电流或者电压的感测制造技术

本发明专利技术的各个实施例涉及电流或者电压的感测。一个示例涉及一种电路，该电路包括电子开关元件和温度补偿元件，该温度补偿元件布置在该电子开关元件的附近。

【技术实现步骤摘要】

本公开的各个实施例涉及电流或者电压的感测，尤其涉及宽温度范围内的改进型感测。
技术实现思路
第一实施例涉及一种电路，该电路包括电子开关元件温度补偿元件，该温度补偿元件布置在该电子开关元件的附近。第二实施例涉及一种用于感测电流或者电压的方法，该方法包括以下步骤:—经由在本文中描述的电路，确定电压或者电流是否达到或者超过预定阈值；—如果该电压或者该电流达到或者超过了预定阈值，那么进行预定动作。第三实施例涉及一种用于电压或者电流的感测的电路，该电路包括:—电子开关元件和温度补偿元件，该温度补偿元件布置在该电子开关元件的附近，—用于基于经由该温度补偿元件感测到的电压或者电流来确定电压或者电流是否达到或者超过预定阈值的装置，—用于如果该电压或者该电流达到或者超过了预定阈值那么进行预定动作的装置。【附图说明】参考附图对各个实施例进行示出和图示。附图用于图示基本原理，因而仅仅对理解基本原理所需的各个方面进行了图示。附图未按比例绘制。在附图中，相同的附图标记表示类似的特征。图1示出了在单元101中包括了与作为温度依赖器件的电阻器组合的两个晶体管的示例性电路图；图2示出了基于图1的示例性电路图，其中与图1形成对照的是，使用了具有负温度系数的电阻器；图3示出了包括具有两个晶体管和作为温度依赖器件的电阻器的单元的示意图，具有用于确定温度补偿型电流或者电压并且因此采取行动的附接电路系统；图4示出了包括高侧单元和低侧单元的IGBT半桥布置的电路系统，这两个单元均经由微控制器以隔离的方式控制；图5示出了在图4中采用的驱动器的示意图。【具体实施方式】在许多功率电子电路(例如，DA/AC逆变器、DC/DC转换器等)中，需要对电流进行测量。例如，电流信息可以用于过电流保护、短路检测和/或任何其他控制功能(例如，电流模式控制)。为了获得该电流信息，可以在MOSFET、JFET或者IGBT内部集成电流感测场。该电流感测场生成与负载电流成正比但是小于负载电流的电流。感测电流的大小可以取决于感测单元比(例如，面积比)并且取决于温度。这类温度依赖性导致感测电流的明显变化，尤其是在MOSFET、JFET或者IGBT的温度通常不可知的情况下。然后可以进一步处理感测到的电流，以获得实际电流信息，例如，经由感测电阻器、运算放大器、施密特(Schmitt)触发器等。嵌入式电流感测场的精确度随温度而变化。特别是在从例如_40°C到150°C范围内的宽温度范围应用中，精确度变化可以是明显的，这可以降低可靠性，并且因此降低该电流感测机构针对检测、保护和/或控制目的的可用性。例如，短路检测电路在温度150°C下通常可以在420A下触发，与在温度_40°C下通常可以在550A下触发形成对照。因此，温度漂移可以引起130A的电流差。显而易见的是，短路电流达到420A比其达到550A更早。这转化为更长的短路脉冲、更大的电流幅度、更多的功率损耗、以及更多的短路能量，这可以使晶体管和整个电路暴露于大量的附加的由于温度变化所造成的电应力和热应力。在本文中提供的各个示例尤其具有对感测电流或者感测电压的自身固有温度补偿，优选地在半导体内部连同电流感测场。因此，不要求附加的补偿和进一步的复杂信号处理。在本文中展示的各个示例具有的优点在于可以在短时间内感测到电流，例如，在微秒内，以实现快速(例如，实时)响应。这类快速电流感测可能针对短路检测目的尤其有利。而且，针对成本、要求的空间和添加的功率损耗，该方案也是有效的。在本文中建议的各个方案尤其可以用于短路检测、过载保护和/或电流模式控制。各个应用可以是(但不限于)电机驱动、空调压缩机、栗等。这类应用可以针对明显温度变化而设计，例如，在从25 °C至175 °C的范围内。根据一个示例，可以经由附加元件(例如，电阻器)对晶体管(例如，IGBT或者MOSFET)的温度依赖性进行至少部分地补偿。该附加元件可以嵌入在晶体管中，并且其可以暴露于与该晶体管基本上相同的温度。附加元件可以与电流传感器(例如，电流感测电阻器)串联连接。这允许补偿或者至少降低，包括晶体管的电路系统的温度依赖性。附加元件可以是温度依赖器件，也称为温度补偿元件。该温度补偿元件可以至少部分地补偿基于温度变化的电流波动。示例性实施例:具有IE温度系数的附加元件根据一个示例，温度依赖器件可以具有正温度系数，即，当温度增加时，温度依赖器件的特性参数也增加。如果温度依赖器件是电阻器，那么电阻随着温度的增加而升高，并且电阻随着温度的降低而下降。优选地，温度依赖器件，例如，具有正温度系数的电阻器，可以布置为非常接近电流传感器。图1示出了在单元101中包括了与作为温度依赖器件的电阻器R3组合的两个晶体管Ql和Q2的示例性电路图。电阻器R3可以具有正温度系数并且其可以与晶体管Ql和Q2嵌入在一起。晶体管Ql和Q2可以是部署在相同硅片上的IGBT或者M0SFET。晶体管Ql和Q2可以共用功能单元，该功能单元可以布置在公共(例如，发射极)区域上。功能单元可以包括众多的功能元件，这些功能元件可以根据预定比例(例如，1:10000)分开。因此，晶体管Ql可以用作与晶体管Q2相比承载明显更小电流量的电流传感器。晶体管Ql和Q2可以是分立式晶体管，其中每一个晶体管都可以具有分开的发射极焊盘或者分开的源极焊盘。晶体管Ql和Q2尤其可以部署在单个芯片或者裸片上。功能单元可以基于结构，尤其是基于器件的区域。该区域可以包括下列各项中的至少一项:栅极-源极区域、基极-发射极区域、IGBT单元、IGBT条纹等。而且，也可以使用上述的组合作为区域。根据图1，IGBT Ql的栅极与IGBT Q2的栅极连接。IGBT Ql和Q2的集电极相连接，并且进一步连接至负载R2。IGBT Ql的发射极经由电阻器R4(感测电阻器)连接至接地。IGBT Q2的发射极连接至接地。IGBT Ql的栅极经由电压源Vl和电阻器Rl而被控制，并且负载R2经由电感器L进一步连接至电压源V2。电压源Vl和V2、以及与电感器L组合的负载R2，仅仅是可以其中可以采用单元101的电路系统的示例性元件。负载R2和电感器L的组合也称为R-L-负载。电阻器R3可以实现为温度补偿元件，电阻器R3显示出电阻随着温度的增加而增加。因此，可以在电阻器R3与R4之间的节点处确定的电压(S卩，作为跨电阻器R4的电压，该电压与流经电流感测电阻器R4的电流成正比)大体上不被温度变化所偏置。电阻器R4尤其可以与单元101分开部署，尤其是部署在包括单元101的芯片之外。电阻器R3可以与IGBT Ql和Q2 —起集成在单元101中。电阻器R3的温度系数可以为正，基本上是线性的(尤其对应于在IGBT Ql的集电极与发射极之间的电压的温度系数)，并且优选地是大的。有利地，电阻器的温度系数可以超过100K至少+60%。例如，电阻器R3可以包括例如镍(超过100K 67%)。它在温度25°C下可以具有介于1hm到10hm范围内的电阻值。电阻器R3的精确度可以尽可能高，尤其是优于5%。电阻器R3可以包括:例如，铝、掺杂多晶硅、锗(超过100K 100% )、钛、氮化钛、钨、钨化钛、钽、氮化钽和/或铜。注意，电阻器R3尤其可以包括可以用作阻挡层的材料。当IGBT的温度增加本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电路，包括：电子开关元件，以及温度补偿元件，其中所述温度补偿元件布置在所述电子开关元件的附近。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：A·基普，S·威尔科费尔，
申请(专利权)人：英飞凌科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE