用于识别未切换半导体开关的系统和方法技术方案

本发明专利技术涉及用于识别未切换半导体开关(34a、36a)的系统(30)和方法。系统(30)具有第一半导体开关(34a)、第一半导体装置(34b)、第二半导体开关(36a)、第二半导体装置(36b)、第一电阻器(64b)、第二电阻器(66b)和确定单元(38)。确定单元(38)被配置成基于跨第一电阻器(64b)的第一电压降的曲线来识别第一半导体开关(34a)是否未切换。确定单元(38)被配置成基于跨第二电阻器(66b)的第二电压降的曲线来识别第二半导体开关(36a)是否未切换。别第二半导体开关(36a)是否未切换。别第二半导体开关(36a)是否未切换。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于识别未切换半导体开关的系统和方法


[0001]本专利技术一般地涉及未切换半导体开关的识别。具体地，本专利技术涉及用于识别未切换半导体开关的系统和方法。

技术介绍

[0002]在电子配电器中，尤其是对功能安全性要求高的电子配电器中，特别重要的是，尽可能随时了解所使用的功率半导体的健康状态(SoH)。为此，重要的是要知道用作开关的功率半导体是否能够在运行期间在所有情况下可靠地切换，尤其是关断。如果这不可能，则唯一的可能是将第二功率半导体与该功率半导体串联连接。然而，这增加了电流路径的成本、空间需求和功率损耗。此外，第二功率半导体的串联连接仅在统计学上降低了电流路径发生故障的概率。只有通过关断半导体，才能对半导体的成功切换操作进行实际检查和/或诊断。
[0003]DE 43 01 605 C1公开了一种用于监测功率电子电路中可控功率半导体装置的接通和断开的方法和结构。在用于接通功率半导体装置的控制信号的情况下，计数信号由提供给栅电极的信号的电平变化和在功率半导体装置的切换期间在输出电极处的电平变化来形成。计数信号在第一计数器中相加并且与和功率半导体装置的无故障操作相关联的预定义的计数值相比较。当计数信号的总和与预定义的计数值之间存在差异时，会发出故障信号。
[0004]这种方法和相关联的结构至少因为它们仅在连续切换开关的情况下起作用而所以是不利的。在静态运行中，系统不能直接诊断故障。因此，DE 43 01 605 C1的方法和结构对于识别故障，特别是在静态运行中识别故障不够可靠。
[0005]因此，需要可靠且准确地识别未切换半导体开关。尤其应在不必关断相关联负载的情况下进行识别。
[0006]根据本专利技术的第一方面，提供了一种用于识别未切换半导体开关的系统。该系统具有第一半导体开关、第一半导体装置、第二半导体开关、第二半导体装置、第一电阻器、第二电阻器和确定单元。第一半导体开关可借助于第一控制信号来控制。第一半导体装置被配置和布置成至少在一个方向上防止电流流过第一半导体装置。第二半导体开关可借助于第二控制信号来控制。第二半导体装置被配置和布置成至少在一个方向上防止电流流过第二半导体装置。
[0007]第一电阻器的一端连接在第一半导体开关和第一半导体装置之间。第一电阻器的另一端连接到参考电位，例如地。第二电阻器的一端连接在第二半导体开关和第二半导体装置之间。第二电阻器的另一端连接到参考电位，例如地。确定单元被配置为基于跨第一电阻器的第一电压降的曲线来识别第一半导体开关是否未切换。确定单元被配置为基于跨第二电阻器的第二电压降的曲线来识别第二半导体开关是否未切换。
[0008]以这种方式，可简单且准确地确定两个半导体开关中的至少一个是否没有切换。该曲线尤其是随时间推移的曲线。
[0009]例如，确定单元可被配置为直接基于第一电压(随时间)的曲线或仅基于第一电压(随时间)的曲线来识别第一半导体开关是否正确切换。确定单元还可被配置为基于第一电压(随时间)的曲线确定允许/使能第一半导体开关的切换中的故障被识别的输出信号。例如，确定单元可被配置为直接基于第二电压(随时间)的曲线或仅基于第二电压(随时间)的曲线来识别第二半导体开关是否正确切换。确定单元还可被配置为基于第二电压(随时间)的曲线确定允许/使能第二半导体开关的切换中的故障被识别的输出信号。
[0010]第一半导体开关可呈现断开/开路开关状态和闭合开关状态。第一半导体开关可借助于第一控制信号从开路开关状态转换到闭合开关状态，反之亦然。为此，可将第一控制信号施加到第一半导体开关的端子，例如(在场效应晶体管的情况下)栅极端子。
[0011]确定单元可被配置为识别第一半导体开关从闭合开关状态到开路开关状态的切换中的故障。附加地或替代地，确定单元可被配置为识别第二半导体开关从闭合开关状态到开路开关状态的切换中的故障。确定单元可被配置为基于第一电压的曲线来识别第一半导体开关是否正确地从闭合开关状态切换到开路开关状态。确定单元可被配置为基于第一电压的曲线来识别第一半导体开关是否正确地从开路开关状态切换到闭合开关状态。换言之，确定单元能够识别第一和/或第二半导体开关是否能或不能(正确地)从闭合开关状态转换为开路开关状态。
[0012]第二半导体开关可呈现断开/开路开关状态和闭合开关状态。第二半导体开关可借助于第一控制信号从开路开关状态转换到闭合开关状态，反之亦然。为此，可将第二控制信号施加到第二半导体开关的端子，例如(在场效应晶体管的情况下)栅极端子。
[0013]确定单元可被配置为识别第一半导体开关从开路开关状态到闭合开关状态切换中的故障。附加地或替代地，确定单元可被配置为识别第二半导体开关从开路开关状态到闭合开关状态切换中的故障。确定单元可被配置为基于第二电压的曲线来识别第二开关是否正确地从闭合开关状态切换到开路开关状态。确定单元可被配置为基于第二电压的曲线来识别第二开关是否正确地从开路开关状态切换到闭合开关状态。换言之，确定单元能够识别第一和/或第二半导体开关是否能或不能(正确地)从开路开关状态转变为闭合开关状态。
[0014]因此，用于识别未切换半导体开关的系统也可被称为用于识别半导体开关的切换中的故障的系统。可例如通过考虑第一和/或第二电压的曲线或从第一和/或第二电压的曲线导出的信号来手动识别故障。可选地，可通过识别部件基于第一和/或第二电压的曲线或从第一和/或第二电压的曲线导出的信号以自动方式识别故障。该系统还可具有识别部件。识别部件可被配置为基于输出信号识别第一半导体开关的切换中的故障。附加地或替代地，识别部件可被配置为基于输出信号识别第二半导体开关的切换中的故障。
[0015]为了获取跨第一电阻器的第一电压降，可提供第一电压获取部件，例如电压表/伏特计。第一电压获取部件可被配置为获取跨第一电阻器的第一电压降的曲线。第一电阻器可以是第一分压器/第一分压器电路的一部分。为了获取跨第二电阻器的第二电压降，可提供第二电压获取部件，例如电压表/伏特计。第二电压获取部件可被配置为获取跨第二电阻器的第二电压降的曲线。第二电阻器可以是第二分压器/第二分压器电路的一部分。
[0016]第一半导体装置可被配置为半导体二极管。半导体二极管在下文中将被称为第一半导体二极管。第一半导体二极管可与第一半导体开关形成第一半导体装置对。第一半导
体二极管可被布置为在第一半导体开关处于开路状态时与第一电阻器形成第一路径。第一半导体二极管可被配置为防止电流流过在第一半导体开关处于开路状态时所形成的第一路径。因为第一电阻的一端——不管第一电阻是否是第一分压器的一部分——连接在第一半导体开关和第一半导体二极管之间，所以当第一半导体开关处于开路开关状态时电阻器和第一半导体二极管形成串联电路作为第一路径。在这种情况下，电流可经由第一半导体装置流入第一电阻器，且篡改确定单元关于第一半导体开关是否正确切换的结果。为了减少或甚至防止这样的篡改，第一半导体二极管可被布置为在第一半导体开关断开时防止电流沿串联连接第一电阻器的方向流过第一半导体二极本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于识别未切换半导体开关的系统，其中，所述系统具有：第一半导体开关，其可借助于第一控制信号进行控制，以及第一半导体装置，其被配置和布置成至少在一个方向上防止电流流过所述第一半导体装置；第二半导体开关，其可借助于第二控制信号控制并与所述第一半导体开关并联连接，以及第二半导体装置，其被配置和布置成至少在一个方向上防止电流流过所述第二半导体装置；第一电阻器，其中所述第一电阻器的一端连接在所述第一半导体开关和所述第一半导体装置之间，并且所述第一电阻器的另一端连接到参考电位，例如地；第二电阻器，其中所述第二电阻器的一端连接在所述第二半导体开关和所述第二半导体装置之间，并且所述第二电阻器的另一端连接到所述参考电位，例如地；以及确定单元，其被配置为基于跨所述第一电阻器的第一电压降的曲线来识别所述第一半导体开关是否未切换，并且被配置为基于跨所述第二电阻器的电压降的曲线来识别所述第二半导体开关是否未切换。2.如权利要求1所述的系统，其中，所述第一半导体装置被配置为第一半导体二极管，且所述第一半导体二极管被布置为在所述第一半导体开关处于开路状态时与所述第一电阻器形成路径，且所述第一半导体二极管被配置为用于防止电流流过所述第一半导体开关处于开路状态时所形成的所述路径；和/或所述第二半导体装置被配置为第二半导体二极管，且所述第二半导体二极管被布置为在所述第二半导体开关处于开路状态时与所述第二电阻器形成路径，且所述第二半导体二极管被配置为防止电流流过在所述第二半导体开关处于开路状态时所形成的所述路径。3.如权利要求1所述的系统，其中所述第一半导体装置被配置为与所述第一半导体开关反串行连接的半导体开关；和/或所述第二半导体装置被配置为与所述第二半导体开关反串行连接的半导体开关。4.如权利要求1至3中任一项所述的系统，其中，所述系统具有：第一分压器电路，其具有所述第一电阻器和至少一个附加电阻器，其中所述第一分压器电路的一端连接在所述第一半导体开关和所述第一半导体装置之间，并且所述第一分压器电路的另一端连接到所述参考电位，例如地；和/或第二分压器电路，其具有第二电阻器和至少一个附加电阻器，其中所述第二分压器电路的一端连接在所述第二半导体开关和...

【专利技术属性】
技术研发人员：W，
申请(专利权)人：莱尼电气系统有限公司，
类型：发明
国别省市：