亚洲狠狠干,亚洲国产福利精品一区二区,国产八区,激情文学亚洲色图

控制觸頭驅(qū)動系統(tǒng)的制作方法

文檔序號:7522281閱讀:256來源:國知局
專利名稱:控制觸頭驅(qū)動系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及用于多個功率半導(dǎo)體裝置的控制觸頭驅(qū)動系統(tǒng),包括電流驅(qū)動器單元,適應(yīng)于提供參考電流用于上拉(pull-up)和/或下推(push-down)功率半導(dǎo)體裝置的控制觸頭;以及電流分配器單元,適應(yīng)于放大和/或分配參考電流到功率半導(dǎo)體裝置的控制觸頭。本發(fā)明還涉及包括控制觸頭驅(qū)動系統(tǒng)和多個功率半導(dǎo)體裝置的功率半導(dǎo)體模塊。本發(fā)明還涉及包括多個更改的功率半導(dǎo)體模塊的功率半導(dǎo)體陣列以及用于操作控制觸頭驅(qū)動系統(tǒng)、功率半導(dǎo)體模塊和/或更改的功率半導(dǎo)體模塊的方法。
背景技術(shù)
功率半導(dǎo)體裝置(例如絕緣柵雙極晶體管(Insulated Gate BiopolarTransistor, IGBT)、反向?qū)ń^緣柵雙極晶體管(reverse conducting IGBT)和/或雙模式絕緣柵晶體管(B1-mode insulated Gate Transistor, BIGT))通常用作用于非常高的電流和電壓的快速開關(guān)裝置。由于它們的優(yōu)異的電性質(zhì)和相對簡單的驅(qū)動,IGBT的普及上升。它們廣泛用在諸如電動機(jī)控制設(shè)備(例如用于混合和電車、機(jī)車、船推進(jìn)、工業(yè)設(shè)備、機(jī)器等)、DC電傳送例如DC-AC轉(zhuǎn)換器、風(fēng)力和太陽能電力轉(zhuǎn)換器和同步器、電力網(wǎng)絡(luò)余弦φ補(bǔ)償器、應(yīng)急電力供應(yīng)等應(yīng)用。多個IBGT裸片(die)通常并聯(lián)連接地封裝在模塊中,以增加它們的開關(guān)能力,如現(xiàn)有技術(shù)圖1中所示。在柵極的這樣的并聯(lián)連接中出現(xiàn)的問題在于柵極中的缺陷以及特別地柵極和發(fā)射極之間的短路連接使模塊中的所有IGBT裝置不可控制。

發(fā)明內(nèi)容
因此,本發(fā)明的目標(biāo)是提供用于驅(qū)動多個功率半導(dǎo)體裝置(例如IGBT)的控制觸頭的系統(tǒng),以使功率半導(dǎo)體裝置的控制觸頭和主觸頭(main contact)之間(例如IGBT的柵極和發(fā)射極之間)的短路不影響整個系統(tǒng)的整體穩(wěn)定性和/或可控性。此目標(biāo)由獨(dú)立權(quán)利要求實(shí)現(xiàn)。另外優(yōu)選的實(shí)施例在從屬權(quán)利要求中提供。因此,由用于多個功率半導(dǎo)體裝置的控制觸頭驅(qū)動系統(tǒng)來達(dá)成該目標(biāo),該控制觸頭驅(qū)動系統(tǒng)包括電流驅(qū)動器單元,適應(yīng)于提供參考電流用于上拉和/或下推功率半導(dǎo)體裝置的控制觸頭;以及電流分配器單元,適應(yīng)于放大和/或分配參考電流到功率半導(dǎo)體裝置的控制觸頭,其中電流分配器單元包含有包括多個基于PMOS的晶體管的上拉電流反射鏡(current mirror)以及包括多個基于NMOS的晶體管的下推電流反射鏡,所有上拉晶體管的第一主觸頭并聯(lián)連接到第一電壓源并且所有下推晶體管的第一主觸頭并聯(lián)連接到具有比第一電壓源更低的電壓的第二電壓源,相應(yīng)上拉晶體管的第二主觸頭和相應(yīng)下推晶體管的第二主觸頭連接在一起并且適應(yīng)于提供電流到功率半導(dǎo)體裝置的相應(yīng)控制觸頭,并且上拉晶體管的控制觸頭全部并聯(lián)連接到電流驅(qū)動器單元用于接收上拉電流并且下推晶體管的控制觸頭全部并聯(lián)連接到電流驅(qū)動器單元用于接收下推電流。因此本發(fā)明的基本思想是提供電流反射鏡用于另外放大和/或分配電流來開關(guān)多個功率半導(dǎo)體裝置的個體控制觸頭,例如放大和/或分配正和負(fù)電流脈沖到多裸片IGBT模塊的柵極。這樣,控制觸頭驅(qū)動系統(tǒng)提供用于驅(qū)動多于單個控制觸頭和/或多于單個功率半導(dǎo)體裝置。由于個別地驅(qū)動功率半導(dǎo)體裝置和/或功率半導(dǎo)體裝置的控制觸頭,所以控制觸頭的失效(例如IGBT功率半導(dǎo)體裝置的柵極和發(fā)射極之間的短路連接)不使所有功率半導(dǎo)體裝置不可控制??刂朴|頭驅(qū)動系統(tǒng)和/或電流驅(qū)動器單元可以實(shí)現(xiàn)為電路,例如混合或甚至更好的集成電路,并且優(yōu)選地囊封在功率半導(dǎo)體模塊內(nèi),因此與受控的裝置(例如晶體管)緊密接觸。控制觸頭驅(qū)動系統(tǒng)通過提供相等的驅(qū)動電流到功率半導(dǎo)體裝置的控制觸頭,從而提供所連接(例如,并聯(lián)連接)的所有功率半導(dǎo)體裝置的相等的開關(guān)過程,因此避免如由現(xiàn)有技術(shù)已知的來自使用個體控制觸頭驅(qū)動器的失配。優(yōu)選控制觸頭驅(qū)動系統(tǒng)內(nèi)使用的所有電氣裝置配備有“良好”匹配的電性質(zhì)并且放置在相等的環(huán)境(在溫度、電源電壓等方面)中,以使用于功率半導(dǎo)體裝置的控制觸頭的相應(yīng)驅(qū)動電流也“良好”匹配。在優(yōu)選實(shí)施例中,作為絕緣柵雙極晶體管(IGBT)、反向?qū)ń^緣柵雙極晶體管(reverse conducting IGBT)、雙模式絕緣柵晶體管(BIGT)和/或由現(xiàn)有技術(shù)已知的任何其它功率MOS提供功率半導(dǎo)體裝置。優(yōu)選作為柵極提供控制觸頭,作為發(fā)射極提供第一主觸頭和/或作為功率半導(dǎo)體裝置(例如IGBT)的集電極提供第二主觸頭。優(yōu)選第一電壓源提供大于零的電壓和/或第二電壓源提供小于零的電壓或相對于功率半導(dǎo)體裝置的主觸頭(例如接地)為零的電壓。在另外的實(shí)施例中,用于上拉的電流或上拉電流包括大于零的電流和/或用于下推的電流或下推電流包括小于零的電流。關(guān)于上拉晶體管和/或下推晶體管,控制觸頭優(yōu)選包括柵極,第一主觸頭包括源極和/或第二主觸頭包括相應(yīng)晶體管的漏極。更優(yōu)選地,作為場效應(yīng)晶體管提供上述晶體管。在另外優(yōu)選的實(shí)施例中,上拉電流反射鏡包括基于PMOS的上拉參考晶體管并且下推電流反射鏡包括基于NMOS的下推參考晶體管,上拉參考晶體管的第一主觸頭連接到所有上拉晶體管的第一主觸頭并且下推參考晶體管的第一主觸頭連接到所有下推晶體管的第一主觸頭,上拉參考晶體管的控制觸頭連接到上拉晶體管的控制觸頭并且下推參考晶體管的控制觸頭連接到下推晶體管的控制觸頭,并且上拉參考晶體管的第二主觸頭連接到電流驅(qū)動器單元用于接收上拉電流并且下推參考晶體管的第二主觸頭連接到電流驅(qū)動器單元用于接收下推電流。因此,根據(jù)本實(shí)施例,電流(優(yōu)選來自電流驅(qū)動器單元的電流脈沖)施加到參考晶體管,參考晶體管優(yōu)選地處于“二極管”連接用于限定上拉晶體管和/或下推晶體管的偏置電壓。在特別優(yōu)選的實(shí)施例中,控制觸頭驅(qū)動系統(tǒng)包括電流傳感器,用于檢測功率半導(dǎo)體裝置的控制觸頭的故障,其中電流傳感器連接到上拉晶體管的第一主觸頭和/或下推晶體管的第一主觸頭。由于電流傳感器優(yōu)選適應(yīng)于測量向電流分配器單元流動的電流值并且在該值大于預(yù)定義的閾值的情況下激活警報(bào)等,所以這樣的實(shí)施例有利于檢測短路的柵極。在另外優(yōu)選的實(shí)施例中,上拉電流反射鏡包括多個基于PMOS的電壓限制裝置并且下推電流反射鏡包括多個基于NMOS的電壓限制裝置,至少一個電壓限制裝置與上拉晶體管或下推晶體管和下推或上拉晶體管之間的其主觸頭串聯(lián)連接。優(yōu)選作為級聯(lián)晶體管(cascoding transistor)提供該電壓限制裝置。提供這樣的電壓限制裝置或級聯(lián)晶體管允許限制直接連接到功率半導(dǎo)體裝置的晶體管兩端的電壓并且使用低壓CMOS技術(shù)用于相對高的操作電壓。另外由包括如上所述的控制觸頭驅(qū)動系統(tǒng)和多個功率半導(dǎo)體裝置的功率半導(dǎo)體模塊來達(dá)成本發(fā)明的目標(biāo),其中相應(yīng)功率半導(dǎo)體裝置的控制觸頭連接到相應(yīng)上拉晶體管的第二主觸頭和相應(yīng)下推晶體管的第二主觸頭。在另一實(shí)施例中,功率半導(dǎo)體裝置以組來安排以使相應(yīng)組的功率半導(dǎo)體裝置的第一主觸頭全部并聯(lián)連接并且以使相應(yīng)組的功率半導(dǎo)體裝置的第二主觸頭全部并聯(lián)連接。在另外的實(shí)施例中,至少第一組的第二主觸頭連接到第二組的第一主觸頭。安排這樣的組中的功率半導(dǎo)體裝置允許開關(guān)更高的電壓和/或電流。根據(jù)另一實(shí)施例,多個功率半導(dǎo)體裝置和電流分配器單元接合到層壓襯底,其中電流分配器單元優(yōu)選以CMOS或雙極技術(shù)實(shí)現(xiàn)并安裝在IGBT模塊襯底上。在另外特別優(yōu)選的實(shí)施例中,作為IGBT提供功率半導(dǎo)體裝置。在另一實(shí)施例中,電流分配器單元可以安排在功率半導(dǎo)體模塊的外部。另外由包括多個更改的功率半導(dǎo)體模塊的功率半導(dǎo)體陣列來達(dá)成本發(fā)明的目標(biāo),該更改的功率半導(dǎo)體模塊包括多個功率半導(dǎo)體裝置;電流驅(qū)動器單元,適應(yīng)于提供參考電流用于上拉和/或下推功率半導(dǎo)體裝置的控制觸頭;以及更改的電流分配器單元,適應(yīng)于放大和/或分配參考電流到功率半導(dǎo)體模塊,其中每個更改的功率半導(dǎo)體模塊包括多個功率半導(dǎo)體裝置以及適應(yīng)于放大和/或分配參考電流到功率半導(dǎo)體裝置的電流分配器單元,其中電流分配器單元包含有包括多個基于PMOS的晶體管的上拉電流反射鏡以及包括多個基于NMOS的晶體管的下推電流反射鏡,所有上拉晶體管的第一主觸頭并聯(lián)連接到第一電壓源并且所有下推晶體管的第一主觸頭并聯(lián)連接到具有比第一電壓源更低的電壓的第二電壓源,相應(yīng)上拉晶體管的第二主觸頭和相應(yīng)`下推晶體管的第二主觸頭與功率半導(dǎo)體裝置的相應(yīng)控制觸頭連接在一起,上拉晶體管的控制觸頭全部并聯(lián)連接到更改的電流分配器單元用于接收上拉電流并且下推晶體管的控制觸頭全部并聯(lián)連接到更改的電流分配器單元用于接收下推電流,更改的電流分配器單元包括多個基于PMOS的晶體管和多個基于NMOS的晶體管,其中基于PMOS的晶體管的控制觸頭一起連接到電流驅(qū)動器單元用于接收下推電流并且基于NMOS的晶體管的控制觸頭一起連接到電流驅(qū)動器單元用于接收上拉電流,相應(yīng)基于PMOS的晶體管的第二主觸頭耦合到相應(yīng)更改的功率半導(dǎo)體模塊用于提供上拉電流并且耦合到相應(yīng)更改的功率半導(dǎo)體模塊的第二主觸頭用于提供下推電流。本領(lǐng)域技術(shù)人員從上述控制觸頭驅(qū)動系統(tǒng)和/或功率半導(dǎo)體模塊可推導(dǎo)功率半導(dǎo)體陣列的另外的實(shí)施例和優(yōu)勢。另外由用于操作上述控制觸頭驅(qū)動系統(tǒng)、上述功率半導(dǎo)體模塊和/或功率半導(dǎo)體陣列的方法來達(dá)成本發(fā)明的目標(biāo),其中電流驅(qū)動器單元交替提供正的矩形電流作為上拉參考電流,接著的是作為下推參考電流的負(fù)的矩形電流。提供這樣的電流允許“接通(switching on)”或“切斷(switching off )”相應(yīng)功率半導(dǎo)體裝置的控制觸頭。根據(jù)另一實(shí)施例,正的矩形電流包括&和t2之間的矩形電流I1,接著的是t2和&之間的矩形電流I2,接著的是t3和t4之間的矩形電流I3,其中I1 > I3 > I2并且t4 ^t3 ^t2 ^t1,并且該負(fù)的矩形電流包括t6和t7之間的矩形電流15,接著的是t7和t8之間的矩形電流I6,接著的是&和^之間的矩形電流I5,其中I5彡I6并且t9彡t8彡t7彡t6。使用接在彼此之后的這樣的矩形電流改進(jìn)了用于接通或切斷功率半導(dǎo)體裝置的控制觸頭的開關(guān)算法。在另一實(shí)施例中,檢測故障的步驟包括在14和15之間提供矩形電流I4,其中I2彡I4并且t5彡t4,和/或通過在t9和t1(l之間提供矩形電流I7,其中I7彡I5并且t10彡t9。因此,在上述和t4之間的“過渡階段(transition phase)”之后,具有較低的值I4的“檢測階段(detection phase)”接在t4和&之間以節(jié)省電力,其中I4優(yōu)選流經(jīng)參考晶體管和電壓源。相同的應(yīng)用于^和t1(l。


在下文中將參考實(shí)施例的示例來更詳細(xì)地描述本發(fā)明,本發(fā)明并不限制于該實(shí)施例的示例。圖1示出并聯(lián)的多個IGBT的現(xiàn)有技術(shù)連接,
圖2示出如圖1中所示的并聯(lián)IGBT與IGBT驅(qū)動器串聯(lián)連接的現(xiàn)有技術(shù)連接,
圖3示出從現(xiàn)有技術(shù)已知的所謂密勒效應(yīng)(Miller effect),
圖4示出如從現(xiàn)有技術(shù)已知的柵極-發(fā)射極電壓和電流的簡化電路和波形,
圖5示出如從現(xiàn)有技術(shù)已知的個體柵極驅(qū)動,
圖6示出如從現(xiàn)有技術(shù)已知的驅(qū)動器之間的技術(shù)公差所引起的失配,
圖7示出如從現(xiàn)有技術(shù)已知的過渡階段期間的三個電流電平, 圖8示出根據(jù)本發(fā)明的優(yōu) 選實(shí)施例的電流驅(qū)動模式的實(shí)施例,
圖9示出根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的控制觸頭驅(qū)動系統(tǒng),
圖10示出根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的功率半導(dǎo)體模塊,
圖11示出根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的安裝在包括控制觸頭驅(qū)動系統(tǒng)的襯底上的4個IGBT和2個續(xù)流二極管的可能放置,
圖12示出根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的功率半導(dǎo)體陣列,
圖13示出根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的用于操作控制觸頭驅(qū)動系統(tǒng)的優(yōu)選上拉電流和下推電流,
圖14示出根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的電流傳感器,
圖15示出根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的電流分配器單元的另外優(yōu)選的實(shí)施例,以及圖16到圖18以及圖20到圖22分別示出用根據(jù)如圖15和圖19中所示的本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的控制觸頭驅(qū)動系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的仿真結(jié)果,以及
圖19示出包括控制觸頭驅(qū)動系統(tǒng)的功率半導(dǎo)體模塊的實(shí)現(xiàn)的另一優(yōu)選實(shí)施例。
具體實(shí)施例方式當(dāng)使用囊封在模塊中的IGBT的并聯(lián)連接來提高開關(guān)能力時,如圖1所示,從現(xiàn)有技術(shù)已知的問題是柵極缺陷并且特別地柵極和發(fā)射極之間的短路連接使模塊中的所有IGBT裝置不可控制。為了改進(jìn)阻斷電壓能力,可按串聯(lián)連接來連接更多模塊(如現(xiàn)有技術(shù)圖2中所示)。在IGBT中的缺陷的情況下,整個系統(tǒng)應(yīng)該用略有減少的電流能力使用剩下的IGBT裝置來繼續(xù)操作或關(guān)閉來自對應(yīng)行的所有IGBT裝置并且分別用略有減少的阻斷電壓能力來繼續(xù)操作。然而,IGBT的柵極的并聯(lián)連接使這樣的特征不可能:一個柵極中的短路連接引起對應(yīng)行中的所有其它柵極的電壓阻斷?,F(xiàn)有技術(shù)教導(dǎo)用于解決上述問題的不同方案。在第一方案內(nèi),可以由在接通和切斷以及切斷和接通IGBT裝置之間的過渡階段外的柵極電流的存在來檢測短路的柵極。然而,用這樣的組驅(qū)動無法檢測有缺陷的柵極的精確數(shù)量。在一些情況下,有缺陷的柵極的數(shù)量是必須知道的重要信息。另一問題是集電極與柵極之間的電容耦合(所謂密勒效應(yīng)),如現(xiàn)有技術(shù)圖3中所示。電容耦合引起上升和下降信號邊沿中的電壓降并且延遲換向(commutation),如圖中所示的。由于過渡階段期間的電流指數(shù)減少,所以用限制開關(guān)速度的柵極電阻器的現(xiàn)有技術(shù)電壓模式控制對集電極柵極電容耦合有減少的抗擾性。IGBT的柵極起到電容器的作用,而兩個電阻器可用于柵極的充電和放電。最終,一個電阻器可用于兩個過程,如現(xiàn)有技術(shù)圖4中所示。該圖示出柵極發(fā)射極電壓和電流的簡化電路和波形。柵極電壓和電流遵從式子V(I) = V0 * (1 - e·齡>’ l(t) = I0 * e-義。如從圖4可
以看出的,并且也由式子所示的,柵極電壓指數(shù)上升,而柵極電流指數(shù)下降并且在某個值之后,柵極可變得對于通過反向集電極柵極耦合推動的電流是敏感的?,F(xiàn)有技術(shù)嘗試通過如現(xiàn)有技術(shù)圖5中所示的個體柵極驅(qū)動來解決此問題,其中每個柵極具有專用柵極驅(qū)動器。在一個柵極失效的情況下,剩下的IGBT裝置將繼續(xù)正確地操作。然而,此配置的問題在于柵極驅(qū)動器之間的失配柵極驅(qū)動器通常包括復(fù)雜的容納大量部件的專用集成電路(ASIC)。因此,技術(shù)公差常常導(dǎo)致如現(xiàn)有技術(shù)圖6中所示的驅(qū)動器之間的大的失配。這樣的失配導(dǎo)致驅(qū)動器的輸入和輸出之間的不同延遲,這意味著一些IGBT可比其它IGBT更早導(dǎo)通,從而在某個瞬間承擔(dān)整個負(fù)載。由于這些裝置的持續(xù)過載,這一缺點(diǎn)減少了整個系統(tǒng)的可靠性。另外的問題是由于大量的柵極驅(qū)動器和所要求的對應(yīng)連接而增加的價格。在另外的方案中,電流模式的應(yīng)用減少了上述密勒效應(yīng)的負(fù)面影響。然而,用此方案也存在驅(qū)動器之間的失配的問題。另一方式是使用可變電流來實(shí)現(xiàn)改進(jìn)的開關(guān),例如h和七4之間的過渡階段期間的三個電流電平,如現(xiàn)有技術(shù)圖7中所示,用于在h中的截止?fàn)顟B(tài)到t4中的導(dǎo)通狀態(tài)之間開關(guān)IGBT。在tl和t2之間的初始瞬間,柵極驅(qū)動器向柵極推動更高電流I1用于更快地達(dá)到柵極閾值電壓VTH。在此值之后,IGBT開始導(dǎo)通并且電流可減小到值I2來限制開關(guān)速度并且分別保護(hù)系統(tǒng)遭受過壓(在有電感性負(fù)載的情況下)。當(dāng)柵極電壓達(dá)到值V3時,其中反向耦合增加它的影響(即來自柵極的電容性灌電流),然后柵極電流可增加到值I3來補(bǔ)償最后瞬間期間的電流損失。本發(fā)明提出使用常數(shù)電流(代替電壓)來控制IGBT的柵極的電流驅(qū)動器單元1,由此取決于操作以不同方向來施加電流,例如用于打開或關(guān)閉IGBT。圖8示出由電流驅(qū)動器單元I提供的電流的實(shí)施例。如可以看出的,使用矩形電流脈沖(正電流脈沖和負(fù)電流脈沖)。這兩個電流源提供準(zhǔn)確的電流用于上拉和下推柵極。使用這樣的電流驅(qū)動器單元I,柵極電壓以常數(shù)速度線性上升。換句話說,施加到柵極的電流引起柵極電容線性上升或分別下降電壓。上升或下降電壓的速度取決于柵極電容以及上拉和下推電流的值并且可以通過改變這些電流而控制。在理想情況中,充電和放電電流具有常數(shù)值并且僅存在于過渡階段期間。當(dāng)柵極電壓達(dá)到接近電源電壓的值時,然后電流停止流動。因此,常數(shù)電流的施加減少了密勒效應(yīng),即集電極和柵極之間的耦合效應(yīng)。因此非常可能具有更多的電流源和開關(guān)來提供如下文在圖13中論述的電流形狀。本發(fā)明的主要思想是使用構(gòu)成電流分配器單元3的兩個電流反射鏡2來另外放大和/或分配多裸片IGBT模塊的柵極的電流脈沖。以這樣的方式,控制觸頭驅(qū)動系統(tǒng)可以驅(qū)動多于一個柵極和/或IGBT裝置。電流反射鏡2可以實(shí)現(xiàn)為電路,例如,實(shí)現(xiàn)為混合或集成電路,并且可以封裝在IGBT模塊中,優(yōu)選接近受控IGBT而提供。圖9示出上述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。來自外部IGBT驅(qū)動器、電流驅(qū)動器單元I的電流脈沖施加到基于NMOS的以及基于PMOS的參考晶體管麗I和MPl。參考晶體管以“二極管”連接并且它們限定晶體管麗2、麗3等以及MP2、MP3等的偏置電壓。因?yàn)樵诖饲闆r下漏極-源極電壓Vds通常大于或等于飽和電壓
權(quán)利要求
1.一種用于多個功率半導(dǎo)體裝置的控制觸頭驅(qū)動系統(tǒng),包括適應(yīng)于提供參考電流用于上拉和/或下推所述多個功率半導(dǎo)體裝置的控制觸頭的電流驅(qū)動器單元(I)以及適應(yīng)于放大和/或分配所述參考電流到所述功率半導(dǎo)體裝置的所述控制觸頭的電流分配器單元(3),其中 所述電流分配器單元(3)包含有包括多個基于PMOS的晶體管的上拉電流反射鏡(2)以及包括多個基于NMOS的晶體管的下推電流反射鏡(2), 所有上拉晶體管的第一主觸頭并聯(lián)連接到第一電壓源并且所有下推晶體管的第一主觸頭并聯(lián)連接到具有比所述第一電壓源更低的電壓的第二電壓源, 相應(yīng)上拉晶體管的第二主觸頭和相應(yīng)下推晶體管的第二主觸頭連接在一起并且適應(yīng)于提供電流到功率半導(dǎo)體裝置的相應(yīng)控制觸頭,以及 所述上拉晶體管的所述控制觸頭全部并聯(lián)連接到所述電流驅(qū)動器單元用于接收上拉電流并且所述下推晶體管的所述控制觸頭全部并聯(lián)連接到所述電流驅(qū)動器單元用于接收下推電流。
2.根據(jù)以前的權(quán)利要求所述的控制觸頭驅(qū)動系統(tǒng),其中所述上拉電流反射鏡(2)包括基于PMOS的上拉參考晶體管并且所述下推電流反射鏡(2)包括基于NMOS的下推參考晶體管, 所述上拉參考晶體管的所述第一主觸頭連接到所有所述上拉晶體管的第一主觸頭并且所述下推參考晶體管的所述第一主觸頭連接到所有所述下推晶體管的第一主觸頭, 所述上拉參考晶體管的所述控制觸頭連接到所述上拉晶體管的所述控制觸頭并且所述下推參考晶體管的所述控制觸頭連接到所述下推晶體管的所述控制觸頭,以及 所述上拉參考晶體管的所述第二主觸頭連接到所述電流驅(qū)動器單元用于接收所述上拉電流,并且所述下 推參考晶體管的所述第二主觸頭連接到所述電流驅(qū)動器單元用于接收所述下推電流。
3.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的控制觸頭驅(qū)動系統(tǒng),包括電流傳感器(6),用于檢測功率半導(dǎo)體裝置的控制觸頭的故障,其中所述電流傳感器(6)連接到所述上拉晶體管的所述第一主觸頭和/或所述下推晶體管的所述第一主觸頭。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的控制觸頭驅(qū)動系統(tǒng),其中所述上拉電流反射鏡(2)包括多個基于PMOS的電壓限制裝置并且所述下推電流反射鏡(2)包括多個基于NMOS的電壓限制裝置,至少一個電壓限制裝置與所述上拉晶體管或所述下推晶體管以及所述下推晶體管或所述上拉晶體管之間的其主觸頭串聯(lián)連接。
5.一種功率半導(dǎo)體模塊(4),包括根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的控制觸頭驅(qū)動系統(tǒng)和多個功率半導(dǎo)體裝置,其中相應(yīng)功率半導(dǎo)體裝置的所述控制觸頭連接到相應(yīng)上拉晶體管的所述第二主觸頭和相應(yīng)下推晶體管的所述第二主觸頭。
6.根據(jù)以前的權(quán)利要求所述的功率半導(dǎo)體模塊(4),其中所述功率半導(dǎo)體裝置以組來安排,以使相應(yīng)組的所述功率半導(dǎo)體裝置的所述第一主觸頭全部并聯(lián)連接并且以使所述相應(yīng)組的所述功率半導(dǎo)體裝置的所述第二主觸頭全部并聯(lián)連接。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的功率半導(dǎo)體模塊(4),其中至少第一組的所述第二主觸頭連接到第二組的所述第一主觸頭。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的功率半導(dǎo)體模塊(4),其中至少所述多個功率半導(dǎo)體裝置和所述電流分配器單元接合到層壓襯底。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的功率半導(dǎo)體模塊(4),其中作為IGBT提供所述功率半導(dǎo)體裝置。
10.一種包括多個更改的功率半導(dǎo)體模塊的功率半導(dǎo)體陣列,所述多個更改的功率半導(dǎo)體模塊包括多個功率半導(dǎo)體裝置,適應(yīng)于提供參考電流用于上拉和/或下推所述功率半導(dǎo)體裝置的控制觸頭的電流驅(qū)動器單元(1),以及適應(yīng)于放大和/或分配所述參考電流到所述功率半導(dǎo)體模塊(4)的更改的電流分配器單元(3),其中 所述更改的功率半導(dǎo)體模塊每個包括多個功率半導(dǎo)體裝置以及適應(yīng)于放大和/或分配所述參考電流到所述功率半導(dǎo)體裝置的電流分配器單元(3 ),其中 所述電流分配器單元(3)包含有包括多個基于PMOS的晶體管的上拉電流反射鏡(2)以及包括多個基于NMOS的晶體管的下推電流反射鏡(2), 所有上拉晶體管的第一主觸頭并聯(lián)連接到第一電壓源并且所有下推晶體管的第一主觸頭并聯(lián)連接到具有比所述第一電壓源更低的電壓的第二電壓源, 相應(yīng)上拉晶體管的第二主觸頭和相應(yīng)下推晶體管的第二主觸頭與功率半導(dǎo)體裝置的相應(yīng)控制觸頭連接在一起, 所述上拉晶體管的所述控制觸頭全部并聯(lián)連接到所述更改的電流分配器單元用于接收上拉電流并且所述下推晶體管的所述控制觸頭全部并聯(lián)連接到所述更改的電流分配器單元用于接收下推電流, 所述更改的電流分配器單元(5)包括多個基于PMOS的晶體管和多個基于NMOS的晶體管,其中 所述基于PMOS的晶體管的所述控制觸頭一起連接至所述電流驅(qū)動器單元用于接收所述下推電流并且所述基于NMOS的晶體管的所述控制觸頭一起連接至所述電流驅(qū)動器單元用于接收所述上拉電流, 相應(yīng)基于PMOS的晶體管的所述第二主觸頭耦合到相應(yīng)更改的功率半導(dǎo)體模塊用于提供所述上拉電流以及耦合到相應(yīng)更改的功率半導(dǎo)體模塊的所述第二主觸頭用于提供所述下推電流。
11.一種操作根據(jù)相應(yīng)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的控制觸頭驅(qū)動系統(tǒng)、功率半導(dǎo)體模塊(4)和/或功率半導(dǎo)體陣列的方法,其中所述電流驅(qū)動器單元(I)交替提供正的矩形電流作為上拉參考電流,接著的是作為下推參考電流的負(fù)的矩形電流。
12.根據(jù)以前的權(quán)利要求所述的方法,其中所述正的矩形電流包括h和t2之間的矩形電流I1,接著的是t2和&之間的矩形電流I2,接著的是t3和^之間的矩形電流I3,其中I1^ I3 ^ I2并且t4彡t3彡t2彡h,并且所述負(fù)的矩形電流包括t6和t7之間的矩形電流I5,接著的是t7和〖8之間的矩形電流I6,接著的是t8和〖9之間的矩形電流I5,其中I5 ^ I6并且t9彡t8彡t7彡t6。
13.根據(jù)以前的權(quán)利要求并根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法,包括通過在t4和t5之間提供矩形電流I4其中I2彡I4并且t5彡t4,和/或通過在^和t1Q之間提供矩形電流I7,其中I7彡I5并且t10彡t9的檢測故障的步驟。
全文摘要
本發(fā)明涉及多個功率半導(dǎo)體裝置的控制觸頭驅(qū)動系統(tǒng),包括適應(yīng)于提供參考電流用于上拉和/或下推功率半導(dǎo)體裝置的控制觸頭的電流驅(qū)動器單元(1),以及適應(yīng)于放大和/或分配參考電流到功率半導(dǎo)體裝置的控制觸頭的電流分配器單元(3),其中電流分配器單元(3)包含包括多個基于PMOS的晶體管的上拉電流反射鏡(2)以及包括多個基于NMOS的晶體管的下推電流反射鏡(2),相應(yīng)上拉晶體管的第二主觸頭和相應(yīng)下推晶體管的第二主觸頭連接在一起并且適應(yīng)于提供電流到功率半導(dǎo)體裝置的相應(yīng)控制觸頭,并且上拉晶體管的控制觸頭全部并聯(lián)連接到電流驅(qū)動器單元用于接收上拉電流并且下推晶體管的控制觸頭全部并聯(lián)連接到電流驅(qū)動器單元用于接收下推電流。
文檔編號H03K17/567GK103078616SQ20121041515
公開日2013年5月1日 申請日期2012年10月26日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月26日
發(fā)明者N.斯拉沃夫, R.施內(nèi)爾 申請人:Abb 技術(shù)有限公司
網(wǎng)友詢問留言 已有0條留言
  • 還沒有人留言評論。精彩留言會獲得點(diǎn)贊!
1