CN110798052B - 功率设备的控制装置及方法 - Google Patents

Abstract

本申请实施例提供一种功率设备的控制装置及方法。所述控制装置包括：输入电路，电平转换电路，高压驱动电路以及高压切换电路；其中，高压切换电路根据至少一个高压选择信号对高压侧功率设备的至少两个栅极电阻进行选择，使得所述高压侧功率设备的开关速度能够被切换。由此，能够对功率设备的开关速度进行切换，从而抑制管理成本。

Description

功率设备的控制装置及方法

技术领域

本申请实施例涉及半导体技术领域。

背景技术

功率设备(Power Device，也可称为电源设备)可以包括高压侧(H/S)功率设备和/或低压侧(L/S)功率设备；在对功率设备进行控制的控制装置中，也可以具有高压侧驱动电路和/或低压侧驱动电路。高压侧驱动电路可以根据高压输入信号产生高压驱动信号，对高压侧功率设备进行开启(ON，或者称为导通)或关闭(OFF，或者称为截止)的操作；低压侧驱动电路可以根据低压输入信号产生低压驱动信号，对低压侧功率设备进行开启(ON)或关闭(OFF)的操作。

例如，在高压侧可以设置输入电路、电平转换(或者称为电平移位)电路和高压驱动电路等。该输入电路可以根据高压输入信号(例如用HIN表示)产生脉冲信号，该脉冲信号例如是设置(SET)信号或重置(RESET)信号，该电平转换电路可以根据该SET信号或该RESET信号产生开启(ON)信号或关闭(OFF)信号，对高压侧功率设备进行驱动。

应该注意，上面对技术背景的介绍只是为了方便对本申请的技术方案进行清楚、完整的说明，并方便本领域技术人员的理解而阐述的。不能仅仅因为这些方案在本申请的背景技术部分进行了阐述而认为上述技术方案为本领域技术人员所公知。

发明内容

发明人发现：在某些结构例如智能功率模块(IPM，Intelligent Power Module)中，功率设备的开关速度是固定的；如果希望变更功率设备的开关速度，则需要开发出使用了不同栅极(gate)电阻的多种产品，导致管理成本较大。

本申请实施例提供一种功率设备的控制装置及方法；期望即使针对一种产品也能够对功率设备的开关速度进行切换。

根据本申请实施例的第一个方面，提供一种功率设备的控制装置，包括：

输入电路，其根据高压输入信号产生高压导通脉冲信号和/或高压截止脉冲信号；

电平转换电路，其根据所述高压导通脉冲信号产生用于使高压侧功率设备导通的高压导通信号，和/或，根据所述高压截止脉冲信号产生用于使所述高压侧功率设备截止的高压截止信号；

高压驱动电路，其根据所述高压导通信号或者所述高压截止信号，驱动所述高压侧功率设备；以及

高压切换电路，其根据经由所述电平转换电路而形成的至少一个高压选择信号，对所述高压侧功率设备的至少两个栅极电阻进行选择，使得所述高压侧功率设备的开关速度能够被切换。

根据本申请实施例的第二个方面，提供一种负载装置，所述负载装置包括至少一组半桥电路以及如上所述的控制装置。

根据本申请实施例的第三个方面，提供一种功率设备的控制方法，包括：

根据高压输入信号产生高压导通脉冲信号和/或高压截止脉冲信号；

根据所述高压导通脉冲信号产生用于使高压侧功率设备导通的高压导通信号，和/或，根据所述高压截止脉冲信号产生用于使所述高压侧功率设备截止的高压截止信号；

根据所述高压导通信号或者所述高压截止信号，驱动所述高压侧功率设备；以及

根据经由电平转换电路而形成的至少一个高压选择信号，对所述高压侧功率设备的至少两个栅极电阻进行选择，使得所述高压侧功率设备的开关速度能够被切换。

本申请实施例的有益效果在于：高压切换电路根据至少一个高压选择信号对高压侧功率设备的至少两个栅极电阻进行选择，使得所述高压侧功率设备的开关速度能够被切换。由此，能够对功率设备的开关速度进行切换，从而抑制管理成本。

参照后文的说明和附图，详细公开了本申请的特定实施方式，指明了本申请的原理可以被采用的方式。应该理解，本申请的实施方式在范围上并不因而受到限制。在所附权利要求的精神和条款的范围内，本申请的实施方式包括许多改变、修改和等同。

针对一种实施方式描述和/或示出的特征可以以相同或类似的方式在一个或更多个其它实施方式中使用，与其它实施方式中的特征相组合，或替代其它实施方式中的特征。

应该强调，术语“包括/包含”在本文使用时指特征、整件、步骤或组件的存在，但并不排除一个或更多个其它特征、整件、步骤或组件的存在或附加。

附图说明

在本申请实施例的一个附图或一种实施方式中描述的元素和特征可以与一个或更多个其它附图或实施方式中示出的元素和特征相结合。此外，在附图中，类似的标号表示几个附图中对应的部件，并可用于指示多于一种实施方式中使用的对应部件。

图1是本申请实施例的功率设备的控制装置的一个示意图；

图2是本申请实施例的切换电路的一个示例图；

图3是本申请实施例的切换电路的另一个示例图；

图4是本申请实施例的切换电路的另一个示例图；

图5是本申请实施例的功率设备的控制装置的另一个示意图；

图6是本申请实施例的输入电路的一个示例图；

图7是本申请实施例的电平转换电路的一个示例图；

图8是本申请实施例的各个信号的一个时序示意图；

图9是本申请实施例的输入电路的另一个示例图；

图10是本申请实施例的各个信号的另一个时序示意图；

图11是本申请实施例的输入电路的另一个示例图；

图12是本申请实施例的各个信号的另一个时序示意图；

图13是本申请实施例的功率设备的控制装置的部分部件的示意图；

图14是本申请实施例的第一转换信号和第二转换信号的示意图；

图15是本申请实施例的功率设备的控制装置的另一部分部件的示意图；

图16是本申请实施例的各个信号的另一个时序示意图；

图17是本申请实施例的功率设备的控制装置的另一部分部件的示意图；

图18是本申请实施例的第一转换信号和第二转换信号的另一示意图；

图19是本申请实施例的功率设备的控制装置的另一部分部件的示意图；

图20是本申请实施例的产生Latch信号的一个示例图；

图21是本申请实施例的功率设备的控制方法的一个示意图。

具体实施方式

参照附图，通过下面的说明书，本申请的前述以及其它特征将变得明显。在说明书和附图中，具体公开了本申请的特定实施方式，其表明了其中可以采用本申请的原则的部分实施方式，应了解的是，本申请不限于所描述的实施方式，相反，本申请包括落入所附权利要求的范围内的全部修改、变型以及等同物。

在本申请实施例中，术语“第一”、“第二”等用于对不同元素从称谓上进行区分，但并不表示这些元素的空间排列或时间顺序等，这些元素不应被这些术语所限制。术语“和/或”包括相关联列出的术语的一种或多个中的任何一个和所有组合。术语“包含”、“包括”、“具有”等是指所陈述的特征、元素、元件或组件的存在，但并不排除存在或添加一个或多个其他特征、元素、元件或组件。

在本申请实施例中，单数形式“一”、“该”等包括复数形式，应广义地理解为“一种”或“一类”而并不是限定为“一个”的含义；此外术语“所述”应理解为既包括单数形式也包括复数形式，除非上下文另外明确指出。此外术语“根据”应理解为“至少部分根据……”，术语“基于”应理解为“至少部分基于……”，除非上下文另外明确指出。

在本申请实施例中，期望即使针对一种产品也能够对功率设备的开关速度进行切换。另一方面，在低压侧，一般不存在电平转换电路，因此容易传递用于选择栅极电阻的选择信号；但是在高压侧，要想传递用于选择栅极电阻的选择信号，需要使用与通常传递SET信号、RESET信号的横向扩散金属氧化物半导体(LDMOS，Laterally Diffused Metal OxideSemiconductor)不同的LDMOS，即需要额外的LDMOS，因此电路面积变大并且成本增加。本申请实施例还期望在不需要扩大电路面积并且不使用额外元件的情况下，能够对功率设备的开关速度进行切换。

第一方面的实施例

本申请实施例提供一种功率设备的控制装置，至少对高压侧功率设备进行控制。

图1是本申请实施例的功率设备的控制装置的一个示意图，如图1所示，控制装置100包括：

输入电路101，其根据高压输入信号至少产生高压导通脉冲信号(例如以下以SET表示)和/或高压截止脉冲信号(例如以下以RESET表示)；

电平转换电路102，其根据所述高压导通脉冲信号产生用于对高压侧功率设备110进行导通的高压导通信号(以下以ON表示)，和/或，根据所述高压截止脉冲信号产生用于对高压侧功率设备110进行截止的高压截止信号(以下以OFF表示)；

高压驱动电路103，其根据所述高压导通信号或所述高压截止信号，驱动高压侧功率设备110；以及

高压切换电路104，其根据经由电平转换电路102而形成的至少一个高压选择信号，对高压侧功率设备110的至少两个栅极电阻进行选择，使得高压侧功率设备110的开关速度能够被切换。

在一些实施例中，在用于切换高压侧功率设备110的开关速度的选择输入信号被输入到输入电路101的情况下，输入电路101同时产生高压导通脉冲信号(SET)和高压截止脉冲信号(RESET)，并且电平转换电路102输出高压选择信号，以使得高压驱动电路103经由高压切换电路104来切换高压侧功率设备110的开关速度。

在一些实施例中，高压侧功率设备110可以包括如下的晶体管元件，例如金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET，Metal-Oxide Semiconductor Field EffectTransistor)，或者绝缘栅极双极型晶体管(IGBT，Insulated Gate Bipolar Transistor)等等；但本申请不限于此，例如还可以是其他的半导体器件。

在本申请实施例中，控制装置100内可以只设置有两个晶体管，分别生成通常ON信号和通常OFF信号；而在输入电路101同时产生SET和RESET的情况下，电平转换电路102输出高压选择信号。即，本申请实施例使用例如两个LDMOS便可以在高压侧实现对选择信号的传递以对开关速度进行切换。

由此，在用于切换高压侧功率设备的开关速度的选择输入信号被输入的情况下，输入电路101同时产生高压导通脉冲信号和高压截止脉冲信号，并且电平转换电路102输出高压选择信号，以使得高压驱动电路103经由高压切换电路104来切换高压侧功率设备110的开关速度。由此，不仅能够对功率设备的开关速度进行切换，从而抑制管理成本；而且不需要扩大电路面积并且不使用额外元件，从而不会增加电路或芯片成本。

在一些实施例中，高压驱动电路103通过切换高压侧功率设备110的栅极电阻的电阻值，来切换所述高压侧功率设备110的开关速度。

例如，高压切换电路104可以包括开关元件(SW)，其对高压侧功率设备110的至少两个栅极电阻进行切换，使得高压侧功率设备110的开关速度被切换。第一方面的实施例将以两个栅极电阻(即开关速度的切换水准为2)为例进行说明，但本申请不限于此。

图2是本申请实施例的切换电路的一个示例图，以高压侧为例进行说明。如图2所示，高压驱动电路103包括一个驱动电路Dr1，高压切换电路104包括一个开关元件(SW)；此外，在高压侧功率设备110的栅极设置有两个栅极电阻，分别用Rg1和Rg2表示。

例如，在高压选择信号的作用下，开关元件(SW)可以被导通(ON)，由此高压侧功率设备110的栅极电阻由Rg1和Rg2并联后的电阻值确定；再例如，在高压选择信号的作用下，开关元件(SW)可以被截止(OFF)，由此高压侧功率设备110的栅极电阻由Rg1的电阻值确定。由此，能够切换高压侧功率设备110的栅极电阻，从而能够切换高压侧功率设备110的开关速度。

图3是本申请实施例的切换电路的另一个示例图，如图3所示，高压驱动电路103包括一个驱动电路Dr1，高压切换电路104包括一个开关元件(SW)；此外，在高压侧功率设备110的栅极设置有两个栅极电阻，分别用Rg1和Rg2表示。

例如，在高压选择信号的作用下，开关元件(SW)可以向下被导通(ON)，由此高压侧功率设备110的栅极电阻由Rg1的电阻值确定；再例如，在高压选择信号的作用下，开关元件(SW)可以向上被导通(ON)，由此高压侧功率设备110的栅极电阻由Rg2的电阻值确定。由此，能够切换高压侧功率设备110的栅极电阻，从而能够切换高压侧功率设备110的开关速度。

以上示意性说明了高压驱动电路通过单个驱动电路工作，从而切换高压侧功率设备110的开关速度；但本申请不限于此，所述高压驱动电路还可以包括多个驱动电路；所述高压驱动电路可以选择一个驱动电路工作或者选择多个驱动电路并列工作，从而切换所述高压侧功率设备的开关速度。

图4是本申请实施例的切换电路的另一个示例图，如图4所示，高压驱动电路103具有两个驱动电路Dr1和Dr2，高压切换电路104包括一个开关元件(SW)；此外，在高压侧功率设备110的栅极设置有两个栅极电阻，分别用Rg1和Rg2表示。

例如，在高压选择信号的作用下，开关元件(SW)可以被导通(ON)，由此Dr2和Rg2被选择与Dr1和Rg1并列工作；再例如，在高压选择信号的作用下，开关元件(SW)可以被截止(OFF)，由此Dr2和Rg2不被选择，而仅由Dr1和Rg1工作。由此，能够切换高压侧功率设备110的栅极电阻，从而能够切换高压侧功率设备110的开关速度。

值得注意的是，以上图2至4仅对本申请实施例的切换电路进行了示意性说明，但本申请不限于此。例如可以适当地调整各个模块或部件之间的连接关系，此外还可以增加其他的一些模块或部件，或者减少其中的某些模块或部件。本领域的技术人员可以根据上述内容进行适当地变型，而不仅限于上述附图2至4的记载。此外，图2至4的切换电路还可以用于低压侧。

此外，高压切换电路104可以独立于高压驱动电路103，但本申请实施例不限于此，高压切换电路104也可以与高压驱动电路103集成起来，即高压切换电路104是高压驱动电路103的一部分，本申请实施例对此不进行限制。

以上对高压侧的情况进行了说明，功率设备的控制装置还可以包括低压侧。

图5是本申请实施例的功率设备的控制装置的另一个示意图，如图5所示，控制装置500包括：输入电路501、电平转换电路502、高压驱动电路503和高压切换电路504；上述部件可以对高压侧功率设备510进行驱动，如上所述。

如图5所示，控制装置500还可以包括：

低压驱动电路505，其根据来自输入电路501的低压导通信号(ON)或者低压截止信号(OFF)，来驱动低压侧功率设备520；以及

低压切换电路506，其根据至少一个低压选择信号对低压侧功率设备520的至少两个栅极电阻进行选择，使得低压侧功率设备520的开关速度能够被切换。

在一些实施例中，在用于切换低压侧功率设备520的开关速度的选择输入信号被输入到输入电路501，从而输入电路501产生低压选择信号的情况下，低压切换电路506使得低压驱动电路505切换低压侧功率设备520的开关速度。

在一些实施例中，低压切换电路506包括开关元件，其对低压侧功率设备520的至少两个栅极电阻进行切换，使得低压侧功率设备520的开关速度被切换。关于低压切换电路506的结构可以与高压切换电路504类似，例如可以参考图2至4，在此不再赘述。

如图5所示，在通常情况下，输入电路501(例如可以包括脉冲生成器)可以根据高压输入信号(例如图5中所示的HIN1、HIN2和HIN3)产生高压导通脉冲信号(例如图5所示的SET信号)和/或高压截止脉冲信号(例如图5所示的RESET信号)；电平转换电路502根据该SET信号或RESET信号产生高压导通信号(以下用ON信号表示)或高压截止信号(以下用OFF信号表示)。高压驱动电路503产生高压驱动信号(以下用HO表示)以驱动该高压侧功率设备510。

如图5所示，在用于切换高压侧功率设备510的开关速度的选择输入信号被输入到输入电路501的情况下，输入电路501还可以根据该选择输入信号同时产生SET信号和RESET信号，该电平转换电路502还根据SET信号和RESET信号产生所述高压选择信号。

如图5所示，控制装置500还可以对低压侧功率设备520进行控制。输入电路501还可以根据低压输入信号(例如如图5所示的LIN1，LIN2和LIN3)至少产生用于对低压侧功率设备520进行导通或截止的低压导通信号(ON)和/或低压截止信号(OFF)。低压驱动电路505产生低压驱动信号(以下用LO表示)以驱动该低压侧功率设备520。

此外，如图5所示，在用于切换低压侧功率设备520的开关速度的选择输入信号被输入到输入电路501的情况下，输入电路501还可以根据该选择输入信号产生所述低压选择信号。

值得注意的是，以上图5仅对本申请实施例进行了示意性说明，但本申请不限于此。例如可以适当地调整各个模块或部件之间的连接关系，此外还可以增加其他的一些模块或部件，或者减少其中的某些模块或部件。本领域的技术人员可以根据上述内容进行适当地变型，而不仅限于上述附图5的记载。

通常情况下，例如，高压侧电路在HIN指令上升沿时生成SET信号，在下降沿时生成RESET信号。通过将该SET信号、RESET信号输入到高压侧电路中来恢复成与HIN指令同步的信号。在高压侧电路中还可以存在用于防止错误动作的滤波电路，SET信号、RESET信号的脉冲宽度在过滤时间常数以上。

在本申请实施例中，可以在产品中加入栅极电阻选择端子(输入端子)。此外，例如可以根据在欠压封定(UVLO，Under Voltage Lock Out)信号解除时的栅极电阻选择端子的电压，同时输出SET信号和RESET信号。在同时输出SET信号和RESET信号时，通过设置成向高压驱动电路传递栅极电阻选择信号，能够将LDMOS的个数从3个减少到2个。由此，能够抑制电路面积，并且能够抑制集成电路(IC，Integrated Circuit)的成本增加。

另外，在现有技术中，根据栅极电阻的不同而需要生产不同的产品，因此需要集成电路的品种数量较多；而通过本申请实施例，能够对同一产品切换开关速度，从而使集成电路的品种数量至少减半，并且还能够抑制管理成本。

以上对于本申请实施例的结构进行了示例性说明，以下对如何生成高压选择信号进行示例性说明。

在一些实施例中，输入电路501根据电源信号和/或欠压封定信号(UVLO)，同时发送高压导通脉冲信号和高压截止脉冲信号，从而电平转换电路502输出高压选择信号，使得高压驱动电路503切换高压侧功率设备510的开关速度。

图6是本申请实施例的输入电路的一个示例图，图7是本申请实施例的电平转换电路的一个示例图，图8是本申请实施例的各个信号的一个时序示意图。

如图6和7所示，输入电路可以包括：SET信号生成电路、RESET信号生成电路和脉冲产生电路等；电平转换电路可以包括滤波器等。如图6至8所示，例如只有在UVLO解除时才产生脉冲；当选择输入信号的电平为高时，产生几毫秒(ms)的脉冲；当选择输入信号的电平为低时，产生几百纳秒(ns)的脉冲。

例如，如图8中A处所示，在该期间内不受理HIN信号；如图8中B处所示，在选择输入信号的电平较低时，在UVLO解除后输出通常脉冲宽度(例如几百ns)的RESET信号；如图8中C处所示，在选择输入信号的电平较高时，在UVLO解除后同时输出几ms的SET信号、RESET信号；如图8中D处所示，SET信号、RESET信号同时输出时，高压选择信号被设置为高电平。

在另一些实施例中，输入电路501根据低压驱动电路505的驱动信号的下边缘(down edge，或者也称为下降沿)，同时发送高压导通脉冲信号和高压截止脉冲信号，从而电平转换电路502输出高压选择信号，使得高压驱动电路503切换高压侧功率设备510的开关速度。

图9是本申请实施例的输入电路的另一个示例图，图10是本申请实施例的各个信号的另一个时序示意图。如图9和10所示，可以与LIN或LO的下降沿同步地进行SET、RESET脉冲的同时输出。此外，脉冲产生电路可以产生300ns左右的脉冲；对每个LIN或LO的下降沿可以输出1shot的脉冲。

例如，如图10中D处所示，SET信号、RESET信号同时输出时，高压选择信号被设置为高电平。

在一些实施例中，由于对每个载波同时输出SET、RESET脉冲，在SET、RESET信号同时输出的期间内，即使电源电压不上升，选择信号也会向高压侧传递；此外，在向高压侧传递选择信号后，即使当高压侧的电源电压因噪音而下降到信号传递电压以下的情况下，也不需要再次将电源电压升高。因此，能够对选择信号进行可靠地传输。

在另一些实施例中，输入电路501根据高压驱动电路503的驱动信号的下边缘(down edge)，同时发送高压导通脉冲信号和高压截止脉冲信号，从而电平转换电路502输出高压选择信号，使得高压驱动电路503切换高压侧功率设备510的开关速度。

图11是本申请实施例的输入电路的另一个示例图，图12是本申请实施例的各个信号的另一个时序示意图。如图11和12所示，可以与HIN或HO的下降沿同步地进行SET、RESET脉冲的同时输出。此外，脉冲产生电路可以产生300ns左右的脉冲；对每个HIN或HO的下降沿可以输出1shot的脉冲。

例如，如图11所示，为了与通常的RESET脉冲不重叠还可以设置延迟电路；如图12中E处所示，通过延迟电路的延迟，高压侧信号与通常的RESET脉冲不重叠；对于低压侧，如图12中F处所示，即使LIN或LO与SET、RESET脉冲重叠，由于低压侧是单独进行工作的，也不会产生影响。如图12中D处所示，SET信号、RESET信号同时输出时，高压选择信号被设置为高电平。

在一些实施例中，由于对每个载波同时输出SET、RESET脉冲，在SET、RESET信号同时输出的期间内，即使电源电压不上升，选择信号也会向高压侧传递；此外，在向高压侧传递选择信号后，即使当高压侧的电源电压因噪音而下降到信号传递电压以下的情况下，也不需要再次将电源电压升高。因此，能够对选择信号进行可靠地传输，并且高压侧和低压侧可以不设置在一个模块或者芯片内。

值得注意的是，以上图6至12仅对本申请实施例进行了示意性说明，但本申请不限于此。例如可以适当地调整各个模块或部件之间的连接关系，此外还可以增加其他的一些模块或部件，或者减少其中的某些模块或部件。本领域的技术人员可以根据上述内容进行适当地变型，而不仅限于上述附图6至12的记载。

此外，图9和11中的低压信号是指低压侧的ON或OFF信号。图6至12中没有被具体解释的标号(例如D、Q、CK、VCC、UVLO等)或者元件(例如AND、OR等)，可以参考相关技术，本申请实施例不再详细说明。

由上述实施例可知，高压切换电路根据至少一个高压选择信号对高压侧功率设备的至少两个栅极电阻进行选择，使得所述高压侧功率设备的开关速度能够被切换。由此，能够对功率设备的开关速度进行切换，从而抑制管理成本。

第二方面的实施例

第一方面的实施例以2水准的开关速度切换为例进行了说明，以下在此基础上对3水准甚至更高的情况进行说明。

图13是本申请实施例的功率设备的控制装置的部分部件的示意图；如图13所示，例如控制装置100还可以包括：

门闩信号产生电路1300，其在被输入了用于切换高压侧功率设备110的开关速度的选择输入信号的情况下，产生至少一个门闩(Latch)信号(或者也可以称为锁存信号、脉冲信号等)。如图13所示，该选择输入信号可以从选择端子处输入，但本申请实施例不限于此，例如也可以不具有该选择端子。

在一些实施例中，如图13所示，门闩信号产生电路1300包括至少一个比较器(图13以两个比较器Comp1和Comp2为例)，比较器将选择输入信号的电压与预设阈值进行比较，并根据比较结果生成至少一个门闩信号。

例如，在选择端子处准备阈值(以Vth表示)不同的2个比较器，进行添加Latch信号的判定。例如，在Vth1＝1V、Vth2＝4V的情况下，当选择输入信号的电压小于或等于1V时，Comp1输出L、Comp2输出L。当选择输入信号的电压在1V至4V之间时，Comp1输出H、Comp2输出L，当选择输入信号的电压大于或等于4V时，Comp1输出H、Comp2输出H。

因此，在准备了2个Vth不同的比较器的情况下，可以配置上述LL、HL、HH的3水准，例如，在LL的情况下不输出Latch信号，在HL的情况下输出1个Latch信号，在HH的情况下输出2个Latch信号。

如图13所示，以两个Latch信号(Latch1和Latch2)为例，Latch信号与高压导通脉冲信号(SET)经由电平转换电路102形成第一转换信号(以SET’表示)，和/或，Latch信号与高压截止脉冲信号(RESET)经由电平转换电路102形成第二转换信号(以RESET’表示)。

图14是本申请实施例的第一转换信号和第二转换信号的示意图，以两个Latch信号为例，示出了SET信号加上Latch信号形成第一转换信号SET’，RESET信号加上Latch信号形成第二转换信号RESET’的情况。

在本申请实施例中，门闩信号也可以为脉冲信号，本申请实施例对该门闩信号的波形不进行限制，可以是适用的任意波形。此外，门闩信号产生电路1300可以是输入电路101的一部分，也可以独立于输入电路101，本申请实施例对此不进行限制。

图15是本申请实施例的功率设备的控制装置的另一部分部件的示意图；如图15所示，例如控制装置100还可以包括：

选择信号产生电路1500，其根据第一转换信号(以SET’表示)和/或第二转换信号(以RESET’表示)，生成至少一个高压选择信号。高压切换电路104根据至少一个高压选择信号对至少两个栅极电阻进行选择，来切换高压侧功率设备110的开关速度。

在一些实施例中，如图15所示，选择信号产生电路1500包括至少一个计数器(图15以两个计数器counter1和counter2为例)，计数器对第一转换信号和/或第二转换信号中的门闩信号的个数进行计数，并根据计数结果生成至少一个高压选择信号。

此外，选择信号产生电路1500可以是高压驱动电路103或高压切换电路104的一部分，也可以独立于高压驱动电路103或高压切换电路104，本申请实施例对此不进行限制。

值得注意的是，以上图13和15仅对本申请实施例进行了示意性说明，但本申请不限于此。例如可以适当地调整各个模块或部件之间的连接关系，此外还可以增加其他的一些模块或部件，或者减少其中的某些模块或部件。本领域的技术人员可以根据上述内容进行适当地变型，而不仅限于上述附图13和15的记载。

此外，如图13和15所示，门闩信号产生电路1300和选择信号产生电路1500还可以包括延迟电路、脉冲产生电路、信号产生器等各种元件或部件，可以参考相关技术，本申请实施例不再详细说明。

图16是本申请实施例的各个信号的另一个时序示意图。如图16所示，可以在HIN或HO的下降沿延迟后的一定时刻产生Latch信号。如A’处所示，选择输入信号例如为2.5V(在1V和4V之间)，因此可以产生一个Latch信号；如B’处所示，选择输入信号例如为5V(大于4V)，因此可以产生两个Latch信号。相应地，可以生成高压选择信号1和高压选择信号2，至少可以对三个栅极电阻进行选择(例如从三个栅极电阻中选择一个)，从而进一步增加SW速度的切换水准。

在一些实施例中，至少一个门闩信号的个数为N，至少一个高压选择信号的个数为N，至少两个栅极电阻的个数为N+1，N为大于或等于1的正整数。以上以N＝2为例进行了说明，如果N＝1则可以对两个栅极电阻进行选择。本申请实施例不限于此，对于N大于或等于3的情况可以类似地进行。

图17是本申请实施例的功率设备的控制装置的另一部分部件的示意图；图18是本申请实施例的第一转换信号和第二转换信号的另一示意图；图19是本申请实施例的功率设备的控制装置的另一部分部件的示意图。图17至19示出了N大于或等于3的情况。

在一些实施例中，门闩信号产生电路1300根据电源信号和/或欠压封定信号，产生至少一个门闩信号，从而电平转换电路102输出包含有至少一个门闩信号的第一转换信号和/或第二转换信号。

图20是本申请实施例的产生Latch信号的一个示例图。如图20所示，例如，可以添加上电复位(POR，Power On Reset)电路产生POR信号，在电源启动时由OSC计数(counter)信号创建规定的时间，通过任意的信号组合添加Latch信号。

在一些实施例中，门闩信号产生电路1300根据高压驱动电路103的驱动信号的下边缘，产生至少一个门闩信号，从而电平转换电路102输出包含有至少一个门闩信号的第一转换信号和/或第二转换信号。

在一些实施例中，门闩信号产生电路1300根据低压驱动电路505的驱动信号的下边缘，产生至少一个门闩信号，从而电平转换电路102输出包含有至少一个门闩信号的第一转换信号和/或第二转换信号。

由上述实施例可知，高压切换电路根据至少一个高压选择信号对高压侧功率设备的至少两个栅极电阻进行选择，使得所述高压侧功率设备的开关速度能够被切换。由此，能够对功率设备的开关速度进行切换，从而抑制管理成本。

第三方面的实施例

本申请实施例提供一种负载装置，所述负载装置包括至少一组半桥电路，此外还包括如第一方面和/或第二方面实施例所述的控制装置。由于在上述实施例中，已经对该控制装置的结构和原理进行了详细说明，其内容被包含于此，在此不再赘述。

在本申请实施例中，所述负载装置可以为智能功率模块(IPM)；所述半桥电路包括高压侧功率设备和/或低压侧功率设备，所述IPM还具有输入选择输入信号的输入端子，该选择输入信号用于切换功率设备(高压侧功率设备和/或低压侧功率设备)的开关速度。但本申请不限于此，所述负载装置还可以是任意的具有功率设备及其控制电路的装置。

第四方面的实施例

本申请实施例还提供一种功率设备的控制方法，对应于第一方面和/或第二方面实施例所述的功率设备的控制装置，相同的内容不再赘述。

图21是本申请实施例的功率设备的控制方法的示意图，如图21所示，所述控制方法包括：

2101，根据高压输入信号产生高压导通脉冲信号和/或高压截止脉冲信号；

2102，根据高压导通脉冲信号产生用于使高压侧功率设备导通的高压导通信号，和/或，根据高压截止脉冲信号产生用于使高压侧功率设备截止的高压截止信号；

2103，根据高压导通信号或者高压截止信号，驱动高压侧功率设备；以及

2104，根据经由电平转换电路而形成的至少一个高压选择信号，对高压侧功率设备的至少两个栅极电阻进行选择，使得高压侧功率设备的开关速度能够被切换。

值得注意的是，以上图21仅对本申请实施例进行了示意性说明，但本申请不限于此。例如可以适当地调整各个操作之间的执行顺序，此外还可以增加其他的一些操作，或者减少其中的某些操作。本领域的技术人员可以根据上述内容进行适当地变型，而不仅限于上述附图21的记载。

本申请以上的装置和方法可以由硬件实现，也可以由硬件结合软件实现。本申请涉及这样的计算机可读程序，当该程序被逻辑部件所执行时，能够使该逻辑部件实现上文所述的装置或构成部件，或使该逻辑部件实现上文所述的各种方法或步骤。本申请还涉及用于存储以上程序的存储介质，如硬盘、磁盘、光盘、DVD、flash存储器等。

结合本申请实施例描述的方法/装置可直接体现为硬件、由处理器执行的软件模块或二者组合。例如，图中所示的功能框图中的一个或多个和/或功能框图的一个或多个组合，既可以对应于计算机程序流程的各个软件模块，亦可以对应于各个硬件模块。这些软件模块，可以分别对应于图中所示的各个步骤。这些硬件模块例如可利用现场可编程门阵列(FPGA)将这些软件模块固化而实现。

软件模块可以位于RAM存储器、闪存、ROM存储器、EPROM存储器、EEPROM存储器、寄存器、硬盘、移动磁盘、CD-ROM或者本领域已知的任何其它形式的存储介质。可以将一种存储介质耦接至处理器，从而使处理器能够从该存储介质读取信息，且可向该存储介质写入信息；或者该存储介质可以是处理器的组成部分。处理器和存储介质可以位于ASIC中。该软件模块可以存储在移动终端的存储器中，也可以存储在可插入移动终端的存储卡中。例如，若设备(如移动终端)采用的是较大容量的MEGA-SIM卡或者大容量的闪存装置，则该软件模块可存储在该MEGA-SIM卡或者大容量的闪存装置中。

针对附图中描述的功能方框中的一个或多个和/或功能方框的一个或多个组合，可以实现为用于执行本申请所描述功能的通用处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或者其它可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件或者其任意适当组合。针对附图描述的功能方框中的一个或多个和/或功能方框的一个或多个组合，还可以实现为计算设备的组合，例如，DSP和微处理器的组合、多个微处理器、与DSP通信结合的一个或多个微处理器或者任何其它这种配置。

以上结合具体的实施方式对本申请进行了描述，但本领域技术人员应该清楚，这些描述都是示例性的，并不是对本申请保护范围的限制。本领域技术人员可以根据本申请的精神和原理对本申请做出各种变型和修改，这些变型和修改也在本申请的范围内。

Claims (17)

1.一种功率设备的控制装置，其特征在于，所述控制装置包括：

输入电路，其根据高压输入信号产生高压导通脉冲信号和/或高压截止脉冲信号；

电平转换电路，其根据所述高压导通脉冲信号产生用于使高压侧功率设备导通的高压导通信号，和/或，根据所述高压截止脉冲信号产生用于使所述高压侧功率设备截止的高压截止信号；

高压驱动电路，其根据所述高压导通信号或者所述高压截止信号，驱动所述高压侧功率设备；以及

高压切换电路，其根据经由所述电平转换电路而形成的至少一个高压选择信号，对所述高压侧功率设备的至少两个栅极电阻进行选择，使得所述高压侧功率设备的开关速度能够被切换；

在用于切换所述高压侧功率设备的开关速度的选择输入信号被输入到所述输入电路的情况下，所述输入电路同时产生所述高压导通脉冲信号和所述高压截止脉冲信号，并且所述电平转换电路输出所述高压选择信号；

所述高压切换电路根据所述高压选择信号对两个栅极电阻进行选择，来切换所述高压侧功率设备的开关速度。

2.根据权利要求1所述的控制装置，其特征在于，所述输入电路根据电源信号和/或欠压封定信号，同时发送所述高压导通脉冲信号和所述高压截止脉冲信号，从而所述电平转换电路输出所述高压选择信号。

3.根据权利要求1所述的控制装置，其特征在于，所述输入电路根据所述高压驱动电路的驱动信号的下边缘，同时发送所述高压导通脉冲信号和所述高压截止脉冲信号，从而所述电平转换电路输出所述高压选择信号。

4.一种功率设备的控制装置，其特征在于，所述控制装置包括：

输入电路，其根据高压输入信号产生高压导通脉冲信号和/或高压截止脉冲信号；

电平转换电路，其根据所述高压导通脉冲信号产生用于使高压侧功率设备导通的高压导通信号，和/或，根据所述高压截止脉冲信号产生用于使所述高压侧功率设备截止的高压截止信号；

高压驱动电路，其根据所述高压导通信号或者所述高压截止信号，驱动所述高压侧功率设备；以及

高压切换电路，其根据经由所述电平转换电路而形成的至少一个高压选择信号，对所述高压侧功率设备的至少两个栅极电阻进行选择，使得所述高压侧功率设备的开关速度能够被切换；

门闩信号产生电路，其在被输入了用于切换所述高压侧功率设备的开关速度的选择输入信号的情况下，产生至少一个门闩信号；所述至少一个门闩信号与所述高压导通脉冲信号经由所述电平转换电路形成第一转换信号，和/或，所述至少一个门闩信号与所述高压截止脉冲信号经由所述电平转换电路形成第二转换信号；以及

选择信号产生电路，其根据所述第一转换信号和/或所述第二转换信号，生成所述至少一个高压选择信号；

所述高压切换电路根据所述至少一个高压选择信号对所述至少两个栅极电阻进行选择，来切换所述高压侧功率设备的开关速度。

5.根据权利要求4所述的控制装置，其特征在于，所述门闩信号产生电路包括至少一个比较器，所述比较器将所述选择输入信号的电压与预设阈值进行比较，并根据比较结果生成所述至少一个门闩信号。

6.根据权利要求4所述的控制装置，其特征在于，所述选择信号产生电路包括至少一个计数器，所述计数器对所述第一转换信号和/或所述第二转换信号中的所述门闩信号的个数进行计数，并根据计数结果生成所述至少一个高压选择信号。

7.根据权利要求4所述的控制装置，其特征在于，所述至少一个门闩信号的个数为N，所述至少一个高压选择信号的个数为N，所述至少两个栅极电阻的个数为N+1，N为大于或等于1的正整数。

8.根据权利要求4所述的控制装置，其特征在于，所述门闩信号产生电路根据电源信号和/或欠压封定信号，产生所述至少一个门闩信号；所述电平转换电路输出包含有所述至少一个门闩信号的所述第一转换信号和/或所述第二转换信号。

9.根据权利要求4所述的控制装置，其特征在于，所述门闩信号产生电路根据所述高压驱动电路的驱动信号的下边缘，产生所述至少一个门闩信号；所述电平转换电路输出包含有所述至少一个门闩信号的所述第一转换信号和/或所述第二转换信号。

10.根据权利要求1至9任一项所述的控制装置，其特征在于，所述高压驱动电路包括多个驱动电路；所述高压驱动电路通过选择单个驱动电路工作或者选择多个驱动电路并列工作，从而切换所述高压侧功率设备的开关速度。

11.根据权利要求1至9任一项所述的控制装置，其特征在于，所述控制装置还包括：

低压驱动电路，其根据来自所述输入电路的低压导通信号或者低压截止信号，来驱动低压侧功率设备；以及

低压切换电路，其根据至少一个低压选择信号对所述低压侧功率设备的至少两个栅极电阻进行选择，使得所述低压侧功率设备的开关速度能够被切换。

12.根据权利要求11所述的控制装置，其特征在于，所述输入电路根据所述低压驱动电路的驱动信号的下边缘，同时发送所述高压导通脉冲信号和所述高压截止脉冲信号，从而所述电平转换电路输出所述高压选择信号。

13.根据权利要求11所述的控制装置，其特征在于，门闩信号产生电路根据所述低压驱动电路的驱动信号的下边缘，产生至少一个门闩信号；所述电平转换电路输出包含有所述至少一个门闩信号的第一转换信号和/或第二转换信号。

14.一种负载装置，其特征在于，所述负载装置包括至少一组半桥电路以及如权利要求1至13任一项所述的控制装置。

15.根据权利要求14所述的负载装置，其特征在于，所述负载装置为智能功率模块；所述半桥电路包括高压侧功率设备和/或低压侧功率设备，所述智能功率模块还具有输入用于切换所述高压侧功率设备和/或低压侧功率设备的开关速度的选择输入信号的输入端子。

16.一种功率设备的控制方法，其特征在于，所述控制方法包括：

根据高压输入信号产生高压导通脉冲信号和/或高压截止脉冲信号；

根据所述高压导通脉冲信号产生用于使高压侧功率设备导通的高压导通信号，和/或，根据所述高压截止脉冲信号产生用于使所述高压侧功率设备截止的高压截止信号；

根据所述高压导通信号或者所述高压截止信号，驱动所述高压侧功率设备；以及

根据经由电平转换电路而形成的至少一个高压选择信号，对所述高压侧功率设备的至少两个栅极电阻进行选择，使得所述高压侧功率设备的开关速度能够被切换；

所述高压选择信号的形成包括：

在用于切换所述高压侧功率设备的开关速度的选择输入信号被输入到输入电路的情况下，所述输入电路同时产生所述高压导通脉冲信号和所述高压截止脉冲信号，并且电平转换电路输出所述高压选择信号。

17.一种功率设备的控制方法，其特征在于，所述控制方法包括：

根据高压输入信号产生高压导通脉冲信号和/或高压截止脉冲信号；

根据所述高压导通脉冲信号产生用于使高压侧功率设备导通的高压导通信号，和/或，根据所述高压截止脉冲信号产生用于使所述高压侧功率设备截止的高压截止信号；

根据所述高压导通信号或者所述高压截止信号，驱动所述高压侧功率设备；以及

根据经由电平转换电路而形成的至少一个高压选择信号，对所述高压侧功率设备的至少两个栅极电阻进行选择，使得所述高压侧功率设备的开关速度能够被切换；

所述高压选择信号的形成包括：

在被输入了用于切换所述高压侧功率设备的开关速度的选择输入信号的情况下，产生至少一个门闩信号；所述至少一个门闩信号与所述高压导通脉冲信号经由所述电平转换电路形成第一转换信号，和/或，所述至少一个门闩信号与所述高压截止脉冲信号经由所述电平转换电路形成第二转换信号；以及

根据所述第一转换信号和/或所述第二转换信号，生成所述至少一个高压选择信号。

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