[发明专利]用于切换半导体开关的方法

说明书

本发明涉及一种用于借助于附在半导体开关（10）的控制连接端处的通断信号（S）来对所述半导体开关（10）进行切换的设备（20、30）和方法，其中所述通断信号（S）作为对记录操控信号（A）的切换的反应而被切换，其中确定在所述通断信号（S）的切换的开始与所述半导体开关（10）的切换（t₀）之间的死区时间（t₁），其中例如通过延迟通断信号的输出和/或改变信号大小，使所述半导体开关（10）的切换延迟等待时间（t_d），使得获得在记录所述操控信号（A）的切换与所述半导体开关（10）的切换之间的、与额定通断时间相对应的实际通断时间。

技术领域

本发明涉及一种用于切换（Umschalten）半导体开关的方法以及一种用于执行该方法的计算单元和一种晶体管驱动电路。

背景技术

常见的是，在电子电路中将半导体开关或场效应晶体管、尤其是MOSFET用作开关。通过借助于由所谓的晶体管驱动电路提供的通断信号（电压或电流）加载控制连接端（栅极）来实现通断（Schalten），然而其中准确的切换时间点取决于外部接线和MOSFET特性。这些特性对于每个MOSFET类型来说都是特定的，并且在制造公差之内和随温度变化。然而，对于某些应用情况来说，准确地知道或预先规定切换时间点是值得期望的。

发明内容

按照本发明，提出了具有独立专利权利要求的特征的一种用于切换半导体开关的方法以及一种用于执行该方法的计算单元和一种晶体管驱动电路。有利的设计方案是从属权利要求以及随后的描述的主题。

本发明所基于的想法是，通过如下方式来获得在（例如由上级控制装置）对操控信号的切换与对半导体开关的实际切换之间的所希望的（并且尤其是可再现的）额定通断时间：优选地在晶体管驱动电路中，确定在切换半导体开关的控制连接端处的通断信号的开始与对半导体开关的实际切换之间的死区时间，并且将半导体开关的切换延迟等待时间，使得获得在记录（Registrierung）所述操控信号的切换与所述半导体开关的切换之间的、与额定通断时间相对应的实际通断时间。

尤其是针对随后的通断过程来匹配等待时间。以这种方式，实际通断时间可以作为系统固有的死区时间与等待时间之和在每个通断过程之后被跟踪，使得该实际通断时间对于随后的通断过程来说尽可能对应于所希望的额定通断时间。于是，系统固有的死区时间的在此期间出现的变化又可以针对下一通断过程被调节，等等。

尤其可以使半导体开关的切换延迟，其方式是使通断信号的切换的开始延迟和/或降低通断信号的信号大小。换言之，按照第一变型方案，在晶体管驱动电路中采用通断信号输出的可变的延迟（等待时间）。通过改变该可变的延迟，可以补偿实际的延迟，使得可变的延迟与实际的延迟之和恒定。按照第二变型方案，通过改变通断信号来改变切换时间点，尤其是通过改变用于对栅极加载/卸载的电流来改变切换时间点。如果通断信号的电流或电压被减小，则切换之前的持续时间更长，并且反之亦然。

本发明采用半导体开关的通断过程的经调节的并且因此非常恒定的延迟时间。制造公差、构件特性和温度的影响被调节。因此，延迟时间可以在上级的系统应用中被补偿。精确度被改善。

按照本发明的晶体管驱动电路具有：输入端，用于接收操控信号和用于调整延迟值；和输出端，用于输出通断信号和死区时间值；测量环节，用于测量所述死区时间值作为在所述通断信号的切换的开始与所连接的半导体开关的切换之间的时间延迟；以及延迟环节，用于使所述半导体开关的切换延迟所述延迟值。该晶体管驱动电路尤其是构造为集成电路（英文integrated circuit，IC），尤其是构造为专用集成电路（英文application-specific integrated circuit，ASIC）。有利地，集成电路具有多个晶体管驱动器，用于自由选择地操控多个所连接的晶体管。