功率半导体电路制造技术

本发明专利技术涉及一种功率半导体电路(30)，功率半导体电路(30)包括功率半导体器件(10)和比较器(32)，功率半导体器件(10)用于切换负载(12)，比较器(32)借助第一输入在用于负载(12)的连接点处直接地或者间接地连接至功率半导体器件(10)，并且预定义或者可预定义参考电压可以在第二输入处馈送至比较器(32)，功率半导体器件(10)可借助比较器(32)的输出来激活。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】功率半导体电路
本专利技术涉及一种包括功率半导体器件的电路，尤其是一种包括功率半导体器件的简称为功率半导体电路的电路，该功率半导体电路用于借助以时钟控制方式控制的功率半导体器件以时钟控制方式来激活连接的负载，所述负载包括至少寄生和/或分立电感器。
技术介绍
待切换的负载所包括的电感器(特别是没有回扫路径的寄生电感器和/或分立电感器)在关闸过程期间不可避免地会在时钟控制的功率半导体器件处导致具有高电压峰值的瞬态过电压，这是因为半导体或者多个半导体试图维持电流的流动。这种过电压可能会导致功率半导体器件的破坏或者加速退化。为了避免这种过电压，常常会使用功率半导体器件的所称的有源箝位接线。在此，齐纳二极管和二极管连接在所讨论的功率半导体器件的漏极端子与栅极端子之间，其中，齐纳二极管的击穿电压低于功率半导体器件的击穿电压。如果在漏极端子处出现电压峰值并且在阻塞功率半导体器件接合点处出现所产生的过电压，则齐纳二极管在高于其击穿电压下导电，并且功率半导体器件的栅极电位升高，于是功率半导体器件进入线性操作。因此，电感器中储存的能量可以在部分导电的功率半导体器件接合点中转换为热量并且因此可以安全地耗散。然而，用于保护功率半导体器件的这种已知电路的缺点在于，只有在其能够可靠地且重复地识别瞬态过电压是否超过在下文称为箝位电压的阈值时，才能成功地应用有源箝位的原理。然而，由于尤其是有源箝位电路所包括的齐纳二极管或者有源箝位电路所包括的多个齐纳二极管的制造、温度和/或年龄所引起的相当高的偏差，所以有源箝位电路的精确设定非常困难。
技术实现思路
在此基础上，本专利技术的目的是描述一种替代功率半导体电路，该替代功率半导体电路包括用于保护功率半导体器件不受瞬态过电压影响的电路部分。该目的特别在于描述一种功率半导体电路，该功率半导体电路包括用于保护功率半导体器件不受瞬态过电压影响的电路部分，瞬态过电压可以容易地且以不复杂的方式设定为期望箝位电压。根据本专利技术，该目的是借助具有权利要求1的特征的功率半导体电路来实现。在此，在包括功率半导体器件的功率半导体电路——功率半导体器件用于切换负载，负载包括分立和/或寄生电感器，其中，当借助功率半导体器件使负载断开连接时，在功率半导体器件处产生瞬态过电压——的情况下，规定了如下：功率半导体电路包括用于保护功率半导体器件不受瞬态过电压影响的电路部分。该电路部分包括比较器。该比较器借助第一输入直接地或者间接地连接至负载至功率半导体器件的连接点。预定义或者可预定义参考电压可以在第二输入处馈送至比较器并且在功率半导体电路的操作期间馈送至比较器。功率半导体器件可借助比较器的输出来激活，并且功率半导体器件取决于该输出的状态在功率半导体电路的操作期间激活。在此，比较器的输出是在对两个输入处施加的电位的比较的基础上给定。本专利技术的优点在于，使得用于保护功率半导体器件的电路部分有效的箝位电压是借助参考电压来预定义。这避免了如下先前情况，在先前情况下，箝位电压需要借助单个电子部件及其合适的选择根据特定特征变量(在齐纳二极管的情况下根据其击穿电压)以复杂方式来预定义。借助比较器将在负载的连接点处(特别是在负载至功率半导体器件的连接点处)施加的电压与参考电压作比较。在当负载关断时所导致的瞬态过电压的情况下，该瞬态过电压也施加在该连接点处，例如，功率半导体器件的漏极端子。因此，直接地或者间接地将瞬态过电压与参考电压作比较。借助比较器对两个电压的直接或者间接比较是取决于所述比较器是直接地还是间接地连接至负载至功率半导体器件的连接点。在本文提出的创新的特定实施例中，比较器经由分压器的至少一个电阻器(即是说，不是直接地而是间接地)连接至负载至功率半导体器件的连接点。本专利技术的有利实施例是从属权利要求的主题。权利要求书中使用的从属参考指示所讨论的从属权利要求的特征对主权利要求的主题的进一步发展。其不应理解为贬损对所参考的从属权利要求的特征的组合所实现的独立客观保护。此外，关于权利要求书的解释，如果在从属权利要求中更加详细地指定了某一特征，则应假定在任何前述权利要求中都没有规定这种限制。最后，应该注意的是，在此描述的电路也可以根据从属方法权利要求来发展，并且反之亦然，例如，因为电路具有用于执行单个方法步骤的构件。在功率半导体电路的一个实施例中，分压器(尤其是由两个欧姆电阻器形成的分压器的欧姆电阻器)布置在比较器的上游。发生在负载至功率半导体器件的连接点处的瞬态过电压借助分压器根据相应电阻值成比例地划分。馈送至比较器以进行比较的参考电压因此可以根据分压器的电阻比降低。此外，分压器的布置在功率半导体器件的上游的部分用作限流电阻器。在功率半导体器件的又一实施例中，参考电压可以借助参考电压电路来进行调节。在操作期间将操作电压施加至所述电路。参考电压电路在每种情况下在并联支路中包括具有电子开关元件和参考电阻器的串联电路。参考电压电路所包括的所有开关元件都可以单独地受到控制。每个串联电路表示可以连接在参考电压电路内的路径。将在开关元件的激活以及所导致的特定路径的激活的情况下经由所讨论的电阻器下降的电压与在其它激活路径上下降的电压进行求和以便给出参考电压电路所提供的参考电压。通过恰当地选择电阻值(例如，所有路径中的不同电阻值)，在n个可连接路径的情况下，能够借助参考电压电路生成多达2n个不同的参考电压高低。在包括这种参考电压电路或者连接至这种参考电压电路的功率半导体电路的操作期间，通过选择性地激活参考电压电路的单个开关元件来设定期望参考电压，并且在功率半导体电路的操作期间将所述参考电压馈送至比较器。在用于操作在此和下文描述的这种功率半导体电路的方法中，根据功率半导体器件的特定操作情况借助预定义参考电压来设定箝位电压。通过根据功率半导体器件的操作情况来设定参考电压，例如，能够考虑到功率半导体器件的击穿电压以及因此还有瞬态过电压的容许电平会随着功率半导体器件的温度(芯片温度)增加。相应地，参考电压因此可以以温度相关方式进行调整(尤其是增加)。附图简介下文将参照附图更加详细地解释本专利技术的示例性实施例。彼此相对应的项目或者元件在所有附图中设有相同的附图标记。示例性实施例不应该理解为限制本专利技术。相反，在本公开的范围内，添加和修改也是很有可能的，尤其是本领域的技术人员为了实现目的而可推论出的那些添加和修改，实现该目的是通过结合一般描述或者更详细的描述部分进行描述的且包含在权利要求书和/或附图中的单个特征或者方法步骤的组合或者变型，并且这会通过可组合特征导致新颖的主题或者新颖的方法步骤或者方法步骤序列。在附图中：图1示出了具有已知有源箝位电路的功率半导体电路；图2示出了具有功率半导体器件和用于保护功率半导体不受瞬态过电压影响的电路部分的功率半导体电路；以及图3示出了可与根据图2的功率半导体电路一起使用的参考电压电路。具体实施方式现代功率半导体器件(尤其是功率MOSFET(金属氧化物半导体场效应晶体管))具体用在切换应用中(例如，DC/DC变换器中)，用在所称的PWM操作中。图1示出了具有功率半导体器件10的电路，其中，功率半导体器件10设计用于切换一个连接的负载12，连接负载12包括寄生电感器(Lpar)和分立电感器(L)。在PWM操作中，功率半导体器件10是借助本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种包括功率半导体器件(10)的功率半导体电路(30)，所述功率半导体器件(10)用于切换一种包括分立和/或寄生电感器的负载(12)，其中，当借助所述功率半导体器件(10)使所述负载(12)断开连接时，产生瞬态过电压，其特征在于：比较器(32)，所述比较器(32)借助第一输入直接地或者间接地连接至所述负载(12)至所述功率半导体器件(10)的连接点，并且预定义或者可预定义参考电压能够在第二输入处馈送至所述比较器(32)，所述功率半导体器件(10)借助所述比较器(32)的输出来操作。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.06.16 DE 102016210798.41.一种包括功率半导体器件(10)的功率半导体电路(30)，所述功率半导体器件(10)用于切换一种包括分立和/或寄生电感器的负载(12)，其中，当借助所述功率半导体器件(10)使所述负载(12)断开连接时，产生瞬态过电压，其特征在于：比较器(32)，所述比较器(32)借助第一输入直接地或者间接地连接至所述负载(12)至所述功率半导体器件(10)的连接点，并且预定义或者可预定义参考电压能够在第二输入处馈送至所述比较器(32)，所述功率半导体器件(10)借助所述比较器(32)的输出来操作。2.根据权利要求1所述的功率半导体电路(30)，其中，在所述比较器(32)的上游布置有分压器(34)。3.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：卡斯滕·克林，
申请(专利权)人：法雷奥西门子新能源汽车德国有限公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE