用于功率半导体开关的控制设备制造技术

本发明专利技术涉及一种用于功率半导体开关的控制设备，其包括：第一、第二和第三电气控制设备端子；控制设备，其被设计为根据控制信号在所述第三控制设备端子上产生用于驱动所述功率半导体开关的驱动电压；过电流检测电路，其被设计为确定对应于存在于第一和第二控制设备端子之间的主功率半导体开关电压的第一电压，且如果第一电压超过参考电压，则开始产生用于接通功率半导体开关的驱动电压，以产生过电流检测信号；阻断电路，其被设计为如果用于驱动功率半导体开关的控制电流超过第一电流值则阻断来自过电流检测电路的过电流检测信号的输出，和/或如果驱动电压小于第一电压值则阻断来自过电流检测电路的过电流检测信号的输出。

Control device for power semiconductor switches

The invention relates to a control device for a power semiconductor switch, which comprises: a first, a second and a third electrical control device terminal; a control device designed to generate a driving voltage for driving the power semiconductor switch on the third control device terminal according to a control signal; and an overcurrent detection circuit. It is designed to determine the first voltage corresponding to the switching voltage of the main power semiconductor existing between the terminals of the first and second control devices, and if the first voltage exceeds the reference voltage, a driving voltage for switching on the power semiconductor switch is generated to generate an overcurrent detection signal; a blocking circuit is set up. The output of the overcurrent detection signal from the overcurrent detection circuit is blocked if the control current used to drive the power semiconductor switch exceeds the first current value, and/or if the drive voltage is less than the first voltage value, the output of the overcurrent detection signal from the overcurrent detection circuit is blocked.

【技术实现步骤摘要】
用于功率半导体开关的控制设备
本专利技术涉及一种用于功率半导体开关的控制设备。
技术介绍
从DE102015120166B3已知一种用于功率半导体开关的控制设备，其监控在功率半导体开关中流动的负载电流。如果在功率半导体开关的接通状态下，在功率半导体开关中流动的负载电流变得非常大，例如，在发生短路的情况下，施加在第一负载电流端子和第二负载电流端子之间的主功率半导体开关电压显著上升，由此导致与主功率半导体开关电压对应的控制设备的控制电压中的电压升高。如果监控电压超过参考电压，则控制设备的过电流检测电路产生过电流检测信号，其结果导致功率半导体开关的关断。因此保护功率半导体开关免于在其中流动的过电流。为了防止误跳闸，要求控制设备表现出对功率半导体开关侧上的寄生电压的注入具有足够的耐受性。此外，过电流检测电路应该能够在开始产生用于接通功率半导体开关的驱动电压的最短可能时间内检测功率半导体开关中的过电流，以便允许快速检测过电流。
技术实现思路
本专利技术的目的是公开一种用于功率半导体的控制设备，该控制设备表现出对功率半导体开关侧上的寄生电压的注入具有高耐受性，并且在功率半导体开关中流过过电流的情况下，迅速检测到所述过电流。该目的通过一种用于功率半导体开关的控制设备来实现，该功率半导体开关具有第一和第二电流负载端子和控制端子，该控制设备包括：设置成用于与第一负载电流端子电连接的第一电气控制设备端子，设置成用于与第二负载电流端子电连接的第二电气控制设备端子，以及设置成用于与控制端子电连接的第三电气控制设备端子；驱动装置，其设计成响应控制信号在所述第三控制设备端子上产生用于驱动所述功率半导体开关的驱动电压；过电流检测电路，其设计成确定与存在于第一和第二控制设备端子之间的主功率半导体开关电压相对应的第一电压，并且如果所述第一电压超过参考电压，则设计成进一步开始产生用于接通功率半导体开关的驱动电压，以传送过电流检测信号；阻断电路，其设计成如果在第三控制设备端子中流动的控制电流(其功能是功率半导体开关的驱动)大于第一电流值时阻断来自过电流检测电路的过电流检测信号的输出，和/或设计成如果驱动电压小于第一电压值则阻断来自过电流检测电路的过电流检测信号的输出。本专利技术的有利构造在如下技术方案中描述。如果阻断电路被设计成如果用于驱动功率半导体开关的在第三控制设备端子中流动的控制电流大于第一电流值则阻断来自过电流检测电路的过电流检测信号的输出是有利的，其中所述阻断电路确定对应于所述控制电流的第二电压，并且如果所述第二电压超过第二电压值，则阻断来自所述过电流检测电路的所述过电流检测信号的输出。因此，可以简单的方式监控控制电流的大小。就此而言，如果阻断电路包括控制电流流动通过其的电控制电流检测电阻器则是有利的，其中第二电压以跨控制电流检测电阻器两端的电压的形式存在。因此可以简单的方式确定第二电压。备选地，就此而言，如果控制设备包括第一驱动控制晶体管则是有利的，该第一驱动控制晶体管设计成在其接通时驱动功率半导体开关的接通，其中第一驱动晶体管包括电流感测输出，在接通所述第一驱动控制晶体管时对应于所述控制电流的部分控制电流在其中流动，其中所述阻断电路设计成根据所述部分控制电流来确定所述第二电压。因此，可以特别简单的方式确定第二电压。此外，具有电流感测输出的驱动晶体管可以特别简单的方式集成在ASIC中。如果阻断电路设计成如果用于驱动功率半导体开关的在第三控制设备端子中流动的控制电流大于第一电流值则阻断来自过电流检测电路的过电流检测信号的输出，其中阻断电路确定对应于控制电流的测得电流，并且如果测得电流大于对应于第一电流值的参考电流，则阻断来自过电流检测电路的过电流检测信号的输出。因此可以简单的方式实现对控制电流的监控。就此而言，如果控制设备包括第一驱动控制晶体管则是进一步有利的，该第一驱动控制晶体管设计成在其接通时驱动功率半导体开关的接通，其中第一驱动晶体管包括电流感测输出，在接通第一驱动控制晶体管时与控制电流相对应的部分控制电流在其中流动，其中阻断电路设计成根据部分控制电流来确定测得电流。因此可以简单的方式直接比较电流，而无需事先转换为电压变量。此外，这种类型的比较器电路可以特别简单的方式集成到ASIC中。如果过电流检测电路设计成如果在开始产生用于接通功率半导体开关的驱动电压的特定等待时间之后第一电压超过参考电压则产生过电流检测信号则是进一步有利的，因为过电流检测电路在任何情况下都将从开始产生驱动电压起被阻断一段特定的等待时间，因此在等待时间的区段内，从功率半导体开关侧注入的寄生电压不会导致过电流检测电路的任何误跳闸。就此而言，有利的是，等待时间呈现一个值，使得在等待时间结束时，功率半导体开关没有完全接通，因为从开始产生用于接通功率半导体开关的驱动电压起的过电流检测电路的阻断非常短。进一步有利的是等待时间呈现一个值，使得在等待时间结束时，第一电压仍大于参考电压，因为从开始产生用于接通功率半导体开关的驱动电压起的过电流检测电路的阻断也将是非常短的。进一步有利的是阻断电路产生用于阻断来自过电流检测电路的过电流检测信号输出的阻断信号，其中过电流检测电路设计成在接收到阻断信号时不发出任何过电流检测信号。因此，以简单的方式，阻断来自过电流检测电路的过电流检测信号的输出。进一步有利的是参考电压呈现暂时恒定的电压值，或者从开始产生用于接通功率半导体开关的驱动电压起呈现下降的电压值，直至下降到一最小值。如果参考电压呈现暂时恒定值，则过电流检测电路的灵敏度则暂时恒定。如果参考电压从开始产生用于接通功率半导体开关的驱动电压起呈现下降的电压值，直至下降到一最小值，则过电流检测电路的灵敏度则随着时间的增加达到特定的最大灵敏度。因此，灵敏度可以从一开始就足够低，以阻断过电流检测电路。进一步有利的是控制设备设计成在存在过电流检测信号的情况下产生用于关断功率半导体开关的驱动电压。因此，如果在其中流过的负载电流变得太大，从而导致损坏功率半导体开关的风险，则功率半导体开关可以可靠且快速地关断。此外，有利的是提供一种功率半导体电路，其具有功率半导体开关并具有根据本专利技术的用于功率半导体开关的控制设备，其中第一控制设备端子电连接到功率半导体开关的第一负载电流端子，第二控制设备端子电连接到功率半导体开关的第二负载电流端子，并且第三控制设备端子电连接到功率半导体开关的控制端子，因为这允许快速和可靠地检测流入功率半导体电路的功率半导体开关的过电流。附图说明以下参照附图描述本专利技术的示例性实施例。在附图中：图1示出具有功率半导体开关的功率半导体电路，其具有根据本专利技术的用于功率半导体开关的控制设备的一种配置；图2示出具有功率半导体开关的功率半导体电路，其具有根据本专利技术的用于功率半导体开关的控制设备的另一配置；图3示出具有功率半导体开关的功率半导体电路，其具有根据本专利技术的用于功率半导体开关的控制设备的另一配置；以及图4示出功率半导体电路中的电压和电流特性。具体实施方式图1至图3分别表示具有功率半导体开关T的功率半导体电路1，每个具有根据本专利技术的用于功率半导体开关T的控制设备2的不同配置。图4表示功率半导体电路1中的电压和电流特性。在附图中，相同的部件由相同的附图标记标识。功率半导体开关T具有第一负载本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于功率半导体开关(T)的控制设备，该功率半导体开关(T)具有第一电流负载端子(C)和第二电流负载端子(E)以及控制端子(G)，该控制设备包括：设置成用于与第一负载电流端子(C)电连接的第一电气控制设备端子(A1)，设置成用于与第二负载电流端子(E)电连接的第二电气控制设备端子(A2)，以及设置成用于与控制端子(G)电连接的第三电气控制设备端子(A3)；驱动装置(3)，其设计成响应控制信号(A)在所述第三控制设备端子(A3)上产生用于驱动所述功率半导体开关(T)的驱动电压(Ua)；过电流检测电路(4)，其设计成确定与存在于第一和第二控制设备端子(A1,A2)之间的主功率半导体开关电压(Uce)相对应的第一电压(U1)，并且如果所述第一电压(U1)超过参考电压(Uref)，则设计成进一步开始(t0)产生用于接通功率半导体开关(T)的驱动电压(Ua)，以传送过电流检测信号(FS)；阻断电路(5，5’，6)，其设计成如果在第三控制设备端子(A3)中流动的控制电流(Ig)大于第一电流值(Iw1)时，阻断来自过电流检测电路(4)的过电流检测信号(FS)的输出，其中控制电流(Ig)的功能是驱动功率半导体开关(T)，和/或设计成如果驱动电压(Ua)小于第一电压值(Uw1)，则阻断来自过电流检测电路(4)的过电流检测信号(FS)的输出。...

【技术特征摘要】
2017.04.25 DE 102017108769.91.一种用于功率半导体开关(T)的控制设备，该功率半导体开关(T)具有第一电流负载端子(C)和第二电流负载端子(E)以及控制端子(G)，该控制设备包括：设置成用于与第一负载电流端子(C)电连接的第一电气控制设备端子(A1)，设置成用于与第二负载电流端子(E)电连接的第二电气控制设备端子(A2)，以及设置成用于与控制端子(G)电连接的第三电气控制设备端子(A3)；驱动装置(3)，其设计成响应控制信号(A)在所述第三控制设备端子(A3)上产生用于驱动所述功率半导体开关(T)的驱动电压(Ua)；过电流检测电路(4)，其设计成确定与存在于第一和第二控制设备端子(A1,A2)之间的主功率半导体开关电压(Uce)相对应的第一电压(U1)，并且如果所述第一电压(U1)超过参考电压(Uref)，则设计成进一步开始(t0)产生用于接通功率半导体开关(T)的驱动电压(Ua)，以传送过电流检测信号(FS)；阻断电路(5，5’，6)，其设计成如果在第三控制设备端子(A3)中流动的控制电流(Ig)大于第一电流值(Iw1)时，阻断来自过电流检测电路(4)的过电流检测信号(FS)的输出，其中控制电流(Ig)的功能是驱动功率半导体开关(T)，和/或设计成如果驱动电压(Ua)小于第一电压值(Uw1)，则阻断来自过电流检测电路(4)的过电流检测信号(FS)的输出。2.根据权利要求1所述的控制设备，其特征在于阻断电路(5)被设计成如果在第三控制设备端子(A3)中流动的用于驱动功率半导体开关(T)的控制电流(Ig)大于第一电流值(Iw1)则阻断来自过电流检测电路(4)的过电流检测信号(FS)的输出，其中所述阻断电路(5，5’)确定对应于所述控制电流(Ig)的第二电压(U2)，并且如果所述第二电压(U2)超过第二电压值，则阻断来自所述过电流检测电路(4)的所述过电流检测信号(FS)的输出。3.根据权利要求2所述的控制设备，其特征在于阻断电路(5)包括电控制电流检测电阻器(Ron，Rv)，控制电流(Ig)流动通过电控制电流检测电阻器(Ron，Rv)，其中第二电压(U2)以跨控制电流检测电阻器(Ron，Rv)两端的电压的形式存在。4.根据权利要求2所述的控制设备，其特征在于控制设备(3)包括第一驱动控制晶体管(Ton)，该第一驱动控制晶体管(Ton)设计成在其接通时驱动功率半导体开关(T)的接通，其中第一驱动晶体管(Ton)包括电流感测输出(S)，在接通所述第一驱动控制晶体管(Ton)时对应于所述控制电流(Ig)的部分控制电流(Im’)在其中流动，其中所述阻断电路(5’)设计成由所述部分控制电流(Im’)来确定所述第二电压(...

【专利技术属性】
技术研发人员：P·贝克达尔，G·柯尼希斯曼，B·福格勒，M·穆勒，
申请(专利权)人：赛米控电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE