用于功率半导体开关的控制装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种用于功率半导体开关的控制装置，其包括：制动装置；第一电流路径；第二电流路径，其以导电方式将致动装置的第二输出连接到控制装置的电路节点，第二电流路径包括电气切断电阻器，其在电路中在致动装置的第二输出和控制装置的电路节点之间电连接；第三电流路径，其以导电方式将控制装置的电路节点连接到控制装置的控制装置端子；切断加速电路，其与切断电阻器并联电连接，包括二极管、电阻器和与所述电阻器并联电连接的电容，二极管的阴极以导电方式连接到电容的第二电气端子，电容的第一电气端子以导电方式连接到朝向致动装置电气取向的切断电阻器的第一电气端子，二极管的阳极以导电方式连接到切断电阻器的第二电气端子。

Control Device for Power Semiconductor Switches

【技术实现步骤摘要】
用于功率半导体开关的控制装置
本专利技术涉及一种用于功率半导体开关的控制装置。
技术介绍
从EP2434627A1已知一种用于功率半导体开关的控制装置，其具有致动装置，该致动装置设计成，根据控制信号，以相互交替的方式，在其第一输出上产生用于接通功率半导体开关的第一致动电压，并且在其第二输出上产生用于切断功率半导体开关的第二致动电压。第一致动电压经由电接通电阻器供给到功率半导体开关的控制端子，而第二致动电压经由电气切断电阻器供给到功率半导体开关的控制端子。在功率电子器件中，例如在EP2434627A1的图2中所示，在许多情况下，两个功率半导体开关分别串联电连接以构成半桥电路。两个功率半导体开关以相互交替的方式切断和接通。为了防止半桥电路的短路，与两个功率半导体开关的相互交替的接通和切断相关联地，两个功率半导体开关必须同时切断给定的时间间隔，该给定的时间间隔应该尽可能短，其在技术上也被描述为“死区”。为了保持死区尽可能地短，技术上希望的是，在相应的致动装置上，接通功率半导体开关时，从时间点t0开始到时间点t2的时间间隔应尽可能短。在时间点t0，在其第一输出上不再产生用于接通功率半导体开关的第一致动电压，并且在其第二输出上开始产生用于切断功率半导体开关的第二致动电压。在时间点t2，功率半导体开关被切断。为了将该时间间隔保持尽可能短，已知电气切断电阻器的电阻额定为相对较低的值，使得功率半导体开关的栅极-发射极电容经由尽可能快地切断电阻器而放电。然而，不利的是，功率半导体开关以高切断速度切断，使得在功率半导体开关中流动的负载电流显示出高电流变化率(所述高电流变化率是由于电连接到其负载端子的导体中的杂散电感导致的)，这在功率半导体开关的负载电流端子之间产生高电压，可能潜在地导致功率半导体开关的损坏或破坏。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种用于功率半导体开关的可靠控制装置，其在半桥电路中允许实现短的死区。该目的通过一种用于功率半导体开关的控制装置来实现，该功率半导体开关具有第一负载电流端子、第二负载电流端子以及控制端子，所述控制装置包括：-第一电气控制装置端子，其设置成用于与第一负载电流端子电连接；-第二电气控制装置端子，其设置成用于与控制端子电连接；-致动装置，其设计成，根据控制信号，以相互交替的方式，在其第一输出上产生用于接通功率半导体开关的第一致动电压，并在其第二输出上产生用于切断功率半导体开关的第二致动电压；-第一电流路径，其以导电的方式将致动装置的第一输出连接到控制装置的电路节点；-第二电流路径，其以导电的方式将致动装置的第二输出连接到控制装置的电路节点，其中第二电流路径包括电气切断电阻器，其在电路中在致动装置的第二输出和控制装置的电路节点之间电连接；-第三电流路径，其以导电的方式将控制装置的电路节点连接到第二控制装置端子；以及-切断加速电路，其与切断电阻器并联电连接，其包括二极管、电阻器和与所述电阻器并联电连接的电容，其中二极管的阴极以导电方式连接到电容的第二电气端子，并且电容的第一电气端子以导电方式连接到切断电阻器的第一电气端子，该第一电气端子朝向致动装置电气取向，并且二极管的阳极以导电方式连接到切断电阻器的第二电气端子。已经证明有利的是，切断加速电路中的电阻器的阻值比切断电阻器的阻值大至少10％，考虑到在二极管导通的情况下，流过切断加速电路的电阻器的电流相对较低。此外，已经证明有利的是，功率半导体开关包括集成在所述功率半导体开关中的电气栅极串联电阻器，因为功率半导体电路则可以配置成特别紧凑的设计。此外已经证明有利的是，第三电流路径包括电致动栅极串联电阻器，其电连接在致动装置的电路节点和第二控制装置端子之间，因为控制装置则可以特别有效地适应于功率半导体开关。已经进一步证明有利的是，第一电流路径包括电接通电阻器，其电连接在致动装置的第一输出和控制装置的电路节点之间，因为控制装置则可以特别有效地适应于功率半导体开关。此外，已经证明有利的是，功率半导体电路具有根据本专利技术的用于功率半导体开关的控制装置，其中第一控制装置端子以导电的方式连接到功率半导体开关的第一负载电流端子，第二控制装置端子以导电的方式连接到功率半导体开关的控制端子。附图说明下面参考附图描述本专利技术的示例性实施例。在图中：图1示出功率半导体电路，其具有功率半导体开关并且具有用于功率半导体开关的根据本专利技术的控制装置。具体实施方式图1示出功率半导体电路1，其具有功率半导体开关T并具有用于功率半导体开关T的根据本专利技术的控制装置2。功率半导体开关T包括第一负载电流端子E和第二负载电流端子C，以及控制端子G'。功率半导体子开关T优选地以晶体管的形式提供，诸如绝缘栅双极晶体管(InsulatedGateBipolarTransistor，IGBT)或金属氧化物半导体场效应晶体管(MetalOxideSemiconductorFieldEffectTransistor，MOSFET)。在示例性实施例中，功率半导体开关T以IGBT的形式提供，其中第二负载电流端子C以IGBT的集电极的形式提供，并且第一负载电流端子E以IGBT的发射极的形式提供。在示例性实施例中，功率半导体开关T包括栅极串联电阻器Rv，其集成在功率半导体开关T中并且以导电方式连接到功率半导体开关T的栅极G，使得功率半导体开关T的控制端子G'不是直接以功率半导体开关T的栅极G的形式提供，而是以电气地远离栅极G的栅极串联电阻器Rv的电气端子的形式提供。控制装置2包括第一电气控制装置端子A1和第二电气控制装置端子A2，第一电气控制装置端子A1设置成用于电连接到功率半导体开关T的第一负载电流端子E，第二电气控制装置端子A2设置成用于电连接到功率半导体开关T的控制端子G'。在功率半导体电路1中，第一控制装置端子A1与功率半导体开关T的第一负载电流端子E电连接，并且第二控制装置端子A2与功率半导体开关T的控制端子G'电连接。控制装置2包括致动装置3，该致动装置设计成，根据例如由上级控制电路(未示出)产生的控制信号A，以相互交替的方式，在其第一输出AG1上产生用于接通功率半导体开关T的第一致动电压Ua1，并在其第二输出AG2上产生用于切断功率半导体开关T的第二致动电压Ua2。在示例性实施例中，致动装置3产生用于接通功率半导体开关T的15V的第一致动电压Ua1和用于切断功率半导体开关T的-8V的第二致动电压Ua2。致动装置3包括第一致动晶体管Ton、第二致动控制晶体管Toff、第一电压源4和第二电压源5、以及晶体管致动装置8，晶体管致动装置8根据控制信号A而以相互交替的方式接通和切断第一致动晶体管Ton和第二致动晶体管Toff，即，如果第一致动控制晶体管Ton接通，则切断第二致动控制晶体管Toff，反之亦然。在示例性实施例中，如果控制信号A采取逻辑值“1”，则接通第一致动晶体管Ton并且切断第二致动晶体管Toff，如果控制信号A采取逻辑值“0”，则切断第一致动晶体管Ton并且接通第二致动晶体管Toff。第一致动控制晶体管Ton在其接通时将第一电压源4以导电的方式连接到控制装置2的第一电流路径SP1，第一电压源4产生接通电压Uv1(在此情况下为15V)，第一电流路径SP1以导电的方式将致动装置3的第一输出本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于功率半导体开关(T)的控制装置，其特征在于该功率半导体开关(T)具有第一负载电流端子(E)、第二负载电流端子(C)以及控制端子(G')，所述控制装置包括：‑第一电气控制装置端子(A1)，其设置成用于与第一负载电流端子(E)电连接；‑第二电气控制装置端子(A2)，其设置成用于与控制端子(G')电连接；‑致动装置(3)，其设计成，根据控制信号(A)，以相互交替的方式，在其第一输出(AG1)上产生用于接通功率半导体开关(T)的第一致动电压(Ua1)，在其第二输出(AG2)上产生用于切断功率半导体开关(T)的第二致动电压(Ua2)；‑第一电流路径(SP1)，其以导电的方式将致动装置(3)的第一输出(AG1)连接到控制装置(2)的电路节点(7)；‑第二电流路径(SP2)，其以导电的方式将致动装置(3)的第二输出(AG2)连接到控制装置(2)的电路节点(7)，其中第二电流路径(SP2)包括电气切断电阻器(Roff)，其在电路中在致动装置(3)的第二输出(AG2)和控制装置(2)的电路节点(7)之间电连接；‑第三电流路径(SP3)，其以导电方式将控制装置(2)的电路节点(7)连接到第二控制装置端子(A2)；以及‑切断加速电路(6)，其与切断电阻器(Roff)并联电连接，包括二极管(D1)、电阻器(R1)和与所述电阻器(R1)并联电连接的电容(C1)，其中二极管(D1)的阴极以导电方式连接到电容(C1)的第二电气端子(9b)，并且电容(C1)的第一电气端子(9a)以导电方式连接到切断电阻器(Roff)的第一电气端子(10a)，该第一电气端子(10a)朝向致动装置(3)电气取向，并且二极管(D1)的阳极以导电方式连接到切断电阻器(Roff)的第二电气端子(10b)。...

【技术特征摘要】
2018.03.28 DE 102018107474.31.一种用于功率半导体开关(T)的控制装置，其特征在于该功率半导体开关(T)具有第一负载电流端子(E)、第二负载电流端子(C)以及控制端子(G')，所述控制装置包括：-第一电气控制装置端子(A1)，其设置成用于与第一负载电流端子(E)电连接；-第二电气控制装置端子(A2)，其设置成用于与控制端子(G')电连接；-致动装置(3)，其设计成，根据控制信号(A)，以相互交替的方式，在其第一输出(AG1)上产生用于接通功率半导体开关(T)的第一致动电压(Ua1)，在其第二输出(AG2)上产生用于切断功率半导体开关(T)的第二致动电压(Ua2)；-第一电流路径(SP1)，其以导电的方式将致动装置(3)的第一输出(AG1)连接到控制装置(2)的电路节点(7)；-第二电流路径(SP2)，其以导电的方式将致动装置(3)的第二输出(AG2)连接到控制装置(2)的电路节点(7)，其中第二电流路径(SP2)包括电气切断电阻器(Roff)，其在电路中在致动装置(3)的第二输出(AG2)和控制装置(2)的电路节点(7)之间电连接；-第三电流路径(SP3)，其以导电方式将控制装置(2)的电路节点(7)连接到第二控制装置端子(A2)；以及-切断加速电路(6)，其与切断电阻器(Roff)并联电连接，包括二极管(D1)、电阻器(R1)和与所述电阻器(R1)并联电连接的电容(C1)...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·施密特，
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