驱动电路、设备、电源及驱动方法与流程

1.本公开涉及集成电路技术领域，尤其涉及一种驱动电路、设备、电源及驱动方法。


背景技术：

2.在大功率应用中经常需要多个晶体管或多模块并联。但由于晶体管参数和应用场的不一致性使得在同一型号的晶体管在并联运行时出现不均流以至不均温，不均温会导致个别管温升过快而影响并联晶体管总的电流，总导通电流能力下降，长期的不均温运行会使高温的晶体管使用寿命缩短，影响整机的可靠性。


技术实现要素：

3.有鉴于此，本公开提出了一种驱动电路，所述电路包括：
4.多个晶体管，被配置为并联工作；
5.每个晶体管均对应设置有驱动模块，其中，每个驱动模块均包括：
6.温度检测单元，用于检测对应晶体管的温度，得到温度信号；
7.电阻单元，所述电阻单元的第一端连接于所述温度检测单元，其中，各个晶体管对应的电阻单元的第二端通过均温线相互连接，所述均温线上电压信号对应各个晶体管的平均温度；
8.温差确定单元，连接于所述电阻单元的第一端及第二端，用于根据所述温度信号及所述平均温度确定温差信号；
9.驱动单元，用于根据所述温差信号对输入的当前驱动信号进行调整，输出调整后的驱动信号，以实现对晶体管的均温驱动。
10.在一种可能的实施方式中，所述电路还包括：
11.放大单元，所述放大单元的输入端连接于所述温度检测单元，所述放大单元的输出端连接于所述电阻单元的第一端，用于对所述温度信号进行放大，得到放大后的温度信号，
12.其中，所述温差确定单元用于根据所述放大后的温度信号及所述平均温度确定温差信号。
13.在一种可能的实施方式中，所述放大单元及所述温差确定单元均包括运算放大器，所述温度检测单元包括测温二极管、ntc测温元件、ptc测温元件的任意一种。
14.在一种可能的实施方式中，所述电路还包括：
15.校正单元，用于在晶体管上电时对所述放大单元的偏差和/或温度检测单元的偏差进行校正，使得所述电阻单元两端的初始电压差为零。
16.在一种可能的实施方式中，所述驱动单元包括：
17.线性调节器，用于根据所述温差信号对当前驱动电压进行调整，输出调整后的驱动电压。
18.在一种可能的实施方式中，所述线性调节器用于：
19.当所述温差信号高于零时，即当前晶体管的温度高于平均温度时，降低当前驱动电压，输出降低后的驱动电压；或
20.当所述温差信号低于零时，即当前晶体管的温度低于平均温度时，升高当前驱动电压，输出升高后的驱动电压。
21.在一种可能的实施方式中，所述晶体管包括mos晶体管、三极管，所述温度检测单元用于检测mos晶体管的源极的温度得到所述温度信号，或检测三极管的发射极的温度得到所述温度信号。
22.根据本公开的另一方面，提出了一种驱动设备，所述设备包括所述的驱动电路。
23.根据本公开的另一方面，提出了一种电源，所述电源包括所述的驱动设备。
24.根据本公开的另一方面，提出了一种驱动方法，用于驱动多个并联的晶体管或晶体管模块，所述方法包括：
25.检测各个晶体管的温度，得到温度信号；
26.根据所述温度信号及所述各个晶体管的平均温度确定温差信号；
27.根据所述温差信号对输入的当前驱动信号进行调整，输出调整后的驱动信号，以实现对晶体管的均温驱动。
28.本公开实施例的驱动电路、设备、电源及方法，可以检测各个晶体管的温度，得到温度信号，根据所述温度信号及所述各个晶体管的平均温度确定温差信号，根据所述温差信号对输入的当前驱动信号进行调整，输出调整后的驱动信号，以实现对晶体管的驱动，从而调节晶体管的导通电阻，使得各个晶体管能够实现均温，以提高并联的各个晶体管的使用寿命，并提高并联的多个晶体管的驱动能力。
29.根据下面参考附图对示例性实施例的详细说明，本公开的其它特征及方面将变得清楚。
附图说明
30.包含在说明书中并且构成说明书的一部分的附图与说明书一起示出了本公开的示例性实施例、特征和方面，并且用于解释本公开的原理。
31.图1示出了根据本公开一实施例的驱动电路的示意图。
32.图2示出了根据本公开一实施例的晶体管的驱动电压与导通电阻的关系示意图。
33.图3示出了根据本公开实施例的驱动电路的示意图。
34.图4示出了根据本公开一实施例的驱动电路的示意图。
35.图5示出了根据本公开一实施例的驱动方法的流程图。
具体实施方式
36.以下将参考附图详细说明本公开的各种示例性实施例、特征和方面。附图中相同的附图标记表示功能相同或相似的元件。尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。
37.在这里专用的词“示例性”意为“用作例子、实施例或说明性”。这里作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。
38.另外，为了更好的说明本公开，在下文的具体实施方式中给出了众多的具体细节。
本领域技术人员应当理解，没有某些具体细节，本公开同样可以实施。在一些实例中，对于本领域技术人员熟知的方法、手段、元件和电路未作详细描述，以便于凸显本公开的主旨。
39.在本公开的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本公开和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本公开的限制。
40.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本公开的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
41.在本公开中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本公开中的具体含义。
42.请参阅图1，图1示出了根据本公开一实施例的驱动电路的示意图。
43.如图1所示，所述电路包括：
44.多个晶体管q，被配置为并联工作；
45.每个晶体管q均对应设置有驱动模块10，其中，每个驱动模块10均包括：
46.温度检测单元110，用于检测对应晶体管q的温度，得到温度信号；
47.电阻单元120，所述电阻单元120的第一端连接于所述温度检测单元110，其中，各个晶体管q对应的电阻单元120的第二端通过均温线相互连接，所述均温线上电压信号对应各个晶体管q的平均温度；
48.温差确定单元130，连接于所述电阻单元120的第一端及第二端，用于根据所述温度信号及所述平均温度确定温差信号
△
vt；
49.驱动单元140，用于根据所述温差信号
△
vt对输入的当前驱动信号vg1进行调整，输出调整后的驱动信号vg2，以实现对晶体管q的均温驱动。
50.本公开实施例的驱动电路，可以检测各个晶体管的温度，得到温度信号，根据所述温度信号及所述各个晶体管的平均温度确定温差信号，根据所述温差信号对输入的当前驱动信号进行调整，输出调整后的驱动信号，以实现对晶体管的驱动，从而调节晶体管的导通电阻，使得各个晶体管能够实现均温，以提高并联的各个晶体管的使用寿命，并提高并联的多个晶体管的驱动能力。
51.请参阅图2，图2示出了根据本公开一实施例的晶体管的驱动电压与导通电阻的关系示意图。
52.在一个示例中，如图2所示，对于晶体管而言，其导通电阻会随着驱动电压的变化而变化，当驱动电压升高时，晶体管的导通电阻降低；当驱动电压降低时，晶体管的导通电阻升高。
53.由于晶体管参数和应用场的不一致性使得在同一型号的晶体管在并联运行时出
现不均流以至不均温，而均流分为动态均流和静态均流，其中，动态均流主要受开关器件的门坎电压、电路的分部参数的影响，最简单而有效的解决方法是各晶体管有自己的驱动电阻或单独的驱动模块，这样门坎电压差异不会相互影响，而导致个别管先开通或先关断。静态均流主要取决于晶体管的导通电阻。并联晶体管中导通电阻小的发热多。目前大多数晶体管的导通电阻或等效导通电阻都是正温度系数，这在一定程度上会帮助均流，但有些晶体管，如碳化硅mosfet，它的正温度系数比较小，同时，同一型号的晶体管由于材料工艺的因素有较大导通电阻差别，正温度系数不足将各并联的晶体管的电流及相应的结温调整到满意的温差范围。
54.由于以上发现，本公开实施例通过提出的驱动电路，利用晶体管的温度对晶体管的驱动信号进行调整，以调整晶体管的导通电阻，从而控制各个晶体管的发热情况，实现并联的多个晶体管的均温。
55.下面对驱动电路的各个器件、模块、单元的可能实现方式进行示例性介绍。
56.在一种可能的实现方式中，所述温度检测单元110包括测温二极管、ntc(negative temperature coefficient，负温度系数)测温元件(如ntc电阻)、ptc(positive temperature coefficient，正温度系数)测温元件(如ptc热敏电阻)的任意一种。
57.请参阅图3，图3示出了根据本公开实施例的驱动电路的示意图。
58.在一个示例中，各个并联的晶体管本身可以设置有温度检测单元，例如，如图3所示，本公开实施例可以将多个晶体管模块(包括至少一个晶体管q)并联，各个晶体管模块均可以设置有温度检测单元110，温度检测单元110可以检测晶体管q或晶体管模块的温度，得到温度信号，并传输到驱动模块10。
59.在一种可能的实施方式中，所述晶体管q可以包括mos晶体管(metal
‑
oxide
‑
semiconductor field
‑
effect transistor，mosfet)、igbt(integrated
‑
gate bipolar transistor，绝缘栅双极型晶体管)，所述温度检测单元110可以用于检测mos晶体管的源极的温度得到所述温度信号，或检测igbt的发射极的温度得到所述温度信号。
60.对于pcb分布一致的并联mos晶体管分立器件而言，晶体管的源极导热性能强，本公开实施例通过测量晶体管的源极的温度，可以得到整个晶体管
‑
的相应温度，本公开的均温控制只需各晶体管之间的相对温差，而无需准确温度。本公开实施例可以将各个晶体管的源极接地，因此，温度检测单元110可以直接与晶体管的源极焊点接触，一方面，可以比较方便的采集晶体管的温度；另一方面，可以提高测温的灵敏度。对于自带温度检测的晶体管模块，本公开的均温精确度更高。
61.应该说明的是，本公开实施例对温度信号的传输形式不做限定，其可以是主从方式、平均方式或数据通讯方式。
62.请参阅图4，图4示出了根据本公开一实施例的驱动电路的示意图。
63.在一种可能的实施方式中，如图4所示，所述电路还可以包括：
64.放大单元150，所述放大单元150的输入端连接于所述温度检测单元110，所述放大单元150的输出端连接于所述电阻单元120的第一端，用于对所述温度信号进行放大，得到放大后的温度信号，
65.其中，所述温差确定单元130用于根据所述放大后的温度信号及所述平均温度确定温差信号
△
vt。
66.在一种可能的实施方式中，所述放大单元150及所述温差确定单元130均可以包括运算放大器，本公开实施例对放大单元150的放大增益、温差确定单元130的放大增益均不作限定，本领域技术人员可以根据实际情况确定。
67.在一个示例中，温度信号经过放大单元150放大后得到的温度信号，具有驱动能力，可以提高后续确定温差信号的准确性。
68.在一种可能的实施方式中，如图4所示，所述电路还可以包括：
69.校正单元160，用于在晶体管q上电时对所述放大单元150和/或温度检测单元110的偏差进行校正，使得所述电阻单元120两端的初始电压差为零，即表示上电瞬间所有并联的晶体管温度一样，温差为零。
70.对于温度检测单元110，同平台或同型号的器件，其温度系数是取决于材料，般都具有一致性，但由于工艺的误差，各器件之间有一定的零点偏差，零点偏差导致绝对读值的偏差。在并联晶体管刚上电时，所有的晶体管的温度都是一样，可以用这一特殊点，让各驱动模块进行一次自我校正，改变放大单元150的偏差，使电阻单元120上的电压校正到0v。这一自我校正能消除各驱动模块的温度检测单元110的误差，以达到精确控制，这样，驱动电路在后续工作中，各个晶体管的温度信号均可以得到校正，通过所述校正单元的校正，本公开实施例可以提高各个晶体管温度测量的准确性，从而更高效、更准确地实现对各个晶体管的温度的校正。
71.在一种可能的实施方式中，电阻单元120可以包括一个或多个电阻，由于各个晶体管的驱动模块中的电阻单元的第二端相连于均温线，该均温线上的电压信号代表所有晶体管的平均温度，单个晶体管的温度信号及平均温度送入温差确定单元130后，温差确定单元130即可确定各个晶体管与平均温度的温差信号。
72.在一种可能的实施方式中，温差确定单元130还可以为误差放大器。
73.在一种可能的实施方式中，所述驱动单元140可以包括：
74.线性调节器，用于根据所述温差信号
△
vt对当前驱动电压进行调整，输出调整后的驱动电压。
75.本公开实施例对线性调节器的具体实现方式不做限定，本领域技术人员可以根据需要选择相关技术中的线性调节器实现。
76.在一种可能的实施方式中，所述线性调节器用于：
77.当所述温差信号
△
vt高于零时，即当前晶体管的温度高于平均温度时，降低当前驱动电压，输出降低后的驱动电压，使晶体管的导通电阻增加，电流减小，降低功耗；或
78.当所述温差信号
△
vt低于零时，即当前晶体管的温度低于平均温度时，升高当前驱动电压，输出升高后的驱动电压，使晶体管的导通电阻减小，电流增加，增加功耗。
79.在一个示例中，如果测到的温度信号高于平均温度(所述温差信号
△
vt高于零)，驱动模块将调低驱动电压，反之，如果测到的温度信号低于平均温度(所述温差信号
△
vt低于零)，驱动模块将调高驱动电压，可以调高输出电压，改变晶体管的导通电阻，使各晶体管的温度向平均温度靠拢，以达到均温的目的。
80.在一个示例中，驱动单元140还可以包括电流放大器，线性调节器可以根据温差信号输出一个调节电压，控制电流放大器对当前驱动信号进行调节，以输出调整后的驱动信号。
81.请参阅图5，图5示出了根据本公开一实施例的驱动方法的流程图。
82.所述方法用于驱动多个并联的晶体管q或并联的晶体管模块(包括多个晶体管)，如图5所示，所述方法包括：
83.步骤s11，检测各个晶体管q的温度，得到温度信号；
84.步骤s12，根据所述温度信号及所述各个晶体管q的平均温度确定温差信号
△
vt；
85.步骤s13，根据所述温差信号
△
vt对输入的当前驱动信号vg1进行调整，输出调整后的驱动信号vg2，以实现对晶体管q的均温驱动。
86.本公开实施例的驱动方法可以检测各个晶体管的温度，得到温度信号，根据所述温度信号及所述各个晶体管的平均温度确定温差信号，根据所述温差信号对输入的当前驱动信号进行调整，输出调整后的驱动信号，以实现对晶体管的驱动，从而调节晶体管的导通电阻，使得各个晶体管能够实现均温，以提高并联的各个晶体管的使用寿命，并提高并联的多个晶体管的驱动能力。
87.在一种可能的实施方式中，所述方法还可以包括：
88.在检测到晶体管的温度信号后，对所述温度信号进行放大，得到放大后的温度信号。
89.在一个示例中，温度信号可以经过放大单元进行放大，放大后得到的温度信号，具有驱动能力，可以提高后续确定温差信号的准确性。
90.在一种可能的实施方式中，所述方法还可以包括：
91.在晶体管上电时对所述放大单元的偏差进行校正，消除检测温度的温度检测单元之间的零点偏差。
92.在一种可能的实施方式中，所述方法还可以包括：
93.当所述温差信号
△
vt高于零时，降低当前驱动电压，输出降低后的驱动电压；或
94.当所述温差信号
△
vt低于零时，升高当前驱动电压，确定升高后的驱动电压。
95.在一个示例中，如果测到的温度信号高于平均温度(所述温差信号
△
vt高于零)，本公开实施例将调低驱动电压，反之，如果测到的温度信号低于平均温度(所述温差信号
△
vt低于零)，本公开实施例将调高驱动电压，可以调高输出电压，改变晶体管的导通电阻，使各晶体管的温度向平均温度靠拢，以达到均温的目的。
96.应该说明的是，所述驱动方法可以根据所述驱动电路实现，关于所述驱动方法具体介绍，请参考之前对驱动电路的描述，在此不再赘述。
97.以上已经描述了本公开的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术的改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。

技术特征：
1.一种驱动电路，其特征在于，所述电路包括：多个晶体管，被配置为并联工作；每个晶体管均对应设置有驱动模块，其中，每个驱动模块均包括：温度检测单元，用于检测对应晶体管的温度，得到温度信号；电阻单元，所述电阻单元的第一端连接于所述温度检测单元，其中，各个晶体管对应的电阻单元的第二端通过均温线相互连接，所述均温线上电压信号对应各个晶体管的平均温度；温差确定单元，连接于所述电阻单元的第一端及第二端，用于根据所述温度信号及所述平均温度确定温差信号；驱动单元，用于根据所述温差信号对输入的当前驱动信号进行调整，输出调整后的驱动信号，以实现对晶体管的均温驱动。2.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述电路还包括：放大单元，所述放大单元的输入端连接于所述温度检测单元，所述放大单元的输出端连接于所述电阻单元的第一端，用于对所述温度信号进行放大，得到放大后的温度信号，其中，所述温差确定单元用于根据所述放大后的温度信号及所述平均温度确定温差信号。3.根据权利要求2所述的电路，其特征在于，所述放大单元及所述温差确定单元均包括运算放大器，所述温度检测单元包括测温二极管、ntc测温元件、ptc测温元件的任意一种。4.根据权利要求2或3所述的电路，其特征在于，所述电路还包括：校正单元，用于在晶体管上电时对所述放大单元和/或温度检测单元的偏差进行校正，使得所述电阻单元两端的初始电压差为零。5.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述驱动单元包括：线性调节器，用于根据所述温差信号对当前驱动电压进行调整，输出调整后的驱动电压。6.根据权利要求5所述的电路，其特征在于，所述线性调节器用于：当所述温差信号高于零时，即当前晶体管温度高于平均温度时，降低当前驱动电压，输出降低后的驱动电压；或当所述温差信号低于零时，即当前晶体管温度低于平均温度时，升高当前驱动电压，输出升高后的驱动电压。7.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述晶体管包括mos晶体管、igbt，所述温度检测单元用于检测mos晶体管的源极的温度得到所述温度信号，或检测igbt的发射极的温度得到所述温度信号。8.一种驱动设备，其特征在于，所述设备包括权利要求1
‑
7任一项所述的驱动电路。9.一种电源，其特征在于，所述电源包括权利要求8所述的驱动设备。10.一种驱动方法，其特征在于，用于驱动多个并联的晶体管，所述方法包括：检测各个晶体管的温度，得到温度信号；根据所述温度信号及所述各个晶体管的平均温度确定温差信号；根据所述温差信号对输入的当前驱动信号进行调整，输出调整后的驱动信号，以实现对晶体管的均温驱动。
技术总结
本公开涉及一种驱动电路、设备、电源及驱动方法，所述电路包括：多个晶体管，被配置为并联工作；每个晶体管均对应设置有驱动模块，每个驱动模块均包括：温度检测单元，用于检测对应晶体管的温度；电阻单元，各个晶体管对应的电阻单元的第二端通过均温线相互连接，所述均温线上电压信号对应各个晶体管的平均温度；温差确定单元，用于根据所述温度信号及所述平均温度确定温差信号；驱动单元，用于根据所述温差信号对输入的当前驱动信号进行调整，输出调整后的驱动信号，以实现对晶体管的均温驱动。本公开实施例可以通过调整晶体管的驱动信号以调节晶体管的导通电阻，使得各个晶体管能够实现均温，以提高各个晶体管的使用寿命、驱动能力。能力。能力。


技术研发人员：叶忠
受保护的技术使用者：上海瞻芯电子科技有限公司
技术研发日：2021.03.19
技术公布日：2021/6/29