[发明专利]限制电路和用于限制半导体晶体管上的电压的方法

说明书

本发明涉及限制电路和用于限制半导体晶体管上的电压的方法。本发明涉及用于至少一个半导体晶体管的限制电路，具有限制路径和电压源，所述限制路径耦合在所述半导体晶体管的第一功率端子和第二功率端子之间并且具有限制晶体管，其中所述限制路径在所述限制晶体管和所述半导体晶体管的所述第二功率端子之间的节点与所述半导体晶体管的控制端子耦合，所述电压源与所述限制晶体管的控制端子耦合，并且所述电压源被设计用于，给所述限制晶体管的所述控制端子加载控制电压，所述控制电压相应于用于所述半导体晶体管的所述第一功率端子和所述第二功率端子之间的电压的极限电压，在所述限制晶体管的功率端子处对所述极限电压的超出对限制晶体管加偏压。

技术领域

本发明涉及一种用于半导体晶体管的限制电路和一种用于限制尤其用于诸如IGBT、JFET或MOSFET的功率半导体开关的半导体晶体管上的电压的方法。

背景技术

在逆变器系统中，例如在机动车的电传动系统的高压电网中，使用功率晶体管作为开关元件。这些功率晶体管必须相对于偶尔出现的电压峰值具有一定的耐压强度，所述电压峰值例如可能通过传动系统中的漏电感引起。

为了缓冲这些电压峰值并且保护功率晶体管免受损坏，可以使用限制电路（“Active Clamp：有源箝位”），所述限制电路在出现过电压时暂时对功率晶体管加偏压（aufsteuern）并且因此将功率晶体管的部分短接的功率路径上的大多能量低的电压峰值转变为热量。

出版物EP 1 110 035 A1公开一种用于功率半导体开关的限制电路，其中利用多个齐纳二极管（Z-Diode）构造限制路径，其中通过对齐纳二极管的选择性桥接可以使参考电压分层次。出版物EP 0 730 331 B1最后公开一种用于功率晶体管的限制电路，其中分压器在出现其中心抽头的过电压的情况下向功率晶体管的栅极发出控制信号，所述控制信号暂时对功率晶体管加偏压。

存在对以下可能性的需求：有效地、可靠地并且尽可能精确地限制半导体晶体管上的电压，以便保护半导体晶体管免受出现的电压峰值。

发明内容

根据一个方面，本发明实现用于至少一个半导体晶体管的限制电路，其具有限制路径和电压源，所述限制路径耦合在半导体晶体管的第一功率端子和第二功率端子之间，并且所述限制路径具有限制晶体管，其中限制晶体管和半导体晶体管的第二功率端子之间的限制路径的节点与半导体晶体管的控制端子耦合，所述电压源与限制晶体管的控制端子耦合，并且所述电压源被设计用于，给限制晶体管的控制端子加载控制电压，所述控制电压相应于用于半导体晶体管的第一功率端子和第二功率端子之间的电压的极限电压，在限制晶体管的功率端子处对所述极限电压的超出对限制晶体管加偏压。

根据另一个方面，本发明实现一种用于限制半导体晶体管上的电压的方法，具有以下步骤：给限制晶体管的控制端子施加控制电压，所述控制电压相应于用于半导体晶体管的第一功率端子和第二功率端子之间的电压的极限电压，所述极限电压的超出对限制晶体管加偏压；和通过加偏压的限制晶体管使半导体晶体管的控制端子与半导体晶体管的第一功率端子耦合。

根据另一个方面，本发明实现一种具有多个半导体晶体管和根据本发明的限制电路的电路装置，所述限制路径的限制电路节点与多个半导体晶体管的控制端子中的每一个耦合。

本发明的思想是，说明一种用于半导体晶体管的限制电路（“Active Clamp：有源钳位”），其中可非常精确地调整极限电压，半导体晶体管上的电压不允许超过所述极限电压。为此，替代其击穿电压仅仅可相对不精确地被调整的齐纳二极管，在限制路径中使用限制晶体管，所述限制晶体管可通过控制端子处的可调整的控制电压被操控，以便在出现超过极限电压的过电压的情况下使半导体晶体管的控制端子与集电极端子暂时短接，以便降低半导体晶体管的功率路径上的过电压。