專利名稱：包括用于補(bǔ)償寄生電感的電路的半導(dǎo)體裝置的制作方法
包括用于補(bǔ)償寄生電感的電路的半導(dǎo)體裝置
背景技術(shù)：
功率電子模塊是用在功率電子電路中的半導(dǎo)體封裝。功率電子模塊典型地用在車輛和工業(yè)應(yīng)用中，諸如用在逆變器和整流器中。功率電子模塊內(nèi)包括的半導(dǎo)體部件典型地是絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)半導(dǎo)體芯片、金屬-氧化物-半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管(MOSFET)半導(dǎo)體芯片、結(jié)柵場效應(yīng)晶體管(JFET)半導(dǎo)體芯片或者其他適當(dāng)?shù)氖芸匮b置。IGBT和MOSFET半導(dǎo)體芯片具有變化的電壓和電流額定值。一些功率電子模塊還包括用于電感負(fù)載的續(xù)流電流或者用于過壓保護(hù)的半導(dǎo)體封裝中的另外的半導(dǎo)體二極管(即，續(xù)流二極管)。在具有并聯(lián)裝置(S卩，逆變器或轉(zhuǎn)換器內(nèi)的模塊、以及模塊內(nèi)的半導(dǎo)體芯片)的功 率電子模塊中，如果負(fù)載或供電電流在放置裝置所沿的方向上流動(dòng)，則出現(xiàn)從模塊到模塊的或者從半導(dǎo)體芯片到半導(dǎo)體芯片的電感壓降。該壓降由并聯(lián)裝置之間的雜散或寄生電感中的di/dt引起。最具干擾性的壓降位于發(fā)射極(或源極)之間，因?yàn)檫@些在驅(qū)動(dòng)(輔助)發(fā)射極中反射。該壓降引起作為針對(duì)所有并聯(lián)裝置的一個(gè)公共柵極電壓施加的柵極驅(qū)動(dòng)電壓的劣化。出于這些和其他原因，需要本發(fā)明。

發(fā)明內(nèi)容
一個(gè)實(shí)施例提供了一種半導(dǎo)體裝置。該半導(dǎo)體裝置包括第一晶體管、與第一晶體管并聯(lián)耦合的第二晶體管、以及第一晶體管的發(fā)射極和第二晶體管的發(fā)射極之間的第一寄生電感。該半導(dǎo)體裝置包括第一電路，被配置為基于公共驅(qū)動(dòng)器信號(hào)向第一晶體管提供第一柵極驅(qū)動(dòng)器信號(hào)；和第二電路，被配置為基于公共驅(qū)動(dòng)器信號(hào)向第二晶體管提供第二柵極驅(qū)動(dòng)器信號(hào)。第一電路和第二電路被配置為補(bǔ)償跨越第一寄生電感的壓降，使得第一柵極驅(qū)動(dòng)器信號(hào)和第二柵極驅(qū)動(dòng)器信號(hào)與公共驅(qū)動(dòng)器信號(hào)同相并且具有與公共驅(qū)動(dòng)器信號(hào)相同的幅值(參考至每個(gè)驅(qū)動(dòng)發(fā)射極)。


附圖被包括以提供對(duì)實(shí)施例的進(jìn)一步理解并且被并入本說明書并構(gòu)成本說明書的一部分。附示了實(shí)施例并且連同描述一起用于說明實(shí)施例的原理。其他實(shí)施例以及實(shí)施例的許多預(yù)期優(yōu)點(diǎn)將容易被認(rèn)識(shí)到，因?yàn)樗鼈兺ㄟ^參照下面的詳細(xì)描述而變得更好理解。圖中的元件不一定相對(duì)彼此按比例繪制。相同的附圖標(biāo)記表示對(duì)應(yīng)的相似部分。圖I是圖示包括三個(gè)并聯(lián)裝置的單個(gè)開關(guān)的等效電路的一個(gè)實(shí)施例的示意圖。圖2是圖示包括負(fù)載或供電電流的不對(duì)稱連接的圖I的等效電路的一個(gè)實(shí)施例的示意圖。圖3是圖示具有如圖2中所示的負(fù)載或供電電流的不對(duì)稱連接的等效電路的柵極-發(fā)射極電壓對(duì)電流的一個(gè)實(shí)施例的圖表。圖4是圖示包括到所有三個(gè)電源線(DC+、DC-和AC)的不對(duì)稱連接的等效電路的一個(gè)實(shí)施例的示意圖。
圖5是圖示包括到DC+和DC-電源線的對(duì)稱連接以及到AC電源線的不對(duì)稱連接的等效電路的一個(gè)實(shí)施例的示意圖。圖6是圖示用于補(bǔ)償并聯(lián)裝置之間的電感壓降的等效電路的一個(gè)實(shí)施例的示意圖。圖7是圖示用于補(bǔ)償并聯(lián)裝置之間的電感壓降的等效電路的另一實(shí)施例的示意圖。圖8是圖示用于補(bǔ)償并聯(lián)裝置之間的電感 壓降的等效電路的另一實(shí)施例的示意圖。圖9是圖示用于補(bǔ)償并聯(lián)裝置之間的電感壓降的等效電路的另一實(shí)施例的示意圖。圖10是圖示用于補(bǔ)償并聯(lián)裝置之間的電感壓降的等效電路的另一實(shí)施例的示意圖。圖11是圖示用于補(bǔ)償并聯(lián)裝置之間的電感壓降的等效電路的另一實(shí)施例的示意圖。圖12是圖示功率模塊的一個(gè)實(shí)施例的分解視圖的示圖。圖13圖示了功率模塊的一個(gè)實(shí)施例的橫截面視圖。圖14A圖示了用于替換圖10和11中所示的發(fā)射極跟隨器使用的推挽放大器的一個(gè)實(shí)施例。圖14B圖示了用于替換圖10和11中所示的發(fā)射極跟隨器使用的電壓控制電流源的一個(gè)實(shí)施例。
具體實(shí)施例方式在下面的詳細(xì)描述中，參照附圖，附圖形成詳細(xì)描述的一部分并且在附圖中通過圖示的方式示出了其中可以實(shí)踐本公開的具體實(shí)施例。在這一點(diǎn)上，方向性術(shù)語，諸如“頂”、“底”、“前”、“后”、“頭”、“尾”等，是參照所描述的(一幅或多幅)附圖的取向而使用的。由于實(shí)施例的部件可以位于許多不同的取向上，因此方向性術(shù)語用于說明的目的而決非限制。要理解，可以利用其他實(shí)施例并且可以進(jìn)行結(jié)構(gòu)或邏輯的改變而不偏離本公開的范圍。因此，下面的詳細(xì)描述不要被視為限制性意義，并且本公開的范圍由所附權(quán)利要求限定。要理解，除非另外具體指出，否則這里描述的各種示例性實(shí)施例的特征可以彼此組合。如這里使用的術(shù)語“電耦合”并不意味著意指元件必須直接耦合在一起并且在“電耦合”元件之間可以提供中間元件。本發(fā)明的實(shí)施例提供了具有并聯(lián)裝置(S卩，逆變器或轉(zhuǎn)換器內(nèi)的模塊、以及模塊內(nèi)的半導(dǎo)體芯片)的功率電路，其補(bǔ)償當(dāng)負(fù)載或供電電流在放置裝置所沿的方向上流動(dòng)時(shí)從模塊到模塊或者從半導(dǎo)體芯片到半導(dǎo)體芯片出現(xiàn)的電感壓降(即，到AC和/或DC電源線的不對(duì)稱連接)。這種由并聯(lián)裝置之間的雜散或寄生電感中的di/dt引起的壓降被補(bǔ)償，使得施加到每個(gè)個(gè)別裝置的柵極的柵極信號(hào)與公共驅(qū)動(dòng)器信號(hào)同相并且具有與公共驅(qū)動(dòng)器信號(hào)相同的幅值(參考至每個(gè)驅(qū)動(dòng)發(fā)射極)。圖I是圖示包括三個(gè)并聯(lián)裝置(IGBT、二極管)的單個(gè)開關(guān)的等效電路100的一個(gè)實(shí)施例的示意圖。盡管圖I和其余圖公開了 IGBT，但是在所公開的每個(gè)實(shí)施例中可以替換IGBT使用MOSFET、JFET或者其他適當(dāng)?shù)氖芸匮b置。在一個(gè)實(shí)施例中，電路100可以用在逆變器或整流器中。等效電路100包括電阻124、110、138、144、180、156、174、186,212,198和222。等效電路 100 還包括電感 120、106、134、148、184、160、170、190、216、202 和 218。此夕卜，等效電路100包括IGBT 116、152和194，二極管114、166和208，集電極端子102,164和206，發(fā)射極端子142、178和226，輔助發(fā)射極端子132和柵極端子128。集電極端子(Cl)102通過信號(hào)路徑104電耦合到電感106的一側(cè)。電感106的另一側(cè)通過信號(hào)路徑108電耦合到電阻110的一側(cè)。電阻110的另一側(cè)電耦合到晶體管116的集電極并且通過信號(hào)路徑112電耦合到二極管114的陰極。晶體管116的發(fā)射極和二極管114的陽極通過信號(hào)路徑130電耦合到電阻180的一側(cè)、電感134的一側(cè)和輔助發(fā)射極端子(Aux-E) 132。晶體管116的柵極通過信號(hào)路徑118電耦合到電阻144的一側(cè)和電感120的一側(cè)。電感120的另一側(cè)通過信號(hào)路徑122電耦合到電阻124的一側(cè)。電阻124的另一側(cè)通過信號(hào)路徑126電耦合到柵極端子(G)128。電感134的另一側(cè)通過信號(hào)路徑136電耦合到電阻138的一側(cè)。電阻138的另一側(cè)通過信號(hào)路徑140電耦合到發(fā)射極端子(El)142。集電極端子(C2) 164通過信號(hào)路徑162電耦合到電感160的一側(cè)。電感160的另一側(cè)通過信號(hào)路徑158電耦合到電阻156的一側(cè)。電阻156的另一側(cè)通過信號(hào)路徑154電耦合到晶體管152的集電極和二極管166的陰極。晶體管152的發(fā)射極和二極管166的陽極通過信號(hào)路徑168電稱合到電感184的一側(cè)、電阻212的一側(cè)和電感170的一側(cè)。晶體管152的柵極通過信號(hào)路徑150電稱合到電感148的一側(cè)和電阻186的一側(cè)。電感148的另一側(cè)通過信號(hào)路徑146電耦合到電阻144的另一側(cè)。電感184的另一側(cè)通過信號(hào)路徑182電耦合到電阻180的另一側(cè)。電感170的另一側(cè)通過信號(hào)路徑172電耦合到電阻174。電阻174的另一側(cè)通過信號(hào)路徑176電耦合到發(fā)射極端子(E2) 178。集電極端子(C3)206通過信號(hào)路徑204電耦合到電感202的一側(cè)。電感202的另一側(cè)通過信號(hào)路徑200電耦合到電阻198的一側(cè)。電阻198的另一側(cè)通過信號(hào)路徑196電耦合到晶體管194的集電極和二極管208的陰極。晶體管194的發(fā)射極和二極管208的陽 極通過信號(hào)路徑210電耦合到電感216的一側(cè)和電感218的一側(cè)。晶體管194的柵極通過信號(hào)路徑192電耦合到電感190的一側(cè)。電感190的另一側(cè)通過信號(hào)路徑188電耦合到電阻186的另一側(cè)。電感216的另一側(cè)通過信號(hào)路徑214電耦合到電阻212的另一側(cè)。電感218的另一側(cè)通過信號(hào)路徑220電耦合到電阻222的一側(cè)。電阻222的另一側(cè)通過信號(hào)路徑224電耦合到發(fā)射極端子(E3) 226。電路100中的每個(gè)電阻是寄生電阻，并且電路100中的每個(gè)電感是寄生電感。晶體管116、152和194并聯(lián)電連接。在操作中，施加到柵極端子128的柵極電壓和施加到Aux-E端子132的輔助發(fā)射極信號(hào)用于控制晶體管116、152和194的開關(guān)。由于電阻144和電感148，存在施加到晶體管116的柵極的柵極電壓和施加到晶體管152的柵極的柵極電壓之間的壓降。由于電阻186和電感190，存在施加到晶體管152的柵極的柵極電壓和施加到晶體管194的柵極的柵極電壓之間的另外的壓降。同樣地，由于電阻180和電感184，存在施加到晶體管116的輔助發(fā)射極的輔助發(fā)射極電壓和施加到晶體管152的輔助發(fā)射極的輔助發(fā)射極電壓之間的壓降。由于電阻212和電感216，存在施加到晶體管152的輔助發(fā)射極的輔助發(fā)射極電壓和施加到晶體管194的輔助發(fā)射極的輔助發(fā)射極電壓之間的另外的壓降。在柵極和驅(qū)動(dòng)發(fā)射極電路中的寄生電感處感生的電阻電壓可以被忽略，因?yàn)闁艠O電流和柵極電流的di/dt較之外部公共驅(qū)動(dòng)器電路中的柵極電流和柵極電流的di/dt相當(dāng)小。圖2是圖示包括負(fù)載或供電電流的不對(duì)稱連接的圖I的等效電路100的一個(gè)實(shí)施例的示意圖。圖2包括另外的電阻252、258、268、282、290和298以及另外的電感256、264、272、286、294和302。負(fù)載或供電信號(hào)路徑250電耦合到電阻252的一側(cè)。電阻252的另一側(cè)通過信號(hào)路徑254電耦合到電感256的一側(cè)。電感256的另一側(cè)通過信號(hào)路徑258電耦合到電阻260的一側(cè)和到集電極端子(Cl)102。電阻260的另一側(cè)通過信號(hào)路徑262電耦合到電感264的一側(cè)。電感264的另一側(cè)通過信號(hào)路徑266電耦合到電阻268的一側(cè)和到集電極端子(C2) 164。電阻268的另一側(cè)通過信號(hào)路徑270電耦合到電感272的一側(cè)。 電感272的另一側(cè)通過信號(hào)路徑274電耦合到集電極端子(C3) 206。負(fù)載或供電信號(hào)路徑280電耦合到電阻282的一側(cè)。電阻282的另一側(cè)通過信號(hào)路徑284電耦合到電感286的一側(cè)。電感286的另一側(cè)通過信號(hào)路徑288電耦合到電阻290的一側(cè)和到發(fā)射極端子(El) 142。電阻290的另一側(cè)通過信號(hào)路徑292電耦合到電感294的一側(cè)。電感294的另一側(cè)通過信號(hào)路徑296電耦合到電阻298的一側(cè)和到發(fā)射極端子(E2)178。電阻298的另一側(cè)通過信號(hào)路徑300電耦合到電感302的一側(cè)。電感302的另一側(cè)通過信號(hào)路徑304電耦合到發(fā)射極端子(E3) 226。圖2中所示的每個(gè)電阻是寄生電阻，并且圖2中所示的每個(gè)電感是寄生電感。由于電阻258和電感264，存在集電極端子(Cl) 102和集電極端子(C2) 164之間的壓降。由于電阻268和電感272，存在集電極端子(C2) 164和集電極端子(C3) 206之間的另外的壓降。由于電阻280和電感294，存在發(fā)射極端子(El) 142和發(fā)射極端子(E2) 178之間的壓降。由于電阻298和電感302，存在發(fā)射極端子(E2) 178和發(fā)射極端子(E3) 226之間的另外的壓降。發(fā)射極電感中的電感壓降引起驅(qū)動(dòng)發(fā)射極的電壓漂移，從而引起晶體管116、152和194的柵極電壓劣化。因此，如圖3中所示，響應(yīng)于施加到柵極端子(G)128和輔助發(fā)射極端子(Aux-E) 132的公共驅(qū)動(dòng)信號(hào)，310、312和314處指示的電流在晶體管116、152和194的接通期間是不同的。圖3是圖示具有如圖2中所示的負(fù)載或供電電流的不對(duì)稱連接的等效電路100的柵極-發(fā)射極電壓322對(duì)電流324的一個(gè)實(shí)施例的圖表320。線328指示每個(gè)柵極-發(fā)射極電壓(Vra)處的電流I。乘以三。在一個(gè)實(shí)施例中，響應(yīng)于施加到柵極端子128的柵極信號(hào)和施加到輔助發(fā)射極端子132的輔助發(fā)射極信號(hào)，如334處指示的，晶體管116處的Vcje約為11. 8V,如332處指示的，晶體管152處的Vra約為9. 6V，并且如330處指示的，晶體管194處的Vse約為8. 5V。這導(dǎo)致了約通過晶體管116的310處的300A (在圖表320中指示為900A)、通過晶體管152的312處的580A(在圖表320中指示為1740A)、以及通過晶體管194的314處的1400A (在圖表320中指示為4200A)的接通電流。因此，在接通期間，通過晶體管116、152和194的電流不平衡。注意，以上不平衡電流共享的描述忽略了通過寄生電感的互耦的二階效應(yīng)。由于在其中生成寄生電感的空間內(nèi)不存在磁材料(即，相對(duì)磁導(dǎo)率等于一)，因此互耦對(duì)感生電壓具有微小的影響并且未被考慮。
圖4是圖示包括到所有三個(gè)電源線(DC+、DC_和AC)的不對(duì)稱連接的等效電路350的一個(gè)實(shí)施例的示意圖。等效電路350包括并聯(lián)耦合的三個(gè)半橋。等效電路350包括IGBT354、392、366、408、376 和 414。等效電路 350 還包括二極管 358、394、368、410、378 和 416。此外，等效電路350包括電感360、382、398、370、386和402。晶體管(Zl) 354的發(fā)射極通過信號(hào)路徑356電耦合到二極管(Dl) 358的陰極和電感(L2) 360的一側(cè)。晶體管(Zl) 354的柵極電耦合到柵極(Gl)信號(hào)路徑352。晶體管(Zl) 354的發(fā)射極通過信號(hào)路徑380電耦合到二極管(Dl) 358的陽極、電感(LI) 382的一偵U、晶體管(Z2) 392的集電極和二極管(D2) 394的陰極。晶體管(Z2) 392的發(fā)射極通過信號(hào)路徑396電耦合到二極管(D2) 394的陽極和電感(L3) 398的一側(cè)。晶體管(Z2) 392的柵極電耦合到柵極(G2)信號(hào)路徑390。晶體管(Z3) 366的集電極通過信號(hào)路徑362電耦合到二極管(D3) 368的陰極、電感(L2)360的另一側(cè)和電感(L6)370的一側(cè)。晶體管(Z3)366的發(fā)射極通過信號(hào)路徑384 電耦合到二極管(D3) 368的陽極、電感(LI) 382的另一側(cè)、電感(L4) 386的一側(cè)、晶體管(Z4) 408的集電極和二極管(D4) 410的陰極。晶體管(Z3) 366的柵極電耦合到柵極(G3)信號(hào)路徑364。晶體管(Z4)408的發(fā)射極通過信號(hào)路徑400電耦合到二極管(D4)410的陽極、電感(L3) 398的另一側(cè)和電感(L5) 402的一側(cè)。晶體管(Z4) 408的柵極電耦合到柵極(G4)信號(hào)路徑406。晶體管(Z5)376的集電極通過DC+信號(hào)路徑372電耦合到二極管(D5)378的陰極和電感(L6) 370的另一側(cè)。晶體管(Z5) 376的發(fā)射極通過AC信號(hào)路徑388電耦合到二極管(D5)378的陽極、電感(L4)386的另一側(cè)、晶體管(Z6)414的集電極和二極管(D6)416的陰極。晶體管(Z5) 376的柵極電耦合到柵極(G5)信號(hào)路徑374。晶體管(Z6) 414的發(fā)射極通過DC-信號(hào)路徑404電耦合到二極管(D6)416的陽極和電感(L5)402的另一側(cè)。晶體管(Z6) 414的柵極電耦合到柵極(G6)信號(hào)路徑412。為了簡化，在圖4中未注明寄生電阻，但是與圖I和2相似存在。注意，寄生電阻引起約數(shù)十毫伏或數(shù)百毫伏的范圍中的典型壓降，而電感根據(jù)di/dt引起約數(shù)伏至數(shù)十伏的范圍中的典型壓降。在該實(shí)施例中，AC電源線388上的di/dt弓丨起LI和L4處的電壓漂移。這些電壓漂移導(dǎo)致在di/dt存在的時(shí)間期間的晶體管Zl、Z3和Z5處的不同的柵極-發(fā)射極電壓信號(hào)。DC+電源線372上的和DC-電源線404上的di/dt引起L2、L6、L3和L5處的電壓漂移。這些電壓漂移導(dǎo)致在di/dt存在的時(shí)間期間的晶體管TA、Z3、Z5和Z2、TA、Z6處的不同的柵極-發(fā)射極電壓信號(hào)。因此，在接通期間，通過晶體管Zl、Z3、Z5和Z2、Z4、Z6的電流不平衡。圖5是圖示包括到DC+和DC-電源線的對(duì)稱連接以及到AC電源線的不對(duì)稱連接的等效電路430的一個(gè)實(shí)施例的示意圖。等效電路430包括并聯(lián)耦合的三個(gè)半橋。等效電路 430 包括 IGBT 354、392、366、408、376 和 414。等效電路 430 還包括二極管 358、394、368、410,378 和 416。此外，等效電路 430 包括電感 360、382、398、370、386 和 402。除了 DC+和DC-電源線的連接之外，晶體管354、392、366、408、376和414，二極管358、394、368、410、378 和 416 以及電感 360、382、398、370、386 和 402 如前面參照?qǐng)D 4 描述和圖示的那樣彼此電耦合。在該實(shí)施例中，DC+信號(hào)路徑432電耦合到電感(L2) 360的一偵U、晶體管(Zl) 354的集電極和二極管(Dl) 358的陰極。DC+信號(hào)路徑434電耦合到電感(L2) 360的另一側(cè)、電感(L6) 370的一側(cè)、晶體管(Z3) 366的集電極和二極管(D3) 368的陰極。DC+信號(hào)路徑436電耦合到電感(L6) 370的另一側(cè)、晶體管(Z5) 376的集電極和二極管(D5) 378的陰極。DC-信號(hào)路徑438電耦合到晶體管(Z2) 392的發(fā)射極、二極管(D2) 394的陽極和電感(L3)398的一側(cè)。DC-信號(hào)路徑440電耦合到電感(L3)398的另一側(cè)、晶體管(Z4)408的發(fā)射極、二極管(D4) 410的陽極和電感(L5) 402的一側(cè)。DC-信號(hào)路徑442電耦合到電感(L5) 402的另一側(cè)、晶體管( Z6) 414的發(fā)射極和二極管(D6) 416的陽極。在該實(shí)施例中，AC電源線388上的di/dt弓丨起LI和L4處的電壓漂移。這些電壓漂移導(dǎo)致在di/dt存在的時(shí)間期間的晶體管Zl、Z3和Z5處的不同的柵極-發(fā)射極電壓信號(hào)。因此，在接通期間通過晶體管Zl、Z3和Z5的電流不平衡。圖6是圖示用于補(bǔ)償并聯(lián)裝置之間的電感壓降的等效電路500的一個(gè)實(shí)施例的示意圖。盡管參照?qǐng)D6和其余示和描述了兩個(gè)并聯(lián)裝置，但是本公開可以應(yīng)用于任何適當(dāng)數(shù)目的并聯(lián)裝置，諸如三個(gè)或更多個(gè)。電路500包括隔離DC/DC電壓源510和512、隔離驅(qū)動(dòng)器514和522、柵極電阻516和524、IGBT 518和526、二極管520和528以及電感530。每個(gè)隔離DC/DC電壓源510和512的輸入分別從端子502和504接收DC+電壓和DC-電壓。隔離DC/DC電壓源510通過信號(hào)路徑538向隔離驅(qū)動(dòng)器514的DC-電壓輸入提供DC-電壓。隔離DC/DC電壓源510通過信號(hào)路徑540向隔離驅(qū)動(dòng)器514的DC+電壓輸入提供DC+電壓。此外，隔離DC/DC電壓源510通過信號(hào)路徑542向隔離驅(qū)動(dòng)器514的地信號(hào)輸入、晶體管518的發(fā)射極、二極管520的陽極和電感530的一側(cè)提供地(GND)信號(hào)(即，參考電位并且不一定是地電位)。隔離驅(qū)動(dòng)器514的輸入分別通過信號(hào)路徑534和536接收施加在端子506和508之間的柵極控制信號(hào)。隔離驅(qū)動(dòng)器514的輸出通過信號(hào)路徑544電耦合到柵極電阻(Rm)516的一側(cè)。柵極電阻(Rei) 516的另一側(cè)通過信號(hào)路徑546電稱合到晶體管518的柵極。晶體管518的集電極電耦合到二極管520的陰極，并且可選地通過信號(hào)路徑548電耦合到晶體管526的集電極和二極管528的陰極。隔離DC/DC電壓源512通過信號(hào)路徑550向隔離驅(qū)動(dòng)器522的DC-電壓輸入提供DC-電壓。隔離DC/DC電壓源512通過信號(hào)路徑552向隔離驅(qū)動(dòng)器522的DC+電壓輸入提供DC+電壓。此外，隔離DC/DC電壓源512通過信號(hào)路徑554向隔離驅(qū)動(dòng)器522的地信號(hào)輸入、晶體管526的發(fā)射極、二極管528的陽極和電感530的另一側(cè)提供地(GND)信號(hào)。隔離驅(qū)動(dòng)器522的輸入分別通過信號(hào)路徑534和536接收施加在端子506和508之間的柵極控制信號(hào)。隔離驅(qū)動(dòng)器522的輸出通過信號(hào)路徑556電耦合到柵極電阻(Rffi)524的一側(cè)。柵極電阻(Rs2) 524的另一側(cè)通過信號(hào)路徑558電耦合到晶體管526的柵極。晶體管526的集電極電耦合到二極管528的陰極，并且可選地通過信號(hào)路徑548電耦合到晶體管518的集電極和二極管520的陰極。信號(hào)路徑554電耦合到端子532。隔離DC/DC電壓源510與隔離DC/DC電壓源512基本上相同。在一個(gè)實(shí)施例中，隔離DC/DC電壓源510和512是用于分別向隔離驅(qū)動(dòng)器514和522提供隔離DC電壓的DC-DC轉(zhuǎn)換器。在一個(gè)實(shí)施例中，由隔離DC/DC電壓源510和512提供的隔離電壓在數(shù)百伏的范圍內(nèi)。在一個(gè)實(shí)施例中，隔離電壓僅足夠高至承受電感壓降。隔離驅(qū)動(dòng)器514與隔離驅(qū)動(dòng)器522基本上相同，使得隔離驅(qū)動(dòng)器514和522每個(gè)具有可忽略的延遲或基本上相同的延遲。在一個(gè)實(shí)施例中，延遲的差小于10 ns。隔離驅(qū)動(dòng)器514和522提供流電(galvanic)隔離。流電隔離由無芯變壓器或其他適當(dāng)?shù)碾娐诽峁?。為了在每個(gè)晶體管518和526處實(shí)現(xiàn)幾乎相同的柵極信號(hào)(在相位方面、在幅值方面和在Uc^t)輪廓方面)，作為示例，可以將數(shù)字公共柵極信號(hào)傳輸?shù)礁綦x驅(qū)動(dòng)器的次級(jí)側(cè)。在該處，數(shù)字信號(hào)應(yīng)彼此之間幾乎沒有延遲(在544和556處)。它們的相同幅值由幾乎相同的DC供電電壓510和512控制，例如在100 mV內(nèi)。通過在晶體管518和526的柵極處使用精密電阻器來確保\E(t)輪廓相同。此外，存在晶體管的開關(guān)特性的狹窄展開，這可以通過共同選擇用于并聯(lián)的規(guī)則來實(shí)現(xiàn)。隔離驅(qū)動(dòng)器514接收施加在端子506和508之間的柵極信號(hào)并且向晶體管518的柵極提供隔離驅(qū)動(dòng)器信號(hào)。隔離DC/DC電壓源510和隔離驅(qū)動(dòng)器514使施加到晶體管518的柵極的驅(qū)動(dòng)器信號(hào)漂移以補(bǔ)償跨越電感530的電感壓降。隔離驅(qū)動(dòng)器522接收施加在端子506和508之間的柵極信號(hào)并且向晶體管526的柵極提供隔離驅(qū)動(dòng)器信號(hào)。隔離DC/DC電壓源512和隔離驅(qū)動(dòng)器522使施加到晶體管526的柵極的驅(qū)動(dòng)器信號(hào)漂移以補(bǔ)償跨越電感530的電感壓降。通過補(bǔ)償電感壓降，施加在端子506和508之間的公共柵極信號(hào)的輪廓(即，電壓和時(shí)間)被再生以提供如Ugei (t)所指示的晶體管510的驅(qū)動(dòng)器信號(hào)和如Uge2 (t)所指示的晶體管526的驅(qū)動(dòng)器信號(hào)，其中僅有某些電壓漂移和某些延遲。因此，晶體管518的U^a)基本上等于晶體管526的UGE2 (t)并且如ia (t)指不的通過晶體管518的電流基本上等于如iC2 (t)指示的通過晶體管526的電流。電流ia (t)和iC2 (t)被求和以提供端子532處的電流。圖7是圖示用于補(bǔ)償并聯(lián)裝置之間的電感壓降的等效電路570的另一實(shí)施例的示意圖。電路570包括與前面參照?qǐng)D6描述和圖示的連接成半橋配置的電路500相似的兩個(gè)電路。電路570包括電路500，其中晶體管518的集電極和二極管520的陰極通過信號(hào)路徑576電耦合到電壓(UDC+)端子572，并且其中晶體管536的集電極和二極管528的陰極通過信號(hào)路徑578電耦合到電壓(UD。+)端子574。此外，電路570包括隔離DC/DC電壓源580和582、隔離驅(qū)動(dòng)器584和592、柵極電阻586和594、IGBT 588和596、二極管590和598以及電感600。每個(gè)隔離DC/DC電壓源580和582的輸入分別從端子502和504接收DC+電壓和DC-電壓。隔離DC/DC電壓源580通過信號(hào)路徑608向隔離驅(qū)動(dòng)器584的DC-電壓輸入提供DC-電壓。隔離DC/DC電壓源580通過信號(hào)路徑610向隔離驅(qū)動(dòng)器584的DC+電壓輸入提供DC+電壓。此外，隔離DC/DC電壓源580通過信號(hào)路徑612向隔離驅(qū)動(dòng)器584的地信號(hào)輸入、晶體管588的發(fā)射極、二極管590的陽極和電感600的一側(cè)提供地(GND)信號(hào)。隔離驅(qū)動(dòng)器584的輸入分別通過信號(hào)路徑604和606接收施加在端子507和509之間的柵極控制信號(hào)。隔離驅(qū)動(dòng)器584的輸出通過信號(hào)路徑614電耦合到柵極電阻(Rm)586的一側(cè)。柵極電阻(Rm) 586的另一側(cè)通過信號(hào)路徑616電耦合到晶體管588的柵極。晶體管588的集電極通過信號(hào)路徑542電耦合到二極管590的陰極和電感530的一側(cè)。隔離DC/DC電壓源582通過信號(hào)路徑618向隔離驅(qū)動(dòng)器592的DC-電壓輸入提供DC-電壓。隔離DC/DC電壓源582通過信號(hào)路徑620向隔離驅(qū)動(dòng)器592的DC+電壓輸入提供DC+電壓。此外，隔離DC/DC電壓源582通過信號(hào)路徑622向隔離驅(qū)動(dòng)器592的地信號(hào)輸入、晶體管596的發(fā)射極、二極管598的陽極和電感600的另一側(cè)提供地(GND)信號(hào)。隔離驅(qū)動(dòng)器592的輸入分別通過信號(hào)路徑604和606接收施加在端子507和509之間的柵極控制信號(hào)。隔離驅(qū)動(dòng)器592的輸出通過信號(hào)路徑624電耦合到柵極電阻(Re2)594的一側(cè)。柵極電阻(Rs2) 594的另一側(cè)通過信號(hào)路徑626電耦合到晶體管596的柵極。晶體管596的集電極電耦合到二極管598的陰極并且通過信號(hào)路徑554電耦合到電感530的另一側(cè)。信號(hào)路徑554電耦合到AC端子532。信號(hào)路徑622電耦合到電壓(UDe_)端子602。隔離DC/DC電壓源580與隔離DC/DC電壓源582以及前面描述的隔離DC/DC電壓源510和512基本上相同。在一個(gè)實(shí)施例中，由隔離DC/DC電壓源510、512、580和582提供的隔離電壓在數(shù)千伏的范圍內(nèi)，諸如高達(dá)10kV。在一個(gè)實(shí)施例中，隔離DC/DC電壓源580和582是用于分別向隔離驅(qū)動(dòng)器584和592提供隔離DC電壓的DC-DC轉(zhuǎn)換器。隔離驅(qū)動(dòng)器584與隔離驅(qū)動(dòng)器592以及前面描述的隔離驅(qū)動(dòng)器514和522基本上相同，使得隔離驅(qū)動(dòng)器584和592每個(gè)具有可忽略的延遲或基本上相同的延遲。 隔離驅(qū)動(dòng)器584接收施加在端子507和509之間的柵極信號(hào)并且向晶體管588的柵極提供隔離驅(qū)動(dòng)器信號(hào)。隔離DC/DC電壓源580和隔離驅(qū)動(dòng)器584使施加到晶體管588的柵極的驅(qū)動(dòng)器信號(hào)漂移以補(bǔ)償跨越電感600的電感壓降。隔離驅(qū)動(dòng)器592接收施加在端子507和509之間的柵極信號(hào)并且向晶體管596的柵極提供隔離驅(qū)動(dòng)器信號(hào)。隔離DC/DC電壓源582和隔離驅(qū)動(dòng)器592使施加到晶體管596的柵極的驅(qū)動(dòng)器信號(hào)漂移以補(bǔ)償跨越電感600的電感壓降。通過補(bǔ)償電感壓降，施加在端子507和509之間的公共柵極信號(hào)的輪廓(即，電壓和時(shí)間)被再生以提供如Urai (t)所指示的晶體管588的驅(qū)動(dòng)器信號(hào)和如Ucje2 (t)所指示的晶體管596的驅(qū)動(dòng)器信號(hào)，其中僅有某些電壓漂移和某些延遲。因此，在接通期間晶體管588的Ugei (t)基本上等于晶體管596的UGE2 (t)并且通過晶體管588的電流基本上等于通過晶體管596的電流。圖8是圖示用于補(bǔ)償并聯(lián)裝置之間的電感壓降的等效電路650的另一實(shí)施例的示意圖。電路650與前面參照?qǐng)D6描述和圖示的電路500相似，除了電路650包括單個(gè)隔離DC/DC電壓源654、解耦電阻器662，664、666、668、670和672、以及電容器680,682,690和692。隔離DC/DC電壓源654的輸入分別從端子502和504接收DC+電壓和DC-電壓。隔離DC/DC電壓源654通過信號(hào)路徑656向電阻器666的一側(cè)和電阻器672的一側(cè)提供DC-電壓。隔離DC/DC電壓源654通過信號(hào)路徑658向電阻器664的一側(cè)和電阻器670的一側(cè)提供DC+電壓。此外，隔離DC/DC電壓源654通過信號(hào)路徑660向電阻器662的一側(cè)和電阻器668的一側(cè)提供地(GND)信號(hào)。電阻器662的另一側(cè)通過信號(hào)路徑674電I禹合到電容器680的一側(cè)、電容器682的一側(cè)、隔離驅(qū)動(dòng)器514的地信號(hào)輸入、晶體管518的發(fā)射極、二極管520的陽極以及電感530的一側(cè)。電阻器664的另一側(cè)電耦合到電容器680的另一側(cè)并且通過信號(hào)路徑676電耦合到隔離驅(qū)動(dòng)器514的DC+電壓輸入。電阻器666的另一側(cè)電耦合到電容器682的另一側(cè)并且通過信號(hào)路徑678電耦合到隔離驅(qū)動(dòng)器514的DC-電壓輸入。電阻器668的另一側(cè)通過信號(hào)路徑684電I禹合到電容器690的一側(cè)、電容器692的一側(cè)、隔離驅(qū)動(dòng)器522的地信號(hào)輸入、晶體管526的發(fā)射極、二極管528的陽極以及電感530的另一側(cè)。電阻器670的另一側(cè)電耦合到電容器690的另一側(cè)并且通過信號(hào)路徑686電耦合到隔離驅(qū)動(dòng)器522的DC+電壓輸入。電阻器672的另一側(cè)電耦合到電容器692的另一側(cè)并且通過信號(hào)路徑688電耦合到隔離驅(qū)動(dòng)器522的DC-電壓輸入。在該實(shí)施例中，代替針對(duì)每個(gè)隔離驅(qū)動(dòng)器514和522使用單獨(dú)的隔離DC/DC電壓源，使用了單個(gè)隔離DC/DC電壓源654、解耦電阻器662，664、666、668、670和672、以及電容器680、682、690和692。隔離驅(qū)動(dòng)器514以及解耦電阻器662、664和666使施加到晶體管518的柵極的驅(qū)動(dòng)器信號(hào)漂移以補(bǔ)償跨越電感530的電感壓降。電容器680和682在轉(zhuǎn)變期間保持局部的個(gè)別電壓。隔離驅(qū)動(dòng)器522以及解耦電阻器6 68、670和672使施加到晶體管526的柵極的驅(qū)動(dòng)器信號(hào)漂移以補(bǔ)償跨越電感530的電感壓降。電容器690和692在轉(zhuǎn)變期間保持局部的個(gè)別電壓。因此，晶體管518的Ut)基本上等于晶體管526的Ut^a)并且如ia(t)指示的通過晶體管518的電流基本上等于如ie2(t)指示的通過晶體管526的電流。圖9是圖示用于補(bǔ)償并聯(lián)裝置之間的電感壓降的等效電路700的另一實(shí)施例的示意圖。電路700與前面參照?qǐng)D8描述和圖示的電路650相似，除了在電路700中解耦電阻器被耦合共模(CMM)扼流器702和704替換。分別地，CCM扼流器702的一側(cè)電耦合到地信號(hào)路徑660、DC+電壓信號(hào)路徑658和DC-電壓信號(hào)路徑656，而CMM扼流器702的另一側(cè)電耦合到信號(hào)路徑674、676和678。分別地，CMM扼流器704的一側(cè)電耦合到地信號(hào)路徑660、DC+電壓信號(hào)路徑658和DC-電壓信號(hào)路徑656，而CMM扼流器704的另一側(cè)電耦合到信號(hào)路徑684、686和688。在該實(shí)施例中，代替針對(duì)每個(gè)隔離驅(qū)動(dòng)器514和522使用單獨(dú)的隔離DC/DC電壓源，使用了單個(gè)隔離DC/DC電壓源654、CCM扼流器701和704、以及電容器680、682、690和692。隔離驅(qū)動(dòng)器514和CCM扼流器702使施加到晶體管518的柵極的驅(qū)動(dòng)器信號(hào)漂移以補(bǔ)償跨越電感530的電感壓降。電容器680和682在轉(zhuǎn)變期間保持局部的個(gè)別電壓。隔離驅(qū)動(dòng)器522和CCM扼流器704使施加到晶體管526的柵極的驅(qū)動(dòng)器信號(hào)漂移以補(bǔ)償跨越電感530的電感壓降。電容器690和692在轉(zhuǎn)變期間保持局部的個(gè)別電壓。因此，晶體管518的Ugei (t)基本上等于晶體管526的Uge2 (t)并且如ia (t)指不的通過晶體管518的電流基本上等于如iC2(t)指示的通過晶體管526的電流。圖10是圖示用于補(bǔ)償并聯(lián)裝置之間的電感壓降的等效電路720的另一實(shí)施例的示意圖。電路720與前面參照?qǐng)D6描述和圖示的電路500相似，除了電路720包括發(fā)射極跟隨器722和724。隔離驅(qū)動(dòng)器514的輸出電耦合到發(fā)射極跟隨器722的輸入。此外，發(fā)射極跟隨器722的輸入接收信號(hào)路徑538上的DC-電壓、信號(hào)路徑540上的DC+電壓和信號(hào)路徑542上的地信號(hào)。發(fā)射極跟隨器522的輸出通過信號(hào)路徑726電耦合到柵極電阻(Rei)516的一側(cè)。隔離驅(qū)動(dòng)器522的輸出電耦合到發(fā)射極跟隨器724的輸入。此外，發(fā)射極跟隨器724的輸入接收信號(hào)路徑550上的DC-電壓、信號(hào)路徑552上的DC+電壓和信號(hào)路徑554上的地信號(hào)。發(fā)射極跟隨器724的輸出通過信號(hào)路徑728電耦合到柵極電阻(Rffi) 524的一側(cè)。 在該實(shí)施例中，發(fā)射極跟隨器722和724被分別布置在隔離驅(qū)動(dòng)器514和522與晶體管518和526的柵極之間。在其他實(shí)施例中，每個(gè)發(fā)射極跟隨器722和724被另一適當(dāng)?shù)碾娏鞣糯笃魈鎿Q，諸如如圖14A中所示的推挽放大器900或者如圖14B中所示的電壓控制電流源902。隔離DC/DC電壓源510、隔離驅(qū)動(dòng)器514和發(fā)射極跟隨器722使施加到晶體管518的柵極的驅(qū)動(dòng)器信號(hào)漂移以補(bǔ)償跨越電感530的電感壓降。隔離DC/DC電壓源512、隔離驅(qū)動(dòng)器522和發(fā)射極跟隨器724使施加到晶體管526的柵極的驅(qū)動(dòng)器信號(hào)漂移以補(bǔ)償跨越電感530的電感壓降。因此，晶體管518的Ugei⑴基本上等于晶體管526的Uge2⑴并且如ia(t)指示的通過晶體管518的電流基本上等于如ie2(t)指示的通過晶體管526的電流。圖11是圖示用于補(bǔ)償并聯(lián)裝置之間的電感壓降的等效電路750的另一實(shí)施例的示意圖。電路750與前面參照?qǐng)D10描述和圖示的電路720相似，除了在電路750中隔離驅(qū)動(dòng)器514和522被非隔離驅(qū)動(dòng)器756和758以及耦合共模(CMM)扼流器752和754替換。CMM
扼流器752的輸入分別通過信號(hào)路徑760和762電耦合到柵極控制信號(hào)端子506和508，而CCM扼流器752的輸出分別通過信號(hào)路徑764和766電耦合到驅(qū)動(dòng)器756的輸入。CMM扼流器754的輸入分別通過信號(hào)路徑760和762電耦合到柵極控制信號(hào)端子506和508，而CMM扼流器754的輸出分別通過信號(hào)路徑768和770電耦合到驅(qū)動(dòng)器758的輸入。在該實(shí)施例中，發(fā)射極跟隨器722和724被分別布置在非隔離驅(qū)動(dòng)器756和758與晶體管518和526的柵極之間。此外，CCM扼流器752和754分別布置在非隔離驅(qū)動(dòng)器756和758之前。在其他實(shí)施例中，每個(gè)發(fā)射極跟隨器722和724被另一適當(dāng)?shù)碾娏鞣糯笃魈鎿Q，諸如如圖14A中所示的推挽放大器900或者如圖14B中所示的電壓控制電流源902。隔離DC/DC電壓源510、CCM扼流器752、驅(qū)動(dòng)器756和發(fā)射極跟隨器722使施加到晶體管518的柵極的驅(qū)動(dòng)器信號(hào)漂移以補(bǔ)償跨越電感530的電感壓降。隔離DC/DC電壓源512、CMM扼流器754、驅(qū)動(dòng)器758和發(fā)射極跟隨器724使施加到晶體管526的柵極的驅(qū)動(dòng)器信號(hào)漂移以補(bǔ)償跨越電感530的電感壓降。因此，晶體管518的Urai (t)基本上等于晶體管526的UGE2 (t)并且如ia(t)指示的通過晶體管518的電流基本上等于如iC2(t)指示的通過晶體管526的電流。圖12是圖示功率模塊800的一個(gè)實(shí)施例的分解視圖的示圖。圖13圖示了功率模塊800的一個(gè)實(shí)施例的橫截面視圖。功率模塊800包括交流(AC)連接條802、帽808、并聯(lián)裝置816、公共柵極端子814、驅(qū)動(dòng)器板812以及DC+和DC-端子810。AC連接條802被布置為使得如806處所指示的那樣相電流(S卩，AC電流)沿模塊800的長度流動(dòng)。DC (+/-)電流是對(duì)稱的并且如804處所指示的那樣垂直于并聯(lián)裝置816的行流動(dòng)。在一個(gè)實(shí)施例中，驅(qū)動(dòng)器板812是印刷電路板(PCB)并且包括用于驅(qū)動(dòng)并聯(lián)裝置816的電路820、用于每個(gè)段的驅(qū)動(dòng)端子824、公共柵極和發(fā)射極端子814、到個(gè)別裝置的公共柵極信號(hào)路徑、公共柵極供電連接器以及個(gè)別電壓源。在一個(gè)實(shí)施例中，驅(qū)動(dòng)器板812通過壓入配合連接器附接到模塊。在另一實(shí)施例中，驅(qū)動(dòng)器板812通過彈簧或焊接連接器附接到模塊。在又一實(shí)施例中，驅(qū)動(dòng)器板812通過激光熔接互連而附接到模塊。驅(qū)動(dòng)器板812由帽808覆蓋并且通過絕緣灌注材料826進(jìn)行灌注。帽808由塑料或其他適當(dāng)材料制成。驅(qū)動(dòng)器板812由高溫材料制成，諸如陶瓷聚酰亞胺或環(huán)氧樹脂(對(duì)于環(huán)氧樹脂，玻璃轉(zhuǎn)變溫度大于150°C或170°C )。功率模塊800包括如822處所指示的在帽808的頂部的用于驅(qū)動(dòng)端子的封裝底座。在828處指示了用于帽-模塊的分離水平。外殼818圍住功率模塊800。
實(shí)施例提供了公共驅(qū)動(dòng)器信號(hào)與并聯(lián)裝置的每個(gè)裝置的每個(gè)個(gè)別柵極和輔助發(fā)射極之間的電路，其中電流沿裝置被并聯(lián)所在的方向流動(dòng)。該電路使每個(gè)裝置處的驅(qū)動(dòng)器信號(hào)漂移以補(bǔ)償功率發(fā)射極處的電感壓降。該電路確保了每個(gè)裝置處的個(gè)別柵極信號(hào)與公共驅(qū)動(dòng)器信號(hào)同相并且具有與公共驅(qū)動(dòng)器信號(hào)相同的幅值。因此，公共柵極信號(hào)的輪廓(即，電壓和時(shí)間)在每個(gè)個(gè)別裝置的每個(gè)柵極處被再生。
盡管這里圖示和描述了具體實(shí)施例，但是本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到，在不偏離本公開的范圍的情況下多種替選的和/或等同的實(shí)現(xiàn)方案可以替換所示出和描述的具體實(shí)施例。本申請(qǐng)旨在涵蓋這里討論的具體實(shí)施例的任何適配或變化。因此，旨在本公開僅由權(quán)利要求及其等同物限制。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體裝置，包括 第一晶體管； 第二晶體管，與所述第一晶體管并聯(lián)耦合； 第一寄生電感，位于所述第一晶體管的發(fā)射極和所述第二晶體管的發(fā)射極之間； 第一電路，被配置為基于公共驅(qū)動(dòng)器信號(hào)向所述第一晶體管提供第一柵極驅(qū)動(dòng)器信號(hào)；以及 第二電路，被配置為基于所述公共驅(qū)動(dòng)器信號(hào)向所述第二晶體管提供第二柵極驅(qū)動(dòng)器信號(hào)， 其中所述第一電路和所述第二電路被配置為補(bǔ)償跨越所述第一寄生電感的壓降，使得所述第一柵極驅(qū)動(dòng)器信號(hào)和所述第二柵極驅(qū)動(dòng)器信號(hào)與所述公共驅(qū)動(dòng)器信號(hào)同相并且具有與所述公共驅(qū)動(dòng)器信號(hào)相同的幅值。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的半導(dǎo)體裝置，進(jìn)ー步包括 第一ニ極管，耦合在所述第一晶體管的集電極和發(fā)射極之間；以及 第二ニ極管，耦合在所述第二晶體管的集電極和發(fā)射極之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的半導(dǎo)體裝置， 其中所述第一電路包括第一隔離電壓源；以及第一隔離驅(qū)動(dòng)器，耦合到所述第一隔離電壓源，所述第一隔離驅(qū)動(dòng)器被配置為接收所述公共驅(qū)動(dòng)器信號(hào)并且基于所述公共驅(qū)動(dòng)器信號(hào)提供所述第一柵極驅(qū)動(dòng)器信號(hào)；以及其中所述第二電路包括第二隔離電壓源；以及第二隔離驅(qū)動(dòng)器，耦合到所述第二隔離電壓源，所述第二隔離驅(qū)動(dòng)器被配置為接收所述公共驅(qū)動(dòng)器信號(hào)并且基于所述公共驅(qū)動(dòng)器信號(hào)提供所述第二柵極驅(qū)動(dòng)器信號(hào)。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的半導(dǎo)體裝置，進(jìn)ー步包括 第三晶體管，與所述第一晶體管串聯(lián)耦合； 第四晶體管，與所述第二晶體管串聯(lián)耦合并且與所述第三晶體管并聯(lián)耦合； 第二寄生電感，位于所述第三晶體管的發(fā)射極和所述第四晶體管的發(fā)射極之間； 第三電路，被配置為基于另外公共驅(qū)動(dòng)器信號(hào)向所述第三晶體管提供第三柵極驅(qū)動(dòng)器信號(hào)；以及 第四電路，被配置為基于所述另外公共驅(qū)動(dòng)器信號(hào)向所述第四晶體管提供第四柵極驅(qū)動(dòng)器信號(hào)， 其中所述第三電路和所述第四電路被配置為補(bǔ)償跨越所述第二寄生電感的壓降，使得所述第三柵極驅(qū)動(dòng)器信號(hào)和所述第四柵極驅(qū)動(dòng)器信號(hào)與所述另外公共驅(qū)動(dòng)器信號(hào)同相并且具有與所述另外公共驅(qū)動(dòng)器信號(hào)相同的幅值。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的半導(dǎo)體裝置，進(jìn)ー步包括 隔離電壓源， 其中所述第一電路包括經(jīng)由第一解耦電阻器耦合到所述隔離電壓源的第一隔離驅(qū)動(dòng)器，所述第一隔離驅(qū)動(dòng)器被配置為接收所述公共驅(qū)動(dòng)器信號(hào)并且基于所述公共驅(qū)動(dòng)器信號(hào)提供所述第一柵極驅(qū)動(dòng)器信號(hào)，以及其中所述第二電路包括經(jīng)由第二解耦電阻器耦合到所述隔離電壓源的第二隔離驅(qū)動(dòng)器，所述第二隔離驅(qū)動(dòng)器被配置為接收所述公共驅(qū)動(dòng)器信號(hào)并且基于所述公共驅(qū)動(dòng)器信號(hào)提供所述第二柵極驅(qū)動(dòng)器信號(hào)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的半導(dǎo)體裝置，其中所述隔離電壓源提供DC+電壓、DC-電壓和地信號(hào)， 其中所述第一電路包括第一電容器和第二電容器，所述第一電容器稱合在第一 DC+電壓信號(hào)路徑和第一地信號(hào)路徑之間，而所述第二電容器耦合在第一 DC-電壓信號(hào)路徑和所述第一地信號(hào)路徑之間，以及 其中所述第二電路包括第三電容器和第四電容器，所述第三電容器耦合在第二 DC+電壓信號(hào)路徑和第二地信號(hào)路徑之間，而所述第四電容器耦合在第二 DC-電壓信號(hào)路徑和所述第二地信號(hào)路徑之間。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的半導(dǎo)體裝置，進(jìn)ー步包括 隔離電壓源， 其中所述第一電路包括經(jīng)由第一耦合共模扼流器耦合到所述隔離電壓源的第一隔離驅(qū)動(dòng)器，所述第一隔離驅(qū)動(dòng)器被配置為接收所述公共驅(qū)動(dòng)器信號(hào)并且基于所述公共驅(qū)動(dòng)器信號(hào)提供所述第一柵極驅(qū)動(dòng)器信號(hào)，以及 其中所述第二電路包括經(jīng)由第二耦合共模扼流器耦合到所述隔離電壓源的第二隔離驅(qū)動(dòng)器，所述第二隔離驅(qū)動(dòng)器被配置為接收所述公共驅(qū)動(dòng)器信號(hào)并且基于所述公共驅(qū)動(dòng)器信號(hào)提供所述第二柵極驅(qū)動(dòng)器信號(hào)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的半導(dǎo)體裝置，其中隔離電壓源提供DC+電壓、DC-電壓和地信號(hào)， 其中所述第一電路包括第一電容器和第二電容器，所述第一電容器稱合在第一 DC+電壓信號(hào)路徑和第一地信號(hào)路徑之間，而所述第二電容器耦合在第一 DC-電壓信號(hào)路徑和所述第一地信號(hào)路徑之間，以及 其中所述第二電路包括第三電容器和第四電容器，所述第三電容器耦合在第二 DC+電壓信號(hào)路徑和第二地信號(hào)路徑之間，而所述第四電容器耦合在第二 DC-電壓信號(hào)路徑和所述第二地信號(hào)路徑之間。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的半導(dǎo)體裝置， 其中所述第一電路包括 第一隔離電壓源；第一隔離驅(qū)動(dòng)器，耦合到所述第一隔離電壓源，所述第一隔離驅(qū)動(dòng)器被配置為接收所述公共驅(qū)動(dòng)器信號(hào)并且基于所述公共驅(qū)動(dòng)器信號(hào)提供第一信號(hào)；以及第一電流放大器，耦合到所述第一隔離電壓源，所述第一電流放大器被配置為接收所述第一信號(hào)并且基于所述第一信號(hào)提供所述第一柵極驅(qū)動(dòng)器信號(hào)；以及 其中所述第二電路包括 第二隔離電壓源；第二隔離驅(qū)動(dòng)器，耦合到所述第二隔離電壓源，所述第二隔離驅(qū)動(dòng)器被配置為接收所述公共驅(qū)動(dòng)器信號(hào)并且基于所述公共驅(qū)動(dòng)器信號(hào)提供第二信號(hào)；以及第二電流放大器，耦合到所述第二隔離電壓源，所述第二電流放大器被配置為接收所述第二信號(hào)并且基于所述第二信號(hào)提供所述第二柵極驅(qū)動(dòng)器信號(hào)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的半導(dǎo)體裝置，其中所述第一電流放大器包括發(fā)射極跟隨器、推挽放大器和電壓控制電流源之一，以及 其中所述第二電流放大器包括發(fā)射極跟隨器、推挽放大器和電壓控制電流源之一。
11.根據(jù)權(quán)利要求I所述的半導(dǎo)體裝置， 其中所述第一電路包括 第一隔離電壓源；第一耦合共模扼流器，被配置為接收所述公共驅(qū)動(dòng)器信號(hào)并且基于所述公共驅(qū)動(dòng)器信號(hào)提供第一信號(hào)； 第一驅(qū)動(dòng)器，耦合到所述隔離電壓源，所述第一驅(qū)動(dòng)器被配置為接收所述第一信號(hào)并且基于所述第一信號(hào)提供第二信號(hào)；以及 第一電流放大器，耦合到所述隔離電壓源，所述第一電流放大器被配置為接收所述第二信號(hào)并且基于所述第二信號(hào)提供所述第一柵極驅(qū)動(dòng)器信號(hào)；以及其中所述第二電路包括 第二隔離電壓源；第二耦合共模扼流器，被配置為接收所述公共驅(qū)動(dòng)器信號(hào)并且基于所述公共驅(qū)動(dòng)器信號(hào)提供第三信號(hào)； 第二驅(qū)動(dòng)器，耦合到所述隔離電壓源，所述第二驅(qū)動(dòng)器被配置為接收所述第三信號(hào)并且基于所述第三信號(hào)提供第四信號(hào)；以及 第二電流放大器，耦合到所述隔離電壓源，所述第二電流放大器被配置為接收所述第四信號(hào)并且基于所述第四信號(hào)提供所述第二柵極驅(qū)動(dòng)器信號(hào)。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的半導(dǎo)體裝置，其中所述第一電流放大器包括發(fā)射極跟隨器、推挽放大器和電壓控制電流源之一，以及 其中所述第二電流放大器包括發(fā)射極跟隨器、推挽放大器和電壓控制電流源之一。
13.—種功率模塊，包括 第一開關(guān)裝置； 第二開關(guān)裝置，與所述第一開關(guān)裝置并聯(lián)耦合； 第一寄生電感，位于所述第一開關(guān)裝置和所述第二開關(guān)裝置之間； 第一電路，被配置為接收公共驅(qū)動(dòng)器信號(hào)并且基于所述公共驅(qū)動(dòng)器信號(hào)向所述第一開關(guān)裝置提供用于控制所述第一開關(guān)裝置的開關(guān)的第一信號(hào)；以及 第二電路，被配置為接收公共驅(qū)動(dòng)器信號(hào)并且基于所述公共驅(qū)動(dòng)器信號(hào)向所述第二開關(guān)裝置提供用于控制所述第二開關(guān)裝置的開關(guān)的第二信號(hào)， 其中所述第一電路和所述第二電路每個(gè)被配置為補(bǔ)償跨越所述第一寄生電感的壓降，使得所述第一信號(hào)和所述第二信號(hào)與所述驅(qū)動(dòng)器信號(hào)同相并且具有與所述驅(qū)動(dòng)器信號(hào)相同的幅值。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的功率模塊，其中所述第一電路包括對(duì)第一隔離驅(qū)動(dòng)器供電的第一隔離DC-DC轉(zhuǎn)換器，所述第一隔離驅(qū)動(dòng)器被配置為接收所述公共驅(qū)動(dòng)器信號(hào)并且基于所述公共驅(qū)動(dòng)器信號(hào)提供所述第一信號(hào)；以及 其中所述第二電路包括對(duì)第二隔離驅(qū)動(dòng)器供電的第二隔離DC-DC轉(zhuǎn)換器，所述第二隔離驅(qū)動(dòng)器被配置為接收所述公共驅(qū)動(dòng)器信號(hào)并且基于所述公共驅(qū)動(dòng)器信號(hào)提供所述第二信號(hào)。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的功率模塊，進(jìn)一步包括 隔離DC-DC轉(zhuǎn)換器，提供DC+電壓、DC-電壓和地信號(hào)； 其中所述第一電路包括耦合在所述隔離DC-DC轉(zhuǎn)換器和第一隔離驅(qū)動(dòng)器之間的第一解耦電阻器、耦合在第一 DC+電壓信號(hào)路徑和第一地信號(hào)路徑之間的第一電容器、和耦合在第一 DC-電壓信號(hào)路徑和所述第一地信號(hào)路徑之間的第二電容器，所述第一隔離驅(qū)動(dòng)器被配置為接收所述公共驅(qū)動(dòng)器信號(hào)并且基于所述公共驅(qū)動(dòng)器信號(hào)提供所述第一信號(hào)；以及 其中所述第二電路包括耦合在所述隔離DC-DC轉(zhuǎn)換器和第二隔離驅(qū)動(dòng)器之間的第二解耦電阻器、耦合在第二 DC+電壓信號(hào)路徑和第二地信號(hào)路徑之間的第三電容器、和耦合 在第二 DC-電壓信號(hào)路徑和所述第二地信號(hào)路徑之間的第四電容器，所述第二隔離驅(qū)動(dòng)器被配置為接收所述公共驅(qū)動(dòng)器信號(hào)并且基于所述公共驅(qū)動(dòng)器信號(hào)提供所述第二信號(hào)。
16.根據(jù)權(quán)利要求13所述的功率模塊，進(jìn)一步包括 隔離DC-DC轉(zhuǎn)換器，提供DC+電壓、DC-電壓和地信號(hào)； 其中所述第一電路包括耦合在所述隔離DC-DC轉(zhuǎn)換器和第一隔離驅(qū)動(dòng)器之間的第一率禹合共模扼流器、稱合在第一 DC+電壓信號(hào)路徑和第一地信號(hào)路徑之間的第一電容器、和耦合在第一 DC-電壓信號(hào)路徑和所述第一地信號(hào)路徑之間的第二電容器，所述第一隔離驅(qū)動(dòng)器被配置為接收所述公共驅(qū)動(dòng)器信號(hào)并且基于所述公共驅(qū)動(dòng)器信號(hào)提供所述第一信號(hào)；以及 其中所述第二電路包括耦合在所述隔離DC-DC轉(zhuǎn)換器和第二隔離驅(qū)動(dòng)器之間的第二耦合共模扼流器、耦合在第二 DC+電壓信號(hào)路徑和第二地信號(hào)路徑之間的第三電容器、和耦合在第二 DC-電壓信號(hào)路徑和所述第二地信號(hào)路徑之間的第四電容器，所述第二隔離驅(qū)動(dòng)器被配置為接收所述公共驅(qū)動(dòng)器信號(hào)并且基于所述公共驅(qū)動(dòng)器信號(hào)提供所述第二信號(hào)。
17.根據(jù)權(quán)利要求13所述的功率模塊，其中所述第一電路包括對(duì)第一隔離驅(qū)動(dòng)器和第一電流放大器供電的第一隔離DC-DC轉(zhuǎn)換器，所述第一隔離驅(qū)動(dòng)器被配置為接收所述公共驅(qū)動(dòng)器信號(hào)并且基于所述公共驅(qū)動(dòng)器信號(hào)提供第三信號(hào)，并且所述第一電流放大器被配置為接收所述第三信號(hào)并且基于所述第三信號(hào)提供所述第一信號(hào)；以及 其中所述第二電路包括對(duì)第二隔離驅(qū)動(dòng)器和第二電流放大器供電的第二隔離DC-DC轉(zhuǎn)換器，所述第二隔離驅(qū)動(dòng)器被配置為接收所述公共驅(qū)動(dòng)器信號(hào)并且基于所述公共驅(qū)動(dòng)器信號(hào)提供第四信號(hào)，并且所述第二電流放大器被配置為接收所述第四信號(hào)并且基于所述第四信號(hào)提供所述第二信號(hào)。
18.根據(jù)權(quán)利要求13所述的功率模塊，其中所述第一電路包括對(duì)第一驅(qū)動(dòng)器和第一電流放大器供電的第一隔離DC-DC轉(zhuǎn)換器以及第一耦合共模扼流器，所述第一耦合共模扼流器被配置為接收所述公共驅(qū)動(dòng)器信號(hào)以基于所述公共驅(qū)動(dòng)器信號(hào)提供第三信號(hào)，所述第一驅(qū)動(dòng)器被配置為接收所述第三信號(hào)并且基于所述第三信號(hào)提供第四信號(hào)，并且所述第一電流放大器被配置為接收所述第四信號(hào)并且基于所述第四信號(hào)提供所述第一信號(hào)；以及 所述第二電路包括對(duì)第二驅(qū)動(dòng)器和第二電流放大器供電的第二隔離DC-DC轉(zhuǎn)換器以及第二耦合共模扼流器，所述第二耦合共模扼流器被配置為接收所述公共驅(qū)動(dòng)器信號(hào)并且基于所述公共驅(qū)動(dòng)器信號(hào)提供第五信號(hào)，所述第二驅(qū)動(dòng)器被配置為接收所述第五信號(hào)并且基于所述第五信號(hào)提供第六信號(hào)，并且所述第二電流放大器被配置為接收所述第六信號(hào)并且基于所述第六信號(hào)提供所述第二信號(hào)。
19.一種用于開關(guān)具有并聯(lián)裝置的功率電路中的裝置的方法，所述方法包括 接收被配置用于開關(guān)每個(gè)裝置的公共驅(qū)動(dòng)器信號(hào)；以及 使所述公共驅(qū)動(dòng)器信號(hào)漂移以提供每個(gè)裝置處的個(gè)別裝置驅(qū)動(dòng)器信號(hào)以補(bǔ)償每個(gè)裝置之間的電感壓降，使得每個(gè)裝置處的每個(gè)個(gè)別裝置驅(qū)動(dòng)器信號(hào)與所述公共驅(qū)動(dòng)器信號(hào)同相并且具有與所述公共驅(qū)動(dòng)器信號(hào)相同的幅值。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其中使所述公共驅(qū)動(dòng)器信號(hào)漂移包括 個(gè)別地隔離每個(gè)裝置的電壓源；以及 經(jīng)由由每個(gè)裝置的相應(yīng)隔離電壓源供電的隔離驅(qū)動(dòng)器個(gè)別地隔離所述公共驅(qū)動(dòng)器信號(hào)，以提供每個(gè)裝置處的個(gè)別裝置驅(qū)動(dòng)器信號(hào)。
21.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其中使所述公共驅(qū)動(dòng)器信號(hào)漂移包括 隔離電壓源； 個(gè)別地使所述電壓源與每個(gè)裝置的隔離驅(qū)動(dòng)器解耦；以及 經(jīng)由每個(gè)裝置的隔離驅(qū)動(dòng)器個(gè)別地隔離所述公共驅(qū)動(dòng)器信號(hào)，以提供每個(gè)裝置處的個(gè)別裝置驅(qū)動(dòng)器信號(hào)。
22.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其中使所述公共驅(qū)動(dòng)器信號(hào)漂移包括 個(gè)別地隔離每個(gè)裝置的電壓源；以及 經(jīng)由由每個(gè)裝置的相應(yīng)隔離電壓源供電的隔離驅(qū)動(dòng)器和電流放大器個(gè)別地隔離所述公共驅(qū)動(dòng)器信號(hào)，以提供每個(gè)裝置處的個(gè)別裝置驅(qū)動(dòng)器信號(hào)。
全文摘要
本發(fā)明涉及包括用于補(bǔ)償寄生電感的電路的半導(dǎo)體裝置。一種半導(dǎo)體裝置包括第一晶體管、與第一晶體管并聯(lián)耦合的第二晶體管、以及第一晶體管的發(fā)射極和第二晶體管的發(fā)射極之間的第一寄生電感。該半導(dǎo)體裝置包括第一電路，被配置為基于公共驅(qū)動(dòng)器信號(hào)向第一晶體管提供第一柵極驅(qū)動(dòng)器信號(hào)；和第二電路，被配置為基于公共驅(qū)動(dòng)器信號(hào)向第二晶體管提供第二柵極驅(qū)動(dòng)器信號(hào)。第一電路和第二電路被配置為補(bǔ)償跨越第一寄生電感的壓降，使得第一柵極驅(qū)動(dòng)器信號(hào)和第二柵極驅(qū)動(dòng)器信號(hào)與公共驅(qū)動(dòng)器信號(hào)同相并且具有與公共驅(qū)動(dòng)器信號(hào)相同的幅值。
文檔編號(hào)H02M1/088GK102684461SQ20121006813
公開日2012年9月19日 申請(qǐng)日期2012年3月15日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月15日
發(fā)明者P.T.盧尼夫斯基, R.巴耶雷爾 申請(qǐng)人:英飛凌科技股份有限公司