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用于操控功率半導(dǎo)體開關(guān)的方法與流程

文檔序號(hào):11780268閱讀:346來源:國(guó)知局
用于操控功率半導(dǎo)體開關(guān)的方法與流程
本發(fā)明涉及一種用于操控功率半導(dǎo)體開關(guān)的方法。

背景技術(shù):
在功率電子設(shè)備中將用于開關(guān)或控制大的電壓、電流或功率的開關(guān)稱為功率半導(dǎo)體開關(guān)。不同種類的功率半導(dǎo)體開關(guān)在此是已知的。最常使用的功率半導(dǎo)體開關(guān)在此一般是MOSFET(金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管,英文:metaloxidesemiconductorfieldeffecttransistor)、IGBT(具有絕緣柵電極的雙極晶體管,英文:insulatedgatebipolartransistor)、和雙極晶體管。MOSFET具有有利的特征,即其可通過小電壓信號(hào)來控制。而雙極晶體管由于利用所謂的雙極效應(yīng)盡管有高的電反向耐壓強(qiáng)度仍具有高電流密度情況下的小的導(dǎo)通電壓。在雙極效應(yīng)的情況下,半導(dǎo)體區(qū)域的電導(dǎo)率由于具有電子和空穴的電荷中性的雙極溢出(überschwemmung)而相對(duì)于該區(qū)域的通過基本摻雜預(yù)先給定的固有電導(dǎo)率大大提高。IGBT組合了單極MOSFET和雙極晶體管的所述優(yōu)點(diǎn)。在功率電子設(shè)備中,尤其是在利用大于200V要截止的電壓的應(yīng)用中,除了MOSFET以外主要將IGBT功率半導(dǎo)體閥用作為電子開關(guān)。尤其是IGBT的持續(xù)技術(shù)繼續(xù)發(fā)展導(dǎo)致了在正常運(yùn)行中指定的電流密度的明顯提高。在此為了優(yōu)化導(dǎo)通特征,雙極載流子溢出(所謂的等離子體)的高度也連續(xù)提高。該發(fā)展的副效應(yīng)是,尤其是在關(guān)斷行為的情況下,等離子體的耗盡的固有動(dòng)態(tài)性在常見的操控條件下主導(dǎo)器件處的電壓升高和隨后負(fù)載電流的下降,并且所述器件因此不遵循由MOS溝道所確定的行為的由傳遞特性所描述的準(zhǔn)靜止?fàn)顟B(tài)。該特征的一個(gè)特別的后果是,電壓瞬變和電流瞬變一般在接通過程時(shí)比在器件的關(guān)斷過程時(shí)明顯更陡并且因此更快地伸展?,F(xiàn)今的IGBT器件的另一特征是,通過夾斷效應(yīng)所限制的電流在短路情況下常常被限制到高于四倍的標(biāo)稱電流密度的值,以便預(yù)防提早的熱破壞。與特定于MOSFET的起始動(dòng)作電壓相結(jié)合地,這導(dǎo)致傳遞特征曲線的受限的陡度。這引起米勒平坦區(qū)(Millerplateau)的位置強(qiáng)烈地取決于器件的所開關(guān)的負(fù)載電流。所述的特征導(dǎo)致,尤其是現(xiàn)今的IGBT的接通行為對(duì)于應(yīng)用內(nèi)的電磁兼容性(EMV)是確定性的。已知用于調(diào)節(jié)在接通和關(guān)斷功率半導(dǎo)體開關(guān)時(shí)的開關(guān)速度的不同方法。對(duì)此尤其是已知使用受控的電流源、劃分柵極-發(fā)射極電壓時(shí)間變化曲線的所定義的階段區(qū)段或斜坡、并且將柵極電壓信號(hào)、集電極電壓或集電極電流反饋給操控電路。這種操控電路例如由印刷品DE4329363A1、EP0814564A1、JP2002300016A、JP11069780A、US6,271,709B1、US2006/0044025A1、WO94/23497、JP2002369553A、US4,540,893以及DE19610895A1已知。但是,現(xiàn)今的器件的開關(guān)行為在利用已知操控方法進(jìn)行操控時(shí)強(qiáng)烈地取決于所選擇的運(yùn)行點(diǎn)、尤其是要開關(guān)的負(fù)載電流,這是不期望的特征。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
本發(fā)明的任務(wù)是用以提供一種操控電路,利用該操控電路可以優(yōu)化現(xiàn)今的功率半導(dǎo)體開關(guān)的開關(guān)行為,以便在通過標(biāo)準(zhǔn)預(yù)先給定的電子干擾發(fā)射的情況下能夠?qū)崿F(xiàn)盡可能少的損耗。該任務(wù)通過根據(jù)權(quán)利要求1的操控電路來解決。本發(fā)明構(gòu)思的構(gòu)型和擴(kuò)展方案是從屬權(quán)利要求的主題。在此描述的用于操控可控的功率半導(dǎo)體開關(guān)的方法,所述功率半導(dǎo)體開關(guān)以其集電極-發(fā)射極路段連接在第一和第二供電電勢(shì)之間,該功率半導(dǎo)體開關(guān)具有柵極端子,包括:借助于電壓源裝置調(diào)整功率半導(dǎo)體開關(guān)的集電極電流和集電極-發(fā)射極電壓的關(guān)斷邊沿的陡度,該電壓源裝置與功率半導(dǎo)體開關(guān)的柵極端子連接;和借助于可控的電流源裝置調(diào)整功率半導(dǎo)體開關(guān)的集電極電流和集電極-發(fā)射極電壓的接通邊沿,該電流源裝置與功率半導(dǎo)體開關(guān)的柵極端子連接并且生成柵極操控電流,其中在從通過功率半導(dǎo)體開關(guān)的集電極-發(fā)射極電流的電流升高開始直至集電極-發(fā)射極電壓的下降結(jié)束為止的階段中,可調(diào)整的柵極操控電流的變化曲線從一個(gè)開關(guān)過程到接下來的開關(guān)過程之一在預(yù)先給定的公差帶內(nèi)最大地被改變。用于操控以其集電極-發(fā)射極路段連接在第一和第二供電電勢(shì)之間的、具有柵極端子的可控的功率半導(dǎo)體開關(guān)的電路裝置具有:電壓源裝置,其與功率半導(dǎo)體開關(guān)的柵極端子連接并且被構(gòu)造為調(diào)整功率半導(dǎo)體開關(guān)的集電極電流和集電極-發(fā)射極電壓的關(guān)斷邊沿的陡度;和電流源裝置,其與功率半導(dǎo)體開關(guān)的柵極端子連接并且生成柵極操控電流,并且該電流源裝置被構(gòu)造為調(diào)整功率半導(dǎo)體開關(guān)的集電極電流和集電極-發(fā)射極電壓的接通邊沿的陡度,其中在從通過功率半導(dǎo)體開關(guān)的集電極-發(fā)射極電流的電流升高開始直至集電極-發(fā)射極電壓的下降結(jié)束為止的階段中,可調(diào)整的柵極操控電流的變化曲線從一個(gè)開關(guān)過程到接下來的開關(guān)過程之一在預(yù)先給定的公差帶內(nèi)最大地被改變。附圖說明下面根據(jù)附圖的圖更詳細(xì)闡述本發(fā)明,其中相同的或者類似的元件配備有相同的附圖標(biāo)記。其中:圖1示出接通和關(guān)斷IGBT時(shí)集電極-發(fā)射極電壓和集電極電流的時(shí)間變化曲線,圖2以電路圖示出功率半導(dǎo)體開關(guān)的電阻性操控的原理,圖3以電路圖示出電阻性驅(qū)動(dòng)電路的示例,圖4以電路圖示出利用電流源和電壓源對(duì)功率半導(dǎo)體開關(guān)的組合操控的原理,圖5以電路圖示出具有附加的電流源的電阻性操控電路的示例,圖6以電路圖示出具有附加的電流源的電阻性操控電路的另一示例。具體實(shí)施方式圖1通過簡(jiǎn)化的方式示出在開關(guān)IGBT時(shí)集電極-發(fā)射極電壓Vce和集電極電流Ic的典型的時(shí)間變化曲線。首先IGBT是關(guān)斷的。為了接通IGBT需要在部件的控制端子(柵極)處施加合適的時(shí)間上的電壓分布。在時(shí)刻t0,在IGBT的柵極處施加該電壓并且接通過程因此開始。在IGBT的柵極處出現(xiàn)電壓VGE。在接通過程時(shí)必然一方面對(duì)一般在柵極和集電極端子之間以及在柵極和發(fā)射極端子之間形成的電容進(jìn)行再充電,另一方面必然也附加地在漂移區(qū)中構(gòu)建雙極載流子以進(jìn)行電流傳導(dǎo)。直至?xí)r刻t1,對(duì)此首先不能識(shí)別到集電極-發(fā)射極電壓Vce和集電極電流Ic的變化。集電極-發(fā)射極電壓Vce在t0<t<t1的該時(shí)間區(qū)段中具有VDC的值,集電極電流Ic為零。VDC在此對(duì)應(yīng)于所施加的供電電壓。從t0至t1的該時(shí)間間隔一般也稱為接通延遲時(shí)間。在接通延遲時(shí)間期間,IGBT的柵極電壓(未示出)首先升高直至閾值。集電極電流Ic從到達(dá)該閾值電壓開始才在時(shí)刻t1升高。集電極-發(fā)射極電壓Vce,扣除電流換向路徑中的漏電感處的電壓降,仍保持在高值。IGBT在t1和t2之間的區(qū)域中處于其活躍區(qū)域(aktivenBereich),在該活躍區(qū)域中集電極電流Ic可以幾乎與集電極-發(fā)射極電壓Vce無關(guān)地被控制。當(dāng)集電極電流Ic達(dá)到負(fù)載電流強(qiáng)度ILast時(shí),該狀態(tài)結(jié)束。在大多數(shù)應(yīng)用情況下,在IGBT的發(fā)射極和集電極之間設(shè)置空轉(zhuǎn)二極管,該空轉(zhuǎn)二極管可以一并集成在同一芯片上。該空轉(zhuǎn)二極管從時(shí)刻t2起接受電壓。出現(xiàn)反向恢復(fù)(Reverse-Recovery)效應(yīng),該反向恢復(fù)效應(yīng)引起集電極電流Ic中的電流尖峰。該電流尖峰的高度單獨(dú)地取決于二極管對(duì)電流變化的反應(yīng),二極管電流以該電流變化換向到IGBT上。在達(dá)到電流尖峰之后,集電極電流Ic采取負(fù)載電流ILast的值。該電流完全從空轉(zhuǎn)二極管換向到IGBT上。集電極-發(fā)射極電壓Vce從時(shí)刻t2起下降,尤其是在達(dá)到反向電流尖峰之后劇烈下降,直至IGBT處于飽和區(qū)域中并且然后采取其飽和值Vce,sat。在該時(shí)刻,IGBT完全是接通的。當(dāng)在時(shí)刻t3關(guān)斷過程開始時(shí),集電極電流Ic等于負(fù)載電流ILast并且集電極-發(fā)射極電壓Vce具有值Vce,sat。通過對(duì)柵極-發(fā)射極電容和柵極-集電極電容重新再充電,又得出所謂的關(guān)斷延遲時(shí)間,在該關(guān)斷延遲時(shí)間中不能識(shí)別出集電極-發(fā)射極電壓Vce和集電極電流Ic的變化。在時(shí)刻t4,集電極-發(fā)射極電壓Vce開始升高。集電極-發(fā)射極電壓變化速度dvce/dt在此由柵極電流強(qiáng)度影響。當(dāng)集電極-發(fā)射極電壓Vce在時(shí)刻t5達(dá)到了電壓VDC時(shí),該區(qū)段結(jié)束。在該時(shí)刻t5,集電極電流Ic開始下降,因?yàn)榭辙D(zhuǎn)二極管開始引導(dǎo)負(fù)載電流。由在帶有漏電感的換向路徑中的集電極電流Ic的瞬態(tài)變化引起過電壓,該過電壓在IGBT處引起Vce,max的值。在時(shí)刻t6,在集電極-發(fā)射極過電壓之后,集電極電流Ic再次達(dá)到其起始值。IGBT因此再次完全關(guān)斷。對(duì)在接通和關(guān)斷IGBT時(shí)的所述電流和電壓邊沿的改變或匹配通過使用合適的操控電路是可能的。在此已知不同的基本方法。最常使用的方法是電阻性操控。在此借助于電壓源和串聯(lián)電阻將柵極電流注入到柵極中。用于高側(cè)布置中的IGBT的這些方法的基本原理在圖2中示出。IGBT的集電極C與正供電電壓+Vcc的端子連接,發(fā)射極E與輸出端子OUT連接。在集電極C和發(fā)射極E之間連接二極管DF。柵極G經(jīng)由電阻RG和電壓源VST與參考電勢(shì)GND連接。借助于電壓源VST和柵極串聯(lián)電阻RG引起柵極電流IG,該柵極電流在開關(guān)過程期間對(duì)IGBT的輸入電容再充電。柵極電流變化曲線IG根據(jù)開關(guān)區(qū)段決定性地確定集電極電流變化速度dic/dt和集電極-發(fā)射極電壓變化速度dvce/dt的變化曲線。電阻性方法利用柵極串聯(lián)電阻RG和柵極控制電壓VG原則上提供影響IGBT的開關(guān)行為的兩個(gè)調(diào)整參數(shù)。通過提高柵極串聯(lián)電阻RG,集電極電流變化速度dic/dt和集電極-發(fā)射極電壓變化速度dvce/dt例如被降低。通過減小的dic/dt,在接通IGBT時(shí),二極管的反向電流尖峰以及因此二極管開關(guān)損耗功率的最大值也變得較小。集電極電流變化速度dic/dt和集電極-發(fā)射極電壓變化速度duce/dt與在開關(guān)進(jìn)程期間產(chǎn)生的開關(guān)損耗能量成反比。為了使開關(guān)損耗最小化,因此大多數(shù)力求將該開關(guān)損耗針對(duì)每個(gè)開關(guān)過程都保持得盡可能小。出于該理由,盡可能小的柵極串聯(lián)電阻RG是值得期望的。但是,這由于如下事實(shí)而有相對(duì)性,即最大允許的dic/dt通過空轉(zhuǎn)二極管DF的規(guī)格以及關(guān)于EMV(電磁兼容性)的預(yù)設(shè)限制。最大允許的duce/dt此外必要時(shí)通過所連接機(jī)器的繞組絕緣的規(guī)格以及引線上的可能反射限制。此外經(jīng)常由于功率相關(guān)的EMV測(cè)量而需要在接通時(shí)對(duì)電壓變化速度duce/dt進(jìn)行限制。第二調(diào)整參數(shù)、即柵極控制電壓VG應(yīng)當(dāng)為此在IGBT的規(guī)格內(nèi)被保持得盡可能大,以便將靜態(tài)導(dǎo)電狀態(tài)下的損耗能量保持得盡可能小。但是在此情況下不應(yīng)當(dāng)超過特定的值,以便在短路情況下限制出現(xiàn)的集電極電流。在圖3中示出電阻性操控的一種可能性。柵極串聯(lián)電阻RG在此與第一開關(guān)S1和第二開關(guān)S2之間的連接點(diǎn)相連接。第一開關(guān)S1此外與正電勢(shì)+Vs的端子連接并且第二開關(guān)S2與負(fù)電勢(shì)-Vs的端子連接。開關(guān)S1、S2借助于控制信號(hào)來開關(guān)。該控制信號(hào)施加在輸入端子IN處,該輸入端子IN與開關(guān)S1、S2的控制端子G連接。因此,功率半導(dǎo)體開關(guān)LS的柵極G可以通過閉合開關(guān)S1與正電勢(shì)+Vs連接,并且通過閉合開關(guān)S2與負(fù)電勢(shì)-Vs連接。分開地影響功率半導(dǎo)體開關(guān)LS的接通過程和關(guān)斷過程常常是有意義的。出于該理由,例如第二電阻R2和二極管D1可以串聯(lián)地與柵極串聯(lián)電阻RG并聯(lián)。根據(jù)二極管D1是以其陽極還是以其陰極與功率半導(dǎo)體開關(guān)LS的柵極G接線,該二極管要么在施加正電壓時(shí)要么在施加負(fù)電壓時(shí)截止。通過這種方式可以在用于接通和關(guān)斷過程的不同電阻值之間進(jìn)行區(qū)分。但是,電阻性操控具有不同的缺點(diǎn)。出于該理由,在一些應(yīng)用中也替換地使用輸出級(jí)中的電流源。但是,僅僅使用電流源來進(jìn)行操控的這種裝置同樣具有最不同的缺點(diǎn)。出于該理由,根據(jù)本發(fā)明設(shè)置一種操控電路,該操控電路具有電壓源以及電流源。圖4示出操控電路的基本原理,該操控電路將電阻性操控與附加的電流源組合在一起。該電路在此原則上對(duì)應(yīng)于來自圖2的電路,其中附加的電流源IG連接在功率半導(dǎo)體開關(guān)LS的控制端子G和參考電勢(shì)GND之間。具有串聯(lián)電阻RG的電壓源VST在此例如可以用作為關(guān)斷控制級(jí)并且電流源IG用作為接通控制級(jí)。通過這種方式可以將操控電路有利地匹配于現(xiàn)今的功率半導(dǎo)體開關(guān)LS。功率半導(dǎo)體開關(guān)LS在此可以如在所示的示例中那樣是IGBT,但是該方法不限于IGBT。替代于IGBT也可以這樣操控其他功率半導(dǎo)體開關(guān)LS,例如MOSFET或者雙極晶體管。所述功率半導(dǎo)體開關(guān)連接在供電電壓Vcc的端子和輸出端子OUT之間。柵極串聯(lián)電阻RG在此例如可以被這樣確定大小,使得切斷行為通過所使用的功率半導(dǎo)體開關(guān)的固有動(dòng)態(tài)性確定。對(duì)此,例如相對(duì)小的柵極電阻值RG是有利的。此外,電壓源VST可以例如設(shè)計(jì)為將功率半導(dǎo)體開關(guān)LS的控制端子G處的電勢(shì)在關(guān)斷過程結(jié)束之后調(diào)整到0V或者小于或等于0V的值。此外可以規(guī)定,將功率半導(dǎo)體開關(guān)LS的控制端子G處的電勢(shì)在關(guān)斷過程開始之前的可編程時(shí)間階段期間調(diào)整到中間值。該中間值可以例如是可調(diào)整的并且例如為10、11或12V。因?yàn)殡妷涸囱b置SPQ僅必須用作為關(guān)斷控制級(jí),因此在功率半導(dǎo)體開關(guān)的控制端子G和參考電勢(shì)GND之間與柵極串聯(lián)電阻RG串聯(lián)地設(shè)置第一開關(guān)S1例如就足夠了。與這種電阻性的第一關(guān)斷級(jí)并聯(lián)地可以設(shè)置高歐姆的第二關(guān)斷級(jí),以便在故障情況下緩慢地切斷功率半導(dǎo)體開關(guān)LS并且保護(hù)該功率半導(dǎo)體開關(guān)LS從而免受過電壓。這種裝置示例性地在圖5中示出。為此還在電壓源裝置SPQ中設(shè)置附加的開關(guān)S3和附加的電阻R3,該附加的開關(guān)S3和附加的電阻R3與第一開關(guān)S1和柵極串聯(lián)電阻RG并聯(lián)地連接在功率半導(dǎo)體開關(guān)LS的控制端子G和參考電勢(shì)GND之間。通過這種方式,功率半導(dǎo)體開關(guān)LS可以在標(biāo)稱電流范圍中低歐姆地、例如用在功率半導(dǎo)體開關(guān)LS的數(shù)據(jù)頁中指定的用于柵極串聯(lián)電阻RG的值來開關(guān)。但是在高的過電流或短路電流范圍中,功率半導(dǎo)體開關(guān)LS可以經(jīng)由高歐姆的第二關(guān)斷通道被切斷。如在圖6中所示的那樣,例如還可能的是,將附加的開關(guān)S3和附加的電阻R3串聯(lián)地與第一開關(guān)S1并聯(lián)。兩個(gè)開關(guān)S1和S3以其控制端子G與電壓源裝置SPQ的輸入端連接。經(jīng)由該輸入端可以輸送相應(yīng)的信號(hào)IGBT_ON,該信號(hào)引起功率半導(dǎo)體開關(guān)LS的接通。借助于接通控制級(jí)STQ可以生成柵極操控電流IG。對(duì)于接通控制級(jí)STQ所使用的電流源例如被構(gòu)造為,使得在通過功率半導(dǎo)體開關(guān)LS的負(fù)載電流ILast的電流升高直至集電極-發(fā)射極電壓Vce的下降結(jié)束為止的階段中,柵極操控電流IG的變化曲線與要開關(guān)的負(fù)載電流的高度無關(guān)地從一個(gè)開關(guān)過程到接下來的開關(guān)過程之一地在預(yù)先給定的公差帶內(nèi)最大地被改變。在此情況下,柵極操控電流IG的變化曲線分別可以從一個(gè)開關(guān)過程到緊隨其后的開關(guān)過程地被改變,或者從一個(gè)開關(guān)過程到至少一個(gè)緊隨其后的開關(guān)過程保持相同并且到跟隨在多個(gè)開關(guān)過程之后的開關(guān)過程才在預(yù)先給定的公差帶內(nèi)被改變。開關(guān)邊沿的速度可以通過這種方式被最優(yōu)地調(diào)整到工作點(diǎn),該工作點(diǎn)取決于功率半導(dǎo)體開關(guān)的集電極電流Ic、集電極-發(fā)射極電壓Vce和結(jié)溫度Tj。預(yù)先給定的公差帶的值可以出于調(diào)節(jié)技術(shù)的原因是有限的。因此,所述公差帶可以由于調(diào)節(jié)技術(shù)限制例如為前面的開關(guān)過程的+/-20%。但是當(dāng)不存在相應(yīng)的調(diào)節(jié)技術(shù)限制時(shí),也可以在不同的應(yīng)用情況下有較小偏差。所述公差帶可以在此例如與功率半導(dǎo)體開關(guān)LS處的溫度和要開關(guān)的電壓無關(guān)地被遵守,只要溫度和電壓處于運(yùn)行常見的范圍中。起振過程、也即在其中達(dá)到柵極操控電流IG的通過公差帶所述的精度的時(shí)間區(qū)間,例如為小于200ns。柵極例如可以在特定的時(shí)間區(qū)間上利用基本上恒定的電流IG被充電。但是在此也可以有與該基本上恒定的電流IG的系統(tǒng)偏差,只要該偏差保持在公差帶內(nèi)。偏差可以例如通過起振過程或者振蕩過程而得出。通過這種方式例如可以實(shí)現(xiàn)功率半導(dǎo)體開關(guān)LS的關(guān)于開關(guān)損耗以及關(guān)于電磁兼容性可再生的開關(guān)行為。實(shí)際上生成的柵極操控電流IG應(yīng)當(dāng)盡可能地達(dá)到預(yù)先給定的額定值IS。對(duì)電流額定值IS的近似在此既可以設(shè)置為從較大的值開始,也可以設(shè)置為從較小的值開始。如果在集電極電流Ic減少時(shí)變得更快的開關(guān)邊沿應(yīng)當(dāng)受到限制,則從較大值開始的近似例如可以是值得期望的。而如果集電極電流Ic升高并且開關(guān)損耗由此可以被最小化,則從較小值開始的近似例如可以是值得期望的。對(duì)所調(diào)整的柵極操控電流IG的精度的要求可以通過不同方式方法來實(shí)現(xiàn)。例如可能的是,在集成開關(guān)電路(IC)中實(shí)現(xiàn)電流源電路STQ并且設(shè)置隨后的校準(zhǔn)。所述校準(zhǔn)可以例如借助于編程或者所謂的“激光引信(Laser-Fusen)”在芯片平面上發(fā)生。在此情況下例如可以設(shè)置具有外部末級(jí)的集成電路。附加地例如可能的是,例如借助于集成開關(guān)電路內(nèi)的溫度測(cè)量來補(bǔ)償溫度歷程。例如可以借助于感測(cè)(Sense)電阻或者旁路電阻和調(diào)節(jié)回路來實(shí)現(xiàn)對(duì)實(shí)際施加在柵極處的電流IG的測(cè)量。該測(cè)量在此例如可以在起振階段和通過功率半導(dǎo)體開關(guān)LS的開關(guān)過程結(jié)束之間的合適的時(shí)刻作為瞬時(shí)值測(cè)量來進(jìn)行。一種可能性是,在功率半導(dǎo)體開關(guān)LS處達(dá)到0V的柵極-發(fā)射極電壓之后約300至500ns執(zhí)行測(cè)量時(shí)刻。如此獲得的測(cè)量值于是例如可以被存儲(chǔ)并且被用于額定值和實(shí)際值比較以在隨后的接通過程時(shí)匹配驅(qū)動(dòng)電流。但是,該測(cè)量例如也可以作為實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)回路的調(diào)節(jié)參量用到額定值IS上。這例如可以借助于模擬電路來實(shí)現(xiàn)。圖5簡(jiǎn)化地示出附加的電流源裝置STQ的可能實(shí)現(xiàn)。該電流源裝置STQ在此具有輸入驅(qū)動(dòng)級(jí)TS1和輸出驅(qū)動(dòng)級(jí)TS2。所述輸入驅(qū)動(dòng)級(jí)和輸出驅(qū)動(dòng)級(jí)可以例如彼此電流隔斷。對(duì)此例如可以使用變壓器GT。但是,電流隔斷(galvanischeTrennung)不一定是必要的。輸出驅(qū)動(dòng)級(jí)TS2可以具有外部的布線。調(diào)節(jié)晶體管T1和電阻R4例如可以在外部與驅(qū)動(dòng)級(jí)TS2接線。例如可以利用這樣的電路STQ如已經(jīng)示出的那樣來調(diào)整預(yù)先選擇的柵極操控電流值IG。該值例如可以從起始時(shí)刻開始、例如從功率半導(dǎo)體開關(guān)LS的柵極-發(fā)射極電壓采取值零的時(shí)刻起被調(diào)整,并且在特定的最小持續(xù)時(shí)間上保持被調(diào)整。該最小持續(xù)時(shí)間例如可以在100ns至2μm之間。但是也可以規(guī)定,在滿足特定條件時(shí),在達(dá)到所調(diào)整的最小持續(xù)時(shí)間之前結(jié)束該階段。因此,如果預(yù)先選擇的柵極電壓IS已經(jīng)在功率半導(dǎo)體開關(guān)LS處被達(dá)到,或者對(duì)于設(shè)置有外部雙極末級(jí)晶體管的情況,如果探測(cè)出這種晶體管的飽和,則例如可以結(jié)束該階段。柵極電流IS的額定值的高度例如可以通過在驅(qū)動(dòng)電路的輸入端處施加控制信號(hào)SIG來選擇。根據(jù)運(yùn)行電壓,電流變化曲線例如可以由兩個(gè)至三個(gè)階段組成。電流源裝置STQ可以具有另一輸入端,給該另一輸入端可以輸送信號(hào)IGBT_OFF,該信號(hào)引起功率半導(dǎo)體開關(guān)LS的關(guān)斷。絕對(duì)值例如可以通過模擬的外部布線來設(shè)定,例如通過選擇合適的測(cè)量電阻。在一些應(yīng)用中可以值得期望的是,通過設(shè)置合適的外部布線實(shí)現(xiàn)功率半導(dǎo)體開關(guān)的接通過程的電壓瞬變?cè)诶?kV/μs與10kV/μs之間的可調(diào)整性。在一些應(yīng)用中,此外可以有利的是,柵極操控電流IG可在最大值和最小值之間以十級(jí)來調(diào)整。在一些應(yīng)用中,在此可以使用針對(duì)于此的附加的第十一級(jí),如在電阻性驅(qū)動(dòng)裝置的情況下那樣最大地增加已有的末級(jí),并且實(shí)現(xiàn)推級(jí)(Push-Stufe)(電壓源驅(qū)動(dòng)器)。外部的控制信號(hào)SIG可以輸送給數(shù)字接口形式或模擬輸入端形式的驅(qū)動(dòng)電路TS1。只要設(shè)置有電流隔斷GT,則由此也可以傳輸接通柵極電流IG的額定值的信息。在一些應(yīng)用中可以有利的是,使接通柵極電流IS的額定值的傳輸與接通脈沖同步。在此情況下例如可以可設(shè)想的是,按開關(guān)脈沖對(duì)完全的信息的同步傳輸也或者對(duì)完全的信息的在多個(gè)開關(guān)脈沖上分布式的傳輸。在具有基本上恒定的柵極充電電流IG的階段之后,例如可以跟隨具有提高到多倍的柵極充電電流IG的階段,以便對(duì)功率半導(dǎo)體開關(guān)LS的控制端子G完全充電并且因此使得功率半導(dǎo)體開關(guān)LS能夠在最早可能的時(shí)刻達(dá)到最終的導(dǎo)通電壓。如果為了電流源功能在驅(qū)動(dòng)級(jí)TS2中設(shè)置雙極末級(jí)晶體管,則該雙極末級(jí)晶體管可以例如在如下時(shí)刻被MOS晶體管并行跨接,使得功率半導(dǎo)體開關(guān)LS的柵極電壓連續(xù)地被充電直至柵極驅(qū)動(dòng)級(jí)的供電電壓為止,其中所述時(shí)刻位于具有恒定的柵極操控電流IG的活躍開關(guān)階段之后。所述MOS晶體管在此例如可以集成到集成開關(guān)電路中。對(duì)于選擇具有小于零的值的電壓作為功率半導(dǎo)體開關(guān)LS的切斷狀態(tài)的情況,電流源可以例如在第一階段中利用高的輸出電流來運(yùn)行,直到在功率半導(dǎo)體開關(guān)LS的控制端子G處達(dá)到特定的電壓為止。該負(fù)電壓例如按數(shù)值可以大于-4V,但是處于所確定的閾值以下。例如,-3和-2V之間的值在功率半導(dǎo)體開關(guān)LS的活躍開關(guān)階段中作為用于初始時(shí)高的充電電流變換到較小的充電電流的觸發(fā)是可能的。該初始時(shí)高的充電電流可以在此例如高達(dá)功率半導(dǎo)體開關(guān)的活躍開關(guān)階段中的操控電流的十倍。被選擇得高的初始充電電流在此可以尤其在接通延遲時(shí)間應(yīng)當(dāng)被限制到特定值時(shí)是期望的。通過使用操控電路可以實(shí)現(xiàn)功率半導(dǎo)體開關(guān)LS的相對(duì)于過電壓和EMV優(yōu)化的開關(guān)行為,其中所述操控電路規(guī)定了利用不受控的、不被調(diào)節(jié)的電壓源對(duì)功率半導(dǎo)體開關(guān)LS的切斷以及借助于例如多階段的、可參數(shù)化的電流源控制對(duì)功率半導(dǎo)體開關(guān)LS的接通。這種操控電路在此不僅可以用于操控IGBT,而且可以用于操控其他的功率半導(dǎo)體開關(guān),例如MOSFET或者雙極晶體管。
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