CN107565800B - 门极驱动电路及门极驱动方法 - Google Patents

门极驱动电路及门极驱动方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了门极驱动电路及门极驱动方法，其中，门极驱动电路包括：控制信号处理单元和逻辑控制电路；控制信号处理单元根据接收到的调制信号的脉冲宽度和延时宽度，确定外部半导体开关器件的关闭起始时间点及关闭时的目标驱动电压，以生成控制信号；逻辑控制电路利用控制信号对该至少两个驱动电压进行逻辑控制，得到对应所述关闭起始时间点及所述目标驱动电压的驱动信号，将驱动信号输出至所述外部半导体开关器件的门极，来降低外部半导体开关器件的关闭电压的电压尖峰，由于控制信号处理单元可以根据调制信号的脉冲宽度和延时宽度来输出相应的控制信号，因此，可以满足不同类型的半导体开关器件的关闭要求。

Description

门极驱动电路及门极驱动方法
技术领域
本发明涉及电子电路领域，特别是门极驱动电路及门极驱动方法。
背景技术
随着电子技术的发展，半导体开关器件逐渐被应用在高压高频系统中。在高压大电流的情况下，半导体开关器件在快速关闭时关闭电压会产生一个电压尖峰，该电压尖峰可能会对半导体开关器件造成损害。
目前，可以采用一种专用芯片，根据调制信号和电源信号输出驱动信号至半导体开关器件的门极，来降低半导体开关器件的关闭电压的电压尖峰。
然而，现有技术中，该专用芯片对调制信号的脉冲宽度与半导体开关器件对应的延时宽度之间的关系有限制。因此，现有技术不能满足不同类型的半导体开关器件的关闭要求。
发明内容
有鉴于此，本发明提出了门极驱动电路及门极驱动方法，能够满足不同类型的半导体开关器件的关闭要求。
第一方面，本发明实施例提供了门极驱动电路，包括：控制信号处理单元和逻辑控制电路；其中，
所述控制信号处理单元与外部调制电路连接；
所述逻辑控制电路与所述控制信号处理单元连接；所述逻辑控制电路与外部电源电路连接；所述逻辑控制电路与所述外部半导体开关器件的门极连接；
所述控制信号处理单元，用于接收所述外部调制电路输出的调制信号，并根据所述调制信号的脉冲宽度与所述外部半导体开关器件对应的延时宽度，确定所述外部半导体开关器件的关闭起始时间点及关闭时的目标驱动电压，根据所述关闭起始时间点及所述关闭时的目标驱动电压生成控制信号，将所述控制信号输出至所述逻辑控制电路；
所述逻辑控制电路，用于接收所述外部电源电路输出的电源信号，并将所述电源信号分压为至少两个驱动电压；利用所述控制信号对所述至少两个驱动电压进行逻辑控制，得到对应所述关闭起始时间点及所述目标驱动电压的驱动信号，将所述驱动信号输出至所述外部半导体开关器件的门极。
其中，
所述控制信号处理单元，用于在所述调制信号的脉冲宽度小于所述延时宽度时，确定从所述调制信号的下降沿开始，延时所述延时宽度后的第一时间点，将所述第一时间点确定为所述外部半导体开关器件的关闭起始时间点；并将所述至少两个驱动电压中的最低电压确定为所述目标驱动电压。
其中，
所述至少两个驱动电压包括：第一驱动电压和第二驱动电压；
所述控制信号处理单元，用于输出第一控制信号和第二控制信号；
所述第一控制信号的脉冲宽度与所述调制信号的脉冲宽度相同，所述第一控制信号的上升沿滞后于所述调制信号的上升沿，滞后的宽度为所述延时宽度；
所述第二控制信号的脉冲宽度与所述调制信号的脉冲宽度相同，所述第二控制信号的上升沿滞后于所述调制信号的上升沿，滞后的宽度为所述延时宽度；
所述逻辑控制电路，用于根据所述第一控制信号和所述第二控制信号，分别对所述第一驱动电压和所述第二驱动电压进行控制，输出的所述驱动信号的脉冲宽度与所述调制信号的脉冲宽度相同，所述驱动信号的上升沿滞后于所述调制信号的上升沿，滞后的宽度为所述延时宽度。
其中，
所述控制信号处理单元，用于在所述调制信号的脉冲宽度不小于所述延时宽度时，确定所述外部半导体开关器件在多级关闭模式下进行关闭所需的第一时长，以及确定在所述调制信号的下降沿之后延时了所述延时宽度时的第二时间点；将所述第二时间点之前的第三时间点确定为所述外部半导体开关器件的关闭起始时间点，其中，所述第二时间点与所述第三时间点之间的时长等于所述第一时长；确定在所述第三时间点时的目标驱动电压为所述至少两个驱动电压中的最高电压，确定在所述第二时间点的目标驱动电压为所述至少两个驱动电压中的最低电压。
其中，
所述至少两个驱动电压包括：第三驱动电压和第四驱动电压；
所述控制信号处理单元，用于输出第三控制信号和第四控制信号；
所述第三控制信号的脉冲宽度与所述调制信号的脉冲宽度相同，所述第三控制信号的上升沿滞后于所述调制信号的上升沿，滞后的宽度为所述延时宽度；
所述第四控制信号的脉冲宽度为所述第一时长，所述第四控制信号的上升沿对应的时间点为所述关闭起始时间点；
所述逻辑控制电路，用于根据所述第三控制信号和所述第四控制信号，分别对所述第三驱动电压和所述第四驱动电压进行控制，输出的所述驱动信号的脉冲宽度与所述调制信号的脉冲宽度相同，所述驱动信号的上升沿滞后于所述调制信号的上升沿，滞后的宽度为所述延时宽度。
其中，所述控制信号处理单元包括可编程逻辑器件；
所述可编程逻辑器件，用于根据所述外部半导体开关器件在多级关闭模式中，所需的斜率宽度和电压保持宽度，配置所述延时宽度；其中，所述斜率宽度为从所述至少两个驱动电压的最高电压降低到最低电压时对应的宽度；所述电压保持宽度为所述至少两个驱动电压中除最高电压以外的每一个电压所保持宽度的和。
第二方面，本发明实施例提供了门极驱动方法，包括：
获取调制信号和至少两个驱动电压；
根据所述调制信号的脉冲宽度与外部半导体开关器件对应的延时宽度，确定所述外部半导体开关器件的关闭起始时间点及关闭时的目标驱动电压；
根据所述关闭起始时间点及关闭时的目标驱动电压生成控制信号；
利用所述控制信号对所述至少两个驱动电压进行逻辑控制，得到对应所述关闭起始时间点及所述目标驱动电压的驱动信号；
利用所述驱动信号对所述外部半导体开关器件的门极进行驱动。
其中，在所述调制信号的脉冲宽度小于所述延时宽度时，
所述确定所述外部半导体开关器件的关闭起始时间点及关闭时的目标驱动电压，包括：
确定从所述调制信号的下降沿开始，延时所述延时宽度后的第一时间点；
将所述第一时间点确定为所述外部半导体开关器件的关闭起始时间点；
将所述至少两个驱动电压中的最低电压确定为所述目标驱动电压。
其中，在所述调制信号的脉冲宽度不小于所述延时宽度时，
所述确定所述外部半导体开关器件的关闭起始时间点及关闭时的目标驱动电压，包括：
确定所述外部半导体开关器件在多级关闭模式下进行关闭所需的第一时长；
确定在所述调制信号的下降沿之后延时了所述延时宽度时的第二时间点；
将所述第二时间点之前的第三时间点确定为所述外部半导体开关器件的关闭起始时间点，其中，所述第二时间点与所述第三时间点之间的时长等于所述第一时长；
确定在所述第三时间点时的目标驱动电压为所述至少两个驱动电压中的最高电压，确定在所述第二时间点的目标驱动电压为所述至少两个驱动电压中的最低电压。
其中，进一步包括：
根据所述外部半导体开关器件在多级关闭模式中，所需的斜率宽度和电压保持宽度，配置所述延时宽度；其中，所述斜率宽度为从所述至少两个驱动电压的最高电压降低到最低电压时对应的宽度；所述电压保持宽度为所述至少两个驱动电压中除最高电压以外的每一个电压所保持宽度的和。
从上述方案中可以看出，在本发明的门极驱动电路及门极驱动方法中，该门极驱动电路可以包括控制信号处理单元和逻辑控制电路，控制信号处理单元根据接收到的调制信号的脉冲宽度和延时宽度，确定外部半导体开关器件的关闭起始时间点及关闭时的目标驱动电压，根据关闭起始时间点及关闭时的目标驱动电压生成控制信号，以输出控制信号至逻辑控制电路，逻辑控制电路通过对接收到的电源信号分压为至少两个驱动电压，以及利用控制信号对该至少两个驱动电压进行逻辑控制，得到对应所述关闭起始时间点及所述目标驱动电压的驱动信号，将驱动信号输出至所述外部半导体开关器件的门极，通过该驱动信号对半导体开关器件的门极进行驱动，来降低外部半导体开关器件的关闭电压的电压尖峰，由于控制信号处理单元可以根据调制信号的脉冲宽度和延时宽度来输出相应的控制信号，因此，可以满足不同类型的半导体开关器件的关闭要求。
附图说明
下面将通过参照附图详细描述本发明的优选实施例，使本领域的普通技术人员更清楚本发明的上述及其它特征和优点，附图中：
图1为本发明一个实施例提供的门极驱动电路示意图；
图2为现有技术提供的外部半导体开关器件的关闭电压示意图；
图3为本发明一个实施例提供的一种外部半导体开关器件的关闭电压示意图；
图4为本发明一个实施例提供的另一种外部半导体开关器件的关闭电压示意图；
图5为本发明一个实施例提供的在关系1中调制信号与第一控制信号、第二控制信号、驱动信号的关系示意图；
图6为本发明一个实施例提供的在关系2中调制信号与第三控制信号、第四控制信号、驱动信号的关系示意图；
图7为本发明一个实施例提供的门极驱动方法流程图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，以下举实施例对本发明进一步详细说明。
请参考图1，本发明一个实施例提供了门极驱动电路100，可以包括：控制信号处理单元101和逻辑控制电路102；其中，
所述控制信号处理单元101与外部调制电路103连接；
所述逻辑控制电路102与所述控制信号处理单元101连接；所述逻辑控制电路102与外部电源电路104连接；所述逻辑控制电路102与所述外部半导体开关器件105的门极连接；
所述控制信号处理单元101，用于接收所述外部调制电路103输出的调制信号，并根据所述调制信号的脉冲宽度与所述外部半导体开关器件105对应的延时宽度，确定所述外部半导体开关器件105的关闭起始时间点及关闭时的目标驱动电压，根据所述关闭起始时间点及所述关闭时的目标驱动电压生成控制信号，将所述控制信号输出至所述逻辑控制电路102；
所述逻辑控制电路102，用于接收所述外部电源电路104输出的电源信号，并将所述电源信号分压为至少两个驱动电压；利用所述控制信号对所述至少两个驱动电压进行逻辑控制，得到对应所述关闭起始时间点及所述目标驱动电压的驱动信号，将所述驱动信号输出至所述外部半导体开关器件105的门极。
根据上述本发明实施例，该门极驱动电路可以包括控制信号处理单元和逻辑控制电路，控制信号处理单元根据接收到的调制信号的脉冲宽度和延时宽度，确定外部半导体开关器件的关闭起始时间点及关闭时的目标驱动电压，根据关闭起始时间点及关闭时的目标驱动电压生成控制信号，以输出控制信号至逻辑控制电路，逻辑控制电路通过对接收到的电源信号分压为至少两个驱动电压，以及利用控制信号对该至少两个驱动电压进行逻辑控制，得到对应所述关闭起始时间点及所述目标驱动电压的驱动信号，将驱动信号输出至所述外部半导体开关器件的门极，通过该驱动信号对半导体开关器件的门极进行驱动，来降低外部半导体开关器件的关闭电压的电压尖峰，由于控制信号处理单元可以根据调制信号的脉冲宽度和延时宽度来输出相应的控制信号，因此，可以满足不同类型的半导体开关器件的关闭要求。
请参考图2，图2为在现有技术中的高压大电流情况下，且目标驱动电压较高时，外部半导体开关器件105的关闭电压示意图。根据图2可知，外部半导体开关器件105的关闭电压存在一个电压尖峰，该电压尖峰可能会导致外部半导体开关器件105的损坏。
在本发明一个实施例中，为了降低外部半导体开关器件105在关闭时的关闭电压的电压尖峰，可以通过降低外部半导体开关器件105的关闭速度来实现。其中，降低外部半导体开关器件105的关闭速度至少可以通过如下两种方式来实现：
实现方式1、驱动外部半导体开关器件105进入多级关闭模式进行关闭。
请参考图3，图3示出了上述实现方式1中驱动信号驱动外部半导体开关器件105进行关闭时，产生的电压尖峰，该电压尖峰远远小于图2中的电压尖峰。
实现方式2、降低对外部半导体开关器件105的门极的驱动电压。
请参考图4，图4示出了上述实现方式2中驱动信号驱动外部半导体开关器件105进行关闭时，产生的电压尖峰，该电压尖峰远远小于图2中的电压尖峰。
对于上述实现方式1，外部半导体开关器件105在进入多级关闭模式的最后一级关闭之前，外部半导体开关器件105的内部电容已经完成了一部分电荷释放，因此，最后一级关闭时间相对于上述实现方式2实现关闭的时间更快。
由于多级关闭模式从关闭起始时间点到完全关闭所需的第一时长较长，且驱动信号在驱动外部半导体开关器件105进入多级关闭模式时的关闭起始时间点，需要在调制信号的下降沿对应的时间点之后，因此，为了保证驱动信号的脉冲宽度与调制信号的脉冲宽度相同，需要输出的驱动信号延时于调制信号。
在本发明一个实施例中，可以在控制信号处理单元101中配置与外部半导体开关器件105对应的延时宽度。其中，配置的该延时宽度与该第一时长的关系可以包括如下三种情况：
情况A：延时宽度对应的时长大于第一时长。
在该情况A下，门极驱动电路输出的驱动信号，可以驱动外部半导体开关器件105完成多级关闭。然而，该情况A下，驱动信号的延时较长。
情况B：延时宽度对应的时长小于第一时长。
在该情况B下，虽然驱动信号的延时短于上述情况A，但是门极驱动电路输出的驱动信号，只能驱动外部半导体开关器件105完成部分多级关闭。
情况C：延时宽度对应的时长等于第一时长。
在该情况C下，不仅可以实现驱动信号的延时短于上述情况A，还可以实现门极驱动电路输出的驱动信号，驱动外部半导体开关器件105完成多级关闭。
由于不同型号的外部半导体开关器件105在多级关闭模式进行关闭时所需的第一时长不同，因此，为了可以实现根据外部半导体开关器件105对应的第一时长来配置延时宽度，在本发明一个实施例中，所述控制信号处理单元101可以包括可编程逻辑器件。
所述可编程逻辑器件，用于根据所述外部半导体开关器件在多级关闭模式中，所需的斜率宽度和电压保持宽度，配置所述延时宽度；其中，所述斜率宽度为从所述至少两个驱动电压的最高电压降低到最低电压时对应的宽度；所述电压保持宽度为所述至少两个驱动电压中除最高电压以外的每一个电压所保持宽度的和。
其中，该所需的斜率宽度与电压保持宽度的和为所述第一时长。
在本发明一个实施例中，所述可编程逻辑器件配置的延时宽度等于第一时长。
例如，所述至少两个驱动电压包括：15V、10V和8V，那么确定出从15V降到10V所需的第一宽度，以及确定出从10V降低到8V所需的第二宽度，将第一宽度与第二宽度的和确定所需的斜率宽度。确定驱动电压在10V时保持的第三宽度，以及确定驱动电压在8V时保持的第四宽度，将第三宽度与第四宽度的和确定为电压保持宽度。
在本发明一个实施例中，所述可编程逻辑器件至少可以包括：CPLD(ComplexProgrammable Logic Device，复杂可编程逻辑器件)或FPGA(Field－Programmable GateArray，现场可编程门阵列)。
在本发明一个实施例中，在调制信号的脉冲宽度与外部半导体开关器件105对应的延时宽度的关系不同时，输出的驱动信号也不同。其中，调制信号的脉冲宽度与外部半导体开关器件对应的延时宽度，可以包括如下两种关系：
关系1：调制信号的脉冲宽度小于外部半导体开关器件105对应的延时宽度。
关系2：调制信号的脉冲宽度不小于外部半导体开关器件105对应的延时宽度。
由于多级关闭模式从关闭起始时间点到完全关闭所需的时间较长，且驱动信号的脉冲宽度与调制信号的脉冲宽度相同，在上述关系1中，调制信号属于高频信号，驱动信号可能无法在对应的脉冲宽度内实现多级关闭模式，因此，在上述关系1中，需要使用上述实现方式2来降低外部半导体开关器件的关闭速度。
在上述关系2中，由于调制信号的脉冲宽度较大，驱动信号可以在对应的脉冲宽度内实现多级关闭模式，因此，在上述关系2中，既可以使用上述实现方式1来降低外部半导体开关器件105的关闭速度，也可以使用上述实现方式2来降低外部半导体开关器件105的关闭速度。
下面针对上述关系1中使用上述实现方式2来降低外部半导体开关器件105的关闭速度，上述关系2中使用上述实现方式1来降低外部半导体开关器件105的关闭速度，分别对本发明实施例中门极驱动电路输出的驱动信号进行说明。
针对关系1：
在关系1中，所述控制信号处理单元101，用于确定从所述调制信号的下降沿开始，延时所述延时宽度后的第一时间点，将所述第一时间点确定为所述外部半导体开关器件的关闭起始时间点；并将所述至少两个驱动电压中的最低电压确定为所述目标驱动电压。
其中，驱动信号的波形与调制信号的波形相同。例如，调制信号为方波，那么驱动信号也是方波。其中，该第一时间点对应驱动信号的下降沿。
在本发明一个实施例中，控制信号处理单元101生成的控制信号的条数，可以与逻辑控制电路102将电源信号分压为的驱动电压的个数相等。例如，逻辑控制电路102将电源信号分压为两个驱动电压，那么控制信号处理单元101生成两条控制信号。
在本发明一个实施例中，逻辑控制电路102将电源信号分压为的至少两个驱动电压中，各个驱动电压可以均不相等。
在关系1中，以逻辑控制电路102将电源信号分压为两个驱动电压为例，对本发明实施例中控制信号处理单元101生成的控制信号，以及逻辑控制电路输出的驱动信号进行详细说明。
其中，逻辑控制电路102将电源信号分压为的两个驱动电压可以包括：第一驱动电压和第二驱动电压，其中，所述第一驱动电压大于所述第二驱动电压。例如，电源信号对应的电压为18V，分压得到的第一驱动电压为15V，第二驱动电压为8V。
所述控制信号处理单元101，用于输出第一控制信号和第二控制信号。
在关系1中，请参考图5，为调制信号与第一控制信号、第二控制信号、驱动信号的关系示意图。
在图5中，所述第一控制信号的脉冲宽度与所述调制信号的脉冲宽度相同，所述第一控制信号的上升沿滞后于所述调制信号的上升沿，滞后的宽度为所述延时宽度(tdelay)；
所述第二控制信号的脉冲宽度与所述调制信号的脉冲宽度相同，所述第二控制信号的上升沿滞后于所述调制信号的上升沿，滞后的宽度为所述延时宽度(tdelay)；
所述逻辑控制电路102，用于根据所述第一控制信号和所述第二控制信号，分别对所述第一驱动电压和所述第二驱动电压进行控制，输出的所述驱动信号的脉冲宽度与所述调制信号的脉冲宽度相同，所述驱动信号的上升沿滞后于所述调制信号的上升沿，滞后的宽度为所述延时宽度(tdelay)。
其中，该驱动信号在上升沿时，对应的驱动电压由低电平电压上升到第二驱动电压(8V)；该驱动信号在下降沿时，对应的驱动电压由第二驱动电压(8V)下降到低电平电压。其中，该低电平电压可以为0V，也可以为一定程度的负电压，例如，该负电压为-8V。
以上，驱动信号在下降沿时可以驱动外部半导体开关器件105进行关闭，由于驱动信号对应的目标驱动电压为第二驱动电压，因此，较小的目标驱动电压可以提高外部半导体开关器件105的导通压降，降低外部半导体开关器件105的关闭速度，从而降低外部半导体开关器件105的关闭电压的电压尖峰。
针对关系2：
在关系2中，所述控制信号处理单元101，用于确定所述外部半导体开关器件105在多级关闭模式下进行关闭所需的第一时长，以及确定在所述调制信号的下降沿之后延时了所述延时宽度时的第二时间点；将所述第二时间点之前的第三时间点确定为所述外部半导体开关器件105的关闭起始时间点，其中，所述第二时间点与所述第三时间点之间的时长等于所述第一时长；确定在所述第三时间点时的目标驱动电压为所述至少两个驱动电压中的最高电压，确定在所述第二时间点的目标驱动电压为所述至少两个驱动电压中的最低电压。
在本发明一个实施例中，控制信号处理单元101生成的控制信号的条数，可以与逻辑控制电路102将电源信号分压为的驱动电压的个数相等。例如，逻辑控制电路102将电源信号分压为两个驱动电压，那么控制信号处理单元101生成两条控制信号。
在本发明一个实施例中，逻辑控制电路102将电源信号分压为的至少两个驱动电压中，各个驱动电压可以均不相等。
在关系2中，以控制信号处理单元101中配置的延时宽度满足上述情况C时，且逻辑控制电路102将电源信号分压为两个驱动电压为例，对本发明实施例中控制信号处理单元101生成的控制信号，以及逻辑控制电路输出的驱动信号进行详细说明。
其中，逻辑控制电路102将电源信号分压为的两个驱动电压包括：第三驱动电压和第四驱动电压，其中，第三驱动电压大于第四驱动电压。例如，电源信号对应的电压为18V，分压得到的第三驱动电压为15V，第四驱动电压为8V。
所述控制信号处理单元101，用于输出第三控制信号和第四控制信号。
在关系2中，请参考图6，为调制信号与第三控制信号、第四控制信号、驱动信号的关系示意图。
在图6中，所述第三控制信号的脉冲宽度与所述调制信号的脉冲宽度相同，所述第三控制信号的上升沿滞后于所述调制信号的上升沿，滞后的宽度为所述延时宽度(tdelay)；
所述第四控制信号的脉冲宽度为所述第一时长(t0)，所述第四控制信号的上升沿对应的时间点为所述关闭起始时间点；其中，t0与tdelay相等；
所述逻辑控制电路102，用于根据所述第三控制信号和所述第四控制信号，分别对所述第三驱动电压和所述第四驱动电压进行控制，输出的所述驱动信号的脉冲宽度与所述调制信号的脉冲宽度相同，所述驱动信号的上升沿滞后于所述调制信号的上升沿，滞后的宽度为所述延时宽度(tdelay)。
其中，该驱动信号在第三控制信号的上升沿时，对应的驱动电压由低电平电压上升到第三驱动电压(15V)；该驱动信号在第四控制信号的上升沿时，对应的驱动电压从第三驱动电压(15V)按照设定的斜率宽度(tslope)下降到第四驱动电压(8V)，并保持该第四驱动电压(8V)，直到第四控制信号的下降沿，驱动信号对应的驱动电压从第四驱动电压(8V)下降到低电平电压。其中，该低电平电压可以为0V，也可以为一定程度的负电压，例如，该负电压为-8V。
以上，驱动信号在关闭起始时间点驱动外部半导体开关器件105进入多级关闭模式，在驱动信号从第四驱动电压下降到低电平电压之前，外部半导体开关器件105的内部电容完成一部分电荷释放，在驱动信号从第四驱动电压下降到低电平电压时，外部半导体开关器件105的内部电容将剩余部分的电荷进行全部释放，以完成关闭。
不管是上述关系1，还是上述关系2，在本发明一个实施例中，该逻辑控制电路102可以包括：分压子电路和控制子电路。其中，
分压子电路，用于将外部电源电路104输入的电源信号分压为至少两个驱动电压。
控制子电路，用于根据控制信号处理单元101输入的控制信号，对所述至少两个驱动电压进行逻辑控制，以得到对应关闭起始时间点及目标驱动电压的驱动信号，将驱动信号输出至外部半导体开关器件105的门极。
在本发明一个实施例中，该控制子电路可以包括：至少一个电容和至少一个电阻，所述至少一个电容和所述至少一个电阻对应至少两种连接关系，不同的连接关系对应不同的斜率宽度。
用户可以根据所需驱动的外部半导体开关器件105，其在多级关闭模式中所需的斜率宽度，确定控制子电路所包括的至少一个电容和至少一个电阻所对应的目标连接关系。通过将控制子电路所包括的至少一个电容和至少一个电阻，对应该目标连接关系，在控制信号处理单元101输出的控制信号，用于实现上述实现方式1时，该控制子电路根据该控制信号处理单元101输出的控制信号，对至少两个驱动电压进行逻辑控制，使得输出的驱动信号按照该目标连接关系对应的目标斜率宽度，从至少两个驱动电压中最高电压降低到最低电压。
不管是上述关系1，还是上述关系2，在本发明一个实施例中，该门极驱动电路可以进一步使能电路，该使能电路与控制信号处理单元101相连，用于向控制信号处理单元101输入使能信号。
在确定外部半导体开关器件所处的系统是高压大电流情况时，该使能电路可以输出高电平的使能信号，控制信号处理单元101按照图5和图6输出控制信号，逻辑控制电路102按照图5和图6输出驱动信号。
在确定外部半导体开关器件105所处的系统不是高压大电流情况时，该使能电路可以输出低电平的使能信号，控制信号处理单元101输出与调制信号的脉冲宽度相同的控制信号，且该控制信号的上升沿可以与调制信号的上升沿相同，逻辑控制电路102根据该控制信号输出的驱动信号对应的目标驱动电压为至少两个驱动电压中的最高电压。
请参考图7，本发明一个实施例提供了门极驱动方法，该方法可以包括以下步骤：
步骤701：获取调制信号和至少两个驱动电压；
步骤702：根据所述调制信号的脉冲宽度与外部半导体开关器件对应的延时宽度，确定所述外部半导体开关器件的关闭起始时间点及关闭时的目标驱动电压；
步骤703：根据所述关闭起始时间点及关闭时的目标驱动电压生成控制信号；
步骤704：利用所述控制信号对所述至少两个驱动电压进行逻辑控制，得到对应所述关闭起始时间点及所述目标驱动电压的驱动信号；
步骤705：利用所述驱动信号对所述外部半导体开关器件的门极进行驱动。
根据上述本发明实施例，通过根据调制信号的脉冲宽度和延时宽度，确定外部半导体开关器件的关闭起始时间点及关闭时的目标驱动电压，并根据关闭起始时间点及关闭时的目标驱动电压生成控制信号，利用控制信号对该至少两个驱动电压进行逻辑控制，得到对应所述关闭起始时间点及所述目标驱动电压的驱动信号，利用驱动信号对外部半导体开关器件的门极进行驱动，以此降低外部半导体开关器件的关闭电压的电压尖峰，由于输出的控制信号是根据调制信号的脉冲宽度和延时宽度来生成的，因此，可以满足不同类型的半导体开关器件的关闭要求。
其中，生成的控制信号的条数可以与驱动电压的个数相等。例如，驱动电压的个数为2个，那么可以生成两条控制信号。
其中，获取的至少两个驱动电压中，各个驱动电压可以均不相等。
在本发明一个实施例中，在所述调制信号的脉冲宽度小于所述延时宽度时，
所述确定所述外部半导体开关器件的关闭起始时间点及关闭时的目标驱动电压，包括：确定从所述调制信号的下降沿开始，延时所述延时宽度后的第一时间点；将所述第一时间点确定为所述外部半导体开关器件的关闭起始时间点；将所述至少两个驱动电压中的最低电压确定为所述目标驱动电压。
例如，该至少两个驱动电压包括：15V和8V，那么该目标驱动电压为8V。其中，生成的驱动信号在上升沿时，驱动电压从低电平电压上升到8V，驱动信号在下降沿时，驱动电压从8V下降到低电平电压。其中，该低电平电压可以为0V，也可以为一定程度的负电压，例如，该负电压为-8V。
在本发明一个实施例中，在所述调制信号的脉冲宽度不小于所述延时宽度时，
所述确定所述外部半导体开关器件的关闭起始时间点及关闭时的目标驱动电压，包括：确定所述外部半导体开关器件在多级关闭模式下进行关闭所需的第一时长；确定在所述调制信号的下降沿之后延时了所述延时宽度时的第二时间点；将所述第二时间点之前的第三时间点确定为所述外部半导体开关器件的关闭起始时间点，其中，所述第二时间点与所述第三时间点之间的时长等于所述第一时长；确定在所述第三时间点时的目标驱动电压为所述至少两个驱动电压中的最高电压，确定在所述第二时间点的目标驱动电压为所述至少两个驱动电压中的最低电压。
例如，该至少两个驱动电压包括：15V和8V，那么在第三时间点时的目标驱动电压为15V，在第二时间点时的目标驱动电压为8V。其中，生成的驱动信号在上升沿时，驱动电压从低电平电压上升到15V，在第三时间点时，从15V开始向8V下降，并下降到8V之后继续保持一段时间，直到驱动信号的下降沿，驱动电压从8V下降到低电平电压。
在本发明一个实施例中，可以进一步包括：根据所述外部半导体开关器件在多级关闭模式中，所需的斜率宽度和电压保持宽度，配置所述延时宽度；其中，所述斜率宽度为从所述至少两个驱动电压的最高电压降低到最低电压时对应的宽度；所述电压保持宽度为所述至少两个驱动电压中除最高电压以外的每一个电压所保持宽度的和。
优选地，配置的延时宽度等于第一时长，其中，该第一时长等于该所需的斜率宽度和电压保持宽度的和。
综上，本发明的门极驱动电路及门极驱动方法至少具有如下的有益效果：
1、在本发明的门极驱动电路及门极驱动方法中，该门极驱动电路可以包括控制信号处理单元和逻辑控制电路，控制信号处理单元根据接收到的调制信号的脉冲宽度和延时宽度，确定外部半导体开关器件的关闭起始时间点及关闭时的目标驱动电压，根据关闭起始时间点及关闭时的目标驱动电压生成控制信号，以输出控制信号至逻辑控制电路，逻辑控制电路通过对接收到的电源信号分压为至少两个驱动电压，以及利用控制信号对该至少两个驱动电压进行逻辑控制，得到对应所述关闭起始时间点及所述目标驱动电压的驱动信号，将驱动信号输出至所述外部半导体开关器件的门极，通过该驱动信号对半导体开关器件的门极进行驱动，来降低外部半导体开关器件的关闭电压的电压尖峰，由于控制信号处理单元可以根据调制信号的脉冲宽度和延时宽度来输出相应的控制信号，因此，可以满足不同类型的半导体开关器件的关闭要求。
2、在本发明的门极驱动电路及门极驱动方法的一个实施例中，对于外部调制电路输入的调制信号的脉冲宽度没有限制，即使在调制信号为高频信号时，可以通过输出与该调制信号相同脉冲宽度，且驱动电压为至少两个驱动电压中的最低电压的驱动信号，来驱动外部半导体开关器件进行关闭，以降低外部半导体开关器件的关闭电压的电压尖峰。
3、在本发明的门极驱动电路及门极驱动方法的一个实施例中，在调制信号的脉冲宽度不小于延时宽度时，驱动外部半导体开关器件进行多级关闭模式进行关闭，由于外部半导体开关器件在进入多级关闭模式的最后一级关闭之前，外部半导体开关器件的内部电容已经完成了一部分电荷释放，最后一级关闭时间内只需释放剩余一部分电荷即可，因此，在最后一级关闭时间内释放速度较快，该实现方式不仅可以降低外部半导体开关器件的关闭电压，还可以保证其关闭速度不会太慢。
4、在本发明的门极驱动电路及门极驱动方法的一个实施例中，通过在控制信号处理单元中配置与第一时长相等的延时宽度，不仅可以实现驱动信号驱动外部半导体开关器件完成多级关闭，还可以保证驱动信号相对于调制信号具有较短的延时，且在外部半导体开关器件的型号发生变化时，可以直接通过软件进行配置，无需更换门极驱动电路，从而可以降低成本。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.门极驱动电路，其特征在于，包括：控制信号处理单元(101)和逻辑控制电路(102)；其中，
所述控制信号处理单元(101)与外部调制电路(103)连接；
所述逻辑控制电路(102)与所述控制信号处理单元(101)连接；所述逻辑控制电路(102)与外部电源电路(104)连接；所述逻辑控制电路(102)与外部半导体开关器件(105)的门极连接；
所述控制信号处理单元(101)，用于接收所述外部调制电路(103)输出的调制信号，并根据所述调制信号的脉冲宽度与所述外部半导体开关器件(105)对应的延时宽度，确定所述外部半导体开关器件(105)的关闭起始时间点及关闭时的目标驱动电压，根据所述关闭起始时间点及所述关闭时的目标驱动电压生成控制信号，将所述控制信号输出至所述逻辑控制电路(102)；
所述逻辑控制电路(102)，用于接收所述外部电源电路(104)输出的电源信号，并将所述电源信号分压为至少两个驱动电压；利用所述控制信号对所述至少两个驱动电压进行逻辑控制，得到对应所述关闭起始时间点及所述目标驱动电压的驱动信号，将所述驱动信号输出至所述外部半导体开关器件(105)的门极。
2.根据权利要求1所述的门极驱动电路，其特征在于，
所述控制信号处理单元(101)，用于在所述调制信号的脉冲宽度小于所述延时宽度时，确定从所述调制信号的下降沿开始，延时所述延时宽度后的第一时间点，将所述第一时间点确定为所述外部半导体开关器件(105)的关闭起始时间点；并将所述至少两个驱动电压中的最低电压确定为所述目标驱动电压。
3.根据权利要求2所述的门极驱动电路，其特征在于，
所述至少两个驱动电压包括：第一驱动电压和第二驱动电压；
所述控制信号处理单元(101)，用于输出第一控制信号和第二控制信号；
所述第一控制信号的脉冲宽度与所述调制信号的脉冲宽度相同，所述第一控制信号的上升沿滞后于所述调制信号的上升沿，滞后的宽度为所述延时宽度；
所述第二控制信号的脉冲宽度与所述调制信号的脉冲宽度相同，所述第二控制信号的上升沿滞后于所述调制信号的上升沿，滞后的宽度为所述延时宽度；
所述逻辑控制电路(102)，用于根据所述第一控制信号和所述第二控制信号，分别对所述第一驱动电压和所述第二驱动电压进行控制，输出的所述驱动信号的脉冲宽度与所述调制信号的脉冲宽度相同，所述驱动信号的上升沿滞后于所述调制信号的上升沿，滞后的宽度为所述延时宽度。
4.根据权利要求1所述的门极驱动电路，其特征在于，
所述控制信号处理单元(101)，用于在所述调制信号的脉冲宽度不小于所述延时宽度时，确定所述外部半导体开关器件(105)在多级关闭模式下进行关闭所需的第一时长，以及确定在所述调制信号的下降沿之后延时了所述延时宽度时的第二时间点；将所述第二时间点之前的第三时间点确定为所述外部半导体开关器件(105)的关闭起始时间点，其中，所述第二时间点与所述第三时间点之间的时长等于所述第一时长；确定在所述第三时间点时的目标驱动电压为所述至少两个驱动电压中的最高电压，确定在所述第二时间点的目标驱动电压为所述至少两个驱动电压中的最低电压。
5.根据权利要求4所述的门极驱动电路，其特征在于，
所述至少两个驱动电压包括：第三驱动电压和第四驱动电压；
所述控制信号处理单元(101)，用于输出第三控制信号和第四控制信号；
所述第三控制信号的脉冲宽度与所述调制信号的脉冲宽度相同，所述第三控制信号的上升沿滞后于所述调制信号的上升沿，滞后的宽度为所述延时宽度；
所述第四控制信号的脉冲宽度为所述第一时长，所述第四控制信号的上升沿对应的时间点为所述关闭起始时间点；
所述逻辑控制电路(102)，用于根据所述第三控制信号和所述第四控制信号，分别对所述第三驱动电压和所述第四驱动电压进行控制，输出的所述驱动信号的脉冲宽度与所述调制信号的脉冲宽度相同，所述驱动信号的上升沿滞后于所述调制信号的上升沿，滞后的宽度为所述延时宽度。
6.根据权利要求1-5中任一所述的门极驱动电路，其特征在于，所述控制信号处理单元(101)包括可编程逻辑器件；
所述可编程逻辑器件，用于根据所述外部半导体开关器件(105)在多级关闭模式中，所需的斜率宽度和电压保持宽度，配置所述延时宽度；其中，所述斜率宽度为从所述至少两个驱动电压的最高电压降低到最低电压时对应的宽度；所述电压保持宽度为所述至少两个驱动电压中除最高电压以外的每一个电压所保持宽度的和。
7.门极驱动方法，其特征在于，包括：
获取调制信号和至少两个驱动电压(701)；
根据所述调制信号的脉冲宽度与外部半导体开关器件对应的延时宽度，确定所述外部半导体开关器件的关闭起始时间点及关闭时的目标驱动电压(702)；
根据所述关闭起始时间点及关闭时的目标驱动电压生成控制信号(703)；
利用所述控制信号对所述至少两个驱动电压进行逻辑控制，得到对应所述关闭起始时间点及所述目标驱动电压的驱动信号(704)；
利用所述驱动信号对所述外部半导体开关器件的门极进行驱动(705)。
8.根据权利要求7所述的门极驱动方法，其特征在于，在所述调制信号的脉冲宽度小于所述延时宽度时，
所述确定所述外部半导体开关器件的关闭起始时间点及关闭时的目标驱动电压，包括：
确定从所述调制信号的下降沿开始，延时所述延时宽度后的第一时间点；
将所述第一时间点确定为所述外部半导体开关器件的关闭起始时间点；
将所述至少两个驱动电压中的最低电压确定为所述目标驱动电压。
9.根据权利要求7所述的门极驱动方法，其特征在于，在所述调制信号的脉冲宽度不小于所述延时宽度时，
所述确定所述外部半导体开关器件的关闭起始时间点及关闭时的目标驱动电压，包括：
确定所述外部半导体开关器件在多级关闭模式下进行关闭所需的第一时长；
确定在所述调制信号的下降沿之后延时了所述延时宽度时的第二时间点；
将所述第二时间点之前的第三时间点确定为所述外部半导体开关器件的关闭起始时间点，其中，所述第二时间点与所述第三时间点之间的时长等于所述第一时长；
确定在所述第三时间点时的目标驱动电压为所述至少两个驱动电压中的最高电压，确定在所述第二时间点的目标驱动电压为所述至少两个驱动电压中的最低电压。
10.根据权利要求7-9中任一所述的门极驱动方法，其特征在于，进一步包括：
根据所述外部半导体开关器件在多级关闭模式中，所需的斜率宽度和电压保持宽度，配置所述延时宽度；其中，所述斜率宽度为从所述至少两个驱动电压的最高电压降低到最低电压时对应的宽度；所述电压保持宽度为所述至少两个驱动电压中除最高电压以外的每一个电压所保持宽度的和。
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