專利名稱:約束功率半導(dǎo)體器件的安全工作區(qū)軌跡的控制電路的制作方法
【專利摘要】一種用于在功率半導(dǎo)體器件的工作期間約束所述功率半導(dǎo)體器件的安全工作區(qū)SOA軌跡的控制電路，所述功率半導(dǎo)體器件位于電源和負(fù)載之間，所述控制電路包括：具有第一阻抗R1的第一電阻器；以及具有第二阻抗R2的第二電阻器，其中，所述第一阻抗和所述第二阻抗形成標(biāo)量，用于縮放在所述負(fù)載的兩端獲取的電壓測(cè)量值VLOAD，并且其中，所述控制電路根據(jù)所述標(biāo)量與在所述負(fù)載的兩端獲取的電壓測(cè)量值VLOAD的乘積來(lái)構(gòu)造用于控制所述功率半導(dǎo)體器件的控制電壓，從而約束所述功率半導(dǎo)體器件的輸出電壓。
【專利說(shuō)明】約束功率半導(dǎo)體器件的安全工作區(qū)軌跡的控制電路

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及用于在位于電源和負(fù)載之間的功率半導(dǎo)體器件的工作期間約束該功率半導(dǎo)體器件的安全工作區(qū)(SOA)軌跡的方法和電路。本實(shí)用新型特別地但是非排他性地應(yīng)用于約束在電源和負(fù)載之間的以高邊配置的N溝道增強(qiáng)型功率MOSFET的SOA軌跡，通過(guò)構(gòu)造用于控制功率MOSFET的控制電壓以約束該功率MOSFET的輸出電壓。

【背景技術(shù)】
[0002]諸如功率金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管(MOSFET)等功率半導(dǎo)體器件典型地用于對(duì)例如在自動(dòng)控制和脈寬調(diào)制電機(jī)控制應(yīng)用中的感應(yīng)負(fù)載切換電源開(kāi)(ON)和關(guān)(OFF)。該功率MOSFET具有用于控制該功率MOSFET的柵電極、連接到該電源的漏電極以及連接到該負(fù)載的源電極。在工作期間，當(dāng)功率MOSFET被轉(zhuǎn)換到斷開(kāi)(OFF)以切斷(OFF)該負(fù)載，存儲(chǔ)在該感應(yīng)負(fù)載中的感應(yīng)能量可導(dǎo)致該功率MOSFET的源電壓降到地電位之下。在某些情況下，該功率MOSFET的源漏電壓增加直到其超過(guò)源漏電子雪崩電壓，導(dǎo)致在功率MOSFET的內(nèi)部寄生的反并聯(lián)的二極管中的傳導(dǎo)，其可導(dǎo)致電子雪崩感應(yīng)的功率MOSFET失效。因此，在保護(hù)功率半導(dǎo)體器件免受電子雪崩感應(yīng)失效并且在約束的安全工作區(qū)(SOA)中運(yùn)行該功率MOSFET方面做出過(guò)努力。SOA表示最大的電壓和電流條件，在該條件下，任何這樣的功率半導(dǎo)體器件可以不對(duì)器件造成自損的情況下運(yùn)行。
[0003]對(duì)延長(zhǎng)功率MOSFET壽命所做努力的一個(gè)現(xiàn)有實(shí)例中，源漏電壓的變化率由次級(jí)柵極驅(qū)動(dòng)電路通過(guò)MOSFET “米勒電容”控制。該次級(jí)柵極驅(qū)動(dòng)通過(guò)選擇用于該功率MOSFET的高阻抗主柵極驅(qū)動(dòng)電路而獲得，其與MOSFET內(nèi)嵌的“米勒電容”相互作用。盡管如此，然而，在這個(gè)實(shí)例的“柵極成形”中，MOSFET安全工作區(qū)(SOA)軌跡僅僅在特定情形中被約束，并且這個(gè)技術(shù)對(duì)于參數(shù)波動(dòng)不堅(jiān)固。
[0004]在另一個(gè)實(shí)例中，次級(jí)柵極驅(qū)動(dòng)電路源自源漏電壓并且該感應(yīng)負(fù)載由箝位控制電路箝位。然而，在這個(gè)實(shí)例中，當(dāng)與傳統(tǒng)負(fù)載使用時(shí)，“箝位”MOSFET SOA軌跡不產(chǎn)生最小峰值功率。實(shí)際上，該峰值功率僅僅在極端運(yùn)行情況下最小化。
[0005]圖1示出了用圖表示的約束功率半導(dǎo)體器件的SOA的這些上述的現(xiàn)有實(shí)例。圖1還以源漏電壓(Vds)在曲線圖1的X軸上和漏電流(Id)在曲線圖1的y軸上示出了諸如功率MOSFET的功率半導(dǎo)體器件的最大額定正向偏移安全工作區(qū)(SOA)軌跡12的曲線圖1。該SOA軌跡12表示該功率MOSFET在例如最大峰值結(jié)溫和案例溫度25°C下可安全地處理的最大同時(shí)源漏電壓和漏電流。
[0006]按照每一個(gè)上述的現(xiàn)有實(shí)例，功率半導(dǎo)體器件可被用于轉(zhuǎn)換箝位的和未箝位的感應(yīng)負(fù)載。對(duì)于未箝位的感應(yīng)負(fù)載，在電子雪崩期間在功率MOSFET中消耗的所存儲(chǔ)的感應(yīng)能量必須小于功率MOSFET的額定能量吸收限制。而且，必須調(diào)節(jié)功率MOSFET可處理的最大同時(shí)源漏電壓和漏電流以用于不同的工作條件，例如案例溫度。因而，可以看到使用上述現(xiàn)有方法的“柵極成形” SOA軌跡16約束了功率MOSFET的SOA軌跡12。對(duì)于箝位的負(fù)載，諸如上述現(xiàn)有實(shí)例，由圖1可以看到，“箝位” SOA軌跡14還約束了功率MOSFET的SOA軌跡12，但是峰值功率僅僅在極端工作情況下最小化，例如電池電壓向著MOSFET的最大源漏電壓增加。還可以看到，使用“柵極成形”的方法比“箝位”方法，在更大范圍的工作條件下約束功率。然而，當(dāng)漏電流和漏源電壓處于峰值水平時(shí)，峰值功率沒(méi)有被顯著約束。
[0007]還可以從圖1的“箝位”14和“柵極成形”16兩者軌跡看出漏電流(Id)被約束為初始的漏電流(Id(_； ))18,并且當(dāng)沒(méi)有漏電流穿過(guò)功率MOSFET時(shí)，源漏電壓是源電壓(例如電池電壓)(Vbat) 20。盡管如此，存在進(jìn)一步約束功率半導(dǎo)體器件的SOA在例如更大范圍的工作條件下以更好地保護(hù)其免受峰值負(fù)載和電子雪崩感應(yīng)失效。
[0008]對(duì)本實(shí)用新型背景的討論在此被包括用于解釋本實(shí)用新型。這不應(yīng)當(dāng)作是承認(rèn)所引用的現(xiàn)有實(shí)例在本申請(qǐng)的 優(yōu)先權(quán)日:被公開(kāi)、公知、或是公知常識(shí)部分。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0009]根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)方面，提供一種用于在功率半導(dǎo)體器件的工作期間約束所述功率半導(dǎo)體器件的安全工作區(qū)(SOA)軌跡的控制電路，所述功率半導(dǎo)體器件位于電源和負(fù)載之間，所述控制電路包括:
[0010]具有第一阻抗(R1)的第一電阻器，所述第一電阻器位于所述功率半導(dǎo)體器件的輸出端和所述功率半導(dǎo)體器件的控制電極之間；以及
[0011]具有第二阻抗(R2)的第二電阻器，所述第二電阻器位于所述負(fù)載的輸出端和所述功率半導(dǎo)體器件的所述控制電極之間，其中
[0012]所述第一阻抗和所述第二阻抗形成標(biāo)量，用于縮放在所述負(fù)載的兩端獲取的電壓測(cè)量值(v_)，并且其中
[0013]所述控制電路根據(jù)所述標(biāo)量與在所述負(fù)載的兩端獲取的電壓測(cè)量值(Vumd)的乘積來(lái)構(gòu)造用于控制所述功率半導(dǎo)體器件的控制電壓，從而約束所述功率半導(dǎo)體器件的輸出電壓。
[0014]在實(shí)施例中，通過(guò)將偏移量添加給所述控制電壓來(lái)偏移所述控制電壓。
[0015]在實(shí)施例中，該控制電路，進(jìn)一步包括位于所述負(fù)載和所述功率半導(dǎo)體器件的所述控制電極之間的非線性元件，其中，所述偏移量包括由所述標(biāo)量與在所述非線性元件的兩端獲取的電壓測(cè)量值的乘積。
[0016]優(yōu)選地，該標(biāo)量為:一 I/(R2ZR1+!)。
[0017]在實(shí)施例中，該控制電路進(jìn)一步包括位于所述負(fù)載和所述功率半導(dǎo)體器件的所述控制電極之間的非線性元件(Dl)，并且所述偏移量包括所述標(biāo)量與在所述非線性元件的兩端獲取的電壓測(cè)量值(Vdi)的乘積。
[0018]優(yōu)選地，該控制電壓為.— I/ (R 2/%+1) +Vm.— I/ (R 2/^+1)。
[0019]在實(shí)施例中，所述功率半導(dǎo)體器件是N溝道增強(qiáng)型功率MOSFET。
[0020]根據(jù)本實(shí)用新型的另一個(gè)方面，提供一種在功率半導(dǎo)體器件的工作期間約束功率半導(dǎo)體器件的安全工作區(qū)(SOA)軌跡的方法，所述功率半導(dǎo)體器件位于電源和負(fù)載之間，所述方法包括:
[0021]獲取負(fù)載兩端的電壓測(cè)量值(Vum);
[0022]選擇標(biāo)量用于縮放所獲取的負(fù)載兩端的電壓測(cè)量值(V麵);以及
[0023]根據(jù)該標(biāo)量與在負(fù)載的兩端獲取的電壓測(cè)量值(Vumd)的乘積來(lái)借助控制電路構(gòu)造用于控制該功率半導(dǎo)體器件控制電壓，從而約束該功率半導(dǎo)體的輸出電壓。
[0024]優(yōu)選地，該功率半導(dǎo)體器件是功率金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管(MOSFET)，用于切換例如在自動(dòng)起動(dòng)器電機(jī)控制應(yīng)用中的負(fù)載。實(shí)際上，該功率半導(dǎo)體器件優(yōu)選地是在電源和諸如起動(dòng)器電機(jī)之類的感應(yīng)負(fù)載之間以高邊配置的N溝道增強(qiáng)型功率M0SFET。該功率MOSFET的控制電壓進(jìn)而約束該功率MOSFET的輸出電壓以致約束該功率MOSFET的SOA以最大化其壽命。即在功率MOSFET發(fā)生顯著退化之前通過(guò)最小化功率MOSFET上的電子雪崩壓力的事件和最小化峰值功率產(chǎn)生和/或功率MOSFET的總能量吸收而最大化開(kāi)關(guān)循環(huán)的數(shù)量。這樣，該SOA被約束以使得最低限度地利用功率MOSFET的S0A。
[0025]本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)意識(shí)到，功率半導(dǎo)體器件包括諸如功率M0SFET、以及雙極結(jié)晶體管(BJT)、閘流晶體管和絕緣柵極雙極型晶體管(IGBT)之類的器件。
[0026]在實(shí)施例中，該方法進(jìn)一步包括:選擇在控制電路中的位于功率半導(dǎo)體器件的輸出電極和功率半導(dǎo)體器件的控制電極之間的第一阻抗(R1)和選擇在控制電路中的位于負(fù)載的輸出端和功率半導(dǎo)體器件的控制電極之間的第二阻抗(R2)，以形成標(biāo)量。
[0027]優(yōu)選地，該標(biāo)量是:一 I/(R2ZR1+!)。
[0028]在另一個(gè)實(shí)施例中，該方法進(jìn)一步包括:通過(guò)給該控制電壓添加偏移量來(lái)偏移該控制電路的控制電壓。在該實(shí)施例中，該控制電路進(jìn)一步包括位于負(fù)載和功率半導(dǎo)體器件的控制電極之間的非線性元件(Dl)，并且偏移量包括標(biāo)量與在非線性元件的兩端獲取的電壓測(cè)量值(Vdi)的乘積。
[0029]另外，在實(shí)施例中，控制電壓是:
[0030]Vload.— I/0VX+1) +Vdi.— I/0VX+1) ο
[0031 ] 參考功率MOSFET實(shí)施例，控制電壓是功率MOSFET的柵源電壓(Vgs)?？刂齐姌O是功率MOSFET的柵電極并且輸出電極是功率MOSFET的源電極。而且正如意識(shí)到的，連接到電源(例如電池)的功率半導(dǎo)體器件的輸入電極是功率MOSFET的漏電極。
[0032]再次參考功率MOSFET實(shí)施例，上面的控制電路具有對(duì)于由例如電源瞬變對(duì)功率MOSFET的錯(cuò)誤激活的高度魯棒性。這個(gè)通過(guò)具有缺少漏柵極耦合的控制電路獲得。而且，通過(guò)選擇第一和第二阻抗(RjPR2)選擇本實(shí)用新型實(shí)施例的約束的SOA軌跡，以使得最低的峰值功率可被獲得用于任意給定的電源輸入電壓。而且，正如意識(shí)到的，通過(guò)選擇札和R2，SOA軌跡被選擇作為介于峰值功率消耗和功率MOSFET的總能量吸收之間的平衡。峰值功率的降低導(dǎo)致半導(dǎo)體管芯和功率MOSFET的封裝材料的物理張力最小化。而且，總能量吸收中的降低導(dǎo)致由半導(dǎo)體管芯和封裝材料經(jīng)受的峰值溫度最小化并由此延長(zhǎng)功率MOSFET的壽命。

【附圖說(shuō)明】

[0033]現(xiàn)將參考附圖來(lái)描述實(shí)用新型的實(shí)施例，其中:
[0034]圖1是用于功率半導(dǎo)體器件的最大比率的正向偏移量安全工作區(qū)(SOA)軌跡的圖，示出了現(xiàn)有技術(shù)中努力約束SOA軌跡以保護(hù)功率半導(dǎo)體器件的實(shí)例；
[0035]圖2是用于圖1的功率半導(dǎo)體器件的最大比率的正向偏移量安全工作區(qū)(SOA)軌跡的進(jìn)一步的圖，示出根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施例的約束的SOA軌跡；
[0036]圖3是描繪根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施例的用于功率MOSFET的至少一個(gè)控制電路的示意圖；
[0037]圖4是描繪根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施例的用于功率MOSFET的控制電路的進(jìn)一步的示意圖；
[0038]圖5是描繪根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施例的在功率MOSFET的開(kāi)關(guān)期間的功率MOSFET的漏電流和柵源電壓的示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0039]現(xiàn)在參考圖2，用于功率半導(dǎo)體器件的最大比率的正向偏移量安全工作區(qū)(SOA)軌跡12被示出在曲線圖2。如上所述的，SOA軌跡12表示功率MOSFET可安全處理的最大同時(shí)源漏電壓和漏電流。在本實(shí)用新型的實(shí)施例中，SOA軌跡12是以高邊配置在電源和負(fù)載之間的N溝道增強(qiáng)型功率MOSFET被約束成受約束的SOA軌跡24。本領(lǐng)域技術(shù)人員將意識(shí)到曲線圖2可描繪用于諸如BJT的其它器件的SOA軌跡。盡管如此，可以看到功率MOSFET的源漏電壓被約束并且峰值功率產(chǎn)生以及功率MOSFET的總能量吸收被約束以最低限度地利用功率MOSFET的SOA。
[0040]根據(jù)上述方法產(chǎn)生約束的SOA軌跡24。即，在功率MOSFET工作期間，該方法包括:獲取負(fù)載兩端的電壓測(cè)量值(V_);選擇標(biāo)量用于縮放該獲取的跨在負(fù)載上的電壓測(cè)量值(Vload);以及如圖3和4所示，根據(jù)由標(biāo)量與在負(fù)載的兩端獲取的電壓測(cè)量值(Vumd)的乘積來(lái)借助控制電路構(gòu)造用于控制該功率半導(dǎo)體器件的控制電壓，從而約束該功率MOSFET的輸出電壓。在圖3中，提供了用于切換負(fù)載28的ON和OFF的開(kāi)關(guān)電路26。如所描述的，負(fù)載是汽車的起動(dòng)器電機(jī)，其借助功率M0SFET30來(lái)開(kāi)關(guān)。
[0041]功率M0SFET30的工作由控制電路34控制，控制電路34被配置為控制從電池32向負(fù)載28的電力供應(yīng)并且將功率M0SFET30的SOA軌跡約束成如上所述的示出在圖2中的受約束的SOA軌跡。而且，在圖3中示出的實(shí)施例中，控制電路34包括用于在某種情況下使約束功率M0SFET30的SOA軌跡的功能失效的開(kāi)關(guān)。盡管如此，在能夠約束時(shí)，在功率M0SFET30的工作期間跨過(guò)負(fù)載的電壓測(cè)量值(Vum)被標(biāo)量為構(gòu)造的用于功率M0SFET30的控制電壓。來(lái)自功率MOSFET的輸出電壓被減去跨在負(fù)載上的電壓(Vlom)并由此由如所述的標(biāo)量為構(gòu)造的控制電壓標(biāo)量。因而，功率M0SFET30的輸出電壓由閉環(huán)控制電路約束。
[0042]圖4比圖3更詳細(xì)地示出了具有用于約束SOA軌跡的控制電路的開(kāi)關(guān)電路36。圖4中示出的實(shí)施例的功率M0SFET1是以高邊在電壓源4和感應(yīng)負(fù)載5之間的N溝道增強(qiáng)型功率M0SFET1。N溝道增強(qiáng)型功率M0SFET1具有包括用于提供電壓給開(kāi)關(guān)M0SFET1開(kāi)(ON)和關(guān)(OFF)的DC電源的主柵極驅(qū)動(dòng)電路2。本領(lǐng)域技術(shù)人員將意識(shí)到當(dāng)柵源電壓超過(guò)閾值電壓(Vth)時(shí)功率MOSFET開(kāi)關(guān)為開(kāi)(ON)和當(dāng)柵源電壓小于閾值電壓時(shí)開(kāi)關(guān)為關(guān)(OFF)。而且，當(dāng)功率MOSFET開(kāi)關(guān)為OFF時(shí)，存儲(chǔ)在負(fù)載5中的感應(yīng)能量可導(dǎo)致功率M0SFET1的源電壓下降到地電位之下足夠遠(yuǎn)從而不會(huì)誘發(fā)M0SFET電子雪崩模式，該電子雪崩模式在如果功率M0SFET1的SOA沒(méi)有最優(yōu)的約束的情況下將導(dǎo)致功率M0SFET1電子雪崩感應(yīng)失效。因此，開(kāi)關(guān)電路26包括了用于約束功率M0SFET1的SOA的抗雪崩控制電路3。
[0043]現(xiàn)結(jié)合圖5來(lái)解釋圖4的功率M0SFET1的工作。主柵極驅(qū)動(dòng)電路2在閉合(CLOSED)和斷開(kāi)(OPEN)狀態(tài)38之間切換開(kāi)(ON)和關(guān)(OFF)。例如，MOSFET可被在20Hz處被開(kāi)關(guān)并且占用I微秒以在狀態(tài)之間開(kāi)關(guān)。在這個(gè)時(shí)間期間，由于MOSFET漏電流上升和下降會(huì)產(chǎn)生開(kāi)關(guān)功率的損耗。相應(yīng)地，從功率MOSFETI的漏電極流到源電極的MOSFET漏電流(Id) 40被切換為開(kāi)(ON)并且在主柵極驅(qū)動(dòng)電路2被閉合(CLOSED)之后經(jīng)一段時(shí)間而上升到其最大值并且在主柵極驅(qū)動(dòng)2被斷開(kāi)(OPENED)之后經(jīng)一段時(shí)間而下降到零。MOSFET柵源電壓(Vgs) 42示出了當(dāng)主柵極驅(qū)動(dòng)電路2被切換為開(kāi)(ON)和關(guān)(OFF) 二者時(shí)控制功率MOSFET I的控制電壓。即，在主柵極驅(qū)動(dòng)電路2開(kāi)關(guān)為開(kāi)(ON)時(shí)，功率MOSFET I處在飽和模式并且由主柵極驅(qū)動(dòng)電路2控制。當(dāng)主柵極驅(qū)動(dòng)電路2開(kāi)關(guān)為關(guān)(OFF)時(shí)，功率MOSFETI進(jìn)入線性模式并且由電子雪崩控制電路3控制。
[0044]抗雪崩控制電路3包括具有第一阻抗并被放置在功率M0SFET1的源電極和功率M0SFET1的柵電極之間的第一電阻器(R1)。電路3還包括具有第二阻抗并被放置在負(fù)載5的輸出和功率M0SFET1的柵電極之間的第二電阻器(R2)。如所述的，第一阻抗和第二阻抗形成用于縮放負(fù)載兩端的電壓測(cè)量值(Vumd)的標(biāo)量。這樣，根據(jù)負(fù)載5兩端的經(jīng)縮放的電壓測(cè)量值，控制電路3可構(gòu)造用于控制功率M0SFET1的控制電壓。而且，選擇阻抗以約束功率MOSFETI的輸出電壓。
[0045]此外，控制電路3包括二極管(Dl)的形式的非線性元件并且控制電壓通過(guò)添加偏移量給經(jīng)縮放的控制電壓而被偏移。在實(shí)施例中，該偏移量包括標(biāo)量與在二極管(Dl)兩端的電壓測(cè)量值的乘積，以使得控制電壓即介于功率MOSFET的柵電極和源電極之間的電壓是:
[0046]Vgs= V L0AD.— I/0VX+1) +Vm.— I/0VX+1) O
[0047]開(kāi)關(guān)電路36的典型參數(shù)包括12V(Vbat= 12V)的電池電源電壓和20A(I d(initial)=20A)的功率M0SFET1的初始漏電流。對(duì)于功率M0SFET1，介于功率M0SFET1的源電極和漏電極之間的電阻器在其接通ON時(shí)是5m Ω (Rds= 5m Ω )，將其接通為ON的介于功率M0SFET1的柵電極和源電極之間所需的最小柵極閾值電壓是4V(Vth= 4V)，并且功率M0SFET1的跨導(dǎo)是 100A/V(gm= 100A/V) ο
[0048]對(duì)于功率M0SFET1，如圖4中所示，當(dāng)其工作在線性區(qū)域時(shí)由抗雪崩控制電路3控制:
[0049]Vgs= V TH+Id.l/gm 等式 I
[0050]在實(shí)施例中:
[0051]I1=VgsA1
[0052]相應(yīng)地，在具有主柵極驅(qū)動(dòng)電路2的柵極驅(qū)動(dòng)開(kāi)關(guān)斷開(kāi)(OPEN)的穩(wěn)定狀態(tài)中-11=I2
[0053]Vg= OV-Vm-12.R2=OV-Vra-Vgs.R2ZR1
[0054]Vs= V g— V gs= — V D1— V gs.R2ZR1- Vgs=- Vm- Vgs.(R2ZR1+!)等式 2
[0055]因此代入等式I和2:
[0056]Vs= Vload=-Vd1-Vgs(R^+l)
[0057]Vgs= V _.— I/(嗔+1) +Vm.— I/(嗔+1)
[0058]因此，從等式可見(jiàn)，由控制電流所構(gòu)造的用于功率M0SFET1的控制電壓(Vgs)是由負(fù)載電壓加上偏移量再乘以標(biāo)量而形成的。
[0059]返回參考圖2，約束的SOA 24是在該處峰值功率由功率MOSFET I的初始漏電流(Id(initial) )和最大源漏電壓(Vds)約束的功率M0SFET1的工作軌跡。
[0060]功率MOSFETI在峰值Vds的峰值工作點(diǎn)是:
[0061]Vds=Vd-Vs Vd=Vbat
[0062]Vs=-Vm- (VTH+Id.l/gm).(RWl)
[0063]Vds= Vbat+VD1+(VTH+Id.l/gm).(R2ZVl)
[0064]因而，使用上述的典型參數(shù):
[0065]Vds= 12V+VD1+(4.2V).(^/^+1)
[0066]雖然結(jié)合了有限數(shù)量的實(shí)施例描述了本實(shí)用新型，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)意識(shí)到根據(jù)前述說(shuō)明許多替換、修改和變型是可能的。本實(shí)用新型旨在包含會(huì)落在所公開(kāi)的本實(shí)用新型的精神和范圍內(nèi)的所有那些替換、修改和變型。
【權(quán)利要求】
1.一種用于在功率半導(dǎo)體器件的工作期間約束所述功率半導(dǎo)體器件的安全工作區(qū)SOA軌跡的控制電路，所述功率半導(dǎo)體器件位于電源和負(fù)載之間，所述控制電路包括: 具有第一阻抗R1的第一電阻器，所述第一電阻器位于所述功率半導(dǎo)體器件的輸出端和所述功率半導(dǎo)體器件的控制電極之間；以及 具有第二阻抗R2的第二電阻器，所述第二電阻器位于所述負(fù)載的輸出端和所述功率半導(dǎo)體器件的所述控制電極之間，其中 所述第一阻抗和所述第二阻抗形成標(biāo)量，用于縮放在所述負(fù)載的兩端獲取的電壓測(cè)量值Vumi，并且其中 所述控制電路根據(jù)所述標(biāo)量與在所述負(fù)載的兩端獲取的電壓測(cè)量值Vum的乘積來(lái)構(gòu)造用于控制所述功率半導(dǎo)體器件的控制電壓，從而約束所述功率半導(dǎo)體器件的輸出電壓。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制電路，其中，通過(guò)將偏移量添加給所述控制電壓來(lái)偏移所述控制電壓。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的控制電路，進(jìn)一步包括位于所述負(fù)載和所述功率半導(dǎo)體器件的所述控制電極之間的非線性元件，其中，所述偏移量包括由所述標(biāo)量與在所述非線性元件的兩端獲取的電壓測(cè)量值的乘積。4.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任意一項(xiàng)所述的控制電路，其中所述標(biāo)量為:
—I/ (R2ZR1+!) ο5.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的控制電路，其中，所述控制電路進(jìn)一步包括位于所述負(fù)載和所述功率半導(dǎo)體器件的所述控制電極之間的非線性元件D1，并且所述偏移量包括所述標(biāo)量與在所述非線性元件的兩端獲取的電壓測(cè)量值Vdi的乘積。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的控制電路，其中，所述控制電壓為:
Vload.— I/ (R 2/Ri+1)+Vd1.— I/ (R 2/Ri+1)。7.根據(jù)前述權(quán)利要求1所述的控制電路，其中，所述功率半導(dǎo)體器件是N溝道增強(qiáng)型功率 MOSFET。
【文檔編號(hào)】G05F1-56GK204288036SQ201420339498
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