提出一种用于在功率半导体（１６）的接通过程中借助电流预控制（２５）减少电磁放射的方法以及一种用于实施该方法的装置（１０），其中，功率半导体（１６）这样控制负载（１２），使接通之后负载电流（ＩＬ、ＩＤ，３、ＩＤ，４）通过负载（１２）和功率半导体（１６）流动，其饱和值（ＩＤ，ｓａｔ，３、ＩＤ，ｓａｔ，４）确定功率半导体（１６）的工作点，以及其中为负载电流（ＩＬ、ＩＤ，３、ＩＤ，４）不同的饱和值（ＩＤ，ｓａｔ，３、ＩＤ，ｓａｔ，４）产生功率半导体（１６）的不同工作点。该方法的特征在于，通过电流预控制（２５）预先规定的控制电流（ＩＳ、ＩＧ，３、ＩＧ，４）基本上划分成至少两个彼此相继的半波（４４、４６），其中针对功率半导体（１６）相当于负载电流（ＩＤ，３）的最高饱和值（ＩＤ，ｓａｔ，３）的工作点，当负载电流（ＩＬ、ＩＤ，３）大致达到了其最大值（ＩＤ，ｍａｘ，３）时，在第一半波（４４）后跟随另一半波（４６）。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及按照独立权利要求前序部分的、用于在功率半导体的接通过程中减少电磁放射的方法以及用于实施该方法的装置。
技术介绍
如果耗电设备特别是电感耗电设备如电动机或者这类设备借助由功率半导体组成的驱动器——例如通过脉冲宽度调制(PWM)——控制，那么在接通功率半导体时一般出现电磁的干扰放射。这些干扰放射由在硬开关过程中形成的谐波中产生，在其开始时功率半导体的电容输入端被施加电压跃变，并且然后非常高的电流自发向功率半导体的输入电极流动。在电动机运行时，这导致电动机的绕组内的偏流。如果延缓开关过程，那么这意味着虽然减少干扰放射，但也提高了功率半导体内部的损耗功率，这种损耗功率从它那方面导致温度上升并因此需要更费事和更昂贵的冷却。功率半导体较为快速的开关相反使损耗功率降低，但却导致更强的干扰放射。因为后者一般不得超过一定程度，所以该问题的解决经常是在对驱动器内损耗功率不利的情况下进行，从而该驱动器至少有时在其极限温度的范围内运行。所公开的控制方法因此只能仅有限地减少干扰放射。DE 100 61 563 B4公开了一种用于开关功率半导体的方法，其中在开关过程期间调节流过功率半导体的负载电流以及在功率半导体开关上降落的电压的时间上的变化曲线。为此，电压和负载电流时间上变化曲线的调节彼此错时地这样进行，使得在接通功率半导体时首先调节负载电流时间上的变化曲线并在达到负载电流的最大值时调节电压的时间上的变化曲线。用于调节电压或电流时间上变化曲线的两个调节电路各包括一个校正电路，其使功率半导体非线性的传输特性线性化。作为功率半导体要么使用M0SFET，要么使用 IGBT0DE 100 61 563 B4中所提出的方法一方面可以限制电磁干扰放射以及降低断开过程中的过电压。同时保证与迄今为止简单的控制方法相比明显降低开关功率损耗。但缺点是用于线性化的两个调节电路和校正电路的复杂性比较高，其需要并非不明显的成本投入。
技术实现思路
依据本专利技术用于在功率半导体的接通过程中减少电磁放射的方法以及用于实施该方法的相应装置与现有技术相比的优点是简单的电流预控制，这种电流预控制与费事的调节方法相比明显降低可比较的干扰放射方面的复杂性和损耗功率，并相对于不同的工作点、温度效应和公差是稳定的。为此功率半导体这样控制负载，使接通之后负载电流流过负载和功率半导体，其饱和值确定功率半导体的工作点，其中，针对负载电流不同的饱和值产生功率半导体的不同工作点。饱和值首先取决于各自应用的设计，也就是说，例如取决于负载的可承载能力。另一个上限此外通过功率半导体本身的可承载能力给出。依据本专利技术， 通过电流预控制预先规定的控制电流基本上划分成至少两个彼此相继的半波，其中，针对功率半导体相当于负载电流最高饱和值的工作点，当负载电流大致达到了其最大值时，在第一半波之后跟随另一半波。依据本专利技术的方法相对于功率半导体不同工作点的稳定性由此明确，即控制电流半波的时间上的划分在相当于低于最高饱和值的饱和值的功率半导体工作点处可以保持不变。因此无需预控制与不同应用的匹配，这样使该方法的使用非常广泛。第一半波以有利的方式在向功率半导体施加其他半波之前略有衰减。为此控制电流的半波分别近似相当于正的正弦形半波。随着通过负载电流达到最大值，如果控制电流的第二半波具有高于第一半波的振幅和/或者低于第一半波的持续时间，那么对于加速开关性能来说特别具有优点。如果功率半导体作为MOSFET或者IGBT构成，那么在MOSFET或者IGBT上降落的电压在该时间点上达到通过功率半导体控制输入端的电容效应引起的所谓米勒平台。只有在达到该电压平台时，才能通过控制电流的相应设计的第二半波加速开关过程。为了进一步提高接通过程的精密性和驱动器的温度稳定性以及降低可能的开关散射(Schaltstremmgen)，此外有利的是，预控制通过简单的调节例如通过PI调节器或者这类调节器进行底层控制(unterlagert)。本专利技术的其他优点通过从属权利要求中所介绍的特征产生以及来自附图和后面的描述。附图说明下面借助附图1-4举例对本专利技术进行说明，其中，附图中相同的参考标号表示具有相同功能的相同组成部分。其中图1示出用于实施依据本专利技术方法的装置的框图；图2分别示出控制电流(上)和控制电压(下)取决于时间的曲线图；图3分别示出负载电流(上)和功率半导体上降落的电压(下)取决于时间的曲线图；以及图4示出干扰放射取决于频率的曲线图。 具体实施例方式在图1中示出装置10的框图，该装置用于借助与负载12串联连接的功率半导体 16控制例如未详细示出的电动机的绕组14的电负载12。在此方面，作为功率半导体16例如使用金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET) 10或者绝缘栅双极型晶体管(IGBT) 20。 因为这种类型的功率半导体专业人员公知，所以在这里对它们不再详细介绍。在对本专利技术不存在限制的情况下，下面始终从作为功率半导体16的功率MOSFET 18出发。功率MOSFET 18是驱动器22的组成部分，该驱动器例如可以作为用于控制具有多个功率MOSFET 18未示出的多相电动机的H电桥或者B电路构成。出于简化的原因在这里仅示出唯一的功率MOSFET 18。但专业人员早已公知这种类型的驱动器如何构成，从而在这里对此不再赘述。功率MOSFET 18作为栅极G构成的控制输入端通过例如可以作为微处理器、ASIC 或者这类装置实现的控制电路M借助脉冲宽度调制的信号(PWM)通过电流预控制25和控制输出端26控制，其中，PWM信号的高电平导致接通功率MOSFET 18，低电平导致断开功率MOSFET 18。根据PWM信号，控制电流Is作为栅极电流Ie从控制输出端沈流动到功率MOSFET 18的栅极G内。同时功率MOSFET 18的栅极G与源极S之间的结上降落电压^。控制电流M通过触点28和30与蓄电池32的电源电位V+或基准电位V_连接。 这些触点作为接线端34或36与驱动器22和负载12接通，从而功率M0SFET18将与电源电位V+连接的负载12在接通情况下与基准电位V_连接(低压侧开关)。因此负载12上降落电压队，在功率MOSFET 18的漏极D与源极S之间的结上降落电压Uds，而负载电流込则流过串联电路，该负载电流在稳定的饱和状态下相当于流过功率MOSFET 18的漏极电流Id 并确定功率MOSFET 18的工作点。具有最高饱和值的负载电流Il = Id和功率MOSFET 18 的从中导出的最大工作点取决于各自的应用，也就是说，例如取决于负载12和/或者功率 MOSFET 18的最大可承载能力。在断开情况下，也就是在PWM信号的低电平下，功率MOSFET 18截止，从而留在负载12内的电流可以经由电抗器40和电容器42通过自振荡二极管38 流出。取代低侧开关，不言而喻也可以使用高侧开关，那么其将负载12不与基准电位V—连接，而是与电源电位V+连接。也可以像H和B电路中常见的那样，将高侧和低侧开关相组合，而对本专利技术没有限制。负载12借助功率MOSFET 18的开关造成一方面在功率MOSFET 18内产生开关损耗和另一方面在连接在前面的电源网络例如未示出的汽车的车载电网内产生电磁干扰放射。在这种情况下，一方面适用不高于在功率本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种用于在功率半导体（１６）的接通过程中借助电流预控制（２５）减少电磁放射的方法，其中，所述功率半导体（１６）控制负载（１２），使得在接通之后负载电流（ＩＬ、ＩＤ，３、ＩＤ，４）流过负载（１２）和功率半导体（１６），所述负载电流的饱和值（ＩＤ，ｓａｔ，３、ＩＤ，ｓａｔ，４）确定所述功率半导体（１６）的工作点，以及其中针对所述负载电流（ＩＬ、ＩＤ，３、ＩＤ，４）的不同饱和值（ＩＤ，ｓａｔ，３、ＩＤ，ｓａｔ，４）产生所述功率半导体（１６）的不同工作点，其特征在于，通过电流预控制（２５）预先规定的控制电流（ＩＳ、ＩＧ，３、ＩＧ，４）基本上划分成至少两个彼此相继的半波（４４、４６），其中针对所述功率半导体（１６）的相当于负载电流（ＩＤ，３）的最高饱和值（ＩＤ，ｓａｔ，３）的工作点，当所述负载电流（ＩＬ、ＩＤ，３）大致达到了其最大值（ＩＤ，ｍａｘ，３）时，则在第一半波（４４）之后跟随另一半波（４６）。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】DE102008042895.72008年10月16日1.一种用于在功率半导体(16)的接通过程中借助电流预控制05)减少电磁放射的方法，其中，所述功率半导体(16)控制负载(12)，使得在接通之后负载电流(Ip Id,3、Id,4)流过负载(12)和功率半导体(16)，所述负载电流的饱和值(ID,sat,3、ID,sat,4)确定所述功率半导体(16)的工作点，以及其中针对所述负载电流(Ip Id,3> Id,4)的不同饱和值(ID,sat,3、Id, sat,4)产生所述功率半导体(16)的不同工作点，其特征在于，通过电流预控制0 预先规定的控制电流(Is、IG,3> Ig,4)基本上划分成至少两个彼此相继的半波04、46)，其中针对所述功率半导体(16)的相当于负载电流(ID,3)的最高饱和值(ID,sat,3)的工作点，当所述负载电流(IpID,3)大致达到了其最大值(ID,max,3)时，则在第一半波G4)之后跟随另一半波06)。2.按权利要求1所述的方法，其特征在于，所述控制电流(IsUuUu)的半波(44、46) 的时间上的划分在功率半导体(16)的相当于低于最高饱和值(ID...
【专利技术属性】
技术研发人员：S·亨布格尔，
申请(专利权)人：罗伯特·博世有限公司，
类型：发明
国别省市：DE
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