用于使功率半导体开关接通的控制电路和控制方法

用于使功率半导体开关接通的控制电路和控制方法
【专利摘要】一种用于使功率半导体开关接通的控制电路，包括：一个输入，其被配置为接收表征该功率半导体开关的导通行为的信号；一个可变电流源，其被配置为向该功率半导体开关的控制输入供应具有可变电平的电流以使该功率半导体开关导通，其中该控制电路被配置为响应于表征该功率半导体开关的导通行为的信号而在闭合控制环路中控制所述可变电流源。
【专利说明】
用于使功率半导体开关接通的控制电路和控制方法
技术领域
[0001] 为了改进功率半导体开关(诸如，像IGBT)的开关行为，现有技术中的控制电路使 用外部电阻器。外部电阻器在导通过程期间被耦合到功率半导体开关的控制端子，使得导 通电流可以流动到控制输入以使功率半导体开关导通。在一些实例中，外部电阻器可以具 有8 Ω或更大的电阻，其在特定情况下会产生一些损耗。

【发明内容】

[0002] 在第一总体方面，一种用于使功率半导体开关接通的控制电路，包括:一个输入， 其被配置为接收表征该功率半导体开关的导通行为的信号；一个可变电流源，其被配置为 向该功率半导体开关的控制输入供应具有可变电平的电流以使该功率半导体开关导通，其 中该控制电路被配置为响应于表征该功率半导体开关的导通行为的信号来在闭合控制环 路中控制所述可变电流源。
[0003] 在根据第一方面的第二方面，该控制电路还包括一个阶段检测电路，该阶段检测 电路被配置为基于表征该功率半导体开关的导通行为的信号来检测在该功率半导体开关 的导通过程期间的两个或更多个阶段，并且生成一个阶段信号，该阶段信号表明该功率半 导体开关当前正运行通过所述两个或更多个阶段中的哪一个;其中该可变电流源被配置为 响应于该阶段信号而向该功率半导体开关的控制输入供应具有可变电流强度的电流，以使 该功率半导体开关导通。
[0004] 在第三总体方面，一种用于使功率半导体开关接通的控制电路，包括:一个输入， 其被配置为接收表征该功率半导体开关的导通行为的信号；一个阶段检测电路，其被配置 为基于表征该功率半导体开关的导通行为的信号来检测在该功率半导体开关的导通过程 期间的两个或更多个阶段，并且生产一个阶段信号，该阶段信号表明该功率半导体开关当 前正运行通过所述两个或更多个阶段中的哪一个；以及一个可变电流源，其被配置为响应 于该阶段信号而向该功率半导体开关的控制输入供应具有可变电流强度的电流以使该功 率半导体开关导通。
[0005] 可变电流源的使用使得该控制电路能够具有可变的跨导。这有助于优化该电路的 多种参数(例如，以减少导通过程期间的损耗）。这同样适用于在闭合控制环路中对可变电 流源的控制。此外，在一些实施例中，与具有外部电阻器的电路相比，可变电流源在关于生 产影响的波动和温度波动方面可以具有较高的稳定性。基于表征功率半导体开关的导通行 为的信号来对阶段的检测可以用相对低的电路开销实施(尤其如果使用控制输入电压的 话）。这可以减少复杂度且因此可以降低该控制电路的价格。此外，在一些实施例中，包括阶 段检测电路的控制电路可以以相对简单的方式适配不同的功率半导体开关。此外，在一些 实施例中，在具有中等栅极电荷或高栅极电荷的功率半导体开关的情况下，可以缩短响应 时间。
[0006] 在根据第二或第三方面的第四方面，表征功率半导开关的导通行为的信号是存在 于该功率半导体开关的控制输入处的控制输入电压。
[0007] 在根据第四方面的第五方面，该控制输入电压是基极-发射极电压或栅极-源极电 压。
[0008] 在根据第二方面到第五方面中的任一个的第六方面，该阶段检测电路基于表征该 功率半导体开关的导通行为的信号的特性特征识别导通过程期间的两个或更多个阶段。
[0009] 在根据第二方面到第六方面中的任一个的第七方面，该阶段检测电路包含一个或 多个比较器，其中所述一个或多个比较器中的每一个都被配置为将表征该功率半导体开关 的导通行为的信号与一个或多个参考信号中的一个进行比较。
[0010]在根据第七方面的第八方面，如果表征该功率半导体开关的导通行为的信号超过 一个相应的参考信号，则该阶段检测电路检测该功率半导体开关的导通过程期间在一个或 多个阶段之间的转变。
[0011] 在根据第二方面到第八方面中的任一个的第九方面，该阶段检测电路包括一个峰 值定时检测电路，该峰值定时检测电路被配置为识别在表征该功率半导体开关的导通行为 的信号中的一个峰值的时间点。
[0012] 在根据第九方面的第十方面中，该阶段检测电路被配置为如果表征该功率半导体 开关的导通行为的信号达到该峰值则检测在第一阶段和第二阶段之间的转变。
[0013] 在根据第二方面到第十方面中的任一个的第十一方面，该阶段检测电路被配置为 检测该功率半导体开关的导通过程期间的至少四个阶段。
[0014] 在根据第十一方面的第十二方面，如果该功率半导体开关的控制电路的导通信号 表明意在使该功率半导体开关导通则第一阶段开始，并且其中如果表征该功率半导体开关 的导通行为的信号超过第一阈值则该第一阶段结束。
[0015] 在根据第十二方面的第十三方面，如果表征该功率半导体开关的导通行为的信号 超过该第一阈值则第二阶段开始，并且其中如果表征该功率半导体开关的导通行为的信号 达到一个峰值则第二阶段结束。
[0016] 在根据第十三方面的第十四方面，如果表征该功率半导体开关的导通行为的信号 达到该峰值则第三阶段开始，并且其中如果表征该功率半导体开关的导通行为的信号超过 第二阈值则第三阶段结束，其中该第二阈值高于该第一阈值。
[0017] 在根据第十四方面的第十五方面，如果表征该功率半导体开关的导通行为的信号 超过该第二阈值则第四阶段开始。
[0018] 在根据第二方面到第十五方面中的任一个的第十六方面，如果该功率半导体开关 的控制电路的导通信号表明意在使该功率半导体开关导通则第一阶段开始。
[0019] 在根据第二方面到第十六方面中的任一个的第十七方面，如果该功率半导体开关 开始导电则第二阶段开始。
[0020] 在根据第二方面到第十一方面中的任一个、第十六方面或第十七方面的第十八方 面，如果通过该功率半导体开关的操作电流达到一个峰值则第三阶段开始。
[0021] 在根据第二方面到第十一方面中的任一个、第十六方面、第十七方面或第十八方 面的第十九方面，如果该功率半导体开关进入有源区域则第四阶段开始。
[0022]在根据第二方面到第十九方面中的任一个的第二十方面，该可变电流源可以供应 多个离散电平的电流强度。
[0023]在根据第二方面到第二十方面中的任一个的第二十一方面，该可变电流源包括多 个并联驱动器级。
[0024]在根据第二十一方面的第二十二方面，多个驱动器级中的每一个都被配置为向该 功率半导体开关的控制输入供应预定电流。
[0025]在根据第二十二方面的第二十三方面，多个驱动器级中的每一个都被配置为按一 个具体因数来放大预定输入电流。
[0026]在根据第二十三方面的第二十四方面，该控制电路包括一个具有较高电压电平的 区域和一个具有较低电压电平的区域，其中通过具有较低电压电平的区域中的一个电流源 来供应输入电流，且其中在没有附加的电平移位器的情况下预定输入电流被馈送到具有较 高电压电平的区域内。
[0027]在根据第二十一方面到第二十四方面中的任一个的第二十五方面，该控制电路还 包括一个选择电路，该选择电路被配置为响应于阶段检测信号选择供应预定输入电流的一 个或多个驱动器级。
[0028]在根据第二十一方面到第二十五方面中的任一个的第二十六方面，所述驱动器级 包括电流镜电路。
[0029] 在根据第二十六方面的第二十七方面，每个驱动器级中的电流镜电路包括级联电 路。
[0030] 在根据第二方面到第二十七方面中的任一个的第二十八方面，该可变电流源可以 生成具有至少四个不同电平的输入电流的电流。
[0031] 在根据第二十八方面的第二十九方面，供应到该功率半导体开关的控制输入的电 流在该功率半导体开关的导通过程期间的第一阶段中具有第一电平，在该功率半导体开关 的导通过程期间的第二阶段期间具有第二电平，且其中该电流在该功率半导体开关的导通 过程期间的第三阶段中具有第三电平，且其中该第三电平低于该第一电平且高于该第二电 平。
[0032] 在根据第二十九方面的第三十方面，该电流从第一电平到第二电平逐步减少。 [0033]在根据第二十九方面或第三十方面的第三十一方面，该电流在第四阶段中被设定 到一个预定最小电流，该预定最小电流刚好足以将该功率半导体开关保持在导通状态中。 [0034]在根据第二方面到第三十一方面中的任一个的第三十二方面，该阶段检测电路包 括一个或多个电平移位器，所述一个或多个电平移位器被配置为将通过一个或多个比较器 输出的一个内部信号从该控制电路中的高电压电平转换到该控制电路中的低电压电平。 [0035]根据第二方面或第三方面的第三十三方面，表征该功率半导体开关的导通行为的 信号是存在于该功率半导体开关的功率端子上的电压。
[0036]在根据第三十三方面的第三十四方面，该电压是集电极-发射极电压或漏极-源极 电压。
[0037]在根据第二方面到第三十三方面中的任一个的第三十五方面，该控制电路包括一 个电荷栗电路和一个自举电路。
[0038]在根据前述方面中的任一个的第三十六方面，该功率半导体开关是IGBT。
[0039]在根据前述方面中的任一个的第三十七方面，如果表征该功率半导体开关的导通 行为的信号采取最大值，则该控制电路识别导通过程的两个阶段之间的转变。
[0040]在根据第三十七方面的第三十八方面，用于检测该最大值的电路包括多个延时电 路，所述延时电路的延时适配于相应的功率半导体开关。
[0041] 在根据第二方面或第三方面的第三十九方面，该功率半导体开关的导通过程期间 的两个或更多个阶段是基于存在于该功率半导体开关的控制输入处的控制输入电压、以及 附加地基于存在于该功率半导体开关的功率端子上的电压被检测的。
[0042] 在根据前述方面中的任一个的第四十方面，该控制电路被配置成使得在该功率半 导体开关的导通过程期间能够更改该控制电路的跨导。
[0043] 在根据前述方面中的任一个的第四十一方面，该控制电路被配置为使得不需要使 用外部电阻器来使该功率半导体开关导通。
[0044] 在第四十二方面，用于使功率半导体开关导通的方法，包括:接收表征该功率半导 体开关的导通行为的信号;基于表征该功率半导体开关的导通行为的信号来在闭合控制环 路中控制到功率半导体开关的控制输入的电流，以使该功率半导体开关导通。
[0045] 在根据第四十二方面的第四十三方面，该方法还包括检测表征该功率半导体开关 的导通行为的信号中的两个或更多个阶段，其中控制到功率半导体开关的控制输入的电流 包括响应于检测到表征该功率半导体开关的导通行为的信号中的两个或更多个阶段来改 变所述电流。
[0046]在根据第三方面到第三十九方面以及第四十二方面中的任一个的第四十四方面， 该控制电路被配置为响应于表征该功率半导体开关的导通行为的信号来在闭合控制环路 中控制所述可变电流源。
【附图说明】
[0047] 参考以下附图描述本发明的非限制性且非穷举性的示例性实施方案，其中在不同 附图中相同的参考符号指代相同的部件，除非另外指明。
[0048] 图1示出包括一个可变电流源和一个阶段检测电路的一个示例性控制电路。
[0049]图2示出在包括控制电路的一个IGBT驱动器中的示例性信号分布，所述控制电路 包括可变电流源和阶段检测电路。
[0050]图3示出一个示例性可变电流源和一个阶段检测电路。
[0051 ]图4示出一个示例性控制电路的状态图。
[0052]图5示出一个使用功率半导体开关的集电极-发射极电压用于阶段检测的示例性 阶段检测电路。
【具体实施方式】
[0053]以下描述呈现了许多细节以使得能够透彻理解本发明。然而，本领域技术人员清 楚的是，具体细节并非是实施本发明所必需的。另外，为了以免不必要地妨碍理解本发明， 没有详细阐述已知的设备或方法。
[0054]在本描述中，提及的"一个实施方案"、"一个配置"、"一个实施例"或"实施例"意味 着结合该实施方案描述的具体特征、结构或性能被包括在本发明的至少一个实施方案中。 就这一点而言，在该描述中的不同点处出现的短语"在一个实施方案中"、"一个实施例"或 "在一个实施例中"未必全部指相同的实施方案或相同的实施例。此外，所述具体特征、结构 或性能可以以任何合适的组合和/或子组合被组合在一个或多个实施方案或实施例中。具 体特征、结构或性能可以被包括在一个集成电路中、在一个电子电路中、在一个电路逻辑中 或在提供所描述的功能的其他合适的部件中。此外，指出的是，对于本领域技术人员而言附 图用于说明目的且附图不必按真实比例绘制。
[0055] 首先，参考图1解释一个示例性控制电路的示意性构造。然后结合图2讨论包括一 个示例性控制电路的电路中的示例性信号分布。在下文中讨论该控制电路的示例性配置和 可选部件。图3和图5示出这样的示例性配置。
[0056] 首先，将参考图1讨论示例性控制电路100的元件的功能。图1示出用于功率半导体 开关108的示例性控制电路100。图1中的控制电路100被配置为通过向半导体开关108的控 制输入供应可变电流来控制功率半导体开关108的导通过程。在下文中仅讨论对该导通过 程的控制。然而，本文中所公开的控制电路也可以被用于控制功率半导体开关的断开过程 (尤其包括可变电流源和阶段检测电路的控制电路）。一般而言，断开过程导致半导体开关 从导通状态（"通(0N)态"）到截止状态（"断(OFF)态"）。在此情况下，在接通状态中有电流流 动，然而在截止状态中没有电流流动。
[0057] 如在图1中可以看到的，功率半导体开关108具有一个控制输入G以及两个另外的 输入C、E，其中由控制输入G处的信号来控制通过另外的输入C、E的电流和/或另外的输入C、 E之间的电压。
[0058]下文基于IGBT的实施例说明所述设备和方法。然而，所述控制电路和控制方法不 限于与IGBT-起使用。而是，它们也可以与其他功率半导体开关结合使用。例如，有可能与 控制电路一起使用金属氧化物半导体场效应晶体管(M0SFET)、双极型晶体管、IEGT("注入 增强栅极晶体管"）以及GT0( "栅极断开晶闸管"）。此外，用于检测功率半导体开关上的电压 的分布的设备、控制电路以及用于提供电能的设备可以与基于氮化镓(GaN)半导体或碳化 硅(SiC)半导体的功率半导体开关一起使用。
[0059] 功率半导体开关在截止状态中的最大标称集电极-发射极电压、阳极-阴极电压或 漏极-源极电压可以大于500V，优选地大于2k V。
[0060] 此外，所述控制电路不被限制于功率半导体开关。就这一点而言，也可能使其他半 导体开关与所述控制电路一起使用。在此所讨论的效果和优点还至少部分出现在包括其他 半导体开关的系统中。
[0061]由于下文讨论IGBT，因此功率半导体开关的端子被命名为"集电极"、"栅极"和"发 射极"。然而，如上文已经解释的，所述设备和方法不被限制于IGBT。为了避免不必要地冗 长，本文中的名称"发射极"也包含对应的功率半导体开关的命名为"源极"或"阴极"的端 子。同样地，本文中的术语"集电极"也包含对应的功率半导体开关的命名为"漏极"或"阳 极"的端子，且术语"栅极"包含对应的功率半导体开关的命名为"基极"的端子。下文的术语 "集电极-发射极电压"也包含"漏极-源极电压"和"阴极-阳极电压"，且术语"集电极电压" 和"发射极电压"也包含"漏极电压"或"阳极电压"以及分别地"源极电压"或"阴极电压"。 [0062]图1中的控制电路包括一个可变电流源102、104以及一个阶段检测电路118。可变 电流源102、104被配置为响应于阶段信号(U PS) 120向功率半导体开关108的控制输入G施加 可变电流(IC)l〇6以使功率半导体开关108导通。在此情况下，在导通过程期间可变电流(Ic) 106可以采取两个或更多个(例如，多于5个)离散值(在图2中从上数第四个曲线中示出可变 电流的示例性分布）。在其他实施例中，可变电流源102、104使可变电流（I C) 106连续地变 化。
[0063] 在图1中的实施例中，可变电流源102、104包括电流源电路102和多个半导体开关 (QiHiM。多个半导体开关(QJ104的功率端子被并联连接在第一参考电压(VJ124和半导体 开关108的控制端子G之间。因此，多个半导体开关(QO104可以向功率半导体开关的控制端 子G内传导可变电流。通过示例方式，多个半导体开关104的仅一部分可以处于通态且因此 向控制端子G内传导预定电流。替代地或附加地，可以选择半导体开关以承载不同幅值的电 流（例如，借助于半导体开关的可变规格）。在图1中的实施例中，多个半导体开关104是 M0SFET。在其他实施例中可以选择其他半导体开关。
[0064] 除了多个半导体开关104之外，图1中的可变电流源还包括电流源电路102。所述电 流源电路102被配置为接收阶段信号(U PS)120,且响应于此信号切换多个半导体开关104使 得根据功率半导体开关的导通过程的相应的阶段向控制端子G供应具有特定电平的电流。 下文将结合图3进一步讨论示例性可变电流源102、104。
[0065] 阶段信号(UPS)120是由阶段检测电路118生成的。在图1中的实施例中，阶段检测电 路118接收存在于功率半导体开关108的控制输入G处的控制电压(Vc) 114。基于所述电压的 分布，阶段检测电路118可以确定功率半导体开关处于导通过程的哪个阶段且生成对应的 阶段信号(U PS)120。使用控制电压(Vg)114(换言之，在IGBT的情况下栅极-发射极电压)检测 导通过程的阶段可以在一些电路中提供优点。首先，该控制电压含有关于导通过程的阶段 的信息。此外，与控制电路中的其他信号相比，可以更容易检测控制电压。就这一点而言，例 如，在一些情况下，首先必须将高电压(例如，集电极-发射极电压)转到较低电压电平。那可 能涉及到电路系统方面的一些开销。这同样适用于功率半导体开关的操作电流(例如，集电 极-发射极电流）。然而，在其他实施例中，也有可能使用高电压输入上的电压（例如，集电 极-发射极电压)或操作电流(例如，集电极-发射极电流)作为用于阶段检测的检测信号。这 些信号还含有关于导通过程的阶段的所需信息。
[0066] 阶段检测电路118还可以包括一个输入，该输入可以接收用于功率半导体开关的 控制信号(UeMD) 116。如果意在接通功率半导体开关，所述控制信号(Uorn) 116可以具有例如 第一电平;且如果意在截止功率半导体开关，则所述控制信号(UCMD)116可以具有第二电平。 因此，控制信号(U CMD)116中的一个边缘可以用信号表明意在切换所述功率半导体开关。阶 段检测电路118可以基于控制信号(U CMD)116检测功率半导体开关的导通过程何时开始。此 时刻可以同时是导通过程的第一阶段的开始(在此情况下可变电流源向控制输入G供应具 有第一电平的电流）。
[0067] 图1中的控制电路形成一个用于控制功率半导体开关108的导通过程的闭合控制 环路。受控变量是供应至控制输入G的电流。在图1的情况下，测量变量是控制输入(V C)处的 电压。导通过程的目前阶段是从所述控制电压确定的。根据功率半导体开关当前所处的阶 段，该控制电路进而选择固定电流或可变电流。此相应的电流被供应到功率半导体开关的 控制输入(其"闭合"控制环路）。现有技术中的许多控制电路使用不具有反馈的控制（即，打 开控制环路）。与这些电路相比，图1中的控制电路可以实现更好的结果，这是由于功率半导 体开关的目前状态可以影响导通过程。此外，图1中的控制可以在没有外部控制端子电阻器 的情况下完成。
[0068] 由于结合图1呈现一个示例性控制电路，因此下文将参考图2中的曲线给出关于控 制电路检测(且响应于该检测使电流变化到功率半导体开关的控制输入）的功率半导体开 关的导通过程的那些阶段的解释。
[0069] 图2示出五个理想化且示例性的曲线。最上面的曲线202示出功率半导体开关的集 电极-发射极电流（Ice)，且第二曲线204示出集电极-发射极电压（V CE)204。栅极电压(VG) (即，IGBT的控制端子处的电压）的分布被示意性地描绘在第三曲线214中。第四曲线206例 示从可变电流源馈送到功率半导体开关的控制输入内的电流（Ic)的示例性分布。最后，在 最下面的曲线216中存在一个用于切换所述功率半导体开关的示例性控制信号(U CMD)。
[0070] 如图2中描绘的，功率半导体开关的导通过程可以被划分成不同的阶段(Α0、Α、Β以 及C)。在每种情况下功率半导体开关处于一个阶段长达一个特定持续时间。在所述阶段中 的每个中，功率半导体开关具有特定状态。阶段的长度和表现除了别的以外取决于功率半 导体开关的参数、控制电路的参数和负载的参数以及操作参数。如上文已经描述的，本文中 所描述的控制电路被配置为识别导通过程的目前阶段且基于此识别调整可变控制电流。
[0071] 图2中示出的曲线例示了一个IGBT的导通行为。然而，其他半导体开关也展现至少 部分类似的导通行为。就这一点而言，也可以在功率M0SFET的导通行为或功率双极型晶体 管的导通行为中识别不同的阶段。因此，本文中所描述的控制电路也可以被用于其他功率 半导体开关。
[0072] 此外，对于控制电路，检测图2中示出的四个阶段Α0、Α、Β和C并且响应于该检测使 电流变化并非强制性的。而是，在一些实施例中，也有可能仅检测图2中示出的多个阶段中 的选择项(例如，两个或三个）。在另一些实施例中，阶段的划分可以与图2中示出的划分有 偏差。就这一点而言，在一些控制电路中，第一阶段和第二阶段之间的转变可以发生在与图 2中示出的点不同的点处。然而，还在此实施例中，此处所描述的控制电路可以响应于导通 过程的分别出现的阶段来改变被引入到功率半导体开关的控制输入内的电流。
[0073] 现在将讨论如图2中示出的控制电路的控制信号的示例性分布，该控制线路基于 功率半导体开关的导通过程的检测阶段改变传送到闭合控制环路中的控制输入（I C)的电 流，以使功率半导体开关导通。
[0074]导通过程在时刻t0处以控制信号Ucmd的状态改变(在图2中的实施例中从低电压电 平到高电压电平)开始。由此功率半导体开关的控制单元发信号通知所述功率半导体开关 将要导通。阶段检测电路可以检测控制信号(U CMD)中的此状态改变。导通过程的第一阶段A0 以该状态改变开始。在图2中的实施例中，在阶段A0中，恒定电流（Ic)被引入到功率半导体 开关的控制输入内（如可以在曲线206中看到的）。
[0075]在第一阶段中，功率半导体开关还未导电(集电极-发射极电流(ICE)近似为零）。因 此，集电极-发射极电压(VCE)保持在其在功率半导体开关的截止状态期间具有的（高）电平 处。通过功率半导体开关中的不同的电容的充电过程确定控制输入电压(V C)(栅极-发射极 电压）的分布。以实施例的方式，在IGBT的情况下，不同的电容可以出现在M0SFET控制头的 栅极和源极之间（例如，氧化物电容、耗尽区的电容、栅极电极和发射极电极之间的电容 等）。这些电容通过在阶段A0中施加到控制输入的电流被充电。功率半导体开关的控制输入 处的电压随后随着通过功率半导体开关的内部电容所确定的时间常数上升。
[0076]功率半导体开关的导通过程的第二阶段开始于时刻tl处，在该时刻tl处IGBT开始 导电。如果控制电压Vg达到IGBT的M0SFET的阈电压则上述情况发生。集电极-发射极电流 (Ice)然后大幅上升（在此阶段中，高集电极-发射极电压(VCE)存在于IGBT处；因此，通过 IGBT的饱和区域中的电流梯度确定集电极-发射极电流(ICE)中的上升）。集电极-发射极电 压(V CE)还未大幅降低（例如，由于IGBT的续流二极管还不能够接受电压）。控制输入电压 (Vg)此外以通过IGBT的电容确定的速率增加。
[0077] 阶段检测电路可以基于控制输入电压(VC)检测第二阶段A的开始。例如，该阶段检 测电路可以被配置为如果控制输入电压(V C)超过一个预定阈值则检测第二阶段A的开始。 下文进一步呈现这方面的一些实施例。如已经提及的，阶段检测也可以基于其他信号发生。 就这一点而言，如可以在图2中看到的。集电极-发射极电压(V CE)的特性和集电极-发射极电 流(Ice)的特性在时刻tl处改变。因此，在其他实施例中，阶段检测电路可以基于集电极-发 射极电压(V CE)或集电极-发射极电流(IceH只别第二阶段A的开始。
[0078] 响应于第二阶段A的开始的检测，控制电路的可变电流源使传导到功率半导体开 关的控制输入内的电流的电平变化。在图2中的实施例中，传导到功率半导体开关的控制输 入内的电流从其在第一阶段A0中的值分级(例如，三级或四级)减小。各级的长度可以是预 定的且适配于相应的功率半导体开关。出于此目的，该控制电路可以限定可以由使用者选 择的预定的延时集合。替代地，可以响应于控制输入电压(V C)达到阈电压来设定各阶段的 长度。在一些实施例中，选择第二阶段A的最后的子阶段中的电流电平以对应于功率半导体 开关的标称能量。在图2中，传导到功率半导体开关的控制输入内的电流分级减少。在一个 实施例中，所述级的长度可以被选择为使得如果通过功率半导体开关的负载电流达到与在 导通过程的米勒平坦区期间负载电流的电平对应的电平，则在正常操作期间发生到第二阶 段A的最后的子阶段的转变。在其他实施例中，也可以使电流连续地减少。
[0079]传导到功率半导体开关的控制输入内的电流的分级减少(如图2中示出的）可以引 起功率半导体开关的集电极-发射极电流(ICE)的电流梯度中的增加。作为其结果，与在不使 用分级减少控制输入电流的电路中相比，集电极-发射极电流(Ice)的最大值较早达到。这可 以具有减少导通过程期间的能量损耗的效果。
[0080] 如果功率半导体开关的集电极-发射极电流(Ice)达到其最大值(在图2中的时刻t2 处），则导通过程的第三阶段B开始。随后，IGBT的续流二极管接受电压，集电极-发射极电压 (V CE)因此降低且集电极-发射极电流（ICE)下降到恒定负载电流值。如可以在图2中认识到 的，也可以基于集电极-发射极电压(V CE)或集电极-发射极电流(ICE)检测第三阶段的开始。
[0081] 控制电路的阶段检测电路可以响应于控制输入电压(VC)达到峰值而检测第三阶 段的开始。响应于识别第三阶段B的开始，控制电路再次使引入到控制输入内的电流(Ic)的 电平变化。在一个实施例中，控制电路使电流(Ic)的电平增加到在来自第二阶段A的最后的 子阶段的值和第一阶段A0的值(或所述值中的最小值)之间的一个值。流动到控制输入内的 电流(Ic)在第三阶段B中使功率半导体开关的内部电容放电。由于集电极-发射极电压(Vce) 中的快速下降且由于功率半导体开关的内部电容中的增加，控制输入电压(Vc)在此阶段中 具有大体上平坦的分布。
[0082] 如图2中示出的，该控制电路也可以改变在第三阶段B中的不同子阶段中引入到控 制输入内的电流(Ic)。就这一点而言，在来自图2的实施例中，电流(Ic)首先具有恒定的值， 之后上升的控制输入电压(V C)在时刻t3处伴随有下降的电流(Ic)。
[0083] 导通过程的第四且最后的阶段C开始于时刻t4处。集电极-发射极电压(VCE)下降很 大程度使得IGBT达到其有源范围。集电极-发射极电流（ICE)已经达到其导通状态中的标称 值。控制输入电压(VC)朝着其稳态值努力。如果控制输入电压(VC)超过另外的(第二)预定阈 值，则可以通过阶段检测电路识别第四阶段C的开始。
[0084]响应于第四阶段C的开始的检测，该控制电路可以再次使传导到控制输入内的电 流(Ic)的电平变化。在来自图2的实施例中，该控制电路将电流(Ic)设定到一个恒定电平。该 恒定电平低于所有在先阶段Α0、Α、Β中的可变电流(Ic)的电平。在一个实施例中，电流(Ic)被 选择为使得它对应于保持IGBT处于操作中的最小电流(如果适当地考虑预定的安全裕度）。 在使用可变电流源的一些拓扑的情况下，此选择可以是有利的，这是由于这些电路在IGBT 的整个导通持续时间期间消耗功率。电流（Ig)的最低可能的电平因此可以减少在IGBT的导 通持续时间期间控制电路的功率损耗。
[0085]上述的部分已经解释了在功率半导体开关的导通过程期间示例性控制电路如何 改变供应到控制输入的电流。如已经提及的，该控制电路也可以仅检测图2中的四个阶段的 一部分且对应地使电流（Ig)变化(例如，仅第一阶段、第二阶段以及第三阶段Α0、Α、Β;仅第 二阶段、第三阶段以及第四阶段A、B、C;或者仅第二阶段和第四阶段A、C)。
[0086] 结合图2，上述的部分已经功能性地描述了 一个示例性控制电路。接下来的部分将 结合图3到图5讨论用于实施控制电路的示例性电路。
[0087] 如已经参考图1解释的，该控制电路可以包括可变电流源和阶段检测电路。可以在 图3中看到这两个部件的示例性配置。可变电流源102、104包括一个电流源电路102和多个 半导体开关(QdnM。阶段检测电路118包括用于检测功率半导体开关当前处于导通过程的 哪一个阶段的多个部件。下文将更确切详细地解释两个部件(可变电流源102、104以及阶段 检测电路118)。
[0088] 首先将讨论可变电流源102、104。如在图3中可以看到的，在一个实施例中，可变电 流源102、104具有多个并联电流源级。所述级中的每一个都包括电流放大器102和半导体开 关104,可以向功率半导体开关的控制输入G供应电流。所述并联电流源级的输出电流可以 被选择为使得由于导通和截止可以提供控制电路所需的不同电流电平。以此方式，在导通 过程期间，可以向功率半导体开关的控制输入G施加可变电流。
[0089]在一个实施例中，电流放大器102可以被配置为接收阶段信号(UPS)120和参考电流 ig号(Ucs)。在下文中，假定参考电流彳目号(Ucs)是参考电流。在其他实施例中，它可以是参考 电压。可变电流源102、104可以响应于阶段信号(U PS)120激活一个或多个并联电流源级。预 定电流(取决于一个或多个电流源级的输出电流)然后被传导到控制输入。所述电流源级可 以供应不同的或相同的输出电流。在图3中示意性地描绘四个并联电流源级。然而，在其他 实施例中电流源级的数目可以是不同的（例如，两个(或更多个）、三个或四个以上）。电流源 级的数目以及输出电流可以被选择为使得一个可变电流源可以提供所需的输出电流的大 多数(通过一个或多个电流源级的激活）。
[0090] 在此情况下，阶段检测信号可以含有功率半导体开关已经进入上文结合图2所讨 论的阶段中的一个(阶段Α0、Α、Β或C)的信息。可变电流源102、104可以供应具有诸如同样结 合图2所解释的性能（电平以及持续时间）的输出电流。
[0091] 为了提供相应的输出电流，并联电流源级中的每个可以以预定因数放大参考电 流。在一个实施例中，该参考电流是从控制电路的具有较低电压电平(例如，4V到6V)的区域 接收的。在另一方面，可变电流源102、104的半导体开关104被连接在功率半导体开关的控 制输入G和控制电路的具有较高电压电平VI (例如24V到26V)的区域的参考电压之间。因此， 半导体开关104将可变电流源102、104的可变输出电流从控制电路的具有较高电压电平VI 的区域传导到控制输入。在一个实施例中，可变电流源102、104在不使用电平移位器的情况 下实现上文所描述的从具有低电压电平的区域到具有较高电压电平的区域的转换。
[0092] 在一个实施例中，并联电流源级中的每一个都包含一个将参考电流放大到相应的 输出电流的电流镜电路。在一个实施例中，每个电流镜电路可以包括尺寸被设置以提供相 应的输出电流的多个M0SFET半导体开关。此外，所述并联电流源级中的一个或多个的半导 体开关可以以级联方式安排。这可以提高电流源级的输出电阻。附加地或替代地，所述并联 电流源级中的每个中的半导体开关可以具有不同的设计。就这一点而言，在一个实施例中， 有可能使用具有低标称电压的半导体开关和具有较高标称电压的半导体开关。
[0093] 使用电流镜电路生成可变电流源中的输出电流可以提供许多优点。首先，可以通 过注入期望的电流使该电路的跨导变化。此外，可变的跨导可以使当导通功率半导体开关 时实现闭合控制环路成为可能。此外，在电流镜电路中可以（至少部分地)补偿过程波动和 温度波动。而且，可变电流源的响应时间可以被减少(例如，与具有反相器链的电路比较）。 [0094] 如已经提及的，可变电流源102、104可以包括多个半导体开关。在一个实施例中， 半导体开关可以与一个分立的源阱集成(在M0SFET的情况下）。这可以减少输出电流随温度 的变化。
[0095]在其他实施例中，半导体开关的有源区域(在电流源级中）可以被选择作为一个参 考半导体开关的整数倍。这可以减少在生产期间由于过程影响的变化导致的输出电流的波 动。
[0096]已经结合图2解释了可变电流源可以在一个阶段(可见于，例如，图2中的第二阶段 A)提供具有不同电平的输出电流。在一个实施例中，可以响应于一个脉冲生成电路的输出 脉冲生成两级或更多级输出电流。脉冲生成电路可以在阶段信号(Ups)信号通知一个具体阶 段开始时的时刻开始生成一个或多个预定长度的脉冲。可变电流源可以生成自脉冲中的每 个的状态改变开始的预定电流。因此，该脉冲生成电流可以在不使用振荡器等的情况下实 现不同的子阶段的持续时间。仅对于图2中的第二阶段A讨论可变电流的多级配置。然而，此 技术(使用脉冲生成电路)也可以被用在导通过程的其他阶段中。
[0097]前述部分讨论了实施可变电流源102、104的一些实施例。以下部分将再次基于图3 和图5中的实施例讨论关于阶段检测电路118的实施的多个方面。已经结合图2讨论阶段检 测电路可以检测的功率半导体开关的导通过程的阶段。
[0098]图3中的阶段检测电路118包含状态电路302、峰值定时检测电路304、多个比较器 310、312、314以及多个可选电平移位器316、318、320。借助于这些部件，该阶段检测电路可 以确定功率半导体开关当前所处的导通过程的阶段。
[0099]在图3中，阶段检测电路118接收控制输入电压(VC)和控制信号(UCMD)。基于这些信 号，阶段检测电路118可以确定当前正运行通过导通过程的哪一个阶段。如已经提及的，代 替控制输出电压(VC)，也有可能使用表征功率半导体开关的导通行为的一些其他信号（例 如，集电极-发射极电压(V CE)或集电极-发射极电流(ICE)。如下文结合图5进一步解释的，除 了控制输入电压(V C)，此外有可能使用表征功率半导体开关的导通行为的一个或多个另外 的其他信号(例如，集电极-发射极电压(Vce)或集电极-发射极电流(Ice)。
[0100] 该阶段检测电路生成指示相应的阶段(和/或两个阶段之间的转变)的阶段检测信 号(UPS)120。在一些实施例中，阶段信号(U PS)120可以包括多个信道，每个信道均指示一个 具体阶段的存在或在两个具体阶段之间的转变的时刻。如上文进一步所描述的，阶段信号 (U PS) 120通过可变电流源102、104接收，该可变电流源102、104响应于阶段信号(UPS) 120输 出对应的电流。
[0101] 阶段检测电路118被配置为检测控制输出电压(VC)的两个不同的特性:首先，阶段 检测电路118可以检测控制输入电压(V C)何时超过一个或多个预定阈值(或下降到一个或 多个预定阈值以下）。其次，阶段检测电路118可以检测控制输入电压(V C)何时具有一个峰 值。已经结合图2解释的是，这两个检测步骤可以足以识别在半导体开关的导通过程期间的 多个阶段转变。首先，现在将讨论多个比较器310、312、314，在其帮助下，阶段检测电路118 可以查明控制输入电压(Vc)何时超过一个具体的阈值。在来自图3的实施例中，以闪速ADC 方式配置比较电路（即，多个比较器310、312、314并联操作）。控制输入电压(VC)分别与并联 比较器310、312、314中的参考电压TH1、TH2、THN比较。阶段检测电路118因此可以确定何时 超过一个具体限制值TH1、TH2、ΤΗΝ。在图2中的实施例中，控制输入电压(V G)与一个阈值的 比较可能是识别从第一阶段到第二阶段的阶段转变(Α0-Α)所必需的以及识别从第三阶段 到第四阶段的转变(B-C)所必需的。这些比较在每种情况下都可以通过多个并联比较器 310、312、314中的一个执行。
[0102] 此外，在来自图3的实施例中，多个并联比较器310、312、314还被用于检测控制输 入电压(VC)达到峰值的时间点。根据图2这些比较值因此可以被用于检测从第二阶段到第 三阶段的转变(A-B)。这些将在下文结合峰值检测电路304被进一步更详细地解释。
[0103] 在一个实施例中，可以参考第一参考电压(Vi)生成参考电压ΤΗ1、ΤΗ2、ΤΗΝ<^^η， 可以通过一个或多个分压器(例如，每个比较器310、312、314-个分压器)将第一参考电压 (VO分压到期望的参考电压!'!11、1'!12、1'圆。如果控制输入电压(￥(〇被用于检测输入信号的阶 段，则图3中的快闪ADC方式的比较电路可能是有利的，这是由于图3中的快闪ADC方式的比 较电路可以具有高输入阻抗。控制输入G可以具有高输出电阻，其使它更难于使用具有低输 入电阻的检测电路（由于否则电荷可能流动远离控制输入，这可能干扰待要测量的信号）。 在一个实施例中，一个或多个比较器310、312、314被配置为具有推挽输出级的折叠式跨导 放大器。在另一个实施例中，一个或多个比较器310、312、314被配置为具有推挽输出级的锁 存电路。两个替代方案都可以具有大共模范围，这是检测控制输入电压(Vc)达到峰值的时 间点所必需的（控制输入电压(V C)的峰值处的电压可以是例如第一参考电压％的96%)。与 用具有推挽输出级的跨导放大器的解决方案比较，用具有推挽输出级的锁存电路的解决方 案在此情况下可以具有更小结构尺寸的输出级和更高的上升速率。
[0104] 由于在来自图3的实施例中状态电路302被安排在一个具有较低电压的区域中，因 此通过对应的电平移位器316、318、320减少比较器310、312、314的输出信号。最后形成的信 号CO^CO^COn可以通过状态电路302和峰值检测电路304接收和进一步处理。
[0105]以下部分现在将更详细地讨论示例性峰值定时检测电路304。
[0106] 在一个实施例中，峰值定时检测电路304可以从多个比较器310、312、314接收输出 信号C0N、C0NfC03作为输入信号。峰值定时检测电路304可以被配置为在如下情况下识别 控制输入电压(VG)中的一个峰值，即，如果控制输入电压(VG)已经超过比较器310、312、314 的子集(例如一个或两个比较器）的供应输出信号C0n、C0n-r"C03的所有阈电压且已经再次 下降到该子集的具有最高阈电压的比较器的阈电压以下。在此情况下，峰值定时检测电路 304借助于检测信号(UDT)306信号通知状态电路302所述控制输入电压(VG)已经达到峰值。 在此实施例中，独立于控制输入电压(Vc)的电压最大值的幅值执行峰值检测。
[0107] 在一些情况下，控制输入电压(VG)不具有明显的峰值。此外，上文提供的峰值定时 检测电路可能会受到从第二阶段A向第三阶段B转变期间的振荡的干扰。因此，峰值定时检 测电路304(除了上文所讨论的峰值定时检测电路之外或作为上文所讨论的峰值定时检测 电路的替代)可以包括另外的电路。下文讨论一个示例性的另外的电路。
[0108] 另外的示例性峰值定时检测电路也具有比较器310、312、314的一个子集的输出信 号作为输入信号。此外，为比较器310、312、314的子集中的每一个生成延时了预定延时的另 外的信号。每个比较器310、312、314的延时的输出信号和未延时的输出信号被施加到0R门。 在每种情况下，因此确定对于每个阈电压最早发生的信号。通过0R门的输出信号的与运算 来确定峰值的时刻。在此情况下，有可能为相应类型的功率半导体开关选择各延时（例如， 在导通过程开始之后考虑控制输入电压(V C)中的上升的梯度）。
[0109] 前述部分解释了阶段检测电路如何可以检测控制输入电压(vc)的多个特征。以下 部分将解释如何可以从比较器310、312、314的输出信号、控制信号(υ?)116以及峰值定时 检测电路304的输出信号来检测当前正运行通过导通过程的哪个阶段。
[0110] 此功能是通过状态电路302执行的，结合图4解释该状态电路的功能。如可以在图4 中看到的，状态电路302可以包括一个状态机。在图4中的实施例中，状态电路302可以识别 功率半导体开关当前处于导通过程的四个阶段中的哪一个。所述四个阶段对应于结合图2 所讨论的四个阶段(即，Α0、Α、Β以及C)。
[0111] 如已经提及的，可以基于用于半导体开关的控制信号(UCMD)116检测导通过程的开 始。在一个实施例中，如果控制信号(U CMD)116具有一个上升边缘或下降边缘则可以检测功 率半导体开关的导通过程的开始。响应于控制信号(UCMD)116的状态改变，状态电路302可以 识别功率半导体开关已经进入导通过程的阶段402(A0)。
[0112] 此外，状态电路302可以基于第一比较器的输出信号（C(h)决定从第一阶段402 (A0)到第二阶段404(A)的转变是否已经发生。如果控制输入电压(V G)超过第一比较器的阈 电压，则第一比较器的输出信号COi具有第一状态(例如，高电平）。如果控制输入电压(Vc)下 降到第一比较器的阈电压以下，则第一比较器的输出信号C(h具有第一状态(例如，低电平 ???)。在一些实施例中，比较器必须在检测到阶段改变之前维持一个具体的状态长达预 定持续时间。
[0113] 在一些实施例中，可以在已经查明阶段转变之后断开相应的比较器(例如，用于从 阶段Α0到阶段Α转变的第一比较器)预定时间（例如，20ns到80ns)。结果减少了电路的功率 消耗。
[0114] 如已经讨论的，可以基于峰值定时检测电路的输出信号406(对应于检测信号(UDT) 306)识别到第三阶段(B)408的转变。如果所述输出信号406信号通知控制输入电压(Vg)已 经达到峰值(或最大值），则状态电路302将目前的阶段改变到第二阶段(B)406。如已经提及 的，峰值检测电路的输出信号406可以基于多个比较器的输出信号确定控制输入电压(Vc) 的峰值的时间点。也可以在识别从第二阶段到第三阶段的阶段转变(A-B)之后使所述比较 器断开预定持续时间（例如，20ns到80ns)。
[0115]从阶段B 408(第三阶段）到阶段C 410(第四阶段）的转变可以对第二比较器的输 出信号C02作出反应而发生。状态电路302因此可以识别从第三阶段(B)408到第四阶段(C) 410的转变是否发生。如果控制输入电压(V C)超过第二比较器的阈电压，第二比较器的输出 信号C02具有第一状态(例如，高电平）。如果控制输入电压(V C)下降到第二比较器的阈电压 以下，则第二比较器的输出信号C02具有第一状态）（例如，低电平丽）。
[0116]进入第四阶段(C)410是通过状态电路302识别的最后的阶段转变。在其他实施例 中，导通过程可以被划分成可以基于控制输入电压(VC)的分布被检测的更多个阶段(例如， 五个、六个或七个或更多个阶段）。在再一些实施例中，导通过程可以被划分成可以基于控 制输入电压(V C)的分布被检测的更少个阶段(例如，两个或三个）。在所有情况下，可以使用 如上文对于四个阶段的导通过程的情况进一步讨论的类型的阶段检测电路和可变电流源。
[0117] 一识别进入到具体阶段内，状态电路302就生成对应的阶段信号(UPS)120。此阶段 信号(U PS)120然后可以通过一个可变电流源接收，如上文所讨论的。该可变电流源进而可以 将为相应的阶段预定的输出电流(恒定的或可变的)传导到功率半导体开关的控制输入，以 使该功率半导体开关导通。
[0118] 前述部分参考图3和图4讨论了控制电路的示例性可变电流源和阶段检测电路。下 文将讨论这些电路的另一个变体。
[0119] 图5示出了图3中的峰值定时检测电路的一个替代方案，用于识别从第二阶段到第 三阶段的转变(A-B)(即，集电极-发射极电流(I CE)具有最大值的时刻）。图5中的阶段电路 118包含一个阶段转变电路504,该阶段转变电路接收基于集电极-发射极电压(V CE)的信号 (Vcef) 536作为输入信号且基于此信号检测阶段转变。
[0120] 基于集电极-发射极电压(Vce)的信号(Vcef) 536是通过含有电容Ci和电阻兀件Ri的 滤波器530生成的，该电容和电阻元件被耦合在功率半导体开关的集电极端子C和发射极端 子E之间。
[0121 ]在一个实施例中，IGBT的控制电路可包括并联连接的电容和电阻元件的串联电 路，该串联电路被耦合到功率半导体开关的集电极端子(例如，为了提供有源箝位功能）。滤 波器530可以被耦合在并联连接的电容和电阻元件的串联电路的最后的电容和参考电压电 平112之间。
[0122]滤波器530可以被配置为如果已经超过集电极-发射极电流的峰值则生成一个电 压尖峰。此信号(VCEF)536被转发到阶段转变电路504。在阶段转变电路504中，在一个实施例 中，可以从信号(V CEF)536确定集电极-发射极电流(Ice)的峰值的时刻。此信息可以由阶段转 变电路504使用以检测从导通过程的第二阶段(A)到第三阶段(B)的阶段转变。对应的检测 信号(U DT)506进而可以被传达到状态检测电路502。
[0123]在一个实施例中，阶段转变电路504可以放大信号(Vcef) 536且将放大的信号施加 到差分放大器。结果形成的信号可以在集电极-发射极电流（Ice)的峰值的时刻处具有一个 下降边缘且因此识别从第二阶段到第三阶段的阶段转变(A-B)。通过示例的方式，为此可 以检测到结果形成的信号的下降边缘。
[0124]在一个实施例中，阶段转变电路504可以按三个放大器级将信号(Vcef)536放大。首 先，一个缓冲放大器可以减少待要在VCE节点处检测的信号的输出阻抗。后来，可以执行在该 信号的差分放大之后的非反相放大。
[0125] 本发明的例示的实施例的以上描述并不旨在穷举或限于所述实施例。尽管出于例 示目的在本文中描述了本发明的具体实施方案和实施例，但是在不偏离本发明的前提下， 多种改型是可能的。电压、电流、频率、功率、范围的值、时间等的具体例子仅是例示性的，且 因此也可以用这些变量的其他值实施本发明。
[0126] 可以鉴于上文的详细描述对本发明的实施例进行这些改型。在以下权利要求中使 用的术语不应被解释成使得本发明被限于说明书和权利要求中公开的具体实施方案。本说 明书和附图应被认为是例示性而不是限制性的。
【主权项】
1. 用于使功率半导体开关接通的控制电路，包括： 一个输入，其被配置为接收表征该功率半导体开关的导通行为的信号； 一个阶段检测电路，其被配置为基于表征该功率半导体开关的导通行为的信号来检测 在该功率半导体开关的导通过程期间的两个或更多个阶段，并且生成一个阶段检测信号， 该阶段检测信号表明该功率半导体开关当前正运行通过所述两个或更多个阶段中的哪一 个；以及 一个可变电流源，其被配置为响应于该阶段检测信号来向该功率半导体开关的控制输 入供应具有可变电流强度的电流，以使该功率半导体开关导通， 其中该控制电路被配置为响应于表征该功率半导体开关的导通行为的信号来在闭合 控制环路中控制所述可变电流源。2. 根据权利要求1所述的控制电路，其中表征该功率半导体开关的导通行为的信号是 存在于该功率半导体开关的控制输入处的控制输入电压。3. 根据权利要求1和2中的任一项所述的控制电路，其中该阶段检测电路基于表征该功 率半导体开关的导通行为的信号的特性特征来识别导通过程期间的两个或更多个阶段。4. 根据权利要求1到3中的任一项所述的控制电路，其中该阶段检测电路包含一个或多 个比较器，其中所述一个或多个比较器中的每一个都被配置为将表征该功率半导体开关的 导通行为的信号与一个或多个参考信号中的一个进行比较，且其中如果表征该功率半导体 开关的导通行为的信号超过一个相应的参考信号，则该阶段检测电路检测该功率半导体开 关的导通过程期间在一个或多个阶段之间的转变。5. 根据权利要求2到4中的任一项所述的控制电路，其中该阶段检测电路包括一个峰值 定时检测电路，该峰值定时检测电路被配置为识别在表征该功率半导体开关的导通行为的 信号中的一个峰值的时间点，且其中该阶段检测电路被配置为如果表征该功率半导体开关 的导通行为的信号达到该峰值则检测在两个阶段之间的转变。6. 根据权利要求1到4中的任一项所述的控制电路，其中该阶段检测电路被配置为检测 该功率半导体开关的导通过程期间的至少四个阶段。7. 根据权利要求1到6中的任一项所述的控制电路，其中该可变电流源包括多个并联驱 动器级。8. 根据权利要求7所述的控制电路，其中多个驱动器级中的每一个都被配置为按一个 具体因数来放大预定输入电流。9. 根据权利要求1到8中的任一项所述的控制电路，其中该控制电路包括一个具有较高 电压电平的区域和一个具有较低电压电平的区域，且其中通过具有较低电压电平的区域中 的一个电流源来供应输入电流，且其中在没有附加的电平移位器的情况下预定输入电流被 馈送到具有较高电压电平的区域内。10. 根据权利要求7到9中的任一项所述的控制电路，其中所述驱动器级包括电流镜电 路。11. 根据权利要求1到10中的任一项所述的控制电路，其中供应到该功率半导体开关的 控制输入的电流在该功率半导体开关的导通过程期间的第一阶段中具有第一电平，其中该 电流在该功率半导体开关的导通过程期间的第二阶段期间具有第二电平，且其中该电流在 该功率半导体开关的导通过程期间的第三阶段中具有第三电平，其中该第三电平低于该第 一电平且高于该第二电平。12. 根据权利要求1到11中的任一项所述的控制电路，其中该阶段检测电路包括一个或 多个电平移位器，所述一个或多个电平移位器被配置为将通过一个或多个比较器输出的内 部信号从该控制电路中的高电压电平转换到该控制电路中的低电压电平。13. 根据权利要求1到12中的任一项所述的控制电路，其中该功率半导体开关的导通过 程期间的两个或更多个阶段是基于存在于该功率半导体开关的控制输入处的控制输入电 压、以及附加地基于存在于该功率半导体开关的功率端子上的电压而被检测的。14. 根据权利要求1到13中的任一项所述的控制电路，其中在该功率半导体开关的导通 过程期间更改该控制电路的跨导。15. 用于使功率半导体开关导通的方法，包括： 接收表征该功率半导体开关的导通行为的信号； 检测在表征该功率半导体开关的导通行为的信号中的两个或更多个阶段，其中控制到 功率半导体开关的控制输入的电流包括： 响应于检测到在表征该功率半导体开关的导通行为的信号中的两个或更多个阶段而 改变所述电流;以及 基于所述表征该功率半导体开关的导通行为的信号而在闭合控制环路中控制到功率 半导体开关的控制输入的电流，以使该功率半导体开关导通。
【文档编号】H03K17/00GK105897229SQ201610087252
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2016年2月16日
【发明人】S·马蒂亚斯
【申请人】电力集成瑞士有限公司