CN102545556A - 驱动压控开关装置的基于集成电路的驱动电路及制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种驱动压控开关装置的基于集成电路的驱动电路及制造方法。该驱动电路经由充电路径提供充电电流，以驱动压控开关装置的控制端子，在该充电路径中串联有电阻器和开关装置。在驱动电路的集成电路中的控制电路操作内部开关装置，以便选择性地使能/中断充电电流，并且将在电阻器上的电压降调节为固定值。连接在充电路径中的开关装置可以根据被驱动开关装置的操作要求容易地从内部开关装置改变到外部开关装置。

Description

驱动压控开关装置的基于集成电路的驱动电路及制造方法
技术领域
本发明涉及包含集成电路的驱动电路，用于驱动压控类型的开关装置。本发明还涉及用于制造这样的驱动电路的方法。
背景技术
已知例如如在日本专利公报No.2009-11049中描述的一种驱动电路，用于驱动诸如绝缘栅型晶体管的压控开关装置，其中，驱动电路包括稳定电流电路，用于向被驱动开关装置的控制端子(例如，栅极)提供作为充电电流的恒定电流。在此在一般的意义上使用术语“充电”来指示用于增加正电荷数量的充电电流(正向电流)或用于减少正电荷数量的放电电流(反向电流)。近些年来，随着集成电路已经变得越来越更紧凑和在成本上更低，已经变得可能在集成电路中包含这样的驱动电路的功能。在该情况下，(由被驱动开关装置的开关速度确定的)所要求的充电电流的电平必须在集成电路的供电电流额定值内。也必须限制开关频率使得集成电路的额定最大操作温度不被超过。
因此，在现有技术中，为了获得宽的适用性，这样的集成电路必须能够提供从驱动电路可能要求的最高驱动电流，并且能够在可能要求的最高开关频率下操作。
因此，获得制造品的这样的普遍性导致集成电路在尺寸上较大、制造起来昂贵并且具有超过通常的应用要求的能力，因为仅这样的驱动电路的小部分必须驱动具有极高开关速度或在极高开关频率下操作的开关装置。
发明内容
本发明的目的是通过提供包含集成电路的驱动电路来克服上面的问题，该驱动电路用于驱动诸如绝缘栅型晶体管的压控型的开关装置，由此，该驱动电路可以容易地被应用到驱动在宽范围的开关速度和/或开关频率上使用的开关装置。本发明还提供了一种用于配置这样的驱动电路的方法。
根据第一方面，所述驱动电路包括串联在充电路径中的电阻器和外部开关装置(例如，MOS FET)，通过充电路径向所述被驱动的压控开关装置的控制端子(例如，栅极)提供充电电流。所述集成电路包括：内部开关装置(例如，MOS FET)，其以达林顿配置连接到所述外部开关装置；以及控制电路(稳定电流电路)，其向所述内部开关装置的所述控制端子施加控制信号，以将在所述电阻器上的电压降调节为预定值。由所述驱动电路提供的所述充电电流(驱动电流)的值由此被调节为预定值。
在此，术语“内部开关装置”或“外部开关装置”指的是诸如场效应晶体管的装置，借助于该装置，可以通过向所述装置的控制端子(栅极)施加的控制信号来改变在输入和输出端子(源极和漏极电极)之间的电流电平或中断所述电流。
由此可以经由所述外部开关装置来提供所述充电电流，所述电流的电平被由所述控制电路产生的控制信号确定。
然而，如果不需要所述外部开关装置，则所述驱动电路可以容易地被配置使得所述内部开关装置连接在充电电流路径中，并且具有直接地连接到所述被驱动开关装置的控制端子的输出端子。
所述充电电流可以由此被调节为预定值，并且以相同的方式(即，不改变集成电路的内部参数)控制所述被驱动开关装置的通/断操作，而与是否使用所述外部开关装置无关。
在上面使用的“充电电流”不指定正或负极性，并且可以表示提供正电荷量的(正)电流或减少(正)电荷量的(负)放电电流。
根据另一个方面，当使用外部开关装置来通过所述充电电流并且所述充电电流将所述被驱动开关装置的控制端子驱动到正电荷时，所述内部开关装置的输出端子可以连接到所述被驱动开关装置的输出端子。或者，所述内部开关装置的输出端子可以连接到所述外部开关装置的输出端子，由此使得从所述内部开关装置提供的正电荷能够被有效地用于对所述被驱动开关装置的控制端子充电。
根据另一个方面，所述电阻器的至少一部分可以被布置在所述集成电路之外。其优点如下。如果所述电阻器形成在所述集成电路内部，则如果要改变充电/放电电流的值，例如当要使用外部开关装置进行改变时，必须调整所述控制电路的内部参数(诸如参考电压值)。利用本发明，通过将所述电阻器的全部或一部分定位在所述集成电路之外，可以容易地调整所述电阻值以获得所需要的充电电流的值。
根据另一个方面，所述集成电路可以包含转接电路，所述转接电路响应于被施加到所述集成电路的输入端子的从外部提供的命令信号，以使得能够在第一和第二连接状态之间容易地改变所述驱动电路配置。在所述第一状态中，经由被所述集成电路的控制电路控制的、所述集成电路的内部开关装置来建立所述充电路径。在所述第二连接状态中，经由外部开关装置(当连接到所述集成电路时)来建立所述充电路径，直接地从所述集成电路的所述控制电路的输出端子控制所述外部开关装置。
因为可以通过向所述集成电路提供的外部命令信号操作所述转接电路，所以可以容易地执行用于选择上面的连接状态的所述第一个或所述第二个的控制。
所述集成电路的外部输入端子可以专用于转接操作信号，所述转接操作信号表示用于操作所述转接电路的命令。
或者，所述集成电路可以包括转接操作电路，其基于从外部向所述集成电路提供的预定信号(除了专用转接操作信号之外)的状态来判断转接命令。
例如，可以根据是否要利用外部开关装置来设置向所述集成电路的电源输入端子施加的电源电压的值，并且在该情况下，所述转接操作电路可以将所述电源电压值检测为命令信号。可以由此最小化所需要的所述集成电路的外部输入端子的数量。
本发明还提供了一种用于制造这样的驱动电路的方法，包括步骤：
在集成电路中形成内部开关装置和控制电路，所述控制电路被连接来控制所述内部开关装置；
判断是否要通过经由所述内部开关装置的充电路径传送充电电流，所述判断基于所述被驱动开关装置的应用要求；
当判断不要经由所述内部开关装置来传输所述充电电流时，将外部开关装置连接在所述充电路径内，并且将外部开关装置的控制端子连接到所述内部开关装置的输出端子，由此被经由所述内部开关装置作为的所述集成电路的所述控制电路控制；以及
当判断要经由所述内部开关装置传输所述充电电流时，将所述内部开关装置连接在所述充电路径内。
附图说明
图1示出包含驱动单元的第一实施例的系统的整体配置；
图2是没有外部开关装置地配置的第一实施例的电路图；
图3是被配置为包含分别连接在充电路径中的外部开关装置的第一实施例的电路图；
图4是用于配置第一实施例的方法的流程图；
图5是第二实施例的电路图；
图6是第三实施例的电路图；
图7是第四实施例的电路图；
图8是第五实施例的电路图；以及
图9和10是分别没有和具有连接在充电路径中的外部开关装置的配置的第六实施例的电路图。
具体实施方式
将参考附图描述驱动电路的第一实施例。这个实施例例如适用于混合动力车的供电系统。
图1是示出系统配置的图。这包含驱动单元DU，每一个DU是根据该第一实施例配置的。该系统由下述部分形成：逆变器IV，其具有6个驱动单元，该逆变器IV驱动车辆的三相AC电动发电机10；以及转换器CV，其具有两个驱动单元，该转换器CV向逆变器IV提供DC电源电压。转换器CV被高压电池12供电，高压电池12具有至少100V的端电压。逆变器IV具有三相臂(U、V和W相)，它们并联并且分别连接到电动发电机10。每一个臂包含串联的高压侧开关装置Swp和低压侧开关装置Swn。在逆变器IV的每一个相臂的开关装置Swp和Swn之间的连接点(junction)连接到电动发电机10的对应相。这个实施例的开关装置的每一个是IGBT(绝缘栅双极场效应晶体管)，即是压控开关装置，该晶体管的栅极端子是开关装置的控制端子。
转换器CV包含串联的高压侧开关装置Swp和低压侧开关装置Swn，并且在开关装置Swp和Swn之间的连接点经由电感器L连接到高压电池12。
在每一个高压侧开关装置Swp的集电极和发射极之间连接了高压侧续流二极管FDp，并且在每一个低压侧开关装置Swn的集电极和发射极之间连接了低压侧续流二极管FDn。
每一个驱动单元DU连接到开关装置Swp、Swn的对应的一个的控制端子(栅极)。在下面，这些开关装置被统一指示为Sw#，其中，“#”表示“p”或“n”。开关装置Sw#的每一个被从控制设备16产生的操作信号驱动，控制设备16根据低压电池14操作。基于从各个传感器(在附图中未示出)获得的信号，控制设备16产生：被施加到逆变器IV的U、V和W相臂的开关装置Swp的相应驱动单元DU的驱动操作信号gup、gvp、gwp，用于经由对应的驱动单元来操作这些开关装置；以及被施加到逆变器IV的U、V和W相臂的开关装置Swn的相应驱动单元DU的驱动操作信号gun、gvn、gwn，用于经由对应的驱动单元来操作这些开关装置。另外，控制设备16向转换器CV的开关装置Swp和Swn的相应驱动单元DU提供驱动操作信号gcp和gcn，用于经由对应的驱动单元来操作这些开关装置。
如图1中所示，该设备具有：高压系统，其包括逆变器IV和转换器CV；以及低压系统，其包括控制设备16。该高压系统和低压系统通过诸如光耦合器(在附图中未示出)的绝缘装置彼此电隔离，通过该绝缘装置，从低压系统向高压系统提供操作信号。
开关装置Sw#的每一个是IGBT，IGBT具有感测端子St，从该感测端子St流过微小电流，该微小电流的值与在开关装置Sw#的输入和输出端子(发射极和集电极)之间的电流的值成比例。
图2示出这个实施例的每个驱动单元DU的电路配置。如所示，驱动单元DU基于被指示为驱动IC 30的集成电路，从DC电源20向该集成电路供电。对于本实施例，每一个DC电源20被配置为回扫转换器(flybackconverter)(在附图中未示出)，该回扫转换器根据作为输入电压的低压电池14的电压操作，并且该回扫转换器的输出侧被连接以提供驱动单元DU的供给电压Vs。来自回扫转换器的输出电压优选地被串联调节器调节为所需要的值。DC电源20的电压相对于驱动单元DU的公共参考电势，即相对于被那个驱动单元驱动的开关装置Sw#的发射极是正的。
如所示，这个实施例的驱动IC 30包括：一组外部端子T1至T9；运算放大器34和44；内部开关装置32(P沟道MOS FET)；内部开关装置42(N沟道MOS FET)；驱动控制电路50，其接收驱动操作信号g*#(*＝u，v，w，c；#＝p，n)；以及参考电压源36，用于产生参考电压Vref。驱动控制电路50产生操作控制信号，该操作控制信号根据用于指示被驱动开关装置Sw#的接通和关断命令的驱动操作信号g*#将运算放大器34分别设置在运行和不运行状态中，并且根据用于指示被驱动开关装置Sw#的关断和接通命令的驱动操作信号g*#将运算放大器44分别设置在运行和不运行状态中。被驱动开关装置Sw#的发射极经由IC 30的端子T8连接到驱动电路的公共参考电势。DC电源20经由电阻器22和端子T1连接到内部开关装置32的输入端子(源极)。
当驱动操作信号g*#指示接通命令时(即，在运算放大器34运行时)，运算放大器34向开关装置32的栅极施加控制(电压)信号，运算放大器34的非反向输入端子(non inverting input terminal)被连接以接收参考电压Vref。参考电压Vref相对于公共参考电势是正的，并且小于DC电源20的供给电压Vs。供给电压Vs也经由电阻器22和端子T3被施加到运算放大器34的反相输入端子。由此通过运算放大器34和开关装置32形成稳定电流电路，其中，从运算放大器34的输出端子向开关装置32的栅极施加的控制信号将在电阻器22上的电压降调节为预定恒定值(等于电源电压Vs减去参考电压Vref)。恒定电流(正充电电流)由此经由电阻器22和开关装置32流过充电路径到达被驱动开关装置Sw#的栅极。
运算放大器34的输出端子经由错误操作防止电阻器38和端子T4连接到DC电源20。在驱动操作信号g*#指示关断命令时(即，当通过驱动控制电路50停止运算放大器34的运行时)，开关装置32的栅极经由电阻器38被上拉到供给电压电势Vs，由此中断电流通过经由开关装置32的充电路径的流动。
保护电阻器40连接在开关装置32的栅极和源极端子之间，用于防止大于栅极至源极耐压的电压的施加。
被驱动开关装置Sw#的栅极也经由端子T5连接到内部开关装置42的漏极。开关装置42的源极经由端子T6和电阻器24连接到被驱动开关装置Sw#的发射极。
运算放大器44的非反向输入端子连接到参考电压Vref，而运算放大器44的非反向输入端子经由端子T7连接到电阻器24和开关装置42的源极的连接点。在驱动操作信号g*#指示关断命令时(即，当通过驱动控制电路50使能运算放大器44的运行时)，运算放大器44向开关装置42的栅极施加控制信号，由此将在电阻器24上的电压降保持得恒定(等于参考电压Vref)。稳定电流电路因此由运算放大器44和开关装置42形成，由此稳定值的放电电流从开关装置Sw#的栅极经由开关装置42和电阻器24流过充电路径。
在驱动操作信号g*#指示接通命令时(即，当通过驱动控制电路50禁止运算放大器44的运行时)，经由错误操作防止电阻器46将运算放大器44的输出端子下拉到公共参考电势，由此中断通过开关装置42的电流流动。保护电阻器48连接在开关装置42的栅极和源极端子之间，用于防止施加比开关装置42的栅极至源极耐压高的电压。
驱动单元DU的电阻器22和24被布置在驱动IC 30之外，以便使得驱动IC 30能够被做得更紧凑，并且具有更大的应用普遍性，因为可以通过调整电阻器22和24来容易地调整充电和放电电流的值。
对于在图2中所示的电路配置，驱动IC 30的整体大小基本上取决于开关装置32和42的额定能力，即，取决于可以经由开关装置32和42提供的充电/放电电流的最大电平以及由这些开关装置可以产生的最大可允许热量。对于这个实施例，如果必须以比对于图2的电路配置可允许的开关速度或开关操作频率更高的开关速度或更高的开关操作频率来驱动开关装置Sw#，则外部开关装置可以连接到驱动IC 30，以将充电/放电电流传到开关装置Sw#的栅极。在该情况下，如图3中所示配置驱动电路。
在此，内部开关装置32的输出端子(源极)经由驱动IC 30的端子T1连接到第一外部开关装置(P沟道MOS FET)60的控制端子(栅极)，而内部开关装置42的源极类似地经由端子T6连接到第二外部开关装置(N沟道MOS FET)64的栅极。开关装置60的源极经由电阻器22连接到DC电源20的供给电压Vs，并且，开关装置60的漏极连接到开关装置Sw#的栅极。开关装置32的漏极经由端子T2连接到开关装置Sw#的输出端子(发射极)，即，连接到公共参考电势。在电阻器22和外部开关装置60的源极之间的连接点经由端子T3连接到运算放大器34的反相输入端子。
对于这个电路，成对的开关装置(FET)32、60和42、64的每对以达林顿(darlington)配置连接。通过运算放大器34与开关装置32和60形成稳定电流电路，由此，被施加到开关装置32的栅极的、来自运算放大器34的输出端子的控制信号将在电阻器22上的电压降调节为预定值(Vs减去Vref)。充电电流的预定恒定值由此通过经由开关装置60的充电路径到达(被传送到)开关装置Sw#的栅极。
外部开关装置64的栅极经由端子T6连接到开关装置42的源极，而开关装置64的源极经由电阻器24连接到被驱动开关装置Sw#的发射极(即，连接到公共参考电势)，并且，开关装置64的漏极连接到开关装置Sw#的栅极。开关装置42的漏极经由端子T5连接到DC电源20的电压Vs。
当运算放大器44运行时，来自运算放大器44的输出端子的控制信号被施加到开关装置42的栅极，因此被施加到开关装置64的栅极，使得在电阻器24上的电压降固定在预定值(Vref)。预定值的放电电流因此从开关装置Sw#的栅极通过经由开关装置64和电阻器24的充电路径。
保护电阻器62连接在开关装置60的栅极和源极之间，并且，保护电阻器66连接在开关装置64的栅极和源极之间。
图4是用于配置这个实施例的驱动单元DU的基本过程的流程图。首先在步骤S10中，获取请求信息，该请求信息指定被驱动开关装置Sw#的开关速度和开关频率。接下来，在步骤S12中，基于所获取的请求信息来决定内部开关装置32和42是否可用来将充电/放电驱动电流传到开关装置Sw#的栅极。根据开关装置32和42的额定电流值是否在用于实现指定的开关速度所需的值之上和在指定的开关频率下的操作期间在驱动IC 30内产生的热量是否在可允许的极限值之下来进行这个决定。如果在步骤S12中进行否定决定，则然后执行步骤S14，其中，决定使用外部开关装置(60和64)，并且这些开关装置然后以在图3中所示的配置连接到驱动IC 30。然而，如果在步骤S12中存在“是”决定，则执行步骤S16，其中，决定在驱动IC 30中的内部开关装置(32和42)要用于将充电/放电电流传到开关装置Sw#的栅极，并且驱动单元DU的配置如上面的图2中所示。
使用这个实施例来提供下面的效果：
(1)如果要向开关装置Sw#的栅极提供的驱动/放电电流的所需电平或开关频率超过驱动IC 30的额定能力，则外部开关装置可以连接到驱动IC 30以通过(传送)驱动电流。这些外部开关装置分别以达林顿配置连接到内部开关装置，即，每一个外部开关装置的栅极连接到对应的内部开关装置的输出端子(源极)。因此，驱动IC 30的操作模式不变，与是否使用外部开关装置无关，即，通过从运算放大器34、44的输出端子分别向开关装置32、42的栅极施加的控制信号来执行恒定电流控制，用于将在电阻器22、42上的电压降保持在恒定的预定值。
与这样的配置类似，当来自运算放大器(34或44)的输出端子的控制信号将对应的内部开关装置(32或42)设置到不导通状态时，通过对应的充电路径的驱动电流的传送被中断，而与充电路径是否经由内部开关装置无关。
(2)电阻器22和24外部连接到驱动IC 30。因此，这些电阻器的值可以被容易地调整以设置充电/放电电流所需的值，在每一个电阻器上的电压降的值不变，而与是否使用外部开关装置60和64无关。
第二实施例
将参考图5来描述第二实施例，该描述仅基于与第一实施例的特征不同的特征。与在图2中的装置对应的在图5中的装置被与图2的附图标号对应的附图标号指示。
对于第二实施例，像对于第一实施例那样配置驱动IC 30。然而，当外部开关装置60和64连接到驱动IC 30时，使用达林顿配置，其中，开关装置32的操作漏极(operation-drain)经由端子T2连接到开关装置60的漏极。流过开关装置32的电流由此有助于向开关装置Sw#的栅极提供的稳定的充电电流。
第三实施例
将参考图6来描述第三实施例，该描述仅基于与第一实施例的特征不同的特征。与上面在图2中的装置对应的在图6中的装置被与图2的附图标号对应的附图标号指示。
对于上面的实施例，当使用外部开关装置(60，64)时，分别经由内部开关装置32和42向外部开关装置的栅极施加控制信号。然而，当被驱动的开关单元Sw#的开关速度和/或开关频率高时，可能优选的是，直接地向外部开关装置的栅极施加(来自运算放大器34、44的输出端子的)控制信号。通过下面的实施例来提供这个特征。
如图6中所示，这个实施例的驱动IC 30包含内部转接电路70(被简单地指示为转接开关)，内部转接电路70被控制来在其中运算放大器34的输出分别连接到开关装置32的栅极和IC 30的端子T1的状态之间改变。驱动IC 30还包含内部转接电路72，内部转接电路72被控制来执行在其中运算放大器44的输出端子分别连接到开关装置42的栅极和端子T6的状态之间的转接。
转接电路70和72的每一个被经由驱动IC 30的专用外部输入端子T10输入的、从外部提供的转接操作信号控制。当运算放大器34和44的输出端子分别通过转接电路70和72连接到开关装置32和42的栅极时，驱动IC 30的电路配置有效地(效果上)变得如对于第一实施例在图1中所示的那样。
当转接电路70和72被控制来将运算放大器34和44的输出端子分别连接到驱动IC 30的端子T1和T6，并且外部电阻器22和24与外部开关装置60和64如上面的图3中所示的连接到驱动IC 30的端子T1、T3和T6、T7时，驱动电路操作变得类似于对于图3所述的驱动电路操作。然而，在该情况下，分别从运算放大器34和44的输出端子(分别经由端子T1和T6)直接地向开关装置60和64的栅极施加控制信号，以调节充电/放电电流并且使能/中断这些电流流动。
除了对于第一实施例描述的效果(2)之外，对于第三实施例提供下面的效果：
(3)通过提供被向专用外部输入端子(T10)施加的外部提供的转接信号控制的转接电路(70和72)，通过利用在驱动电流充电路径中连接的外部开关装置，可以不使用外部开关装置(60，64)地将驱动单元容易地从适合于驱动在较低开关速度和/或较低开关频率下操作的开关装置Sw#的配置改变为适合于驱动在高开关速度和/或高开关频率下操作的开关装置Sw#的配置。
第四实施例
将在下面参考图7描述第四实施例，该描述仅基于与第三实施例的特征不同的特征。图7示出这个实施例的驱动IC 30，与在上面的图6中的装置对应的装置被与图6的附图标号对应的附图标号指示。
对于这个实施例，基于向端子T4施加的供给电压的值Vs来控制转接电路70和72。具体地说，这个实施例的驱动IC 30包含比较器74和阈值源76。比较器74将供给电压Vs与由阈值源76产生的阈值电压Vth作比较，并且根据由比较器74产生的结果输出信号来操作转接电路70和72，即，根据是否要使用外部开关装置(60，64)来预定供给电压值Vs。
可以设想用于按照将转接电路70和72设置为期望的状态所要求的那样将供给电压值Vs调整为大于或小于阈值电压Vth的各种方法。例如，供给电压源20可以被实现为回扫转换器，回扫转换器根据(上面图1中示出的)低压电池14操作。在该情况下，可以通过改变回扫调节器的开关装置操作的占空比来改变供给电压Vs。或者，如果回扫转换器包括串联调节器，则可以通过调整该串联调节器来改变供给电压Vs的值。
除了对于第一实施例描述的效果(2)之外，对于第四实施例提供下面的效果：
(4)通过基于向端子T4施加的供给电压的值来控制转接电路70和72的操作，可以不需要在驱动IC 30上设置另外的端子(例如，在图6中的端子T10)来执行这个控制。
第五实施例
将在下面参考图8描述第五实施例，图8示出这个实施例的驱动IC30，该描述仅基于与第三实施例的特征不同的特征。在图8中，与上面的图6中的装置对应的装置被与图6的附图标号对应的附图标号指示。
对于如图8中所示的这个实施例，驱动IC 30包含转接操作电路78，转接操作电路78基于在预定持续时间的间隔期间经由驱动IC 30的端子T9输入的控制信号来控制转接电路70和72的操作。那个间隔在当开始施加电力以操作驱动IC 30时的点开始。通常，驱动操作信号g*#被施加到端子T9。然而，在(在紧接着向驱动IC 30的电力接通后的)上述间隔期间，逆变器IV和转换器CV还没有开始操作。因此，用于设置转接电路70和72的状态的控制信号可以经由端子T9被输入，并且在那个间隔期间被使用。
取代仅在上述的初始间隔期间向转接操作电路78提供信号，可以设想转接操作电路78利用输入端子T9的其他方式。例如，在驱动IC 30中产生的热量根据通过驱动IC 30驱动开关装置Sw#的开关频率的增大而增大。因此，将转接操作电路78配置来检测驱动操作信号g*#d的开关频率，并且判断该频率是否超过预定阈值。如果超过阈值，则转接操作电路78将相对于那个状态(即，用于使得能够经由外部开关装置(60，64)来提供驱动电流的状态)适当地控制转接电路70、72。
除了对于第一实施例描述的效果(2)之外，对于第五实施例提供下面的效果：
(5)通过基于经由现有输入端子(即，也用于输入驱动操作信号g*#的端子)施加的输入信号控制转接电路70和72的操作，可以最小化所需的驱动IC 30的端子的数量。
第六实施例
将在下面参考图9描述第六实施例，图9示出这个实施例的驱动单元DU，该描述仅基于与第三实施例的特征不同的特征。在图9中，与上面的图6中的装置对应的装置被与图6的附图标号对应的附图标号指示。
对于这个实施例，驱动IC 30还包含外部输入端子T11a、T11b、T12a和T12b、参考电压源86和94、比较器82、84、90和92以及或门88和96，并且转接电路70和72被转接操作电路100控制。除了对于第三实施例描述的功能之外，当由被驱动开关装置通过(传送)的电流的电平或其操作温度变得过高时，驱动IC 30停止被驱动开关装置Sw#(或并联的被驱动开关装置)的操作。具体地说，如图9中所示，分流电阻器80被连接以从开关装置Sw#的感测端子St接收微小的电流，并且向端子T11a施加在分流电阻器80上的电压降。来自感测端子St的电流的电平与通过开关装置Sw#的电流的电平相关。对于另外的被驱动开关装置得出的对应的电压降可以被施加到端子T11b，并且比较器82和84将电压降的这些值的每一个与来自参考电压源86的参考电压V1作比较。V1的值等于与通过开关装置Sw#的电流的最大可允许值对应的、在电阻器80上的电压降的值。
用于表示来自比较器82和84的输出值的逻辑和的信号被或门88获得，并且被输入到驱动控制电路50。驱动控制电路50被配置来当通过开关装置Sw#的电流的电平变得过高时，通过暂停运算放大器34、44的操作并且由此强制地将开关装置Sw#设置在关断状态中来响应于那个信号。该电路优选地被配置使得当这个状况出现时，在开关装置Sw#的栅极中存储的电荷被强制放电，然而，为了说明简单，从图9省略这一点。
此外，如图9中所示，温度感测二极管SD检测开关装置Sw#的温度，并且产生对应的输出电压，该对应的输出电压相对于开关装置Sw#的温度相反地改变，并且被施加到端子T12a。比较器90和92将被施加到端子T12a和T12b的输入电压值分别与参考电压V2作比较。V2的值等于与开关装置Sw#的最大可允许温度对应的、来自传感器二极管SD的输出电压。96获得来自比较器90和92的输出的逻辑和，并且，用于表示那个逻辑和的信号被输入到驱动控制电路50。驱动控制电路50由此操作使得如果向端子T12a、T12b的输入电压的任何一个下降得低于阈值电压V2，则停止运算放大器34、44的运行，并且由此将开关装置Sw#强制设置在关断状态中。在图9中所示的情况中，向端子T12b固定地施加供给电压Vs(即，它大于参考电压V2)。
当如图10中所示驱动操作信号g*#用于驱动一对并联的被驱动开关装置S#1、S#2时，向端子T11b施加根据通过第二被驱动开关装置S#2的电流电平的(在电阻器81上的)电压降，同时向端子T12b施加来自第二被驱动开关装置的温度感测二极管的电压，而不是供给电压Vs。对于那种配置，被驱动开关装置S#1、S#2两者当通过这些的任何一个的电流电平超过最大可允许值时或当它们的任何一个超过最大可允许温度值时被强制设置在关断状态中。
当诸如IGBT的并联开关装置被驱动单元DU驱动时，内部开关装置(32，42)变得难以提供足够的充电/放电驱动电流，使得一般需要将外部开关装置(60，64)连接到驱动IC 30。因此，对于这个实施例，转接操作电路100被配置来基于向端子T12b施加的电压值判断是否正在驱动单个被驱动开关装置或并联的被驱动开关装置。当那个值是用于指示仅连接了单个被驱动开关装置的供给电压Vs时，转接操作电路100设置如图9中所示的转接电路70、72，以经由内部开关装置32、42向开关装置Sw#的栅极提供充电/放电电流。当在端子T12b处的电压小于Vs(即，在由温度感测二极管产生的值的范围中)时，这指示正在驱动并联的开关装置，如图10中所示。转接操作电路100通过下述方式来响应：设置如图10中所示的转接电路70、72，以使得外部开关装置(60，64)能够连接在被驱动开关装置S#1、S#2的栅极的充电路径中。
除了对于第一实施例描述的效果(2)之外，对于第六实施例提供了下面的效果：
(5)因为根据被施加到驱动IC 30的现有端子(T12b)的信号(电压值)而操作开关70和72，这些开关的控制不要求在驱动IC 30的端子数量上的增加。
替代实施例
本发明不限于上面的实施例，并且可以例如设想这些实施例的各种修改如下。
用于恒定电流电路的电阻器
已经对于使用位于IC 30之外的两个电流确定电阻器(current-determining resistors)(22，24)的情况描述了上面的实施例。然而，可能优选的是，将这些电阻器的每一个的一部分布置在驱动IC 30内部，并且将剩余部分构成为外部连接的电阻器。其原因如下。当外部开关装置(60，64)连接到驱动IC 30时，将要求提供比当仅使用内部开关装置(32，42)时更大的充电/放电驱动电流的值。因此，对于上面的实施例，如果对于使用外部开关装置进行改变，则必须减小电流确定电阻器22和24的值。然而，如果每一个电阻器由两个部分构成(一个部分在驱动IC 30外部，另一个部分形成在驱动IC 30内)，则这两个部分当仅使用内部开关装置(32，42)时可以串联以控制充电/放电驱动电流，而当连接外部开关装置(60，64)时仅使用内部部分。
或者，为了实现相同的效果，当仅使用内部开关装置(32，42)时，使用每一个电流确定电阻器的内部部分，而当外部开关装置(60，64)被连接时，并联该两个部分。
此外，可能要求该驱动电路适用于如下的被驱动开关装置，每一个被驱动开关装置要求相同的稳定充电/放电电流值，但是要以各种不同的开关频率来操作被驱动开关装置。在该情况下，可以基于开关频率的值来确定是否仅使用内部开关装置32、42或也使用外部开关装置60、64，并且，可以完全在驱动IC 30内形成电阻器22、24的每一个。
此外，如果这些电阻器22、24的每一个完全形成在驱动IC 30内并且必须调整充电/放电电流值，则有可能在驱动IC 30上提供外部连接端子，以使得能够调整电阻器22、24的值。
或者，例如，可以通过向电阻器22施加电压来调整充电电流，以便在将在电阻器上的电压降保持不变的同时获得所需要的电流值。
电流稳定电路
本发明不限于使用MOS FET作为开关装置32、42和60、64，即作为电流稳定电路并且用于使能/中断驱动电流的部件。等同地可能的是，例如使用双极晶体管等。
此外，不必使用单个开关装置来用于控制充电/放电电流。等同地可能的是，使用相应的晶体管电路，例如，其中，一个双极晶体管的基极连接到第二双极晶体管的集电极，并且在第一晶体管的集电极和基极之间连接电阻器，并且在第二晶体管的基极和发射极之间连接电阻器。
此外，有可能使用与开关装置串联的电流调节二极管来构成每一个稳定电流电路。
在该情况下，有可能执行这样的稳定电流电路的开关装置的重复的通/断转换(即，具有受控的占空比)以控制每一个驱动电流值，而不是使用运算放大器。此外，在该情况下，可以根据这些开关装置是否位于驱动单元的集成电路的内部或外部来不同地确定驱动电流值(通/断转换的占空比)。通过在集成电路内提供控制电路以控制重复的通/断转换和用于控制每一个稳定的驱动电流的使能/中断，可以实现宽的适用范围。
被驱动开关装置的类型
本发明不限于应用到驱动IGBT，并且例如等同地适用于驱动P沟道MOS FET。在该情况下，必须从被驱动开关装置的栅极传送放电电流(即，减少正电荷)，以将该装置设置在接通状态中，并且提供充电电流(增加正电荷)以将开关装置设置在关断状态中。
用于在内部和外部开关装置的使用之间转接的检测电路
对于上面的第六实施例，基于检测(另外的被驱动开关装置的)外部传感器二极管SD是否连接到驱动IC 30的特定端子(T12b)来执行在用于单独使用内部开关装置(40，42)和用于也使用外部开关装置(60，64)(即，转接电路70、72的控制)的配置之间的转接。然而，例如，等同地可能的是，基于检测外部分流电阻器(81)是否连接到驱动IC 30的特定端子(T11b)而执行这样的转接，该外部分流电阻器(81)即是用于检测来自另外的被驱动开关装置的电流感测端子St的电流的分流电阻器。
其他点
本发明不限于用于驱动在车辆的功率转换电路(DC/AC逆变器)内的转换装置以向车辆的主驱动电机供电的驱动电路。例如，这样的驱动单元可以被应用到连接到高压电池的DC/AC逆变器，以操作车辆的空调器设备。
此外，本发明不限于连接到高压电池，并且可以被应用到从低压电池供电的升压转换器的逆变器，以操作车辆的电驱动动力转向设备。
有可能省略错误操作防止电阻器38和46或省略保护电阻器40、48、62和66，以减少组成零件的数量。具体地说，可以通过配置运算放大器34和44的内部电路，以执行保护电阻器功能来省略保护电阻器40、48。
在所附的权利要求中，应当明白，在一般的意义上使用被应用到驱动电流的术语“充电”，以表示传送正电荷的电流或传送负电荷(减少正电荷量)的电流(放电电流)。

Claims (18)

1.一种驱动电路，用于驱动压控类型的被驱动开关装置，所述驱动电路包括集成电路，并且包括用于向所述被驱动开关装置的控制端子提供充电电流的充电路径，其中所述驱动电路包括电阻器和外部开关装置，在所述充电路径中所述电阻器与所述外部开关装置的输入端子和输出端子串联，并且其中所述集成电路包括：
内部开关装置，其以达林顿配置连接到所述外部开关装置；以及
控制电路，其被配置来向所述内部开关装置的控制端子施加控制信号，以将在所述电阻器上的电压降调节为预定值。
2.根据权利要求1所述的驱动电路，其中所述控制电路响应于外部提供的驱动操作信号，以控制所述内部开关装置来选择性地使能和中断电流通过所述充电路径。
3.根据权利要求1所述的驱动电路，其中：
所述充电路径用于向所述被驱动开关装置的所述控制端子提供正电荷，并且
所述内部开关装置的输出端子连接到所述被驱动开关装置的输出端子。
4.根据权利要求1所述的驱动电路，其中：
所述充电路径用于向所述被驱动开关装置的所述控制端子提供正电荷，并且
所述内部开关装置的输出端子连接到所述外部开关装置的所述输出端子。
5.根据权利要求1所述的驱动电路，其中：
所述充电路径用于向所述被驱动开关装置的所述控制端子提供负电荷，并且
所述内部开关装置的输出端子连接到所述外部开关装置的控制端子。
6.根据权利要求1所述的驱动电路，其中所述电阻器的至少一部分被布置在所述集成电路的外部。
7.一种驱动电路，用于驱动压控类型的被驱动开关装置，所述驱动电路包括集成电路，并且包括用于向所述被驱动开关装置的控制端子提供充电电流的充电路径，所述集成电路包括可被控制来调节电流值的内部开关装置，以及控制电路，所述控制电路被配置来从输出端子产生控制信号以选择性地使能和中断所述充电电流的流动；
其中所述集成电路包括转接电路，所述转接电路响应于被施加到所述集成电路的外部输入端子的转接操作信号来选择性地建立第一连接状态和第二连接状态，在所述第一连接状态中，所述控制电路的所述输出端子连接到所述集成电路的内部元件，由此将所述集成电路的所述内部开关装置连接到所述充电路径内，在所述第二连接状态中，所述控制电路的所述输出端子连接到所述集成电路的外部输出端子。
8.根据权利要求7所述的驱动电路，包括连接在所述充电路径中的电阻器，其中：
在建立所述第一连接状态的同时，所述内部开关装置的控制端子变为连接到所述转接电路的所述输出端子，并且
所述控制电路被配置来将在所述电阻器上的电压降调节为预定值。
9.根据权利要求8所述的驱动电路，其中所述外部输入端子专用于所述转接操作信号。
10.根据权利要求8所述的驱动电路，其中：
所述驱动电路用于驱动单个被驱动开关装置或串联的多个被驱动开关装置，
所述集成电路包括专用于状况检测信号的多个外部状况检测输入端子，所述状态检测信号表示所述多个被驱动开关装置的相应的一些的检测状况值，以及
所述集成电路包括转接操作电路，所述转接操作电路被配置为判断所述外部状况检测输入端子的特定的一个的输入信号状态，并且当判断状况检测信号正在被施加到所述特定外部状况检测输入端子时，操作所述转接电路以将所述控制电路的所述输出端子连接到所述集成电路的所述外部输出端子。
11.根据权利要求8所述的驱动电路，其中根据是否要求所述控制电路连接到所述外部输出端子来将向所述集成电路的电源输入端子施加的电源电压的值设置为分别不同的值，并且其中所述集成电路包括转接操作电路，所述转接操作电路被配置来基于判断被施加到所述电源输入端子的电压的所述值来操作所述转接电路。
12.根据权利要求8所述的驱动电路，其中所述外部输入端子共同地用于输入驱动操作信号，以命令所述控制电路进行所述驱动电流的所述使能和中断，并且用于输入所述转接操作信号，并且其中集成电路包括转接操作电路，所述转接操作电路被配置来基于在所述驱动操作信号和所述转接操作信号之间的差来根据所述转接操作信号操作所述转接电路。
13.根据权利要求12所述的驱动电路，其中所述转接操作电路被配置来仅在预定持续时间的间隔期间根据所述转接操作信号来操作所述转接电路，所述间隔出现在向所述外部输入端子施加所述驱动操作信号的开始之前。
14.根据权利要求8所述的驱动电路，其中所述电阻器的至少一部分被布置在所述集成电路的外部。
15.一种用于制造包含集成电路的驱动电路的方法，所述驱动电路被配置来通过经由充电路径提供充电电流以对压控型的被驱动开关装置的控制端子充电来驱动所述被驱动开关装置，所述方法包括：
形成步骤，用于在所述集成电路中形成内部开关装置和控制电路，所述控制电路用于控制所述内部开关装置，以选择性地使能和中断所述充电电流的流动；
判断步骤，用于判断是否要经由所述内部开关装置传送所述充电电流，所述判断基于所述被驱动开关装置的利用要求；
当在所述判断步骤中得出否定决定时执行的下述外部连接步骤，
在所述集成电路外部设置外部开关装置，并且
将所述外部开关装置连接到所述被驱动开关装置的所述控制端子，并且连接到所述集成电路，以便建立作为经由所述外部开关装置的路径的所述充电路径；以及
当在所述判断步骤中得出肯定决定时执行的内部连接步骤：将所述内部开关装置连接到所述被驱动开关装置的所述控制端子，以便建立作为经由所述内部开关装置的路径的所述充电路径。
16.根据权利要求15所述的方法，进一步包括连接在所述充电电流的流动路径中的电阻器，其中：
所述控制电路被配置为产生控制信号，所述控制信号用于将在所述电阻器上的电压降控制为预定值。
17.根据权利要求15所述的方法，其中：
所述内部开关装置和所述外部开关装置包括相应的晶体管装置，并且
当要经由所述外部开关装置建立所述充电路径时，所述内部开关装置以达林顿配置连接到所述外部开关装置。
18.根据权利要求15所述的方法，进一步包括串联在所述充电路径中的电阻器，其中，向所述集成电路应用的所述形成步骤包括步骤：
形成所述控制电路，所述控制电路使得将在所述电阻器上的电压降调节为预定值，
形成转接电路，所述转接电路可被控制来进行在将所述控制电路的输出端子连接到所述内部开关装置的控制端子和连接到所述外部开关装置的控制端子之间的转接，以及
形成转接操作电路，所述转接操作电路被配置为根据被施加到所述集成电路的外部输入端子的信号来操作所述转接电路。
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