CN113315502A - 功率开关控制 - Google Patents

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Abstract

本公开的各实施例总体上涉及功率开关控制。公开了功率开关控制的系统、方法、技术和装置。一个示例性实施例是一种功率开关，包括：基于晶闸管的支路，包括晶闸管器件；基于FET的支路，与基于晶闸管的支路并联耦合并且包括FET器件；以及控制器。该控制器被构造为接通FET器件，在接通FET器件之后基于晶闸管电压阈值接通晶闸管器件，并且基于电压测量值来更新晶闸管电压阈值，该电压测量值与当晶闸管器件被接通时测量的基于晶闸管的支路相对应。

Description

功率开关控制
技术领域
本公开总体上涉及功率开关控制。
背景技术
一种类型的功率开关是ThyFET开关，其包括与基于场效应晶体管(FET)的支路并联耦合的基于晶闸管的支路。取决于流过ThyFET开关的电流的幅值，可以控制ThyFET开关，使得电流主要流过基于晶闸管的支路或基于FET的支路。例如，在电流阈值上方，功率开关可以通过接通基于晶闸管的支路来最小化功率损耗。现有的功率开关具有许多缺点和不足。仍然存在未满足的需求，包括减少功率损耗和减少热应力。例如，因素(诸如，温度变化或器件退化)影响ThyFET开关的功率损耗曲线，导致当电流流过基于FET的支路而不是基于晶闸管的支路时，使假定针对晶闸管器件的固定的接通阈值电平的ThyFET以次佳的功率损耗操作。鉴于本领域中的这些和其它缺点，非常需要本文公开的独特的装置、方法、系统和技术。
发明内容
本公开的示例性实施例包括用于功率开关控制的独特的系统、方法、技术和装置。根据以下描述和附图，本公开的其它实施例、形式、目的、特征、优点、方面和益处将变得显而易见。
附图说明
图1示出了示例性功率开关。
图2是示出示例性功率开关的电气特性的曲线图。
图3是示出用于操作示例性功率开关的示例性过程的流程图。
图4是示出使用图3的示例性过程操作的功率开关的电气特性的曲线图的集合。
图5-图6是示出功率开关的示例性控制器的框图。
具体实施方式
为了清楚、简明和准确地描述本公开的非限制性示例性实施例，其制造和使用的方式和过程，以及为了使其能够实践、制造和使用，现在将参考某些示例性实施例(包括附图中示出的实施例以及将被用于描述该实施例的特定语言)。然而，应当理解，由此不形成对本公开的范围的限制，并且本公开包括并且保护如受益于本公开的本领域技术人员将想到的示例性实施例的这种改变、修改和进一步的应用。
参考图1，该电路图示出了示例性功率开关100，也称为ThyFET开关。应当理解，仅举几个例子，功率开关100可以被实现在各种应用中，包括固态接触器、固态断路器、固态隔离器以及被构造成断开以便中断电流流动的其它类型的设备。仅举几个例子，功率开关100可以被结合到交流(AC)功率系统、直流(DC)功率系统、功率分配系统、功率传输系统、设施功率系统、车辆功率系统和机器驱动器中。
功率开关100包括被并联耦合在端子101与端子103之间的基于场效应晶体管(FET)的支路110和基于晶闸管的支路120。支路110和支路120都被构造为选择性地允许电流在端子101与端子103之间流动。在其它实施例中，功率开关100可以被构造为在单个方向上传导电流。
基于FET的支路110包括串联耦合的FET器件111和FET器件113。仅举几个例子，FET器件111和FET器件113可以各自包括基于各种半导体技术(诸如，硅(Si)、碳化硅(SiC)或氮化镓(GaN))的结栅场效应晶体管(JFET)或金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)。
每个FET器件是具有与晶闸管器件有关的不同的传导功率损耗曲线的功率半导体器件。与晶闸管器件相比，FET器件的电压-电流特性主要是电阻性的，并且在较低的电流幅值处产生较低的传导损耗。晶闸管器件具有与FET器件的p-n结电压的固定电压有关的电压-电流特性。与在较低电流幅值处的FET器件相比，固定的电压特性产生相对较高的损耗，但是与在较高电流幅值处的FET器件相比，固定的电压特性产生相对较低的损耗。
随着流过支路110的电流的幅值增加，支路110两端的电压增加。此外，随着流经支路110的电流的幅值增加，功率损耗以大于线性增加的速率增加，也被称为指数增加。
在某些实施例中，仅举几个例子，支路110包括附加的部件(诸如，附加的FET器件或滤波器)。在其它实施例中，支路110包括单个FET器件。
基于晶闸管的支路120包括以反并联配置耦合的晶闸管器件121和晶闸管器件123。仅举几个例子，每个晶闸管器件121和晶闸管器件123都可以包括可控硅整流器(SCR)、可控硅开关(SCS)、栅极关断晶闸管(GTO)或集成栅极换向晶闸管(IGCT)。
晶闸管器件121被构造使得当接通时，电流可以通过晶闸管器件121从端子101流向端子103。晶闸管器件123被构造使得当接通时，电流可以通过晶闸管器件123从端子103流向端子101。取决于从端子101到端子103的电流的方向，或者反之亦然，从器件121的阳极到阴极存在正电压VAK1，或者从器件123的阳极到阴极存在正电压VAK2。当电压VAK1或VAK2为正时，该电压被称为正向电压。
晶闸管器件121和晶闸管器件123被构造使得当在一定幅值范围内传导电流时，每个晶闸管器件两端的电压保持恒定。结果，通过基于晶闸管的支路120的功率损耗可以成比例地对应于流过支路120的电流的幅值。
对每个FET器件和晶闸管器件进行选择和构造或确定其尺寸，以最小化功率开关100在较低电流幅值和较高电流幅值两者处的功率损耗，从而提供改善的损耗曲线。每个FET器件包括基于额定电流的第一功率损耗特性。每个晶闸管器件包括基于浪涌电流的第二功率损耗特性，例如但不限于与电动机相关联的浪涌电流和起动电流。
功率开关100包括被构造为测量功率开关100的电气特性的控制器130。在所示的实施例中，控制器130包括被耦合到端子101的电压传感器131以及被耦合到端子103的电压传感器133。每个电压传感器被构造为测量功率开关100的电压。例如，每个电压传感器可以测量线对地电压。然后，控制器130可以使用测量的电压来确定功率开关100两端的电压。在另一个实施例中，控制器130可以包括单个电压传感器以测量功率开关100两端的电压。
控制器130控制支路110和支路120的器件，使得当控制器130确定由功率开关100传导的电流的幅值小于电流阈值时仅接通支路110，并且当控制器130确定由功率开关100传导的电流的幅值大于电流阈值时接通支路110和支路120两者。控制器130使用来自电压传感器131和电压传感器133的电压测量值来确定对应于电流阈值的电压阈值。使用该电压阈值，控制器130确定传导电流的幅值是否小于或大于电流阈值。如下面更详细地解释的，控制器130被构造为基于功率开关100的操作条件来更新电压阈值。应当理解，功率开关100的特征可以存在于本文所述的其它示例性功率开关(诸如，功率开关500和600)中。
参考图2，曲线图200示出了示例性功率开关(诸如，功率开关100)的功率损耗，该功率开关包括与单个晶闸管器件并联耦合的单个FET器件。曲线图200包括：线201，表示在电流幅值范围内由FET器件产生的功率损耗；以及线203，表示在电流幅值范围内由晶闸管器件产生的功率损耗。
如曲线图200所示，存在一电流幅值，也称为电流阈值ITH，在该电流幅值处由流过FET器件的电流幅值产生的功率损耗等于由流过晶闸管器件的电流幅值产生的功率损耗。对于所有小于电流阈值ITH的电流幅值，与晶闸管器件相比，FET器件产生的功率损耗较小。对于所有大于电流阈值ITH的电流幅值，与FET器件相比，晶闸管器件产生的功率损耗较小。
通过控制功率开关以针对所有大于电流阈值ITH的电流幅值接通晶闸管器件，示例性功率开关减少了功率损耗。通过在电流幅值超过电流阈值ITH之后允许电流流过FET器件配置和晶闸管器件配置两者，功率开关的组合损耗曲线小于FET器件或晶闸管器件的单独的功率损耗曲线。
如曲线图200所示，有利的组合损耗曲线取决于FET器件与晶闸管器件之间的电流共享。因此，由控制器使用的电压阈值对应于电流阈值越准确，功率开关的功率损耗就越小。如果电压阈值对应于大于电流阈值ITH的电流幅值，则晶闸管器件两端的高电压将增加功率损耗，并且更多的电流将流过FET器件也增加功率损耗。电压阈值小于晶闸管器件接通所需的正向电压将导致晶闸管器件不被接通。
示例性功率开关的操作条件将导致电流阈值ITH改变。例如，FET器件的电阻随着FET器件的操作温度增加而增加。随着FET器件的电阻增加，电流阈值ITH减小。FET器件的电阻也会由于器件随时间的退化而增加。此外，随着晶闸管器件结温的增加，晶闸管器件的栅极电压阈值降低。示例性功率开关通过有规律地调节被用于确定晶闸管器件是否应该被接通的电压阈值来减少功率损耗。
参考图3，存在示出了用于操作示例性功率开关(诸如，功率开关100)的示例性过程300的流程图。应当理解，可以想到对过程300的多种变化和修改，包括：例如，过程300的一个或多个方面的省略；另外的条件和操作的添加；和/或将操作和条件的重组或分离为单独的过程。
过程300在操作301处开始，在操作301中，控制器在功率开关关断状态下操作功率开关，使得基于FET的支路和基于晶闸管的支路被关断。应当理解，当基于FET的支路中的至少一个FET器件被关断时，基于FET的支路被控制器关断，从而基本上消除了通过基于FET的支路的电流的流动。类似地，当基于FET的支路中的至少一个FET器件被接通时，基于FET的支路被控制器接通，从而允许通过基于FET的支路的电流的流动。应当理解，当基于晶闸管的支路中的至少一个晶闸管器件被关断时，基于晶闸管的支路被控制器关断，以有效地消除了通过基于晶闸管的支路的电流的流动。类似地，当基于晶闸管的支路中的至少一个晶闸管器件被接通时，基于晶闸管的支路被控制器接通，以有效地允许通过基于晶闸管的支路的电流的流动。控制器可以通过关断基于FET的支路和基于晶闸管的支路中的至少一个开关来在功率开关关断状态下操作功率开关，或者通过控制基于FET的支路和基于晶闸管的支路中的至少一个开关来保持关断状态。
过程300进行到条件303，在条件303中，控制器确定是否已经接收到接通功率开关的指令。指令可以由外部控制系统(诸如，智能电子设备(IED))接收，或者可以由控制器生成。如果没有接收到指令，则过程300进入循环，由此过程300返回到操作301，在操作301中，当有规律地执行条件303时，功率开关保持在功率开关关断状态下，直到接通指令被接收为止。一旦接通指令被接收，过程300进行到FET控制子过程310和晶闸管控制子过程320，使得子过程310和子过程320被同时地执行，直到控制器接收到指令以关断功率开关为止。
在子过程310期间，过程300首先进行到操作305，其中控制器接通基于FET的支路。过程300进行到条件307，其中控制器确定关断功率开关的指令是否已经被接收。如果指令未被接收，则过程300进入循环，由此过程300返回到操作305，在操作305中，当有规律地执行条件303时，基于FET的支路在功率开关接通状态下保持接通，直到关断指令被接收为止。一旦关断指令被接收，过程300进行到操作309，在操作309中，控制器关断基于FET的支路。然后过程300退出子过程310并且返回操作301。
在子过程320期间，过程300首先进行到条件311，在条件311中，控制器确定关断功率开关的指令是否已经被接收。如果关断指令被接收，则过程300退出子过程320并且返回到操作301。如果关断指令尚未被接收，则过程300进行到操作313。
在操作313期间，当基于FET的支路被接通并且基于晶闸管的支路被关断时，控制器确定晶闸管正向电压VAK。例如，控制器可以通过使用电压传感器测量基于晶闸管的支路的晶闸管器件的阳极和阴极两端来确定电压VAK。在另一个示例中，控制器可以通过测量晶闸管器件的阳极处的第一线对地电压、测量晶闸管的阴极处的第二线对地电压、以及使用第一线对地电压测量和第二线对地电压测量确定电压VAK来确定电压VAK。
控制器存储最近确定的电压VAK以及先前确定的电压VAK。例如，电压VAK可以被存储在矢量中，使得VAK[n]是最近确定的VAK，VAK[n-1]是第二最近确定的VAK，依此类推。每次确定新的电压VAK时，n都会递增，使得先前的VAK[n]变为VAK[n-1]。
过程300进行到条件315，在条件315中，控制器确定晶闸管器件接通状态是否正在发生。如果控制器确定晶闸管器件接通状态没有正在发生，则过程300返回条件311。如果控制器确定晶闸管器件接通状态正在发生，则过程300进行到操作317。
如果电压VAK[n]大于晶闸管电压阈值，则晶闸管器件被关断，并且流过功率开关的电流的幅值正在增加，则控制器可以确定晶闸管器件准备被接通，即正在发生接通状态。仅举一个例子，对于条件315的初始执行，晶闸管电压阈值可以是基于设备数据表存储在控制器的存储器中的值。如果正向电压小于晶闸管电压阈值，则控制器将不会尝试接通晶闸管器件。如下面更详细解释的，每次控制器确定正在发生晶闸管器件导通条件时，晶闸管电压阈值都被更新。
控制器可以通过确定VAK[n]大于VAK[n-1]来确定通过功率开关传导的电流正在增加。除非电流正在增加以确保在峰值电流流过功率开关之前晶闸管器件被接通，否则控制器将不会接通晶闸管器件。
在操作317期间，控制器接通基于晶闸管的支路的晶闸管器件。为了接通晶闸管器件，当晶闸管器件的正向电压大于晶闸管器件的瞬时正向电压阈值时，控制器将脉冲发送到晶闸管器件的栅极。栅极脉冲包括大于用于晶闸管器件的栅极电流阈值的电流幅值。栅极脉冲的宽度是足够长的时间段Ton以接通晶闸管器件。
过程300进行到操作319，在操作319中，控制器等待更新晶闸管阈值电压，直到控制器已经完成将栅极脉冲发送到晶闸管器件之后。在至少时间段Ton的延迟之后，控制器进行到操作321。
在操作321期间，控制器基于在栅极脉冲终止之后立即测量的晶闸管器件两端的电压来更新晶闸管阈值电压。一旦晶闸管器件被成功地触发，FET器件和晶闸管器件的组合两端的电压降就几乎等于晶闸管阈值电压，因为在触发瞬间之后，通过晶闸管器件的电流很小。晶闸管阈值电压可以使用以下等式确定，其中VTH是晶闸管电压阈值，VAK是晶闸管器件两端的正向电压，n是在条件315中使用的正向电压VAK的测量指标，Ton是栅极脉冲的时间宽度，Ts是用于确定VAK的测量的采样率，并且Vmargin是噪声容限电压。
VTH＝VAK[n+(Ton/Ts)]+Vmargin (1)
在栅极脉冲终止之后立即将Vmargin添加到正向电压测量，以确定更新的晶闸管阈值电压。Vmargin是噪声容限，被配置为减少错误的晶闸管器件触发。仅举一个例子，Vmargin可以是1mV至100mV范围内的电压。
过程300从操作321进行到操作323，在操作323中，晶闸管器件被关断。应当理解，在控制器去除对晶闸管器件的栅极脉冲之后，在下一个电流过零处晶闸管器件被关断。因此，可以说控制器在电流过零的时间处，通过保持传导晶闸管器件的栅极脉冲来关断晶闸管器件。然后，过程300返回到条件311。过程300继续执行子过程320，直到控制器接收到关断指令为止。
参考图4，示出了多个曲线图400，曲线图400示出了在t0至t8之间的时间段内使用示例性过程300控制的示例性功率开关100的电气特性。多个曲线图400包括：曲线图410，示出流过功率开关100的电流；曲线图420，示出功率开关100两端的电压；以及曲线图430，示出功率开关100的功率损耗。在t0至t4之间的时间段期间，控制器使用初始晶闸管阈值电压来操作功率开关。在t4至t8之间的时间段期间，控制器使用更新的晶闸管阈值电压来操作功率开关100。
电流曲线图410包括：电流线411，示出了流过基于FET的支路110的电流的幅值；电流线413，示出了流过基于晶闸管的支路120的电流的幅值；以及组合的电流线415，示出了流过功率开关100的总电流。
电压曲线图420包括：电压线421，示出了功率开关100两端的电压的幅值；初始电压阈值线423，示出了用于确定在时间段t0-t4之间是否应当接通晶闸管器件的初始晶闸管电压阈值；以及更新的电压阈值线425，示出了被用于确定在时间段t4-t8之间是否应当接通晶闸管器件的更新的晶闸管电压阈值。在时间t1和t3处，使用初始晶闸管电压阈值接通晶闸管器件。在时间t5和t7处，使用更新的晶闸管电压阈值接通晶闸管器件。如曲线图420所示，更新的电压阈值低于初始电压阈值并且更接近于接通晶闸管器件所需的正向电压，使得当通过基于FET的支路时的电流的幅值小于当使用初始晶闸管电压阈值接通晶闸管器件时的电流的幅值，则导致功率开关接通晶闸管器件。
功率曲线图430包括功率损耗线431，该功率损耗线431示出了由流过功率开关100的电流导致的功率损耗。重要的是要注意，在t5处，当使用更新的晶闸管阈值电压接通晶闸管器件时，功率开关100的功率损耗相对于在当控制器不使用更新的晶闸管阈值电压时的t0-t4的时间段期间的功率损耗而减小。
参考图5，示出了示例性功率开关500，该示例性功率开关500包括：控制器510、基于FET的支路501以及包括晶闸管器件503和晶闸管器件505的基于晶闸管的支路。控制器510被构造为从电源接收功率，从控制期间接收命令信号，接收功率开关500的电气特性的测量值，并且使用接收到的功率、接收到的命令信号和接收到的测量值，将控制信号输出到功率开关500的可控器件。
控制器510包括隔离电源511、521和531，隔离电源511、521和531被耦合在电源与控制器510的栅极驱动器之间。仅举几个例子，电源可以被构造为输出交流(AC)功率或直流(DC)功率。电源可以是公用电网、设施电网或发电机。每个隔离电源被构造为从电源接收功率，并且将与接收到的功率隔离的功率信号输出到控制器510的栅极驱动器中的一个栅极驱动器。仅举一个例子，可以使用变压器来隔离功率信号。
控制器510包括光隔离器513、523和529，光隔离器513、523和529也称为光学耦合器或光耦合器。每个光隔离器被构造为接收信号并且基于接收的信号输出隔离的信号，该隔离的信号使用光被隔离。光隔离器513从控制器外部的器件接收命令信号。光隔离器523和519从处理器件517接收输出信号。
控制器510包括模拟隔离器519和533，每个模拟隔离器被构造为从控制器510的测量器件接收测量信号，并且基于接收到的测量信号输出隔离的信号。仅举几个例子，可以使用变压器或光隔离器将隔离的信号与测量信号隔离。由于测量信号的频率与电网频率相同，因此针对模拟隔离器的带宽要求较低。
控制器510包括测量器件525和测量器件535，每个测量器件被构造为测量功率开关500的晶闸管器件的电气特性。在所示的实施例中，测量器件525被构造为测量从晶闸管器件503的阳极到栅极驱动器527的地的电压，并且基于测量的电压输出测量信号。在所示的实施例中，测量器件535被构造为测量从晶闸管器件505的阳极到栅极驱动器537的地的电压，并且基于测量的电压输出测量信号。在输出每个测量信号之前，测量器件525和测量器件535去除与对应的晶闸管器件两端的负电压相对应的测量信号的任何部分。
控制器510包括多个栅极驱动器，栅极驱动器包括：FET栅极驱动器515、晶闸管器件栅极驱动器527以及晶闸管器件栅极驱动器537。每个栅极驱动器接收命令信号以及来自隔离电源的功率信号。栅极驱动器515使用功率信号和命令信号以将控制信号输出到基于FET的支路501的开关，以基于接收到的命令信号接通或关断基于FET的支路501的开关。栅极驱动器527使用功率信号以及从处理器件517接收的命令信号以将控制信号输出到晶闸管器件503，以有效地操作晶闸管器件503。栅极驱动器537使用接收到的功率信号以及从处理器件517接收到的命令信号将控制信号输出到晶闸管器件505，以有效地操作晶闸管器件505。
处理器件517被构造为通过模拟隔离器519从测量器件525接收测量信号，通过模拟隔离器533从测量器件535接收测量信号，以及接收命令信号。使用接收到的信号，处理器件517被构造为生成控制信号并且将控制信号输出到晶闸管器件栅极驱动器527和晶闸管器件栅极驱动器537。处理器件517基于示例性控制过程(诸如，图3中的过程300)生成控制信号。
参考图6，示出了示例性功率开关600，该示例性功率开关600包括：控制器610、基于FET的支路601、以及包括晶闸管器件603和晶闸管器件605的基于晶闸管的支路。控制器610被构造为从电源接收功率，从控制器件接收命令信号，接收功率开关600的电气特性的测量值，以及使用接收到的功率、接收到的命令信号以及接收到的测量值，将控制信号输出到功率开关600的可控器件。
控制器610包括隔离电源617、623和631，隔离电源617、623和631被耦合在电源与控制器610的栅极驱动器之间。电源可以被构造为输出AC功率或DC功率。仅举几个例子，电源可以是公用电网、设施电网或发电机。每个隔离电源被构造为从电源接收功率并且将与接收到的功率隔离的功率信号输出到控制器610的栅极驱动器中的一个栅极驱动器。仅举一个例子，可以使用变压器隔离功率信号。
控制器610包括光隔离器619、625和629，光隔离器619、625和629也称为光学耦合器或光耦合器。每个光隔离器被构造为接收信号并且基于接收到的信号输出隔离的信号，该隔离的信号使用光被隔离。光隔离器619从控制器外部的器件接收命令信号。光隔离器625和629从处理器件615接收输出信号。
控制器610包括测量器件611，测量器件611被构造为测量功率开关600的基于晶闸管的支路的电气特性。在所示的实施例中，测量器件611被构造为测量晶闸管器件603和晶闸管器件605两者两端的电压并且基于测量的电压将测量信号输出到电平移位器613。测量信号的、对应于负电压的部分被电平移位。
控制器610包括多个栅极驱动器，多个栅极驱动器包括FET栅极驱动器621、晶闸管器件栅极驱动器627以及晶闸管器件栅极驱动器633。每个栅极驱动器接收命令信号以及来自隔离电源的功率信号。栅极驱动器621使用功率信号和命令信号以将控制信号输出到基于FET的支路601的开关，以基于接收到的命令信号接通或关断基于FET的支路601的开关。栅极驱动器627使用功率信号以及从处理器件615接收的命令信号以将控制信号输出到晶闸管器件603，以有效地操作晶闸管器件603。栅极驱动器633使用接收到的功率信号和从处理器件615接收到的命令信号将控制信号输出到晶闸管器件605，以有效地操作晶闸管器件605。
仅举几个例子，处理器件615可以包括微控制器或微处理器。处理器件615被构造为从电平移位器613接收电平移位的测量信号以及接收命令信号。电平移位的测量信号的、对应于晶闸管器件两端的负电压的部分由处理器件615的模数转换器(ADC)接收，并且从ADC的参考电压电平中减去，从而有效地对测量信号进行整流。使用接收到的信号，处理器件615被构造为生成控制信号并且将控制信号输出到晶闸管器件栅极驱动器627和晶闸管器件栅极驱动器633。处理器件615基于示例性控制过程(诸如图3中的过程300)来生成控制信号。
现在将提供多个示例性实施例的另外的书面描述。一个实施例是一种装置，包括：基于晶闸管的支路，包括晶闸管器件；基于FET的支路，与基于晶闸管的支路并联地耦合并且包括FET器件；以及控制器，被构造为：接通FET器件，在接通FET器件之后基于晶闸管电压阈值接通晶闸管器件，并且基于电压测量值更新晶闸管电压阈值，该电压测量值与当晶闸管器件被接通时测量的基于晶闸管的支路相对应。
在前述装置的某些形式中，控制器被构造为：响应于确定第二电压测量值大于晶闸管电压阈值，接通晶闸管器件。在某些形式中，控制器被构造为：也响应于确定晶闸管器件被关断并且确定流过基于FET的支路的电流正在增加，接通晶闸管器件。在某些形式中，控制器包括电压传感器，电压传感器被构造为以采样率发送一系列电压测量值，该一系列电压测量值包括第一电压测量值和第二电压测量值。在某些形式中，控制器被构造为通过将栅极脉冲发送到晶闸管器件来接通晶闸管器件，并且其中更新的晶闸管阈值电压等于电压容限与在栅极脉冲终止之后获取的一系列电压测量值中的电压测量值之和。在某些形式中，控制器被构造为通过将栅极脉冲发送到晶闸管器件来接通晶闸管器件，并且其中控制器使用以下等式更新晶闸管阈值电压，其中VTH是更新的晶闸管电压阈值，VAK是一系列电压测量值，n是第二电压测量值的指数，Ton是栅极脉冲的宽度，Ts是一系列测量值的采样率，并且Vmargin是噪声容限电压：
VTH＝VAK[n+(Ton/Ts)]+Vmargin (2)在某些形式中，控制器被构造为关断晶闸管器件，然后使用更新的晶闸管阈值电压来接通晶闸管器件。
另一个示例性实施例是一种方法，该方法包括：操作基于晶闸管的支路和基于FET的支路，该基于晶闸管的支路包括晶闸管器件，基于FET的支路与基于晶闸管的支路并联耦合并且包括FET器件；接通FET器件；在接通FET器件之后基于晶闸管电压阈值接通晶闸管器件；接收当晶闸管器件被接通时测量的电压测量值；以及基于电压测量值更新晶闸管电压阈值。在前述方法的某些形式中，响应于确定第二电压测量值大于晶闸管电压阈值，接通晶闸管器件。在某些形式中，也响应于确定晶闸管器件被关断并且确定流过基于FET的支路的电流正在增加，接通晶闸管器件。在某些形式中，该方法包括操作控制器，该控制器包括电压传感器，电压传感器被构造为以采样率发送一系列电压测量值，该一系列电压测量值包括第一电压测量值和第二电压测量值。在某些形式中，接通晶闸管器件包括将栅极脉冲发送到晶闸管器件，并且其中更新的晶闸管阈值电压等于噪声容限电压与在栅极脉冲终止之后获取的一系列电压测量值中的电压测量值之和。在某些形式中，接通晶闸管器件包括将栅极脉冲发送到晶闸管器件，并且其中更新晶闸管阈值电压包括使用以下等式，其中VTH是更新的晶闸管电压阈值，VAK是一系列电压测量值，n是第二电压测量值的指数，Ton是栅极脉冲的宽度，Ts是一系列测量值的采样率，并且Vmargin是噪声容限电压：
VTH＝VAK[n+(Ton/Ts)]+Vmargin (3)在某些形式中，该方法包括：关断晶闸管器件；以及使用更新的晶闸管阈值电压接通晶闸管器件。
另外的示例性实施例是一种用于功率开关的控制器，该功率开关包括FET器件和晶闸管器件，该控制器包括：电压传感器，被构造为输出与晶闸管器件的电压相对应的一系列电压测量值，一系列电压测量值包括第一电压测量值；以及处理器件，被构造为执行指令集合，以有效地接通FET器件、在接通FET器件之后基于晶闸管电压阈值接通晶闸管器件、基于当晶闸管器件被接通时测量的第一电压测量值来更新晶闸管电压阈值、关断晶闸管器件、以及使用更新的晶闸管阈值电压接通晶闸管器件。
在前述控制器的某些形式中，控制器被构造为：响应于确定一系列的电压测量值中的第二电压测量值大于晶闸管电压阈值，接通晶闸管器件。在某些形式中，控制器被构造为：也响应于确定晶闸管器件被关断并且确定流过FET器件的电流正在增加，接通晶闸管器件。在某些形式中，控制器被构造为：通过将栅极脉冲发送到晶闸管器件来接通晶闸管器件。在某些形式中，更新的晶闸管阈值电压等于电压容限与在栅极脉冲终止之后获取的一系列电压测量值中的电压测量值之和。在某些形式中，控制器使用以下等式更新晶闸管阈值电压，其中VTH是更新的晶闸管电压阈值，VAK是一系列电压测量值，n是第二电压测量值的指数，Ton是栅极脉冲的宽度，Ts是一系列测量值的采样率，并且Vmargin是噪声容限电压：
VTH＝VAK[n+(Ton/Ts)]+Vmargin (4)
可以预期，除非明确地相反地指出，否则来自各个实施例的各个方面、特征、过程和操作可以被用在任何一个其它实施例中。所示的某些操作可以由计算机实现，该计算机包括执行存储在非瞬态计算机可读存储介质上的计算机程序产品的处理设备，其中计算机程序产品包括指令，该指令使得处理设备执行一个或多个操作或向其它设备发出命令以执行一个或多个操作。
尽管已经在附图和前述描述中详细示出和描述了本公开，但是在性质上本公开被认为是示例性的而不是限制性的，应当理解，仅示出和描述了某些示例性实施例，并且需要保护落入本公开的精神内的所有改变和修改。应当理解，尽管在以上描述中使用诸如“优选的”、“优选地”、“优选”或“更优选的”之类的词语表示这样描述的特征可能是更期望的，但是可能不是必需的，并且缺少这样的特征的实施例可以被设想为在本公开的范围内，该范围由所附权利要求限定。在阅读权利要求时，旨在当使用诸如“一”、“一个”、“至少一个”或“至少一部分”之类的词语时，除非在权利要求中相反地特别说明，否则不旨在将权利要求限制为仅一项。术语“…的(of)”可以表示与另一个项目的关联或连接，以及根据使用该上下文所告知的与另一个项目的归属或连接。除非明确地相反地指出，否则术语“耦合至”、“与……耦合”等包括间接连接和耦合，并且进一步包括但不要求直接耦合或连接。除非明确地相反地说明，否则当使用用语“至少一部分”和/或“一部分”时，项目可以包括一部分项目或整个项目。术语“基于”包括使用识别的值来执行功能。

Claims (20)

1.一种装置，包括：
基于晶闸管的支路，包括晶闸管型器件；
基于FET的支路，与所述基于晶闸管的支路并联耦合，并且包括FET型器件；以及
控制器，被构造为：接通所述FET型器件，在接通所述FET型器件之后基于晶闸管电压阈值接通所述晶闸管型器件，并且基于电压测量值来更新所述晶闸管电压阈值，所述电压测量值与当所述晶闸管型器件被接通时测量的所述基于晶闸管的支路相对应。
2.根据权利要求1所述的装置，其中所述控制器被构造为：响应于确定第二电压测量值大于所述晶闸管电压阈值，接通所述晶闸管型器件。
3.根据权利要求2所述的装置，其中所述控制器被构造为：也响应于确定所述晶闸管型器件被关断、以及确定流过所述基于FET的支路的电流正在增加，接通所述晶闸管器件。
4.根据权利要求2所述的装置，其中所述控制器包括电压传感器，所述电压传感器被构造为以采样率发送一系列电压测量值，所述一系列电压测量值包括第一电压测量值和第二电压测量值。
5.根据权利要求4所述的装置，其中所述控制器被构造为通过将栅极脉冲发送到所述晶闸管型器件来接通所述晶闸管型器件，并且其中所更新的晶闸管阈值电压等于电压容限与在所述栅极脉冲终止之后获取的所述一系列电压测量值中的电压测量值之和。
6.根据权利要求4所述的装置，其中所述控制器被构造为通过将栅极脉冲发送到所述晶闸管型器件来接通所述晶闸管型器件，并且其中所述控制器使用以下等式更新所述晶闸管阈值电压，其中VTH是所更新的晶闸管电压阈值，VAK是所述一系列电压测量值，n是所述第二电压测量值的指数，Ton是所述栅极脉冲的宽度，Ts是所述一系列测量值的所述采样率，并且Vmargin是噪声容限电压：
VTH＝VAK[n+(Ton/Ts)]+Vmargin。
7.根据权利要求1所述的装置，其中所述控制器被构造为关断所述晶闸管型器件，然后使用所更新的晶闸管阈值电压接通所述晶闸管型器件。
8.一种方法，包括：
操作基于晶闸管的支路和基于FET的支路，所述基于晶闸管的支路包括晶闸管型器件，所述基于FET的支路与所述基于晶闸管的支路并联耦合，并且包括FET型器件；
接通所述FET型器件；
在接通所述FET型器件之后，基于晶闸管电压阈值接通所述晶闸管型器件；
接收当所述晶闸管型器件被接通时在所述基于晶闸管的支路中所测量的电压测量值；以及
基于所述电压测量值更新所述晶闸管电压阈值。
9.根据权利要求8所述的方法，其中响应于确定第二电压测量值大于所述晶闸管电压阈值，接通所述晶闸管型器件。
10.根据权利要求9所述的方法，其中也响应于确定所述晶闸管型器件被关断、并且确定流过所述基于FET的支路的电流正在增加，接通所述晶闸管型器件。
11.根据权利要求9所述的方法，还包括操作控制器，所述控制器包括电压传感器，所述电压传感器被构造为以采样率发送一系列电压测量值，所述一系列电压测量值包括第一电压测量值和第二电压测量值。
12.根据权利要求11所述的方法，其中接通所述晶闸管型器件包括：将栅极脉冲发送到所述晶闸管型器件，并且其中所更新的晶闸管阈值电压等于噪声容限电压与在所述栅极脉冲终止之后获取的所述一系列电压测量值中的电压测量值之和。
13.根据权利要求11所述的方法，其中接通所述晶闸管型器件包括：将栅极脉冲发送到所述晶闸管型器件，并且其中更新所述晶闸管阈值电压包括使用以下等式，其中VTH是所更新的晶闸管电压阈值，VAK是所述一系列电压测量值，n是所述第二电压测量值的指数，Ton是所述栅极脉冲的宽度，Ts是所述一系列测量值的所述采样率，并且Vmargin是噪声容限电压：
VTH＝VAK[n+(Ton/Ts)]+Vmargin。
14.根据权利要求8所述的方法，还包括：
关断所述晶闸管型器件；以及
使用所更新的晶闸管阈值电压接通所述晶闸管型器件。
15.一种用于功率开关的控制器，所述功率开关包括FET型器件和晶闸管型器件，所述控制器包括：
电压传感器，被构造为输出与所述晶闸管型器件的电压相对应的一系列电压测量值，所述一系列电压测量值包括第一电压测量值；以及
处理器件，被构造为执行指令集合，以有效地接通所述FET型器件、在接通所述FET型器件之后基于晶闸管电压阈值接通所述晶闸管型器件、基于当所述晶闸管型器件被接通时测量的所述第一电压测量值来更新所述晶闸管电压阈值、关断所述晶闸管型器件、以及使用所更新的晶闸管阈值电压接通所述晶闸管型器件。
16.根据权利要求15所述的控制器，其中所述控制器被构造为：响应于确定所述一系列电压测量值中的第二电压测量值大于所述晶闸管电压阈值，接通所述晶闸管型器件。
17.根据权利要求16所述的控制器，其中所述控制器被构造为：也响应于确定所述晶闸管型器件被关断、并且确定流过所述FET型器件的电流正在增加，接通所述晶闸管型器件。
18.根据权利要求16所述的控制器，其中所述控制器被构造为：通过将栅极脉冲发送到所述晶闸管型器件来接通所述晶闸管型器件。
19.根据权利要求18所述的控制器，其中所更新的晶闸管阈值电压等于电压容限与在所述栅极脉冲终止之后获取的所述一系列电压测量值中的电压测量值之和。
20.根据权利要求18所述的控制器，其中所述控制器使用以下等式更新所述晶闸管阈值电压，其中VTH是所更新的晶闸管电压阈值，VAK是所述一系列电压测量值，n是所述第二电压测量值的指数，Ton是所述栅极脉冲的宽度，Ts是所述一系列测量值的所述采样率，并且Vmargin是噪声容限电压：
VTH＝VAK[n+(Ton/Ts)]+Vmargin。
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