用于切换半导体开关的方法技术

本发明专利技术涉及一种用于借助于附在半导体开关（10）的控制连接端处的通断信号（S）来对所述半导体开关（10）进行切换的设备（20、30）和方法，其中所述通断信号（S）作为对记录操控信号（A）的切换的反应而被切换，其中确定在所述通断信号（S）的切换的开始与所述半导体开关（10）的切换（t0）之间的死区时间（t1），其中例如通过延迟通断信号的输出和/或改变信号大小，使所述半导体开关（10）的切换延迟等待时间（td），使得获得在记录所述操控信号（A）的切换与所述半导体开关（10）的切换之间的、与额定通断时间相对应的实际通断时间。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于切换半导体开关的方法
本专利技术涉及一种用于切换（Umschalten）半导体开关的方法以及一种用于执行该方法的计算单元和一种晶体管驱动电路。
技术介绍
常见的是，在电子电路中将半导体开关或场效应晶体管、尤其是MOSFET用作开关。通过借助于由所谓的晶体管驱动电路提供的通断信号（电压或电流）加载控制连接端（栅极）来实现通断（Schalten），然而其中准确的切换时间点取决于外部接线和MOSFET特性。这些特性对于每个MOSFET类型来说都是特定的，并且在制造公差之内和随温度变化。然而，对于某些应用情况来说，准确地知道或预先规定切换时间点是值得期望的。
技术实现思路
按照本专利技术，提出了具有独立专利权利要求的特征的一种用于切换半导体开关的方法以及一种用于执行该方法的计算单元和一种晶体管驱动电路。有利的设计方案是从属权利要求以及随后的描述的主题。本专利技术所基于的想法是，通过如下方式来获得在（例如由上级控制装置）对操控信号的切换与对半导体开关的实际切换之间的所希望的（并且尤其是可再现的）额定通断时间：优选地在晶体管驱动电路中，确定在切换半导体开关的控制连接端处的通断信号的开始与对半导体开关的实际切换之间的死区时间，并且将半导体开关的切换延迟等待时间，使得获得在记录（Registrierung）所述操控信号的切换与所述半导体开关的切换之间的、与额定通断时间相对应的实际通断时间。尤其是针对随后的通断过程来匹配等待时间。以这种方式，实际通断时间可以作为系统固有的死区时间与等待时间之和在每个通断过程之后被跟踪，使得该实际通断时间对于随后的通断过程来说尽可能对应于所希望的额定通断时间。于是，系统固有的死区时间的在此期间出现的变化又可以针对下一通断过程被调节，等等。尤其可以使半导体开关的切换延迟，其方式是使通断信号的切换的开始延迟和/或降低通断信号的信号大小。换言之，按照第一变型方案，在晶体管驱动电路中采用通断信号输出的可变的延迟（等待时间）。通过改变该可变的延迟，可以补偿实际的延迟，使得可变的延迟与实际的延迟之和恒定。按照第二变型方案，通过改变通断信号来改变切换时间点，尤其是通过改变用于对栅极加载/卸载的电流来改变切换时间点。如果通断信号的电流或电压被减小，则切换之前的持续时间更长，并且反之亦然。本专利技术采用半导体开关的通断过程的经调节的并且因此非常恒定的延迟时间。制造公差、构件特性和温度的影响被调节。因此，延迟时间可以在上级的系统应用中被补偿。精确度被改善。按照本专利技术的晶体管驱动电路具有：输入端，用于接收操控信号和用于调整延迟值；和输出端，用于输出通断信号和死区时间值；测量环节，用于测量所述死区时间值作为在所述通断信号的切换的开始与所连接的半导体开关的切换之间的时间延迟；以及延迟环节，用于使所述半导体开关的切换延迟所述延迟值。该晶体管驱动电路尤其是构造为集成电路（英文integratedcircuit，IC），尤其是构造为专用集成电路（英文application-specificintegratedcircuit，ASIC）。有利地，集成电路具有多个晶体管驱动器，用于自由选择地操控多个所连接的晶体管。本专利技术不仅适合于将半导体开关从不导通状态切换到导通状态，而且反过来适合于将半导体开关从导通状态切换到不导通状态。所属的通断信号可以为了将半导体开关从不导通状态切换到导通状态而从任意的第一电平被切换到任意的第二电平，例如视结构类型而定从“关断（AUS）”切换到“接通（EIN）”或者反过来从“接通（EIN）”切换到“关断（AUS）”。最后，作为对将操控信号从任意的第三电平切换到任意的第四电平的反应，也可以对通断信号进行切换，例如从“关断（AUS）”切换到“接通（EIN）”或者反过来从“接通（EIN）”切换到“关断（AUS）”。换言之，对半导体开关的切换、对通断信号的切换和对操控信号的切换的所有排列都被包括。按照本专利技术的计算单元、例如机动车的控制设备尤其是以程序技术被设立用于执行按照本专利技术的方法。尤其是当进行实施的控制设备还被用于其它任务并且因而总归存在时，该方法以计算机程序形式的实现也是有利的，因为这造成了特别低的成本。尤其是，适合于提供该计算机程序的数据载体是磁存储器、光存储器和电存储器，诸如硬盘、闪速存储器、EEPROM、DVD以及其它等等。通过计算机网络（因特网、内联网等等）来下载程序也是可能的。本专利技术的其它优点和设计方案从描述以及随附的附图中得到。本专利技术依据实施例在附图中示意性地示出并且在下文中参考附图予以描述。附图说明图1示出了按照本专利技术的电路装置的优选的实施方式，该电路装置具有场效应晶体管和晶体管驱动电路。图2示出了在采用按照本专利技术的方法的情况下切换场效应晶体管时的信号变化过程。具体实施方式在图1中，按照本专利技术的电路装置的优选实施方式以框图示意性地示出并且用100来表示，该电路装置具有晶体管驱动电路20、由该晶体管驱动电路操控的半导体开关10和计算单元30，该半导体开关这里构造为MOSFET。借助于半导体开关10来通断例如车辆中的例如耗电器1，例如执行器或负载。晶体管驱动电路20具有用于接收操控信号A的输入端21和用于输出通断信号S的输出端22。晶体管驱动电路20还具有用于接收延迟值td的输入端23和用于输出死区时间值t1的输出端24。此外，晶体管驱动电路20具有：延迟环节25，用于（这里通过将通断信号S的输出开始延迟）将对半导体开关10的切换延迟该延迟值td；和测量环节26，用于测量死区时间值t1来作为在通断信号S的输出开始与所连接晶体管10的切换之间的时间延迟（参见图2）。替选地或附加地，延迟（tv）也可以通过改变通断信号的信号大小来被改变。在这种情况下，通断信号S不被延迟td，而是该通断信号的电平被改变。换言之，td变为零，但是t1被改变。晶体管驱动电路20例如构造为IC或ASIC，并且具有所描绘的晶体管驱动器中的多个晶体管驱动器，用于自由选择地操控多个所连接的晶体管。在参阅图2的情况下，通过将栅极或也许存在的外部栅极接线加载到足够高的栅极-源极电压UG，来对所连接的晶体管10进行切换。在通断信号S的输出开始tS与在时间点t0对MOSFET10的实际切换之间的时间间隔t1不是确定性的，然而借助于测量环节26来确定或测量。时间间隔t1尤其取决于通断信号S的信号大小。在传统的晶体管驱动电路中，在时间点tA接收操控信号A与在时间点tS输出通断信号S之间不可能有可变的或可预先给定的时间延迟，并且信号大小的改变也不可能。然而，在本专利技术的范围内，现在晶体管驱动电路20被设立为：在输入端23处接收延迟值td，并且借助于延迟环节25来提供在时间点tA接收操控信号A与在时间点tS输出通断信号S之间的相对应的时间延迟和/或相对应地改变通断信号S的信号大小。因此，获得了在时间点tA接收操控信号与在时间点t0通断半导体开关之间的所希望的（并且尤其是可再现的）实际通断时间tv，该实际通断时间尤其可以借助于作为调节器来运行的计算单元30被调节到额定通断时间上。计算单元30例如可以是上级控制设备的组成部分，该上级控制设备实施其中使用晶体管来进行通断的功能。例如，这里可以提到用于控制喷射过程的发动机控制设备。尽管在附图中，本专利技术是结本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.用于借助于附在半导体开关（10）的控制连接端处的通断信号（S）来对所述半导体开关（10）进行切换的方法，其中所述通断信号（S）作为对记录操控信号（A）的切换的反应而被切换，其中确定在所述通断信号（S）的切换的开始（tS）与所述半导体开关（10）的切换（t0）之间的死区时间（t1），其中使所述半导体开关（10）的切换延迟等待时间（td），使得获得在记录所述操控信号（A）的切换（tA）与所述半导体开关（10）的切换（t0）之间的、与额定通断时间相对应的实际通断时间（tv）。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2017.03.16 DE 102017204418.71.用于借助于附在半导体开关（10）的控制连接端处的通断信号（S）来对所述半导体开关（10）进行切换的方法，其中所述通断信号（S）作为对记录操控信号（A）的切换的反应而被切换，其中确定在所述通断信号（S）的切换的开始（tS）与所述半导体开关（10）的切换（t0）之间的死区时间（t1），其中使所述半导体开关（10）的切换延迟等待时间（td），使得获得在记录所述操控信号（A）的切换（tA）与所述半导体开关（10）的切换（t0）之间的、与额定通断时间相对应的实际通断时间（tv）。2.根据权利要求1所述的方法，其中使所述半导体开关（10）的切换延迟，其方式是使所述通断信号（S）的切换的开始延迟和/或其方式是降低所述通断信号（S）的信号大小。3.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述半导体开关（10）从不导通状态被切换到导通状态或者反过来从导通状态被切换到不导通状态。4.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其中所述通断信号（S）从第一电平被切换到第二电平。5.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其中所述操控信号（A）从第三电平被切换到第四电平。6.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其中场效应晶体管作为半导体开关（10）来切换。7.根据上述...

【专利技术属性】
技术研发人员：D马夸特，R亨内，B维歇特，F于尔茨赫费尔，
申请(专利权)人：罗伯特·博世有限公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE