功率半導(dǎo)體電路的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種功率半導(dǎo)體電路，其具有：多個電并聯(lián)的功率半導(dǎo)體開關(guān)，其中，功率半導(dǎo)體電路構(gòu)造成：在其中單個功率半導(dǎo)體開關(guān)中對涉及的功率半導(dǎo)體開關(guān)的出現(xiàn)在第一和第二負(fù)載電流接頭之間的功率半導(dǎo)體開關(guān)電壓進(jìn)行監(jiān)控，和驅(qū)控單元，其構(gòu)造用以產(chǎn)生用于驅(qū)控功率半導(dǎo)體開關(guān)的驅(qū)控信號，驅(qū)控單元與功率半導(dǎo)體開關(guān)的控制接頭和第二負(fù)載電流接頭電連接，其中，共模扼流圈分別電聯(lián)接在功率半導(dǎo)體開關(guān)電壓不被監(jiān)控的功率半導(dǎo)體開關(guān)與驅(qū)控單元之間，并且沒有共模扼流圈電聯(lián)接在功率半導(dǎo)體開關(guān)電壓被監(jiān)控的功率半導(dǎo)體開關(guān)與驅(qū)控單元之間。本發(fā)明的功率半導(dǎo)體電路實(shí)現(xiàn)了功率半導(dǎo)體開關(guān)間盡可能均勻的電流分布及對其中一個開關(guān)上的開關(guān)電壓的可靠監(jiān)控。
【專利說明】功率半導(dǎo)體電路

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種功率半導(dǎo)體電路。

【背景技術(shù)】
[0002]在由現(xiàn)有技術(shù)公知的功率半導(dǎo)體裝置中，功率半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)元件，像例如功率半導(dǎo)體開關(guān)和二極管通常布置在基底上并且借助基底的導(dǎo)體層以及焊線(Bonddraht)和/或復(fù)合薄膜(Folienverbund)彼此導(dǎo)電連接。在此，功率半導(dǎo)體開關(guān)通常以晶體管，像例如IGBT (絕緣柵雙極性晶體管Insulated Gate Bipolar Transistor)或MOSFET (金屬氧化層半導(dǎo)體場效晶體管Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)的形式存在。
[0003]在此，布置在基底上的功率半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)元件經(jīng)常電聯(lián)接成單個或多個所謂的半橋電路,這些半橋電路例如用于電壓和電流的整流和逆變。
[0004]在此，在大負(fù)載電流下通常需要的是，當(dāng)單個功率半導(dǎo)體開關(guān)的電流承載能力不足時，電并聯(lián)多個功率半導(dǎo)體開關(guān)并共同驅(qū)控它們，從而它們一起形成大功率半導(dǎo)體開關(guān)。在此，盡可能所有并聯(lián)的功率半導(dǎo)體開關(guān)應(yīng)在時間上同步地接通和斷開，以便實(shí)現(xiàn)在電并聯(lián)的功率半導(dǎo)體開關(guān)上均勻的電流分布。
[0005]在這種構(gòu)造下的缺點(diǎn)在于，例如由于構(gòu)件公差和通向電并聯(lián)的功率半導(dǎo)體開關(guān)的引線的不同的寄生電感的原因，導(dǎo)致電并聯(lián)的功率半導(dǎo)體開關(guān)的不同的接通和斷開時間點(diǎn)。不同的接通和斷開時間點(diǎn)導(dǎo)致在電并聯(lián)的功率半導(dǎo)體開關(guān)的發(fā)射極上的電位偏移，從而使得電并聯(lián)的功率半導(dǎo)體開關(guān)在它們的開關(guān)特性方面互相影響，這導(dǎo)致電并聯(lián)的功率半導(dǎo)體開關(guān)之間不均勻的電流分布。
[0006]為解決該問題由EP 1625 660 BI公知的是，在所有電并聯(lián)的功率半導(dǎo)體開關(guān)中在驅(qū)控電并聯(lián)的功率半導(dǎo)體開關(guān)的驅(qū)控單元與電并聯(lián)的功率半導(dǎo)體開關(guān)之間分別設(shè)置共模扼流圈，該共模扼流圈在EP 1625660 BI中被稱為共模抑制扼流圈。
[0007]為了識別出可能導(dǎo)致電并聯(lián)的功率半導(dǎo)體開關(guān)毀壞或損壞的過電流，值得期望的是設(shè)置非?？焖俟ぷ鞯倪^電流監(jiān)控。為此，在技術(shù)上通常在其中單個電并聯(lián)的功率半導(dǎo)體開關(guān)上對出現(xiàn)在所涉及的功率半導(dǎo)體開關(guān)的集電極與發(fā)射極之間的功率半導(dǎo)體開關(guān)電壓進(jìn)行監(jiān)控，并且當(dāng)該功率半導(dǎo)體開關(guān)電壓在所涉及的功率半導(dǎo)體開關(guān)的接通狀態(tài)下超過極限值時，導(dǎo)致所有電并聯(lián)的功率半導(dǎo)體開關(guān)斷開。
[0008]在EP 1625 660 BI中提供的解決方案的缺點(diǎn)在于，上述的過電流監(jiān)控不再按規(guī)則起作用，這是因?yàn)樵谄涔β拾雽?dǎo)體開關(guān)電壓被監(jiān)控用于過電流監(jiān)控的功率半導(dǎo)體開關(guān)的發(fā)射極上出現(xiàn)的電位偏移導(dǎo)致所涉及的共模扼流圈的電聯(lián)接在驅(qū)控單元與功率半導(dǎo)體開關(guān)的發(fā)射極之間的第二繞組上的不可忽視的電壓，這產(chǎn)生了所涉及的功率半導(dǎo)體開關(guān)的看上去很高的功率半導(dǎo)體開關(guān)電壓的假象并進(jìn)而產(chǎn)生了過電流的假象。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明的任務(wù)在于提出一種功率半導(dǎo)體電路，其中，實(shí)現(xiàn)了在功率半導(dǎo)體電路的電并聯(lián)的功率半導(dǎo)體開關(guān)之間的盡可能均勻的電流分布以及對在其中一個電并聯(lián)的功率半導(dǎo)體開關(guān)中出現(xiàn)在第一與第二負(fù)載電流接頭之間的功率半導(dǎo)體開關(guān)電壓的可靠監(jiān)控。
[0010]該任務(wù)通過如下功率半導(dǎo)體電路來解決，該功率半導(dǎo)體電路具有:
[0011].多個電并聯(lián)的功率半導(dǎo)體開關(guān)，這些功率半導(dǎo)體開關(guān)分別具有第一和第二負(fù)載電流接頭以及控制接頭，其中，功率半導(dǎo)體開關(guān)的第一負(fù)載接頭彼此導(dǎo)電連接并且功率半導(dǎo)體開關(guān)的第二負(fù)載接頭彼此導(dǎo)電連接，其中，功率半導(dǎo)體電路以如下方式構(gòu)造，即，在其中單個功率半導(dǎo)體開關(guān)中對所涉及的功率半導(dǎo)體開關(guān)的出現(xiàn)在第一和第二負(fù)載電流接頭之間的功率半導(dǎo)體開關(guān)電壓進(jìn)行監(jiān)控，以及
[0012].驅(qū)控單元，該驅(qū)控單元構(gòu)造用以產(chǎn)生用于驅(qū)控功率半導(dǎo)體開關(guān)的驅(qū)控信號，其中，驅(qū)控單元與功率半導(dǎo)體開關(guān)的控制接頭和功率半導(dǎo)體開關(guān)的第二負(fù)載電流接頭電連接，
[0013]其中，共模扼流圈分別電聯(lián)接在那些其功率半導(dǎo)體開關(guān)電壓不被監(jiān)控的功率半導(dǎo)體開關(guān)與驅(qū)控單元之間，或如果功率半導(dǎo)體電路僅具有兩個功率半導(dǎo)體開關(guān)，那么共模扼流圈電聯(lián)接在那個其功率半導(dǎo)體開關(guān)電壓不被監(jiān)控的功率半導(dǎo)體開關(guān)與驅(qū)控單元之間，
[0014]其中，沒有共模扼流圈電聯(lián)接在其功率半導(dǎo)體開關(guān)電壓被監(jiān)控的功率半導(dǎo)體開關(guān)與驅(qū)控單元之間，
[0015]其中，相應(yīng)的共模扼流圈具有第一繞組和與第一繞組磁耦合的第二繞組，其中，第一繞組電聯(lián)接在驅(qū)控單元與相應(yīng)的功率半導(dǎo)體開關(guān)的控制接頭之間，而第二繞組電聯(lián)接在驅(qū)控單元與相應(yīng)的功率半導(dǎo)體開關(guān)的第二負(fù)載接頭之間。
[0016]由從屬權(quán)利要求得到本發(fā)明優(yōu)選的構(gòu)造方案。
[0017]證實(shí)有利的是，分立的線圈電聯(lián)接在驅(qū)控單元與其功率半導(dǎo)體開關(guān)電壓被監(jiān)控的功率半導(dǎo)體開關(guān)的控制接頭之間，或?qū)Т旁h(huán)繞電聯(lián)接在驅(qū)控單元與其功率半導(dǎo)體開關(guān)電壓被監(jiān)控的功率半導(dǎo)體開關(guān)的控制接頭之間的導(dǎo)線地布置。由此，其功率半導(dǎo)體開關(guān)電壓被監(jiān)控的功率半導(dǎo)體開關(guān)的開關(guān)特性可以與其余電并聯(lián)的功率半導(dǎo)體開關(guān)的開關(guān)特性相匹配。
[0018]此外，證實(shí)有利的是，分立的線圈電聯(lián)接在驅(qū)控單元與其功率半導(dǎo)體開關(guān)電壓被監(jiān)控的功率半導(dǎo)體開關(guān)的第二負(fù)載接頭之間，或?qū)Т旁h(huán)繞電聯(lián)接在驅(qū)控單元與其功率半導(dǎo)體開關(guān)電壓被監(jiān)控的功率半導(dǎo)體開關(guān)的第二負(fù)載接頭之間的導(dǎo)線地布置。由此，其功率半導(dǎo)體開關(guān)電壓被監(jiān)控的功率半導(dǎo)體開關(guān)的開關(guān)特性可以與其余電并聯(lián)的功率半導(dǎo)體開關(guān)的開關(guān)特性相匹配。
[0019]此外，證實(shí)有利的是，導(dǎo)磁元件構(gòu)造為鐵氧體珠或分裂鐵氧體(Klappferrit)，這是因?yàn)檫@是導(dǎo)磁元件通常的構(gòu)造。
[0020]此外，證實(shí)有利的是，功率半導(dǎo)體電路以如下方式構(gòu)造，S卩，當(dāng)在其功率半導(dǎo)體開關(guān)電壓被監(jiān)控的功率半導(dǎo)體開關(guān)的接通狀態(tài)下，功率半導(dǎo)體開關(guān)電壓超過極限值時，執(zhí)行斷開所有電并聯(lián)的功率半導(dǎo)體開關(guān)。由此，實(shí)現(xiàn)了電并聯(lián)的功率半導(dǎo)體開關(guān)的可靠且非?？焖俟ぷ鞯倪^電流監(jiān)控。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]本發(fā)明的實(shí)施例在附圖中示出并且在下文中進(jìn)行詳細(xì)闡述。其中:
[0022]圖1示出功率半導(dǎo)體裝置；
[0023]圖2示出根據(jù)本發(fā)明的功率半導(dǎo)體電路；以及
[0024]圖3示出根據(jù)本發(fā)明的功率半導(dǎo)體電路的另一構(gòu)造方案。

【具體實(shí)施方式】
[0025]在圖1中示出功率半導(dǎo)體裝置1，該功率半導(dǎo)體裝置示例性地以所謂的三相橋式電路的形式構(gòu)造。在本實(shí)施例的框架內(nèi)，功率半導(dǎo)體裝置I具有六個根據(jù)本發(fā)明的功率半導(dǎo)體電路2。在圖2中詳細(xì)示出根據(jù)本發(fā)明的功率半導(dǎo)體電路2。在本實(shí)施例中，這些功率半導(dǎo)體電路2分別與一個續(xù)流二極管3反向電并聯(lián)，其中，每個功率半導(dǎo)體電路2也可以與多個續(xù)流二極管反向電并聯(lián)。在示出的實(shí)施例的框架內(nèi)，功率半導(dǎo)體裝置I由左側(cè)在直流電壓接頭DC+與DC-之間供入的直流電壓在交流電壓接頭AC產(chǎn)生三相交流電壓。
[0026]功率半導(dǎo)體電路2具有多個電并聯(lián)的功率半導(dǎo)體開關(guān)T1、T2和T3，這些功率半導(dǎo)體開關(guān)分別具有第一負(fù)載電流接頭C、第二負(fù)載電流接頭E和控制接頭G，其中，功率半導(dǎo)體開關(guān)Τ1、Τ2和Τ3的第一負(fù)載電流接頭C彼此導(dǎo)電連接并且功率半導(dǎo)體開關(guān)Τ1、Τ2和Τ3的第二負(fù)載電流接頭E彼此導(dǎo)電連接。在此，通向功率半導(dǎo)體開關(guān)Tl、Τ2和Τ3的電引線具有寄生電感Ls。要注意的是，根據(jù)本發(fā)明的功率半導(dǎo)體電路具有至少兩個電并聯(lián)的功率半導(dǎo)體開關(guān)，并且顯而易見地也可以像三個在實(shí)施例中電并聯(lián)的功率半導(dǎo)體開關(guān)T1、T2和Τ3那樣具有更多個。在本實(shí)施例的框架內(nèi)存在有相應(yīng)的功率半導(dǎo)體開關(guān)的集電極形式的第一負(fù)載電流接頭C和相應(yīng)的功率半導(dǎo)體開關(guān)的發(fā)射極形式的第二負(fù)載電流接頭E和相應(yīng)的功率半導(dǎo)體開關(guān)的柵極形式的控制接頭G。電并聯(lián)的功率半導(dǎo)體開關(guān)優(yōu)選以晶體管，像例如IGBT (絕緣柵雙極性晶體管)或MOSFET (金屬氧化層半導(dǎo)體場效晶體管)的形式存在，其中，在本實(shí)施例的框架內(nèi)，功率半導(dǎo)體開關(guān)Tl、Τ2和Τ3以IGBT的形式存在。
[0027]此外，功率半導(dǎo)體電路2具有驅(qū)控單元4，該驅(qū)控單元構(gòu)造用以產(chǎn)生用于驅(qū)控功率半導(dǎo)體開關(guān)Τ1、Τ2和Τ3的驅(qū)控信號，其中，驅(qū)控單元4與功率半導(dǎo)體開關(guān)Τ1、Τ2和Τ3的控制接頭G和功率半導(dǎo)體開關(guān)Tl、Τ2和Τ3的第二負(fù)載電流接頭E電連接。驅(qū)控單元4以相應(yīng)構(gòu)造的驅(qū)控電路的形式存在，其中，驅(qū)控電路可以具有單個或多個集成的開關(guān)電路。
[0028]驅(qū)控單元4以如下方式產(chǎn)生用以驅(qū)控電并聯(lián)的功率半導(dǎo)體開關(guān)的驅(qū)控信號，SP，該驅(qū)控單元在它的接頭7上相對于它的接頭8并進(jìn)而相對于功率半導(dǎo)體開關(guān)的第二負(fù)載電流接頭E產(chǎn)生正的或負(fù)的輸出電壓Ua。當(dāng)要接通功率半導(dǎo)體開關(guān)Tl、T2和T3時，由驅(qū)控電路4產(chǎn)生正的輸出電壓Ua并經(jīng)由相應(yīng)的第一電阻Rl導(dǎo)向相應(yīng)的功率半導(dǎo)體開關(guān)的控制接頭G。當(dāng)要斷開功率半導(dǎo)體開關(guān)Tl、T2和T3時，由驅(qū)控電路4產(chǎn)生負(fù)的輸出電壓Ua并經(jīng)由相應(yīng)的第一電阻Rl導(dǎo)向相應(yīng)的功率半導(dǎo)體開關(guān)的控制接頭G。
[0029]此外，功率半導(dǎo)體電路2以如下方式構(gòu)造，S卩，在其中單個功率半導(dǎo)體開關(guān)Tl、T2和T3中，對所涉及的功率半導(dǎo)體開關(guān)的在第一與第二負(fù)載電流接頭C與E之間產(chǎn)生的功率半導(dǎo)體開關(guān)電壓Us進(jìn)行監(jiān)控。以這種方式，在其中單個電并聯(lián)的功率半導(dǎo)體開關(guān)中，對功率半導(dǎo)體開關(guān)電壓Us進(jìn)行監(jiān)控，而在所有其余的電并聯(lián)的功率半導(dǎo)體開關(guān)中不對功率半導(dǎo)體開關(guān)電壓Us進(jìn)行監(jiān)控。在本實(shí)施例中，對功率半導(dǎo)體開關(guān)Tl的功率半導(dǎo)體開關(guān)電壓Us進(jìn)行監(jiān)控。在此，借助電壓監(jiān)控單元9對功率半導(dǎo)體開關(guān)電壓Us進(jìn)行監(jiān)控，其中，電壓監(jiān)控單元9優(yōu)選為驅(qū)控單元4的組成構(gòu)件。在此，電壓監(jiān)控單元9或驅(qū)控單元4的引線的聯(lián)接點(diǎn)11和12緊挨功率半導(dǎo)體開關(guān)Tl的第一和第二負(fù)載電流接頭C和E布置，在這些聯(lián)接點(diǎn)上截取功率半導(dǎo)體開關(guān)Tl的功率半導(dǎo)體開關(guān)電壓Us用以監(jiān)控功率半導(dǎo)體開關(guān)電壓Us，從而功率半導(dǎo)體開關(guān)Tl的功率半導(dǎo)體開關(guān)電壓Us通過寄生電感Ls與其余電并聯(lián)的功率半導(dǎo)體開關(guān)T2和T3的功率半導(dǎo)體開關(guān)電壓Us去稱合(entkoppeln)。在此優(yōu)選地，電壓監(jiān)控單元9針對超過在其功率半導(dǎo)體開關(guān)電壓Us被監(jiān)控的功率半導(dǎo)體開關(guān)的接通狀態(tài)下的極限值來監(jiān)控功率半導(dǎo)體開關(guān)電壓Us，并且如果超過了功率半導(dǎo)體開關(guān)電壓Us的極限值，那么就導(dǎo)致功率半導(dǎo)體電路的響應(yīng)。
[0030]在此要注意的是，如果滿足要監(jiān)控的標(biāo)準(zhǔn)，那么就本發(fā)明而言，對功率半導(dǎo)體開關(guān)電壓Us的監(jiān)控同時包括功率半導(dǎo)體電路的響應(yīng)。如果超過了例如在功率半導(dǎo)體開關(guān)的接通狀態(tài)下的功率半導(dǎo)體開關(guān)電壓Us的上述的極限值，但功率半導(dǎo)體電路并沒有對此作出響應(yīng)，那么就本發(fā)明而言，沒有對功率半導(dǎo)體開關(guān)電壓Us進(jìn)行監(jiān)控。
[0031]功率半導(dǎo)體電路2優(yōu)選以如下方式構(gòu)造，即，如果在其功率半導(dǎo)體開關(guān)電壓被監(jiān)控的功率半導(dǎo)體開關(guān)的接通狀態(tài)下，功率半導(dǎo)體開關(guān)電壓超過極限值，那么執(zhí)行斷開所有電并聯(lián)的功率半導(dǎo)體開關(guān)。在此，由電壓監(jiān)控單元9執(zhí)行針對超過極限值的監(jiān)控，其中，如果超過了在其功率半導(dǎo)體開關(guān)電壓被監(jiān)控的功率半導(dǎo)體開關(guān)的接通狀態(tài)下的極限值，優(yōu)選由驅(qū)控單元4執(zhí)行斷開所有電并聯(lián)的功率半導(dǎo)體開關(guān)。因?yàn)樵诠β拾雽?dǎo)體開關(guān)中，經(jīng)由功率半導(dǎo)體開關(guān)從功率半導(dǎo)體開關(guān)的第一負(fù)載電流接頭流向第二負(fù)載電流接頭的高電流在功率半導(dǎo)體開關(guān)的接通狀態(tài)下導(dǎo)致功率半導(dǎo)體開關(guān)的高功率半導(dǎo)體開關(guān)電壓Us，所以可以實(shí)現(xiàn)電并聯(lián)的功率半導(dǎo)體開關(guān)的非?？焖俟ぷ鞯倪^電流監(jiān)控。
[0032]由于構(gòu)件公差和通向電并聯(lián)的功率半導(dǎo)體開關(guān)的引線的不同寄生電感的原因，經(jīng)常導(dǎo)致電并聯(lián)的功率半導(dǎo)體開關(guān)的不同的接通和斷開時間點(diǎn)。不同的接通和斷開時間點(diǎn)導(dǎo)致在電并聯(lián)的功率半導(dǎo)體開關(guān)的第二負(fù)載電流接頭上的電位偏移，從而使得電并聯(lián)的功率半導(dǎo)體開關(guān)在它們的開關(guān)特性方面相互影響，這導(dǎo)致在電并聯(lián)的功率半導(dǎo)體開關(guān)之間不均勻的電流分布。當(dāng)例如在功率半導(dǎo)體開關(guān)Tl的接通狀態(tài)下接通功率半導(dǎo)體開關(guān)T2時，功率半導(dǎo)體開關(guān)T2的發(fā)射級E的電位接近功率半導(dǎo)體開關(guān)T2的集電極K的電位，從而得到功率半導(dǎo)體開關(guān)Tl的發(fā)射極E的電位的電位偏移。這例如可以導(dǎo)致在功率半導(dǎo)體開關(guān)Tl的柵極G與發(fā)射極E之間的電壓Ug不再足夠高以使保持功率半導(dǎo)體開關(guān)Tl處于接通狀態(tài)下，從而功率半導(dǎo)體開關(guān)Tl在極端情況下完全斷開或轉(zhuǎn)換到中間狀態(tài)下，在該中間狀態(tài)下，功率半導(dǎo)體開關(guān)Tl的導(dǎo)通電阻提高。在此，該系統(tǒng)也可能以電形式開始振蕩。
[0033]為解決該問題，由EP1625660B1公知了在所有電并聯(lián)的功率半導(dǎo)體開關(guān)中在驅(qū)控電并聯(lián)的功率半導(dǎo)體開關(guān)的驅(qū)控單元與電并聯(lián)的功率半導(dǎo)體開關(guān)之間分別設(shè)置共模扼流圈，該共模扼流圈在EP1625660B1中被稱為共模抑制扼流圈。所涉及的功率半導(dǎo)體開關(guān)的發(fā)射極電位的上述電位偏移導(dǎo)致在相應(yīng)的共模扼流圈的電聯(lián)接在驅(qū)控單元與所涉及的功率半導(dǎo)體開關(guān)的第二負(fù)載接頭之間的第二繞組上的相應(yīng)的電壓下降，該電壓偏移導(dǎo)致在相應(yīng)的共模扼流圈的接在驅(qū)控單元與相應(yīng)的功率半導(dǎo)體開關(guān)的控制接頭之間的第一繞組上的相應(yīng)的電壓。因此，沿著第一和第二繞組出現(xiàn)的電壓在驅(qū)控回路中互相抵消，從而所涉及的功率半導(dǎo)體開關(guān)的發(fā)射極電位的電位偏移對所涉及的功率半導(dǎo)體開關(guān)的柵極與發(fā)射極之間的電壓沒有或僅有強(qiáng)烈減小的影響。在EP 1625660 BI中提供的解決方案的缺點(diǎn)在于，上述的過電流識別不再按規(guī)則起作用，這是因?yàn)樵谙鄳?yīng)的共模扼流圈的第二繞組上下降的電壓產(chǎn)生了在所涉及的功率半導(dǎo)體開關(guān)的集電極與發(fā)射極之間看上去很高的功率半導(dǎo)體開關(guān)電壓的假象并進(jìn)而產(chǎn)生了過電流的假象。
[0034]在本發(fā)明中，共模扼流圈分別電聯(lián)接在那些其功率半導(dǎo)體開關(guān)電壓不被監(jiān)控的功率半導(dǎo)體開關(guān)與驅(qū)控單元之間，或如果功率半導(dǎo)體電路僅具有兩個功率半導(dǎo)體開關(guān)，那么共模扼流圈電聯(lián)接在那個其功率半導(dǎo)體開關(guān)電壓不被監(jiān)控的功率半導(dǎo)體開關(guān)與驅(qū)控單元之間，其中，沒有共模扼流圈電聯(lián)接在其功率半導(dǎo)體開關(guān)電壓被監(jiān)控的功率半導(dǎo)體開關(guān)與驅(qū)控單元之間。
[0035]因此，與EP 1625 660 BI不同，在本發(fā)明中有針對性地在其中單個功率半導(dǎo)體開關(guān)中對所涉及的功率半導(dǎo)體開關(guān)的出現(xiàn)在第一與第二負(fù)載電流接頭之間的功率半導(dǎo)體開關(guān)電壓進(jìn)行監(jiān)控，并且正好在該功率半導(dǎo)體開關(guān)中沒有共模扼流圈電聯(lián)接在驅(qū)控單元與所涉及的功率半導(dǎo)體開關(guān)之間，而在所有其余電并聯(lián)的功率半導(dǎo)體開關(guān)中，共模扼流圈分別電聯(lián)接在驅(qū)控單元與所涉及的功率半導(dǎo)體開關(guān)之間。
[0036]因此，在本實(shí)施例中，共模扼流圈10分別電聯(lián)接在其功率半導(dǎo)體開關(guān)電壓Us被監(jiān)控的功率半導(dǎo)體開關(guān)T2和T3與驅(qū)控單元4之間，并且沒有共模扼流圈電聯(lián)接在其功率半導(dǎo)體開關(guān)電壓Us被監(jiān)控的功率半導(dǎo)體開關(guān)Tl與驅(qū)控單元4之間。
[0037]相應(yīng)的共模扼流圈10具有第一繞組Wl和與第一繞組Wl磁耦合的第二繞組W2，其中，第一繞組Wl電聯(lián)接在驅(qū)控單元4與相應(yīng)的功率半導(dǎo)體開關(guān)T2或T3的控制接頭G之間，而第二繞組W2電聯(lián)接在驅(qū)控單元4與相應(yīng)的功率半導(dǎo)體開關(guān)T2或T3的第二負(fù)載接頭E之間。
[0038]因?yàn)樵诒景l(fā)明中除了其功率半導(dǎo)體開關(guān)電壓被監(jiān)控的功率半導(dǎo)體開關(guān)之外，所有電并聯(lián)的功率半導(dǎo)體開關(guān)都與相應(yīng)的共模扼流圈電聯(lián)接，所以不言而喻地其功率半導(dǎo)體開關(guān)電壓被監(jiān)控的功率半導(dǎo)體開關(guān)的開關(guān)特性的對于實(shí)際運(yùn)行足夠的去耦合也由其余電并聯(lián)的功率半導(dǎo)體開關(guān)來實(shí)現(xiàn)。
[0039]為了避免一旦相應(yīng)的共模扼流圈10過載且進(jìn)入磁飽和而出現(xiàn)大電流流過相應(yīng)的共模扼流圈10的第二繞組W2，第二電阻R2優(yōu)選電聯(lián)接在驅(qū)控單元4與相應(yīng)的共模扼流圈10之間。
[0040]因?yàn)橄鄳?yīng)的共模扼流圈10的第一和第二繞組Wl和W2具有對該共模扼流圈電聯(lián)接在其控制接頭之前的相應(yīng)的功率半導(dǎo)體開關(guān)的開關(guān)特性產(chǎn)生影響的漏電感，所以優(yōu)選如在圖3中示出那樣，分立的線圈LI電聯(lián)接在驅(qū)控單元4與其功率半導(dǎo)體開關(guān)電壓Us被監(jiān)控的功率半導(dǎo)體開關(guān)Tl的控制接頭G之間，或?qū)Т旁﨤I環(huán)繞電聯(lián)接在驅(qū)控單元4與其功率半導(dǎo)體開關(guān)電壓Us被監(jiān)控的功率半導(dǎo)體開關(guān)Tl的控制接頭G之間的導(dǎo)線13地布置。在此，分立的線圈LI或?qū)Т旁﨤I的電感優(yōu)選大致相應(yīng)于共模扼流圈10的第一和第二繞組Wl和W2的漏電感之和并且尤其相應(yīng)于共模扼流圈10的第一和第二繞組Wl和W2的漏電感之和。導(dǎo)磁元件LI優(yōu)選構(gòu)造為鐵氧體珠或分裂鐵氧體。
[0041]為此備選地，可以像在圖3中示出的那樣，分立的線圈L2也電聯(lián)接在驅(qū)控單元4與其功率半導(dǎo)體開關(guān)電壓Us被監(jiān)控的功率半導(dǎo)體開關(guān)Tl的第二負(fù)載接頭E之間，或?qū)Т旁﨤2環(huán)繞電聯(lián)接在驅(qū)控單元4與其功率半導(dǎo)體開關(guān)電壓Us被監(jiān)控的功率半導(dǎo)體開關(guān)Tl的第二負(fù)載電流接頭E之間的導(dǎo)線14地布置。在此，分立的線圈L2或?qū)Т旁﨤2的電感優(yōu)選大致相應(yīng)于共模扼流圈10的第一和第二繞組Wl和W2的漏電感之和并且尤其相應(yīng)于共模扼流圈10的第一和第二繞組Wl和W2的漏電感之和。導(dǎo)磁元件L2優(yōu)選構(gòu)造為鐵氧體珠或分裂鐵氧體。
[0042]為此備選地，分立的線圈LI也可以電聯(lián)接在驅(qū)控單元4與其功率半導(dǎo)體開關(guān)電壓Us被監(jiān)控的功率半導(dǎo)體開關(guān)Tl的控制接頭G之間，或?qū)Т旁﨤I環(huán)繞電聯(lián)接在驅(qū)控單元4與其功率半導(dǎo)體開關(guān)電壓Us被監(jiān)控的功率半導(dǎo)體開關(guān)Tl的控制接頭G之間的導(dǎo)線13地布置，并且分立的線圈L2電聯(lián)接在驅(qū)控單元4與其功率半導(dǎo)體開關(guān)電壓Us被監(jiān)控的功率半導(dǎo)體開關(guān)Tl的第二負(fù)載接頭E之間，或?qū)Т旁﨤2環(huán)繞電聯(lián)接在驅(qū)控單元4與其功率半導(dǎo)體開關(guān)電壓Us被監(jiān)控的功率半導(dǎo)體開關(guān)Tl的第二負(fù)載電流接頭E之間的導(dǎo)線14地布置。在此，分立的線圈LI或?qū)Т旁﨤I的電感優(yōu)選大致相應(yīng)于共模扼流圈10的第一繞組Wl的漏電感并且尤其相應(yīng)于共模扼流圈10的第一繞組Wl的漏電感。在此，分立的線圈L2或?qū)Т旁﨤2的電感優(yōu)選大致相應(yīng)于共模扼流圈10的第二繞組W2的漏電感并且尤其相應(yīng)于共模扼流圈10的第二繞組W2的漏電感。相應(yīng)的導(dǎo)磁元件L2優(yōu)選構(gòu)造為鐵氧體珠或分裂鐵氧體。
[0043]其功率半導(dǎo)體開關(guān)電壓被監(jiān)控的功率半導(dǎo)體開關(guān)的開關(guān)特性可以通過上述措施與其余電并聯(lián)的功率半導(dǎo)體開關(guān)的開關(guān)特性相匹配。
[0044]在此要注意的是，在圖3中分立的線圈L2或?qū)Т旁﨤2以黑色矩形象征性表示。
[0045]此外要注意的是，就本發(fā)明而言，術(shù)語“磁耦合”理解為借助能導(dǎo)磁的芯，像例如鐵芯或鐵氧體芯在繞組之間產(chǎn)生的磁的耦合。為此，磁耦合的繞組圍繞能導(dǎo)磁的芯纏繞。
[0046]此外要注意的是，就本發(fā)明而言，術(shù)語“分立的線圈”理解為配設(shè)有能導(dǎo)磁的芯的線圈或未配設(shè)有能導(dǎo)磁的芯的線圈，其中，線圈不與電聯(lián)接在與該線圈不同的電支路中的另一線圈磁耦合。就本發(fā)明而言，物理上可能存在的通過線圈的漏磁場與另一線圈很弱的磁耦合不視為磁的耦合。
【權(quán)利要求】
1.一種功率半導(dǎo)體電路，所述功率半導(dǎo)體電路具有: ?多個電并聯(lián)的功率半導(dǎo)體開關(guān)(T1、T2、T3)，所述功率半導(dǎo)體開關(guān)分別具有第一和第二負(fù)載電流接頭(C、E)以及控制接頭(G)，其中，所述功率半導(dǎo)體開關(guān)(T1、T2、T3)的第一負(fù)載接頭(C)彼此導(dǎo)電連接并且所述功率半導(dǎo)體開關(guān)(Τ1、Τ2、Τ3)的第二負(fù)載接頭彼此導(dǎo)電連接，其中，所述功率半導(dǎo)體電路以如下方式構(gòu)造，即，在所述功率半導(dǎo)體開關(guān)(Tl、Τ2、Τ3)中的單個功率半導(dǎo)體開關(guān)(Tl)中對所涉及的功率半導(dǎo)體開關(guān)(Tl)的出現(xiàn)在所述第一和第二負(fù)載電流接頭(C、E)之間的功率半導(dǎo)體開關(guān)電壓(Us)進(jìn)行監(jiān)控，以及 ?驅(qū)控單元(4)，所述驅(qū)控單元構(gòu)造用以產(chǎn)生用于驅(qū)控所述功率半導(dǎo)體開關(guān)(Tl、T2、T3)的驅(qū)控信號，其中，所述驅(qū)控單元(4)與所述功率半導(dǎo)體開關(guān)(Tl、T2、T3)的控制接頭(G)及所述功率半導(dǎo)體開關(guān)(T1、T2、T3)的第二負(fù)載電流接頭(E)電連接， 其中，共模扼流圈(10)分別電聯(lián)接在那些其功率半導(dǎo)體開關(guān)電壓(Us)不被監(jiān)控的功率半導(dǎo)體開關(guān)(T2、T3)與所述驅(qū)控單元(4)之間，或如果所述功率半導(dǎo)體電路僅具有兩個功率半導(dǎo)體開關(guān)(T1、T2)，那么共模扼流圈(10)電聯(lián)接在那個其功率半導(dǎo)體開關(guān)電壓(Us)不被監(jiān)控的功率半導(dǎo)體開關(guān)(T2)與所述驅(qū)控單元(4)之間， 其中，沒有共模扼流圈(10)電聯(lián)接在其功率半導(dǎo)體開關(guān)電壓(Us)被監(jiān)控的功率半導(dǎo)體開關(guān)(Tl)與所述驅(qū)控單元(4)之間， 其中，相應(yīng)的共模扼流圈(10)具有第一繞組(Wl)和與所述第一繞組(Wl)磁耦合的第二繞組(W2)，其中，所述第一繞組(Wl)電聯(lián)接在所述驅(qū)控單元(4)與相應(yīng)的功率半導(dǎo)體開關(guān)(T2、T3)的控制接頭(G)之間，而所述第二繞組(W2)電聯(lián)接在所述驅(qū)控單元(4)與相應(yīng)的功率半導(dǎo)體開關(guān)(Τ2、Τ3)的第二負(fù)載接頭(E)之間。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的功率半導(dǎo)體電路，其特征在于，分立的線圈(LI)電聯(lián)接在所述驅(qū)控單元(4)與所述其功率半導(dǎo)體開關(guān)電壓(Us)被監(jiān)控的功率半導(dǎo)體開關(guān)(Tl)的控制接頭(G)之間，或?qū)Т旁?LI)環(huán)繞電聯(lián)接在所述驅(qū)控單元(4)與所述其功率半導(dǎo)體開關(guān)電壓(Us)被監(jiān)控的功率半導(dǎo)體開關(guān)(Tl)的控制接頭(G)之間的導(dǎo)線(13)地布置。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的功率半導(dǎo)體電路，其特征在于，分立的線圈(L2)電聯(lián)接在所述驅(qū)控單元(4)與所述其功率半導(dǎo)體開關(guān)電壓(Us)被監(jiān)控的功率半導(dǎo)體開關(guān)(Tl)的第二負(fù)載接頭(E)之間，或?qū)Т旁?L2)環(huán)繞電聯(lián)接在所述驅(qū)控單元(4)與所述其功率半導(dǎo)體開關(guān)電壓(Us)被監(jiān)控的功率半導(dǎo)體開關(guān)(Tl)的第二負(fù)載電流接頭(E)之間的導(dǎo)線(14)地布置。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的功率半導(dǎo)體電路，其特征在于，所述導(dǎo)磁元件(L1、L2)構(gòu)造為鐵氧體珠或分裂鐵氧體。
5.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的功率半導(dǎo)體電路，其特征在于，所述功率半導(dǎo)體電路(2)以如下方式構(gòu)造，即，如果在所述其功率半導(dǎo)體開關(guān)電壓(Us)被監(jiān)控的功率半導(dǎo)體開關(guān)(Tl)的接通狀態(tài)下，所述功率半導(dǎo)體開關(guān)電壓(Us)超過極限值，那么執(zhí)行斷開所有電并聯(lián)的功率半導(dǎo)體開關(guān)(T1、T2、T3)。
【文檔編號】H03K17/687GK104253600SQ201410295545
【公開日】2014年12月31日 申請日期:2014年6月26日 優(yōu)先權(quán)日:2013年6月28日
【發(fā)明者】哈拉爾德·科波拉, 岡特·柯尼希曼, 京特·卡岑貝格爾, 雅伊爾·多·納西門托-辛格 申請人:賽米控電子股份有限公司