开关器件和用于控制开关的方法技术

提供了开关器件和用于控制开关的方法，其中，根据操作状况的指定范围内的操作状况来设定晶体管器件的控制端子电阻。

Switching devices and methods used to control switches

A switch device and a method for controlling the switch are provided, wherein the control terminal resistance of the transistor device is set according to the operation state in the specified range of operation conditions.

【技术实现步骤摘要】
开关器件和用于控制开关的方法
本申请涉及开关器件以及相应的方法。
技术介绍
开关器件通常用于选择性地将开关器件的两个端子彼此电气耦接，例如，从而耦接例如电子电路的两个部分。一种特殊的开关器件是功率开关器件，其用于将负载选择性地耦接至电源电压如正电源电压、负电压电压或地电位。在电子电路中，在许多情况下使用晶体管作为开关器件，例如，如金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)、双极型晶体管或绝缘栅双极型晶体管(IGBT)等场效应晶体管。在一些应用中，这样的开关器件必须在宽温度范围内工作。例如，如电动车辆等汽车应用或牵引力控制应用中的IGBT模块必须在例如从约﹣55℃或﹣40℃至125℃或甚至175℃的宽温度范围内工作。如IGBT、双极型晶体管或二极管等双极型半导体器件随温度而改变它们的开关行为。特别地，这样的器件中的载流子寿命具有正温度系数。这例如使关断速度dI/dt(电流I关于时间t的微分)在较低温度的情况下变得较快(即dI/dt的绝对值较大)。当切换开关器件时，快速的切换继而可能导致电压尖峰。此外，半导体器件的阻断行为随温度降低而降低，即，与较高的温度相比，对于较低的温度，使开关器件传导电流的击穿或其他事件可能在更低的电压下发生。在常规解决方案中，为了避免或减轻电压尖峰，接通和关断开关器件被足够慢地执行以将这样的电压尖峰保持在可容忍的范围内。为了实现该目的，电阻器已被耦接以控制开关器件的端子(例如栅极端子)。然而，这些电阻器被设计用于最坏的情况，例如指定操作范围的最低温度，这导致与开关器件的相应高功率耗散相关联的较高电阻器，特别是在较高的操作温度下更是如此。
技术实现思路
根据实施例，一种装置具有：晶体管器件，其包括控制端子、第一负载端子和第二负载端子；电路，其被配置成在电路的输出端处提供开关控制信号；以及控制端子电阻装置，其耦接在电路的输出端与晶体管器件的控制端子之间。该电路被配置成控制控制端子电阻装置以根据晶体管器件的操作状况来设定控制端子电阻装置的电阻值，其中，操作状况在晶体管器件的操作状况的指定范围内。根据另一实施例，一种装置包括：开关晶体管，其中，开关晶体管包括第一负载端子、第二负载端子和控制端子；第一电阻器，其中，第一电阻器的第一端子耦接至控制端子并且第一电阻器的第二端子经由第一开关耦接至第一电压，以及第一电压与开关器件的第一开关状态相关联；第二电阻器，其中，第二电阻器的第一端子耦接至控制端子并且第二电阻器的第二端子经由第二开关耦接至第一电压；以及电路，该电路根据晶体管待被设定的开关状态以及根据与温度相关联的操作状况来控制第一开关和第二开关。根据另一实施例，一种方法包括：在第一操作状况下，为具有控制端子、第一负载端子和第二负载端子的晶体管开关提供第一控制端子电阻；以及在与第一操作状况不同的第二操作状况下提供第二控制端子电阻，第一操作状况和第二操作状况在操作状况的指定范围内。上述总结仅仅旨在给出对一些实施例的一些特征的简要概述，而不应被解释为限制性的。特别地，其他实施例可以具有除了以上说明的特征或部件以外的其他特征或部件。附图说明图1是根据实施例的开关器件的框图；图2是示出根据实施例的开关器件的电路图；图3是示出根据实施例的开关器件的电路图；图4是示出根据实施例的开关器件的电路图；以及图5是示出根据实施例的方法的流程图。具体实施方式现在将参照附图详细描述各种实施例。这些实施例仅通过示例的方式给出并且不应被解释为限制性的。例如，虽然实施例可以被描述为包括多个细节或元件，但是在其他实施例中，这些细节或元件中的一些可以被省略以及/或者可以由替选的特征或元件来代替。除非另有说明，否则可以将来自各种实施例的特征或元件进行组合以形成另外的实施例。关于实施例中的一个实施例描述的变型和修改也可以应用于其他实施例。在所示和所描述的实施例中，只要本质上保持连接或耦接的总体目的例如传送某种信息、传送某种信号或提供某种控制，部件之间的任何直接连接或耦接即没有中间元件的连接或耦接也可以由间接连接或耦接即具有一个或更多个附加中间元件的连接或耦接来代替。实施例涉及包括晶体管开关的开关器件。开关器件和晶体管通常被描述为具有控制端子和至少两个负载端子。通过对控制端子施加适当的信号，可以选择性地建立负载端子之间的电气低欧姆连接。例如，在作为功率开关的一些应用中，一个负载端子可以耦接至电源电压，并且另一负载端子可以耦接至负载，并且通过对控制端子施加适当的信号，可以将负载选择性地耦接至电源电压。在如MOSFET等场效应晶体管的情况下，控制端子对应于栅极端子，并且负载端子对应于源极端子和漏极端子。在双极型晶体管的情况下，控制端子对应于基极端子，并且负载端子对应于发射极端子和集电极端子。在绝缘栅双极型晶体管(IGBT)的情况下，控制端子对应于栅极端子，并且负载端子对应于集电极端子和发射极端子。当晶体管或开关器件的负载端子之间导电时，晶体管或开关器件被称为闭合或接通。当晶体管或开关器件的负载端子之间本质上(即除了一些不期望的漏电流之外)不导电时，晶体管或开关器件被称为断开或关断。与可能例如导致器件损坏的指定范围之外的操作状况如过电流或超温相比，本文中使用的操作状况的指定范围是指意在使用器件的操作状况。在一些实施例中，根据操作状况来设定与控制端子相关联的电阻。操作状况可以与温度相关联或者可以与温度对应。特别地，针对与较低温度相关联的操作状况，可以增大电阻。在一些实施例中，这可以减小针对较低温度的电压尖峰，然而针对与较高温度相关联的操作状况，可以使用较低的电阻，在一些实施例中，这可以降低功率损耗。现在转向附图，图1示出了根据实施例的开关器件的框图。图1的开关器件包括具有控制端子13以及第一和第二负载端子14、15的晶体管器件12。取决于施加至控制端子13的信号s’，负载端子14、15之间的电连接为闭合或断开。晶体管器件12由控制和驱动电路10来控制。如本文中所使用的，控制电路或控制器可以涉及通过生成相应的信号脉冲来控制晶体管器件12的开关(断开和闭合)的电路。驱动电路则是指输出具有用于断开和闭合晶体管器件12的适当电压电平的控制信号的电路部分。此外，在图1的实施例中，控制端子电阻装置11耦接在控制和驱动电路10与晶体管器件12之间。控制和驱动电路10输出用于控制晶体管器件12的开关的信号s，该信号s经由电阻装置11作为上述信号s’被提供给控制端子13。控制端子电阻装置11的电阻值影响晶体管器件12的闭合状态与断开状态之间的切换速度或瞬变，并且反之亦然。图1的实施例中的电阻装置11具有由来自控制和驱动电路10的控制信号c控制的可变电阻值。信号c可以在电路10的控制电路部分或驱动电路部分中生成。应当注意，电阻装置11可以包括用于接通和关断晶体管器件12的单独的电阻器。在这种情况下，可以由信号c来执行改变电阻以用于接通晶体管器件12、用于关断晶体管器件12或者用于接通或关断晶体管器件12两者。特别地，经由控制信号c，用于接通晶体管器件12、关断晶体管器件12或者接通晶体管器件12或关断晶体管器件12两者的电阻装置11的电阻值可以被设定为用于与较低温度相关联的操作状况的较高电阻值以及用于与较高温度相关联的操作状况的较低电阻值。在一些实施本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种开关器件，包括：晶体管器件，包括控制端子、第一负载端子和第二负载端子，电路，被配置为在所述电路的输出端处提供开关控制信号，控制端子电阻装置，耦接在所述电路的输出端与所述晶体管器件的控制端子之间，其中，所述电路被配置为根据所述晶体管器件的操作状况来控制所述控制端子电阻装置以设定所述控制端子电阻装置的电阻值，所述操作状况在所述晶体管器件的操作状况的指定范围内。

【技术特征摘要】
2016.09.06 US 15/257,7291.一种开关器件，包括：晶体管器件，包括控制端子、第一负载端子和第二负载端子，电路，被配置为在所述电路的输出端处提供开关控制信号，控制端子电阻装置，耦接在所述电路的输出端与所述晶体管器件的控制端子之间，其中，所述电路被配置为根据所述晶体管器件的操作状况来控制所述控制端子电阻装置以设定所述控制端子电阻装置的电阻值，所述操作状况在所述晶体管器件的操作状况的指定范围内。2.根据权利要求1所述的开关器件，其中，所述晶体管器件包括绝缘栅双极型晶体管。3.根据权利要求1所述的开关器件，其中，所述电路被配置为控制所述控制端子电阻装置以设定用于所述晶体管器件的导通或所述晶体管器件的关断中的一个或两个的电阻值。4.根据权利要求1所述的开关器件，其中，所述操作状况与所述晶体管器件的温度相关联。5.根据权利要求4所述的开关器件，其中，设定所述电阻值包括在较低温度下将所述电阻值设定为较高电阻值并且在较高温度下将所述电阻值设定为较低电阻值。6.根据权利要求4所述的开关器件，其中，与较低温度相关联的操作状况包括所述装置的启动阶段，并且与较高温度相关联的操作状况包括所述启动阶段之后的操作。7.根据权利要求6所述的开关器件，其中，所述电路被配置为基于所述装置启动之后的时间或所述启动之后的开关脉冲数中之一来设定所述电阻值。8.根据权利要求1所述的开关器件，其中，所述电路包括驱动器，所述驱动器包括选择性地将所述控制端子耦接至用于闭合所述晶体管器件的第一电压或用于断开所述晶体管器件的第二电压的多个开关以及用于设定所述电阻值的至少一个开关。9.根据权利要求1所述的开关器件，其中，所述控制端子电阻装置包括多个电阻器。10.一种开关器件，包括：开关晶体管，其中，所述开关晶体管包括第一负载端子、第二负载端子和控制端子，第一电阻器，其中，所述第一电阻器的第一端子耦接至所述控制端子并且所述第一电阻器的第二端子经由第一开关耦接至第一电压，其中，所述第一电压与所述开关晶体管的第一开关状态相关联，第二电阻器，其中，所述第二电阻器的第一端子耦接至所述控制端子并且所述第二电阻器的第二端子经由第二开关耦接至所述第一电压，以及电路，所述电路根据所...

【专利技术属性】
技术研发人员：安东·毛德，奥利弗·黑尔蒙德，彼得·伊尔西格勒，塞巴斯蒂安·施密特，汉斯约阿希姆·舒尔策，马丁纳·赛德尔施密特，
申请(专利权)人：英飞凌科技奥地利有限公司，
类型：发明
国别省市：奥地利,AT