[发明专利]用于控制功率半导体开关的方法和电路

说明书

本发明涉及用于控制半导体开关的方法和电路。描述一种用于控制半导体开关的控制电路。根据本发明的一个实例，控制电路包括与半导体开关连接的过载探测电路，该过载探测电路被构造用于探测半导体开关的过载状态。控制电路此外包括与半导体开关的控制端子连接的驱动电路，该驱动电路被构造用于在探测过载状态时产生具有这样的电平的驱动信号，使得半导体开关被关断或防止接通。驱动电路此外被构造用于按照控制信号产生用于控制半导体开关的驱动信号，其中为了接通晶体管在第一时间点产生具有第一电平的驱动信号，并且如果直至预先给定的时间段结束之后没有探测到过载状态，那么将电平提高到第二电平。

技术领域

本发明涉及一种用于功率半导体开关、诸如IGBT的控制电路和一种相应的控制方法。

背景技术

功率半导体开关、诸如IGBT（绝缘栅双极晶体管）或MOSFET如今在多种应用中、例如在变流器电路中被使用。与功率半导体开关的具体应用无关地，通常期望在短路中的鲁棒的表现。在短路的负载的情况下，接通的功率半导体开关处于短路运行中，即在功率半导体开关的负载电流路径上同时高的电压降（在变流器的情况下大多等于中间回路电压）的情况下，高的短路电流流经功率半导体开关。结果是在功率半导体开关中的十分高的损耗功率并且相应高的加热到临界温度以上，这导致热散逸（thermal runaway）进而功率半导体开关的破坏。

为了防止功率半导体开关在短路运行中（或一般在过载运行中）的破坏，必须在确定的时间（例如10μs）之后切断功率半导体开关，因此在过载运行期间散失的能量（短路电流乘以运行电压乘以时间）保持在临界值以下，其中该临界能量与功率半导体开关的具体结构有关。为了防止热散逸，可以控制功率半导体开关，使得短路电流不超过所定义的最大值并且因此直至功率半导体开关的切断临界能量没有被超过。然而，这能够负面地作用于功率半导体开关的正常运行中的性能（例如鉴于在接通状态中的损耗）。

发明内容

本发明所基于的任务可以在于，提供一种改进的控制电路和一种用于功率半导体开关、诸如IGBT的改进的控制方法，该控制方法一方面防止短路运行中的热散逸并且另一方面能够实现功率半导体开关在正常运行中的好的性能。

该任务通过根据权利要求1的控制电路以及根据权利要求12的方法来解决。本发明的不同的实例和改进形式是从属权利要求的主题。

描述一种用于控制半导体开关的控制电路。根据本发明的一个实例，控制电路包括与半导体开关连接的过载探测电路，该过载探测电路被构造用于探测半导体开关的过载状态。控制电路此外包括与半导体开关的控制端子连接的驱动电路，该驱动电路被构造用于在探测过载状态时产生具有这样的电平的驱动信号，使得半导体开关被切断或防止接通。驱动电路此外被构造用于按照控制信号来产生用于控制半导体开关的驱动信号，其中为了接通晶体管在第一时间点产生具有第一电平的驱动信号，并且如果直至预先给定的时间段结束没有探测到过载状态，那么该电平被提高到第二电平。

此外，描述一种用于控制半导体开关的方法。根据本发明的一个实例，该方法包括鉴于过载状态的出现来监控半导体开关以及通过产生输送给半导体开关的控制输入端的驱动信号来接通半导体开关，其中在第一时间点产生具有第一电平的驱动信号，以便接通半导体开关，并且其中如果直至预先给定的时间段结束过载状态没有出现，那么将电平提高到第二电平。

附图说明

随后，借助在图中示出的实例详细地解释本发明。图示不必与比例完全相符并且本发明不仅仅局限于所示出的实施例和方面。更确切地说，重视本发明所基于的原理。

图1是示出用于控制IGBT的控制电路的一个实例的电路图；

图2借助时间图说明在IGBT的接通过程期间控制信号和栅极电压的示例变化；

图3借助时间图说明在接通过程期间控制信号和栅极电压的另一示例变化；

图4是示出根据本发明的第一实例的控制电路的电路图；