ITMI972357A1 - Metodo di controllo delle di/dt e dv/dt di commutazione di un transistor di potenza a gate mos - Google Patents

Metodo di controllo delle di/dt e dv/dt di commutazione di un transistor di potenza a gate mos Download PDF

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ITMI972357A1
ITMI972357A1 IT002357A ITMI972357A ITMI972357A1 IT MI972357 A1 ITMI972357 A1 IT MI972357A1 IT 002357 A IT002357 A IT 002357A IT MI972357 A ITMI972357 A IT MI972357A IT MI972357 A1 ITMI972357 A1 IT MI972357A1
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Description

FONDAMENTI DELL'INVENZIONE
La presente invenzione è rivolta ai circuiti a carico induttivo bloccato e, più in particolare, ai circuiti a carico induttivo bloccato nei quali un transistore di potenza controllato da gate MOS ("a gate MOS") viene commutato in inserzione e disinserzione. I dispositivi a transistori di potenza, mentre si inseriscono e disinseriscono, deviano il flusso di corrente e riconfigurano la distribuzione di tensione di un circuito di conversione di energia. I transistor a gate MOS, come i MOSFET o i IGBT, eseguono questa operazione entro una frazione di un microsecondo con velocità di risposta di tensione e corrente molto rapide.
I fronti d'onda di commutazione rapida delle loro forme d'onda sono desiderabili per ridurre le perdite di commutazione e per aumentare la frequenza operativa, ma hanno anche l'effetto dannoso di generare interferenza elettromagnetica indesiderata (EMI) nell'ambiente circostante. Negli ambienti nei quali la sensibilità alle EMI è critica o nei quali l'interferenza EMI è regolata dalle leggi, è desiderabile regolare in modo indipendente le forme d'onda di tensione e corrente per soddisfare questi requisiti senza aumentare in modo non necessario le perdite di commutazione .
Uh circuito a carico induttivo bloccato è un circuito di alimentazione in cui l'induttanza del carico impedisce che la sua corrente sia azzerata entro un ciclo della frequenza di funzionamento. La maggior parte dei circuiti di conversione elettrica sono circuiti a carico induttivo bloccato. La Figura 1A illustra una rappresentazione semplificata di un circuito a carico induttivo bloccato nel quale un MOSFET 103 viene regolato in e fuori conduzione. Il transitorio di commutazione può essere suddiviso in un certo numero di intervalli, illustrati nelle Figure 1B e 1C, nelle quali l'intervallo di aumento della corrente e l'intervallo di riduzione della tensione si susseguono fra loro e possono essere controllati indipendentemente.
Mentre il circuito di controllo della gate alimenta la corrente alla gate, la tensione della gate aumenta nel modo di un capacitore che viene caricato, come illustrato dall'intervallo 1 di Figura 1B.
Quando la tensione di gate Vgs raggiunge la tensione di soglia del MOSFET 103, la corrente di drain la aumenta e devia la corrente fuori del diodo volano 102, come illustrato nell’intervallo 2.
Per tutto il tempo in cui il diodo 102 trasferisce corrente, la tensione di drain è bloccata alla tensione di alimentazione.
Quando tutta la corrente (sommata alla corrente di ricupero di inversione, se esiste) viene trasferita dal diodo al MOSFET, la tensione di drain scende al suo valore finale, completamente incrementata. Pertanto la tensione di drain inizia a scendere solo dopo che è stato completato un aumento della corrente di drain che permette il controllo separato di due forme d'onda. Questo processo è descritto in dettaglio nella nota di domanda della International Rectifier AN-944: "A new Gate Charge Factor Leads to Easy Drive Design for Power MOSFET circuits".
Durante l'aumento della corrente di drain, illustrato nell'intervallo 2, la corrente di drain è proporzionale alla tensione di gate, e la velocità di aumento della tensione di gate determina la di/dt di commutazione. Dato,che la capacitanza delle gate del MOSFET 103 si conporta come il capacitore 103B, il tempo di aumento di corrente può essere controllato controllando la quantità di corrente fornita alla gate. Il ricupero di inversione del diodo prolunga l'intervallo 2.
Durante la caduta di tensione della drain, illustrata come l'intervallo 3, la capacitanza di uscita 103A e la capacitanza di trasferimento inverso 103C del MOSFET 103 si scaricano. Le velocità con le quali queste due capacitanze vengono scaricate determinano la velocità con la quale si riduce la tensione di drain. Mentre la capacitanza di uscita si scarica rapidamente attraverso la resistenza del canale, la capacitanza di trasferimento inversa si scarica solo attraverso il circuito di controllo della gate. La porzione piatta della curva di tensione della gate illustrata nell'intervallo 3 indica che la corrente fornita al terminale di gate è quasi completamente fornita alla capacitanza di trasferimento inversa, mentre la tensione ai capi della capacitanza di ingresso non si modifica. Pertanto il valore della dv/dt qui può essere controllato alimentando un'opportuna quantità di corrente alla gate.
Alla fine dell'intervallo 3, il transistorio di commutazione è completo e una qualsiasi corrente addizionale fornita alla gate non modifica la tensione di drain o la corrente di drain, come illustrato nell'intervallo 4.
11 processo di disinserzione è generalmente un'immagine speculare del processo di inserzione. In primo luogo la tensione di gate Vge viene ridotta ad un valore che mantiene appena la corrente di drain, come illustrato nell'intervallo 1 di Figura 1C. Quindi la tensione ai capi del dispositivo aumenta, mentre la corrente di drain è costante, come illustrato nell'intervallo 2. Quando la tensione ai capi del MOSFET 103 supera la tensione di alimentazione di un valore eguale alla caduta di tensione del diodo, il diodo inizia a condurre e la corrente di carica viene trasferita dal MOSFET attraverso il diodo, come illustrato nell'intervallo 3. Come quando il diodo conduce,'l'aumento della tensione di drain e la caduta della corrente di drain si verificano in sequenza.
Il tempo di aumento della tensione di drain è pertanto sostanzial-mente determinato dalla carica della capacitanza di trasferimento inversa attraverso l'impedenza del circuito di gate 104, e il successivo tempo di riduzione della corrente di drain è determinato dalla scarica della capacitanza di ingresso. Un picco di tensione è spesso presente nella drain quando termina l'intervallo 2, cosa che prolunga questo intervallo.
I dispositivi a gate MOS con una componente di corrente portante minoritaria significativa, come i transistori IGBT, MCT e altri derivati, si comportano in modo alquanto differente alla disinserzione in quanto il loro tempo di riduzione di corrente è influenzato dalla ricombinazione delle componenti portanti minoritarie. Similarmente il tempo di aumento della corrente durante la loro inserzione è influenzato dall'efficienza di iniezione della componente portante.
Tipicamente, i resistori sono incorporati nel circuito di controllo della gate per rallentare la commutazione. Un resistore addizionale 201 e un diodo 202, come illustrato in Figura 2B, possono essere aggiunti al circuito di Figura 1A per modificare la forma d'onda all'inserzione e alla disinserzione e, in particolare, per limitare la corrente di ricupero d'inversione proveniente dal diodo. A causa del fatto che valori di corrente rispettivi differenti sono richiesti per ottenere le desiderate di/dt e dv/dt, la scelta del resistore aggiunto richiede un conpromesso fra l'ottenimento della desiderata di/dt e l'ottenimento della desiderata dv/dt. I resistor! aggiunti nel circuito di controllo della gate rendono il circuito più soggetto all'inserzione indotta dalla dv/dt, vale a dire una conduzione non desiderata provocata da una corrente transitoria nella drain che è collegata alla gate tramite la capacitanza di trasferimento di inversione.
In contrasto, il diodo 202 collega in derivazione il resistore 201 illustrato in Figura 2A e bypassa il resistore, in tal modo fornendo un percorso di bassa impedenza per le correnti transitorie rapide iniettate dalla drain, ma elimina la possibilità di ottenere una sagomatura dell'onda di disinserzione.
Il controllo di dv/dt fu tentato dalla Soc. Siliconix usando un circuito integrato controllore di gate, come il circuito SÌ9910. Come illustrato in Figura 3, la velocità di risposta della tensione è rilevata usando una piccola capacitanza 308 collegata alla drain del dispositivo di alimentazione 310. La dv/dt rilevata è controllata da un anello di retroazione. Tuttavia il circuito utilizza un anello lineare che è soggetto ad oscillazioni. Il circuito integrato fornisce anche il controllo della corrente di picco, ma la di/dt nel dispositivo di alimentazione è controllata solo quando viene realizzata una retroazione opportuna.
Inoltre lo schema di protezione da corto circuito utilizzato in questo circuito tipicamente disinserisce il transistore di potenza in due fasi per evitare i picchi di tensione frequentemente associati con la disinserzione rapida di una corrente elevata. La tensione di gate è ridotta inizialmente ad approssimativamente metà del suo valore iniziale e quindi viene completamente disinserita. Questa soluzione permette la disinserzione lenta di un dispositivo di alimentazione, invece che in due fasi, a partire da una condizione di corto circuito. Tuttavia il circuito non controlla la di/dt durante la commutazione in quanto tali fasi sono previste per proteggere il dispositivo dal transitorio di sovratensione associato con la disinserzione prodotta da un guasto, come un corto circuito, vengono attivate dal guasto e in caso diverso non sono operative durante il funzionamento normale. Tali metodi sono descritti nella pubblicazione ”IGBT Fault Current Limiting Circuit" di R. Chokhawala e G. Castino, IR IGBT Data Book IGBT-3 , pag. E-127.
Pertanto è desiderabile fornire un circuito che controlli un dispositivo a transistore di potenza a gate MOS e controlli sia la di/dt di commutazione che la dv/dt di commutazione.
SOMMARIO DELL'INVENZIONE
La presente invenzione controlla la di/dt e la dv/dt di commutazione di un transistore di potenza controllato da gate MOS rispettivamente controllando i fronti d'onda di tensione e di corrente della forma d'onda. Sono disponibili sia il controllo ad anello aperto che il controllo ad anello chiuso. La di/dt è rilevata in un modo senza perdite e di basso costo.
In accordo con un aspetto dell'invenzione, il controllo ad anello aperto della di/dt di commutazione e della dv/dt di commutazione all'inserzione del dispositivo a gate MOS è fornito collegando un terminale comune di un circuito generatore di corrente, che fornisce una corrente alla gate del dispositivo a gate MOS, ad un primo resiste re per controllare la di/dt. Quando viene rilevata la dv/dt negativa, il terminale comune del circuito generatore di corrente viene disinserito dal primo resiste re e viene quindi collegato ad un secondo resiste re per controllare la dv/dt di commutazione. Il primo e il secondo resiste re sono, a loro volta, collegati al terminale di source del dispositivo a gate MOS.
Un'operazione analoga che utilizza questo circuito fornisce il controllo di disinserzione della dv/dt di commutazione e della di/dt di commutazione del dispositivo di potenza a gate MOS.
In accordo con un altro aspetto dell'invenzione, il controllo ad anello chiuso è fornito tramite l'ulteriore misurazione della dv/dt di commutazione e della di/dt di commutazione che vengono quindi inviate in retroazione al circuito per controllare la corrente fornita alla gate del dispositivo a gate MOS.
In accordo con un altro nuovo aspetto dell'invenzione, il valore della di/dt di commutazione è determinato misurando la differenza di tensione ai capi della lunghezza di un ponte di filo conduttore calibrato avente una lunghezza e un diametro predeterminati. Altre caratteristiche e vantaggi della presente invenzione diverranno evidenti dalla descrizione seguente dell’invenzione, che fa riferimento ai disegni allegati.
BREVE DESCRIZIONE DEI DISEGNI
L'invenzione verrà ora descritta in maggiori dettagli nella descrizione dettagliata seguente con riferimento ai disegni, nei quali:
- La Figura 1A è uno schema funzionale che illustra un circuito a carico induttivo bloccato noto; la Figura 1B illustra le forme d’onda di inserzione del transistore di potenza del circuito di Figura 1A; e la Figura 1C illustra le forme d'onda di disinserzione del transistore di potenza del circuito di Figura 1A;
- Le Figure 2A e 2B illustrano circuiti noti per ridurre la corrente di inserzione e di disinserzione del transistore di potenza del circuito di Figura 1A;
- La Figura 3 è uno schema a blocchi funzionale che illustra un circuito noto avente un rilevamento di dv/dt ad anello chiuso e una protezione da sovracorrente;
- La Figura 4A illustra una disposizione di circuito per controllare le di/dt e dv/dt di commutazione in accordo con un aspetto della presente invenzione; la Figura 4B illustra le forme d'onda di inserzione del transistore di potenza del circuito di Figura 4A; e la Figura 4C illustra le forme d'onda di disinserzione del circuito di Figura 4A;
- La Figura 5A illustra un esempio di un'implementazione del blocco del circuito di Figura 4A; e la Figura 5B illustra un esempio di un'implementazione del circuito di rilevamento e commutazione del circuito di Figura 4A;
- La Figura 6 illustra una disposizione di circuito per rilevare la di/dt di commutazione in accordo con un altro aspetto dell'invenzione nella quale viene usato un valore noto di un'induttanza di ponte di filo conduttore.
DESCRIZIONE DETTAGLIATA DELL'INVENZIONE
Con riferimento dapprima alla Figura 4A, viene illustrato un circuito in accordo con un aspetto dell'invenzione, nel quale è previsto il controllo ad anello aperto dei fronti d'onda di corrente e di tensione. Qui un circuito controllore della gate 400, che può essere un circuito integrato, controlla la gate del transistore di potenza 418, che, a sua volta controlla un circuito di carico (non rappresentato).
Sebbene sia illustrato un MOSFET di potenza, l'invenzione è anche applicabile ad altri dispositivi controllati da gate MOS come i transistori IGBT.
Il circuito controllore della gate 400 include un circuito generatore di corrente 411 che riceve un segnale di controllo della gate VGATE e fornisce una corrente di controllo della gate alla gate del MOSFET 418. Il circuito generatore di corrente 411 carica o scarica la gate del MOSFET 418 usando uno di due possibili valori di corrente di controllo della gate che sono determinati, in questo esempio, dal resistore di controllo di di/dt 413 e dal resistere di controllo di dv/dt 414 che controllano le forme d'onda della corrente e della tensione, rispettivamente.
In particolare il terminale comune del circuito generatore di corrente 411 è collegato ad un circuito di commutazione che collega il terminale comune del circuito generatore di corrente 411 ad uno dei resistori 413 e 414 che sono, a loro volta, collegati al terminale di source del MOSFET 418. Qui può essere usato un circuito di commutazione noto.
Inizialmente dopo che il transistore di potenza 418 è stato disinserito in un ciclo di commutazione precedente e dopo che il transitorio di disinserzione è terminato, viene fornito un corto circuito di bassa impedenza fra la gate e la source del MOSFET 418 inserendo un transistore con bloccaggio a tensione elevata 416 che scarica rapidamente la capacitanza della gate rispetto alla source. Le successive transizioni di commutazione da un modo operativo all'altro vengono descritte più avanti.
La sequenza di inserzione del circuito è la seguente:
In primo luogo, il bloccaggio ad alta tensione viene disinserito disinserendo il MOSFET 416. Preferibilmente il MOSFET 418 è controllato da un circuito bistabile di tipo D 420, illustrato in Figura 5A, che controlla il MOSFET di bloccaggio come una funzione del segnale di controllo della gate VGATE .
Il circuito generatore di corrente viene quindi collegato al resistore di controllo esterno 413 della di/dt. Una prima corrente di controllo delle gate, il cui valore è determinato dal valore del resistore di controllo della di/dt 413, viene fornita dal circuito generatore di corrente 411 alla gate del MOSFET 418.
Il valore di corrente desiderato viene mantenuto sopra il campo di temperatura operativa come è d'uso nell'alimentazione di controllo della gate, come illustrato negli intervalli 1 e 2 di Figura 4B.
Durante questo intervallo, la tensione fra gate e source e la corrente di drain aumentano fino ai loro valori massimi in un modo simile a quello illustrato in Figura.1B, ma la di/dt essendo controllata dal resistore 413.
Una volta che la tensione fra gate e source e la corrente di drain raggiungono i loro valori massimi, la tensione di alimentazione inizia a ridursi. La dv/dt negativa risultante viene rilevata e attiva il segnale di uscita di un secondo valore della corrente di controllo delle gate tramite il circuito generatore di corrente 411 per fornire un controllo della dv/dt, illustrato negli intervalli 3 e 4. Il nuovo valore della corrente di controllo della gate è regolato commutando il terminale del circuito 411 dal resistore di controllo della di/dt 413 al resistore esterno di controllo della dv/dt 414.
Preferibilmente la dv/dt negativa viene rilevata usando un capacitore di rilevamento della dv/dt negativa 417 e un resistore 415, che possono essere collegati ad un diodo 420, che forniscono un segnale di dv/dt negativo ad una disposizione di circuiti bistabili di tipo D 430 e 432, illustrati in Figura 5B. I circuiti bistabili 430 e 432 forniscono segnali di controllo che controllano la commutazione fra i resistori 413 e 414.
Quindi la seconda corrente viene disinserita quando la tensione fornita dal generatore di corrente 411 raggiunge il valore della tensione di alimentazione della gate, vale a dire al limite del funzionamento del generatore di corrente, o in un qualsiasi altro limite predefinito adatto.
Vantaggiosamente il circuito illustrato in Figura 4A non include anelli di retroazione e opera senza instabilità. Il circuito opera anche in un modo predeterminato di corrente di controllo della gate in ciascuno degli intervalli. Sebbene i valori delle resistenze preregolate 413 e 414 dipendano dal dispositivo MOSFET specifico usato e il circuito di carica essendo azionato, il metodo è generalmente applicabile ad altri circuiti di carica. La transizione da un nodo al modo successivo è attivata dai rispettivi eventi delle di/dt e dv/dt del circuito.
La sequenza di disinserzione viene ora descritta come segue:
In primo luogo la gate del MOSFET 418 viene scaricata ad una velocità determinata dal resistore di controllo della dv/dt 415, illustrata come gli intervalli 1 e 2 di Figura 4C. Qui la tensione dalla drain alla source e la corrente di drain si conportano in un modo simile a quello degli intervalli 1 e 2 di Figura 1C, ma la dv/dt è controllata dal resistore 414.
Quindi, quando la tensione dalla source alla drain che attraversa il MOSFET di potenza 418 raggiunge il valore della tensione di alimentazione, l'uscita di corrente del generatore di corrente 411 viene modificata ad un secondo valore commutando dal resistore esterno 413 al resistore di controllo esterno della di/dt 414, come illustrato negli intervalli 3 e 4. Durante questo intervallo, la di/dt della corrente di drain è controllata dal valore del resistore 413.
Successivamente quando la tensione di gate scende sotto la tensione di soglia, il transistore con blocco di alta tensione 416 viene attivato.
Nell'esempio suddetto, si suppone che i valori di di/dt e di dv/dt siano eguali all'avviamento e alila disinserzione. Tuttavia se necessario, valori differenti possono in alternativa essere pre-visti per la di/dt di inserzione e di disinserzione, per limitare il recupero di inversione del diodo. Si deve anche notare che il circuito generatore di corrente 411 "riduce" la corrente di controllo della gate durante la disinserzione e alimenta la corrente di controllo della gate durante l'inserzione.
L 'invenzione è anche applicabile per fornire un controllo ad anello chiuso delle forme d'onda della corrente e della tensione, come descritto più avanti.
Il controllo ad anello chiuso dei fronti d'onda di corrente o di tensione richiede la misura di di/dt o di dv/dt. La misura di dv/dt è relativamente semplice e può essere eseguita usando una piccola capacitanza 417 che è collegata alla drain del MOSFET 418 come descritto sopra e illustrato in Figura 4A. La misura la di/dt, tuttavia, tipicamente richiedeva una disposizione più complessa e costosa. Quando il valore della corrente del dispositivo viene usato per azionare il circuito, lo stesso segnale di retroazione della corrente può essere usato anche per controllare i tempi di aumento e riduzione della corrente, vale a dire la di/dt. Quando questo segnale non è disponibile e l'aggiunta di una retroazione di corrente non è giustificata, sono usati i metodi ad anello chiuso nel modo descritto sopra.
In accordo con un altro aspetto dell'invenzione, una soluzione semplice senza perdite e poco costosa per rilevare la di/dt viene fornita da un circuito ibrido che utilizza un ponte di filo conduttore calibrato 540, 542, illustrato in Figura 6. Un filo conduttore di lunghezza e diametro predeterminati ha un valore noto di induttanza e svilupperà ai suoi capi una differenza di tensione che è proporzionale al valore di di/dt.
Tipicamente un ponte di filo conduttore in un dispositivo ibrido di potenza ha una lunghezza di 10 mm ed ha un'induttanza di 5-10 nH, e quando conduce una corrente avente una di/dt di 0,1-0,5 A/ns, tipicamente sviluppa una differenza di tensione di 0,5-5 V lungo la sua lunghezza. Questa differenza di tensione può essere fornita al circuito di retroazione di/dt 500 per controllare la corrente fornita alla gate dei dispositivi 508 e 526, che possono essere dispositivi a gate MOS, per raggiungere la di/dt desiderata usando metodi di retroazione noti.
Questa stessa tecnica può essere applicata ad un dispositivo discreto che è fornito con una source di tipo Kelvin o un collegamento di emettitore. La tensione sviluppata ai capi dell'induttanza della source o del ponte di filo conduttore dell'emettitore è rilevata ai capi dei fili conduttori di source di tipo Kelvin, come illustrato in Figura 6.
A causa del fatto che la lunghezza del filo conduttore di ponte è controllabile con una precisione molto elevata con il processo di fabbricazione, la di/dt può essere misurata con elevata precisione.
Il valore misurato di di/dt in accordo con l'invenzione può essere usato in connessione con il valore di dv/dt misurato descritto sopra per fornire un controllo ad anello chiuso che utilizza un circuito simile a quello illustrato in Figura 4A. Tuttavia i resistori 413 e 414 sono sostituiti con una disposizione di amplificatori operazionali per controllare le di/dt e dv/dt di commutazione come una funzione dei valori misurati.
Sebbene la presente invenzione sia stata descritta in relazione alle sue forme di realizzazione particolari, molte altre varianti e modifiche e altri usi saranno evidenti alle persone esperte della tecnica. E' preferito, pertanto, che la presente invenzione sia limitata non dalla specifica rivelazione illustra qui, ma solo dalle rivendicazioni allegate.

Claims (10)

  1. RIVENDICAZIONI 1. Un circuito di controllo per controllare la di/dt di commutazione e la dv/dt di commutazione di un dispositivo di potenza controllato da gate MOS, detto dispositivo controllato da gate MOS fornendo una tensione di alimentazione ad un circuito di carico; detto circuito di controllo comprendendo: - un circuito generatore di corrente avente un'uscita collegata ad un terminale di gate di detto dispositivo controllato da gate MOS per fornire una corrente a detto terminale di gate; - un primo resistore avendo una prima resistenza ed essendo collegato ad un terminale di source di detto dispositivo controllato da gate MOS; - un secondo resistore avendo una seconda resistenza e che è collegata a detto terminale di source; e - un circuito di commutazione per collegare un terminale comune di detto circuito generatore di corrente ad un rispettivo resistore di detto primo e secondo resistore per controllare la dv/dt di commutazione e per collegare detto terminale comune ad un altro di detti primo e secondo resistore per controllare la di/dt di commutazione .
  2. 2. Il circuito della rivendicazione 1, inoltre comprendente il circuito di rilevamento della dv/dt negativa.
  3. 3. Il circuito della rivendicazione 1, inoltre comprendente un circuito di bloccaggio collegato fra detto terminale di gate e un terminale di source di detto dispositivo controllato da gate MOS.
  4. 4. Il circuito della rivendicazione 3, inoltre comprendente un circuito di controllo del bloccaggio per controllare detto circuito di bloccaggio come una funzione di un segnale di gate utilizzato.
  5. 5. Il circuito della rivendicazione 1, inoltre conprendente un circuito di commutazione per controllare il collegamento di detto terminale comune di detto circuito generatore di corrente a detto resistore di detti resistor! come una funzione di una dv/dt negativa rilevata.
  6. 6. Un metodo per controllare la di/dt di commutazione e la dv/dt di commutazione di un dispositivo controllato da gate MOS; detto dispositivo controllato da gate MOS controllando una tensione di alimentazione ad un circuito; detto metodo comprendendo le fasi di: - fornire un circuito generatore di corrente per fornire una corrente ad una gate di detto dispositivo di potenza controllato da gate MOS; - collegare un terminale comune di detto circuito generatore di corrente ad un primo resistore che è collegato ad un terminale di source di detto dispositivo a gate MOS per fornire una prima corrente a detta gate di detto dispositivo controllato da gate MOS e in tal modo controllando la dv/dt di commutazione di detto circuito; - disinserire detto circuito generatore di corrente da detto primo resistore e collegare detto circuito generatore di corrente ad un secondo resistore per fornire una seconda corrente a detta gate e in tal modo controllare la di/dt di commutazione di detto circuito; e - terminare l'alimentazione di detta seconda corrente quando detta tensione di gate raggiunge un valore predeterminato.
  7. 7. Un metodo per controllare la di/dt e la dv/dt di commutazione di un dispositivo controllato da gate MOS; detto dispositivo controllato da gate MOS controllando una tensione di alimentazione di un circuito di carico; detto metodo comprendendo le fasi di: - scaricare un terminale di gate di detto dispositivo controllato da gate MOS collegando un terminale comune di un circuito generatore di corrente ad un primo resistore che è collegato ad un terminale di source di detto dispositivo controllato da gate MOS e in tal modo controllando la velocità della scarica; - disinserire detto circuito generatore di corrente da detto primo resistore e collegare detto generatore di corrente ad un secondo resistore e in tal modo controllare detta di/dt di commutazione di detto circuito; e - bloccare detto terminale di gate quando la tensione in detto terminale di gate è inferiore ad un valore predeterminato.
  8. 8. Il metodo della rivendicazione 6 o 7, inoltre comprendente la fase di rilevare un valore negativo della dv/dt di commutazione prima di disinserire detto circuito generatore di corrente da detto primo resistore.
  9. 9. Un circuito di controllo per controllare la di/dt di commutazione e la dv/dt di commutazione di un dispositivo controllato da gate MOS formato in un substrato, detto dispositivo controllato da gate MOS fornendo una tensione di alimentazione ad un circuito di carico; detto circuito di controllo comprendendo: - un circuito generatore di corrente avente un'uscita collegata ad un terminale di gate di detto dispositivo controllato da gate MOS per fornire una corrente al dispositivo; - un ponte di filo conduttore calibrato avente una lunghezza ed un diametro predeterminati e collegato ad un terminale scelto fra un terminale di source e un terminale di drain di detto dispositivo controllato da gate MOS; e - un circuito di retroazione per controllare la corrente fornita da detto circuito generatore di corrente come una funzione di un valore di di/dt misurato fra i capi di detto ponte di filo conduttore .
  10. 10. Il metodo della rivendicazione 9, nel quale la di/dt è misurata determinando la differenza di tensione lungo la lunghezza di detto ponte di filo conduttore calibrato.
IT97MI002357A 1996-10-21 1997-10-17 Metodo di controllo delle di/dt e dv/dt di commutazione di un transistor di potenza a gate mos IT1295361B1 (it)

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TW (1) TW437084B (it)

Families Citing this family (56)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6400106B1 (en) 1998-10-30 2002-06-04 Siemens Automotive Corporation Device for reducing electromagnetic emissions of a circuit through voltage and current slewing
DE19855604C5 (de) * 1998-12-02 2004-04-15 Siemens Ag Verfahren und Vorrichtung zum Ansteuern einer Leistungsendstufe
US6040686A (en) * 1999-01-07 2000-03-21 Linear Technology Corporation Low noise step-down switching regulator circuits with programmable slew rate limiter and methods of use
FR2789820B1 (fr) * 1999-02-11 2002-10-31 Valeo Electronique Perfectionnement a la commande des circuits de commutation
EP1094606B1 (en) * 1999-10-22 2004-03-03 STMicroelectronics S.r.l. Driver circuit for P-channel MOS switches
DE69927990T2 (de) 1999-12-24 2006-08-03 Stmicroelectronics S.R.L., Agrate Brianza Spannungsumrichter mit einer selbstschwingenden Halbbrücke nstruktur
JP2001274402A (ja) * 2000-03-24 2001-10-05 Toshiba Corp パワー半導体装置
US6781194B2 (en) * 2001-04-11 2004-08-24 Silicon Semiconductor Corporation Vertical power devices having retrograded-doped transition regions and insulated trench-based electrodes therein
US6784486B2 (en) * 2000-06-23 2004-08-31 Silicon Semiconductor Corporation Vertical power devices having retrograded-doped transition regions therein
US6392463B1 (en) * 2000-07-07 2002-05-21 Denso Corporation Electrical load driving circuit with protection
ES2302695T3 (es) * 2000-07-13 2008-08-01 Ct-Concept Technologie Ag Procedimiento y dispositivo para regular, en funcion del estado, el comportamiento transitorio de interruptores de semiconductor de potencia.
DE60102759T2 (de) 2000-08-07 2005-03-31 Denso Corp., Kariya Spannungsregler eines Kraftfahrzeugwechselstromgenerators
US6459324B1 (en) * 2000-10-23 2002-10-01 International Rectifier Corporation Gate drive circuit with feedback-controlled active resistance
DE10061563B4 (de) 2000-12-06 2005-12-08 RUBITEC Gesellschaft für Innovation und Technologie der Ruhr-Universität Bochum mbH Verfahren und Vorrichtung zum Ein- und Ausschalten von Leistungshalbleitern, insbesondere für ein drehzahlvariables Betreiben einer Asynchronmaschine, ein Betreiben einer Zündschaltung für Ottomotoren, sowie Schaltnetzteil
FR2819953B1 (fr) * 2001-01-24 2003-06-13 St Microelectronics Sa Commutateur de puissance a asservissement en di/dt
EP1396030B1 (en) * 2001-04-11 2011-06-29 Silicon Semiconductor Corporation Vertical power semiconductor device and method of making the same
US7061195B2 (en) * 2002-07-25 2006-06-13 International Rectifier Corporation Global closed loop control system with dv/dt control and EMI/switching loss reduction
US6980034B2 (en) * 2002-08-30 2005-12-27 Cadence Design Systems, Inc. Adaptive, self-calibrating, low noise output driver
US20050057875A1 (en) * 2003-09-15 2005-03-17 Joseph Kover Programmable system to dynamically control the DC current through a load circuit and/or the DC voltage across a load circuit
JP4144541B2 (ja) * 2004-03-19 2008-09-03 日産自動車株式会社 電圧駆動型半導体素子用駆動回路
JP4742828B2 (ja) * 2005-11-18 2011-08-10 日産自動車株式会社 電圧駆動型スイッチング回路
JP2009539340A (ja) * 2006-05-29 2009-11-12 コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ スイッチング回路装置
US7466168B1 (en) * 2007-02-01 2008-12-16 Wittenbreder Jr Ernest Henry Floating gate drive circuits
GB2448758A (en) * 2007-04-27 2008-10-29 Cambridge Semiconductor Ltd A switching power converter with reduced collector dv/dt
US7812647B2 (en) * 2007-05-21 2010-10-12 Advanced Analogic Technologies, Inc. MOSFET gate drive with reduced power loss
US8102192B2 (en) * 2007-07-27 2012-01-24 International Rectifier Corporation DC brushed motor drive with circuit to reduce di/dt and EMI, for MOSFET Vth detection, voltage source detection, and overpower protection
US7564292B2 (en) * 2007-09-28 2009-07-21 Alpha & Omega Semiconductor, Inc. Device and method for limiting Di/Dt caused by a switching FET of an inductive switching circuit
US7893751B2 (en) * 2009-01-30 2011-02-22 Infineon Technologies Austria Ag Method and circuit for protecting a MOSFET
US8334659B2 (en) * 2009-12-10 2012-12-18 General Electric Company Electronic driver dimming control using ramped pulsed modulation for large area solid-state OLEDs
US8779689B2 (en) * 2010-12-13 2014-07-15 General Electric Company Ramp controlled driver for series/parallel solid state lighting devices
JP5753483B2 (ja) 2011-12-01 2015-07-22 株式会社東芝 半導体集積回路、および、dc−dcコンバータ
EP2615737B1 (en) * 2012-01-13 2021-05-05 ABB Schweiz AG Active gate drive circuit
WO2013138219A1 (en) * 2012-03-12 2013-09-19 Board Of Trustees Of Michigan State University High efficiency gate drive circuit for power transistors
CN104702252B (zh) * 2013-12-10 2018-10-12 通用电气公司 开关模组,变换器及电能变换装置
US9312848B2 (en) 2014-06-30 2016-04-12 Qualcomm, Incorporated Glitch suppression in an amplifier
CN105337603B (zh) 2014-07-31 2018-09-18 国际商业机器公司 用于供电门控的电路和方法
CN107820679A (zh) * 2015-06-11 2018-03-20 Ksr Ip控股有限责任公司 Mosfet栅极驱动器中的dv/dt控制
US9991810B2 (en) * 2016-02-22 2018-06-05 Fairchild Semiconductor Corporation Gate pre-positioning for fast turn-off of synchronous rectifier
US10094863B2 (en) * 2016-03-02 2018-10-09 Texas Instruments Incorporated High-resolution power electronics measurements
US9584117B1 (en) 2016-03-21 2017-02-28 Toyota Motor Engineering & Manufacturing North America, Inc. Hybrid resonant driver for sic MOSFET
US9813055B2 (en) 2016-04-01 2017-11-07 Ixys Corporation Gate driver that drives with a sequence of gate resistances
CN105866602B (zh) * 2016-06-08 2024-07-09 全球能源互联网研究院 一种高压直流输电换流阀换相失败防御装置
TWI617128B (zh) * 2016-11-03 2018-03-01 財團法人工業技術研究院 太陽能電池量測裝置
CN106991221B (zh) * 2017-03-24 2020-04-24 清华大学 一种基于igbt器件瞬态物理过程的分段折线建模方法
CN108270424B (zh) * 2018-03-02 2024-05-07 清华大学 优化碳化硅mosfet开通波形的开环驱动电路
JP6988670B2 (ja) * 2018-04-24 2022-01-05 三菱電機株式会社 駆動回路、パワーモジュール及び電力変換システム
CN111527684B (zh) 2018-07-17 2023-09-22 富士电机株式会社 驱动电路内置型功率模块
DE102019203902A1 (de) * 2019-03-21 2020-09-24 Robert Bosch Gmbh Leistungstransistoranordnung
US11108331B2 (en) 2019-03-29 2021-08-31 Power Integrations, Inc. Method and apparatus for continuous conduction mode operation of a multi-output power converter
CN113661656A (zh) * 2019-04-09 2021-11-16 三菱电机株式会社 电力用半导体元件的驱动电路
US11437905B2 (en) 2019-05-16 2022-09-06 Solaredge Technologies Ltd. Gate driver for reliable switching
US11139810B2 (en) * 2019-07-29 2021-10-05 Cree, Inc. Overcurrent protection for power transistors
JP7294036B2 (ja) * 2019-09-30 2023-06-20 三菱電機株式会社 半導体試験装置、半導体装置の試験方法および半導体装置の製造方法
US12068696B2 (en) 2020-09-22 2024-08-20 Semiconductor Components Industries, Llc Methods and systems related to operation of a switching power converter
CN112953174B (zh) * 2021-02-08 2022-11-25 北京交通大学 基于dv/dt检测的抑制SiC MOSFET串扰的钳位有源驱动电路
US20240085965A1 (en) * 2022-09-09 2024-03-14 SambaNova Systems, Inc. Integrated circuit that mitigates inductive-induced voltage droop

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4663547A (en) * 1981-04-24 1987-05-05 General Electric Company Composite circuit for power semiconductor switching
US4504779A (en) * 1983-03-11 1985-03-12 Hewlett-Packard Company Electrical load drive and control system
US4540893A (en) * 1983-05-31 1985-09-10 General Electric Company Controlled switching of non-regenerative power semiconductors
US4947063A (en) * 1987-10-09 1990-08-07 Western Digital Corporation Method and apparatus for reducing transient noise in integrated circuits
US4958086A (en) * 1989-05-08 1990-09-18 Motorola, Inc. Low di/dt output buffer with improved speed
US4972101A (en) * 1989-09-19 1990-11-20 Digital Equipment Corporation Noise reduction in CMOS driver using capacitor discharge to generate a control voltage
FR2671241B1 (fr) * 1990-12-27 1997-04-30 Peugeot Circuit de commande d'un transistor de puissance utilise en commutation forcee.
GB2257855B (en) * 1991-07-16 1995-05-17 Motorola Inc Driver circuit for inductive loads
GB2257854B (en) * 1991-07-16 1995-09-20 Motorola Inc Inductive load driver circuit
US5194760A (en) * 1991-12-23 1993-03-16 Motorola, Inc. Slew rate limited inductive load driver
US5204563A (en) * 1992-01-22 1993-04-20 Jason Barry L Mosfet output circuit with improved protection method
JPH077404A (ja) * 1992-11-03 1995-01-10 Texas Instr Deutschland Gmbh トランジスタ駆動回路配置
US5321313A (en) * 1993-01-07 1994-06-14 Texas Instruments Incorporated Controlled power MOSFET switch-off circuit
EP0620644B1 (en) * 1993-04-09 1998-06-24 STMicroelectronics S.r.l. Control, reduction and equalization of delays in a low-side driver stage
US5463344A (en) * 1993-04-26 1995-10-31 Harris Corporation Fast turn on switch circuit with parallel MOS controlled thyristor and silicon controlled rectifier
DE4330996A1 (de) * 1993-09-13 1995-03-16 Bosch Gmbh Robert Steuereinrichtung für einen elektrischen, insbesondere einen induktiven Verbraucher
DE59310249D1 (de) * 1993-09-13 2002-01-24 Siemens Ag Verfahren und Vorrichtung zur Begrenzung der Stromfallgeschwindigkeit beim Ausschalten von Leistungshalbleiterschaltern mit MOS-Steuereingang
US5592117A (en) * 1995-04-11 1997-01-07 International Rectifier Corporation Integrated MOSgated power semiconductor device with high negative clamp voltage and fail safe operation

Also Published As

Publication number Publication date
TW437084B (en) 2001-05-28
GB2318467B (en) 2000-12-13
KR19980032986A (ko) 1998-07-25
GB9722243D0 (en) 1997-12-17
JPH10173500A (ja) 1998-06-26
US6127746A (en) 2000-10-03
IT1295361B1 (it) 1999-05-12
FR2754958B1 (fr) 2001-11-09
DE19745218A1 (de) 1998-04-23
GB2318467A (en) 1998-04-22
JP3212924B2 (ja) 2001-09-25
DE19745218C2 (de) 2002-10-10
FR2754958A1 (fr) 1998-04-24
KR100334761B1 (ko) 2002-11-29

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