用于确定IGBT驱动器的温度的方法技术

本发明专利技术涉及一种用于确定IGBT驱动器(1)的温度的方法(7)。所述IGBT驱动器(1)具有两个MOSFET元件(2a、2b)和交流电压源(3)。所述IGBT驱动器(1)还具有两个直流电压端子(4a、4b)、两个栅极端子(5a、5b)和测量输出端(6)。所述方法包括以下步骤：

【技术实现步骤摘要】
用于确定IGBT驱动器的温度的方法


[0001]本专利技术涉及根据权利要求1的前序部分所述的用于确定IGBT驱动器的温度的方法。本专利技术还涉及IGBT驱动器。

技术介绍

[0002]例如，从DE 10 2014 204 648 A1中已知一种IGBT驱动器。IGBT驱动器(IGBT：绝缘栅双极晶体管)通常具有多个相互连接的MOSFET(MOSFET：金属氧化物半导体场效应晶体管)。对于MOSFET，其在工作期间会产生高功率损耗，从而使MOSFET发热。如果在发热过程中超过最大允许的部件温度(例如结温度)，则MOSFET发生热故障。为了防止热故障，获得MOSFET的温度，例如通过NTC热敏电阻(NTC：负温度系数)间接获得。其缺点在于这种类型的温度的监测是不准确且缓慢的。这就是为什么要提供对应的安全系数，以安全地排除MOSFET的热故障。
[0003]因此，MOSFET包含内部栅极电阻器元件，所述内部栅极电阻器元件具有与温度相关的电阻并在空间上直接位于MOSFET的有源区域。如果内部栅极电阻器元件的电阻
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温度特性曲线是已知的，那么就能对内部栅极电阻器元件的电阻进行测量，并由此确定MOSFET有源区域的温度。对于IGBT驱动器，然后为功率半导体提供输入/输出信号，并提供交流电压以进行温度测量。交流电压和输入/输出信号交替工作。在温度测量期间，在外部电阻器处测量交流电压的电压降，并由此确定内部栅极电阻器元件的温度。其缺点在于，为了设计MOSFET的控制，在此必须遵守IGBT驱动器的精确开关和死区时间。所确定的电压降非常低，由此分别降低了所确定温度的评估或精度。

技术实现思路

[0004]因此，本专利技术的目的在于提出能够克服上述缺点的用于确定IGBT驱动器的温度的改进的或至少替代的方法和IGBT驱动器的改进的或至少替代的实施例。
[0005]根据本专利技术，该目的借助于独立权利要求的主题得以解决。有利的实施例是从属权利要求的主题。
[0006]根据本专利技术，提供了一种用于确定IGBT驱动器(IGBT：绝缘栅双极晶体管)的温度的方法。因此，IGBT驱动器包括两个MOSFET元件(MOSFET：金属氧化物半导体场效应晶体管)，这两个MOSFET元件相互连接以形成驱动器。所述IGBT驱动器还包括两个直流电压端子、两个栅极端子和测量输出端，两个直流电压端子用于为所述两个MOSFET元件提供基极直流电压，两个栅极端子用于为所述两个MOSFET元件提供两个在时间上相互互补的控制电压，测量输出端用于输出输出电压。所述IGBT驱动器还具有用于提供交流电压的交流电压源。在所述方法中提供了用于所述两个MOSFET元件的控制电压和基极直流电压以及交流电压。其中，交流电压和基极直流电压是永久提供且始终叠加的。另外，在IGBT驱动器的测量输出端处获得输出电压。随后，根据所获得的输出电压确定IGBT驱动器的相应MOSFET元件的温度。
[0007]所述两个控制电压被施加到IGBT驱动器的栅极端子并被传导到所述两个MOSFET元件。因此，IGBT驱动器的所述两个栅极端子由所述两个MOSFET元件的相应栅极端子组成。因此，一个控制电压被施加到一个MOSFET元件的栅极端子，而另一个控制电压被施加到另一个MOSFET元件的栅极端子。因此，所述两个控制电压在时间上是互补的，使得所述一个MOSFET元件和另一个MOSFET元件交替切换到高阻抗。相应的控制电压能够特别通过方波电压信号来描述。因此，在预定的时间点，所述两个控制电压中只有一个控制电压具有不同于零的值。借助于所述两个MOSFET元件或由MOSFET元件形成的驱动器，基极直流电压被处理成输出电压，所述输出电压能够代表其他外部元件的控制电压—特别是外部IGBT元件的控制电压。输出电压能够特别通过方波电压信号来描述。该交流电压能特别为高频交流电压。该交流电压的频率能特别地比相应控制电压的频率高几倍。
[0008]因此，输出电压包括或反映或包含电压降，该电压降是相应MOSFET元件的温度的函数或是相应MOSFET元件的电阻的温度相关变化的函数，或是MOSFET元件的相应内部栅极电阻器元件的电阻的温度相关变化的函数。在此基础上，能够确定相应MOSFET元件的温度。因此，交流电压和基极直流电压不是暂时叠加的，而是永久或连续或恒定地叠加的。因此，能够绕过IGBT驱动器中精确遵守切换时间的问题。因此，能有利地省去用于启用和停用交流电压源的组件(例如附加的MOSFET元件)。在确定IGBT驱动器的MOSFET元件处的温度时，也不再需要诸如NTC热敏电阻(NTC：负温度系数)之类的附加元件。根据本专利技术的方法在稍作调整后能有利地用于各种应用。
[0009]有利的是，能通过IGBT驱动器的传感器电路在IGBT驱动器的电阻器元件处获得输出电压作为测量电压。然后，根据所获得的测量电压确定IGBT驱动器的相应MOSFET元件处的温度。因此，所述传感器电路能够分析测量电压并能由此确定IGBT驱动器的相应MOSFET元件处的当前温度。该传感器电路被有利地设计为用于获得并评估测量电压，并且能具有对应的电子结构组件。
[0010]有利的是，能通过输出电压获得相应MOSFET元件的相应内部栅极电阻器元件的温度相关电阻的温度相关变化。因此，相应栅极电阻器元件具有温度相关电阻，并在空间上直接位于相应MOSFET元件或IGBT驱动器的有源区域。如果相应MOSFET元件或IGBT驱动器的有源区域的温度相应地发生变化，则相应栅极电阻器元件的温度及其电阻也会发生变化。现在，能够根据上述电阻变化确定相应栅极电阻器元件的温度，从而确定相应MOSFET元件的有源区域的温度以及IGBT驱动器的温度。
[0011]如上所述，能够通过IGBT驱动器的传感器电路在IGBT驱动器的电阻器元件处获得输出电压作为测量电压。因此，能够根据测量电压的电压降来确定相应MOSFET元件处的温度。因此，电压降是相应MOSFET元件的温度或相应MOSFET元件的电阻的温度相关变化的函数，或是MOSFET元件的相应内部栅极电阻器元件的电阻的温度相关变化的函数。在此基础上，能够确定相应MOSFET元件的温度。因此，能够根据相应内部栅极电阻器元件的电阻
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温度特性曲线确定IGBT驱动器的MOSFET元件处的温度。因此，所确定的相应内部栅极电阻器元件的温度对应于MOSFET元件的有源区域的温度。
[0012]如上所述，能够通过IGBT驱动器的传感器电路在IGBT驱动器的电阻器元件处获得输出电压作为测量电压。还能确定测量电压和交流电压之间的相移，并且由此增强所获得的测量电压。为此，能够在测量电压和交流电压之间形成差值。因此，测量电压幅度的变化
会随着MOSFET元件的温度而加剧。通过对相移的附加评估，能够更好地区分输出电压。
[0013]本专利技术还涉及一种IGBT驱动器。所述IGBT驱动器具有相互连接以形成驱动器的两个MOSFET元件和用于提供交流电压的交流电压源。因此，所述IGBT驱动器具有两个直流电本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于确定IGBT驱动器(1)的温度的方法(7)，
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其中，所述IGBT驱动器(1)具有相互连接以形成驱动器的两个MOSFET元件(2a、2b)，
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其中，所述IGBT驱动器(1)具有两个直流电压端子(4a、4b)、两个栅极端子(5a、5b)和测量输出端(6)，所述两个直流电压端子用于为所述两个MOSFET元件(2a、2b)提供基极直流电压(V_CC)，所述两个栅极端子用于为所述两个MOSFET元件(2a、2b)提供在时间上相互互补的两个控制电压(VG1、VG2)，所述测量输出端用于输出输出电压(DRIVE_OUT)，
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其中，所述IGBT驱动器(1)具有用于提供交流电压(U_GAC)的交流电压源(3)，所述方法包括以下步骤：
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提供用于所述两个MOSFET元件(2a、2b)的控制电压(VG1、VG2)和基极直流电压(V_CC)以及交流电压(U_GAC)；
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将所述交流电压(U_GAC)与所述基极直流电压(V_CC)叠加，其中，所述交流电压(U_GAC)和所述基极直流电压(V_CC)是永久提供并始终叠加的；
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在所述IGBT驱动器(1)的测量输出端(6)处获得所述输出电压(DRIVE_OUT)；
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根据所获得的输出电压(DRIVE_OUT)确定所述IGBT驱动器(1)的相应MOSFET元件(2a、2b)的温度。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于
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通过所述IGBT驱动器(1)的传感器电路(11)在所述IGBT驱动器(1)的电阻器元件(10)处获得输出电压(DRIVE_OUT)作为测量电压(OUT_MESS)，和
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根据所获得的测量电压(OUT_MESS)确定所述IGBT驱动器(1)的相应MOSFET元件(2a、2b)处的温度。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于通过所述输出电压(OUT_MESS)获得相应MOSFET元件(2a、2b)的相应内部栅极电阻器元件的温度相关电阻的温度相关变化。4.根据前述权利要求之一的方法，其特征在于
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通过所述IGBT驱动器(1)的传感器电路(11)在所述IGBT驱动器(1)的电阻器元件(10)处获得输出电压(DRIVE_OUT)作为测量电压(OUT_MESS)，和
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【专利技术属性】
技术研发人员：蒂霍米尔，
申请(专利权)人：马勒国际有限公司，
类型：发明
国别省市：