一种用于控制受电荷电压控制的功率半导体器件的装置制造方法及图纸

一种用于控制电荷电压控制的功率半导体器件的装置，该器件是用于转换电能的，所述装置包含构件（１８－２５），这些构件通过与功率半导体器件的连接来探测描述功率半导体器件功能的选定参数。该装置还包括器件２６，用来比较选定功能参数值和参考水平；一个可编程电路１６，用来产生参数电平，用来比较和处理比较所得的结果，在此基础上发送一个相应于进出器件栅极的预定电流水平的数字信号；一个数字控制恒流源３０，用来接收来自可编程电路的数字信号，并在此基础上，用来产生一个进出具有控制装置件的所述预定电流水平的功率半导体器件的电流。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种装置，用于在用来转换电功率的设备中控制受电荷电压控制的功率半导体器件，它包括适用于检测所述功率半导体器件的功能参数的构件，以及适用于根据检测到的功能参数值控制功率半导体器件的栅极和发射极之间的电压的装置，从而据此控制该功率半导体器件。受电荷电压控制的功率半导体器件意思是功率半导体器件在静态的时候即当它们主要是通过加在功率半导体器件的栅极和发射极之间的电压导通或截止时受电压控制，在静止的状态之间进行转换的时候通过电荷来控制，这是因为由于改变栅极和发射极之间电压的已有电容的结果要求传送数量可观的电荷从栅极和到栅极。要指出的是，这儿包括了全部类型的这种功率半导体器件，例如IGBTs(绝缘栅双极型晶体管)和MOSFETs(金属氧化物半导体场效应晶体管)，其中在权利要求和说明书中的“发射极”和“集电极”被给予了一个广泛的定义，它也包括半导体器件的相应层或者区域，它们可具有另外的名称，例如分别为漏极和源极。用于转换电功率的设备可以是任何类型，例如网络转换器，电动机变换器，电池充电器等等，它们所共有的一个东西，即包括在其中的功率半导体器件通常得要用很高的频率来准确地控制，也就是说，控制必须具有一个很高的速度，最好是达到毫微秒范围内的反应时间。当在某个特定的设备或者在功率半导体器件中发生不同的故障时，为了能够采取某些保护功能，具有这个速度就是尤其重要的了，这样可以避免对功率半导体器件或者其它包括在设备中的部件可能造成的损害，或者是可以非常有效地限制这种损害的延伸，从而降低修理的费用。这种控制的一些目的例如是通过下述实现的在短路时对功率半导体器件实现过压保护，对与功率半导体器件有关的续流二极管(free-wheeling diode)的所谓的复原现象进行控制，优化开关损耗，在时间上控制集电极-发射极-电压和集电极电流。已知的该类型的装置以来自功率半导体器件的集电极和发射极的模拟反馈为基础，以便形成一个闭合的模拟调整电路或者回路，从而控制开启和关闭过程，保护功率半导体器件。因此，在受控制的功率半导体器件和控制装置的类似功能之间发生了多参数的相互作用。用这种方式设计的这种控制装置存在一个构造的问题，使得它不可能一般化，也就是说，要制造一个控制装置，它可以被用于控制不同的功率半导体器件或者用于不同的应用。不同的功率半导体器件具有独特的属性，加上正讨论的本装置的不同的主电路，产生了大量的调整对象，这样每次都要求对装置的调整硬件做独特的调整，然后产生一个独特的硬件。此外，在所述的设备的不同的使用情况下，函数特性例如电压和电流微分系数的不同需求也要求对控制装置做大量的独有的调整，每次改变这些要求，就不得不制成一个独特的硬件。本专利技术的目的是提供一种在序言中定义的装置，经过设计，它可以被认为是通用的，也就是说，它可以被用来控制具有不同属性的功率半导体器件，满足应用方面的不同需求。要达到本专利技术的这个目的，可以通过在这样一个装置中安置所述的构件以检测选定的参数，该选定的参数描述了功率半导体器件的功能，其中所述构件连接到功率半导体器件，本装置还包括一个装置，适用于将检测到的选定的功能参数的值与参考数据比较；一个可编程电路，适用于产生参考数据以供比较，并处理比较得到的数据，从而在它的输出电路上输送一个相应于预定电流水平等级的数字信号到功率半导体器件的栅极，或从其输入；以及一个数字控制的恒电流放大器，也就是说，装备有在恒流方式下工作的电流源，适合接收来自可编程电路的数字信号，并在它的基础上通过所述的电流源产生一个流入或流出具有所述的预定电流水平的功率半导体器件的栅极的电流，用于控制这个功率半导体器件。利用这样一个事实，即用这种方式管理的控制装置没有任何类似的封闭的反馈，它改为使用间接的确定功率半导体器件的所预期的作用，本控制装置可以被用于不同的主电路或设备中的不同的功率半导体器件。根据选定的重要功能参数的值来控制流入或流出器件的栅极的电流，从而实现控制功率半导体器件，其中很重要的是，可以迅速地控制电流或者选择这个变通办法来代替已知的封闭的反馈，这使得有可能利用一个数控的和适用于接收来自可编程电路的数字信号的恒流转换器，并在它的基础上根据检测到的参数与所述基准电平的比较结果产生达到可编程电路的电流。对照已知的上述控制装置，根据本专利技术类型的器件的优点是非常之多的。在生产所述的设备时，以及制造和使用该控制装置时，必需的硬件的总数被减少了，这意味着在控制装置的功能有了新的需求时，不必每次都修改测试设备了。此外，在不同的设备中可以使用相同的控制装置，使得不同的控制装置的总数和制造时所需要的存储容量以及不同的备用零件的数量就减少了。此外，改变控制装置的构造的资料以及用于控制装置的维修费用也就因此而减少了。而且，通过可编程性，相对于可能要根据不同的用法来匹配控制装置的功能，例如不同的电压系统，不同的功率半导体器件和不同的变换器设备，可以获得一个灵活的适应性，因此，例如一个新的硬件可以替换一个弄坏的硬件或者一个已经不再制造的控制装置。唯一的要求是要维持控制装置与外界的机械接口。此外，当以前的器件由于改进和修改已经不再生产时，买主可以在一段时间之后更换功率半导体器件。在使用时出现的几个难题可以通过对合适的硬件重新编程而解决，不需要由一个新的或者适合的硬件来更换这个硬件。可编程性同时产生的一个事实就是可以通过利用可编程电路在安放控制装置的控制卡上实现自动测试。还有更多的优点。根据本专利技术的最佳实施例，所述的构件与功率半导体器件的集电极、栅极和发射极连接，用于分别地检测这个功率半导体器件的集电极-发射极-电压和栅极-发射极-电压，作为所述的选定的参数。它还适合确定功率半导体器件的集电极电流的时间微分系数，在本专利技术的一个最佳实施例中，可以通过安置一个辅助的发射极连接到功率半导体器件的发射极，使它们之间的连接比所谓的主发射极连接更为接近，用于避免在测量构件时与功率半导体器件的主发射极连接所产生的寄生的电感，并目测量辅助的和主要的发射极连接之间产生的电压，从而通过一个事实，即可编程电路利用用这种方式检测到的参数来设计出入该器件栅极的预定电流水平，以测量集电极电流的时间微分系数，从而有效地控制功率半导体器件的开启关闭，和保护过程。根据本专利技术的一个最佳实施例，可编程电路具有一个用于配置连接的元件，用于可编程电路的重新配置，也就是说，可编程电路的重编程序。这个优点从上面的讨论体现出来。根据本专利技术的另外一个最佳实施例，改变这个可编程电路，以便在所述的设备开始工作之后，能够通过所述的编程连接来改变保护的控制函数，调整所述的基准电平。用这种方式，将始终可以逐渐地改变控制装置以达到用户可能改变的要求，或者是旧的功率半导体器件被替换时，能适应新的功率半导体器件。根据本专利技术的另外一个最佳实施例，这个装置包括用于提供馈电直流电压的构件，用于装置的运行，它具有一个构件来监督到装置不同部件的馈电直流电压，并向可编程电路通知它的状态。用这种方式，可编程电路可以在制定它的次序时，考虑这些馈电电压。根据本专利技术的另外一个最佳实施例，它包括一个保护配置，通过使得在馈电直流电压没有被递交给装置这个时段内，功率半导体器件的栅极和发射极之间的电压被保持在低于激活功率半导体器件本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种装置，用于控制在用于转换电功率的设备中的受电荷电压控制的功率半导体器件（１），它包括：构件，其适用于检测所述的功率半导体器件的运行参数；和一个装置（３０），其根据被检测到的运行参数的值来控制功率半导体器件的栅极和发射极之间的电压，从而控制功率半导体器件，其特征在于所述的构件（１８－２５）适用于通过到功率半导体器件的连接（１８－２１）来检测选定的参数，这些参数描述了功率半导体器件的运行，并且本装置也包括装置（２６），其适用于将检测到的选定的运行参数的值与它的参考电平比较，一个可编程电路（１６）适用于产生所述的参考电平用于比较和处理由比较产生的数据，从而以此为基础在它的输出端上输送一个相应于预定的电流水平等级的数字信号进出功率半导体器件的栅极（２３），和一个数字化控制的恒流放大器（３０），即装备有工作在恒定电流方式下的电流源（３１，３２），其适用于接收来自可编程电路的数字信号，并在此基础上用所述的预定的电流水平通过所述的电流源产生一个进出功率半导体器件栅极的电流，以控制功率半导体器件。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：WA贝尔万，
申请(专利权)人：博姆巴迪尔运输股份有限公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]