本申請(qǐng)涉及針對(duì)功率半導(dǎo)體開關(guān)的短路檢測(cè)。

背景技術(shù)：

比如功率金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管（mosfet）或絕緣柵雙極型晶體管（igbt）之類的功率半導(dǎo)體開關(guān)器件被用來對(duì)高電壓和/或電流進(jìn)行切換。例如在汽車領(lǐng)域中，這樣的功率半導(dǎo)體開關(guān)可以被用來把電動(dòng)機(jī)與幾百伏特量級(jí)的供電電壓選擇性地耦合，從而具有10a以上的量級(jí)的相應(yīng)的高電流。例如在耦合到開關(guān)的負(fù)載中發(fā)生短路的情況下，由于高電壓，極高的電流可能會(huì)流動(dòng)，這可能損壞或者甚至破壞半導(dǎo)體開關(guān)器件。因此，所期望的是檢測(cè)這樣的短路情況并且采取適當(dāng)?shù)牟襟E，例如斷開（切斷）半導(dǎo)體開關(guān)器件，從而中斷任何電流流動(dòng)。

傳統(tǒng)的方法使用半導(dǎo)體開關(guān)器件的去飽和行為來檢測(cè)短路。本申請(qǐng)的上下文中的去飽和行為意味著半導(dǎo)體開關(guān)正在限制流經(jīng)半導(dǎo)體開關(guān)的負(fù)載端子的電流，并且供電電壓的至少一大部分跨半導(dǎo)體開關(guān)的負(fù)載端子降低。但是，這種方法并不適合于所有半導(dǎo)體開關(guān)和短路情況。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

根據(jù)器件的實(shí)施例，所述器件包括：半導(dǎo)體開關(guān)，包括控制端子和至少兩個(gè)負(fù)載端子；以及評(píng)估電路，被配置成基于控制端子處的信號(hào)的量值并且至少部分地基于經(jīng)由所述至少兩個(gè)負(fù)載端子的負(fù)載電流的變化的量值來檢測(cè)短路情況。

根據(jù)器件的另一個(gè)實(shí)施例，所述器件包括：功率晶體管，包括第一負(fù)載端子、第二端子以及控制端子；第一比較器，包括與控制端子耦合的第一輸入以及要與第一參考電壓耦合的第二輸入；第二比較器，包括與第二負(fù)載端子耦合的第一輸入以及要與第二參考電壓耦合的第二輸入；以及與（and）門，包括與第一比較器的輸出耦合的第一輸入以及與第二比較器的輸出耦合的第二輸入。

根據(jù)短路檢測(cè)方法的實(shí)施例，所述方法包括：在半導(dǎo)體開關(guān)的控制端子處提供第一電壓；提供指示半導(dǎo)體開關(guān)的負(fù)載電流改變的第二電壓；以及基于第一電壓和第二電壓的量值檢測(cè)短路情況。

通過閱讀后面的詳細(xì)描述以及查看附圖，本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到附加的特征和優(yōu)點(diǎn)。

附圖說明

附圖的元件不一定是相對(duì)于彼此成比例的。相同的附圖標(biāo)記標(biāo)示相應(yīng)的類似部分。除非其彼此排斥，否則所圖示的各種實(shí)施例的特征可以被組合。在附圖中描繪并且在后面的描述中詳述實(shí)施例。

圖1是根據(jù)實(shí)施例的器件的框圖。

圖2是根據(jù)實(shí)施例的器件的電路圖。

圖3和4是圖示了一些實(shí)施例的一些特征的圖。

圖5是圖示了根據(jù)實(shí)施例的器件的電路圖。

圖6是圖示了根據(jù)一些實(shí)施例的使用附加的另一個(gè)發(fā)射極端子的電路圖。

圖7是圖示了根據(jù)實(shí)施例的器件的電路圖。

圖8是圖示了使用功率晶體管用于控制電動(dòng)機(jī)的電路圖。

圖9圖示了可以在圖8的器件中使用的根據(jù)一些實(shí)施例的短路檢測(cè)。

圖10是根據(jù)實(shí)施例的器件的電路圖。

圖11是圖示了根據(jù)實(shí)施例的器件的電路圖。

圖12是圖示了根據(jù)實(shí)施例的方法的流程圖。

具體實(shí)施方式

在下文中將參照附圖詳細(xì)討論各種實(shí)施例。這些實(shí)施例僅僅是作為示例而給出的，并且不要按照限制性的意義來理解。例如，描述具有多個(gè)特征或組件的實(shí)施例不要被解釋為指示所有這些特征或組件對(duì)于實(shí)施例的實(shí)施都是必要的。替代地，在其他實(shí)施例中，所描述的一些特征或組件可以被省略，和/或可以由替換的特征或組件所替代。此外，除了明確示出和描述的特征和組件之外，還可以提供其他特征或組件，例如傳統(tǒng)上使用在功率半導(dǎo)體器件和相關(guān)聯(lián)的電路中的組件。

來自各種實(shí)施例的特征或組件可以被組合以形成另外的實(shí)施例。關(guān)于實(shí)施例之一描述的修改或變型還可以適用于其他實(shí)施例。

在附圖中示出或者在本文中描述的電氣連接或耦合可以是直接連接或耦合，即沒有中間元件的直接連接或耦合（例如簡(jiǎn)單的金屬連接），或者可以是間接連接或耦合，即具有一個(gè)或多個(gè)附加的中間元件的連接或耦合，只要所述連接或耦合的總體目的（例如傳送特定種類的信號(hào)、傳送特定種類的信息或者提供特定種類的控制）基本上得以保持即可。除非另行指示，否則連接或耦合可以是基于導(dǎo)線的連接或耦合（例如金屬連接）或者無線連接或耦合。本文給出的任何數(shù)字值僅僅是用于說明的目的，并且可以根據(jù)實(shí)現(xiàn)方式而變化。

在實(shí)施例中，晶體管被用作半導(dǎo)體功率開關(guān)。通常來說，晶體管在本文中被描述為包括控制端子和至少兩個(gè)負(fù)載端子。例如在比如金屬氧化物半導(dǎo)體fet（mosfet）之類的場(chǎng)效應(yīng)晶體管（fet）的情況下，控制端子是柵極端子，并且負(fù)載端子包括源極和漏極端子。在雙極型晶體管的情況下，控制端子是基極端子，并且負(fù)載端子是集電極和發(fā)射極端子。在絕緣柵雙極型晶體管（igbt）的情況下，控制端子是柵極端子，并且負(fù)載端子是集電極和發(fā)射極端子。通常來說，通過向控制端子施加適當(dāng)?shù)男盘?hào)（例如電壓），可以在斷開或不導(dǎo)通狀態(tài)與導(dǎo)通或閉合狀態(tài)之間切換晶體管，其中在斷開或不導(dǎo)通狀態(tài)下晶體管在其負(fù)載端子之間基本上是不導(dǎo)通的（除了可能的小泄漏電流之外），在導(dǎo)通或閉合狀態(tài)下晶體管提供其負(fù)載端子之間的低歐姆連接。斷開狀態(tài)在本文中也被稱作切斷狀態(tài)，并且閉合狀態(tài)也被稱作晶體管的接通狀態(tài)。在實(shí)施例中，這樣的晶體管被用作切換經(jīng)由其負(fù)載端子的較高電壓和/或電流的功率器件。

此外，實(shí)施例使用一個(gè)或多個(gè)輔助端子，例如一個(gè)或多個(gè)輔助發(fā)射極。如本文所使用的輔助端子是這樣的端子，該端子作為與該輔助端子相關(guān)聯(lián)的負(fù)載端子與芯片管芯上的對(duì)應(yīng)半導(dǎo)體器件（晶體管）的相同接觸件（例如發(fā)射極接觸件或發(fā)射極接觸區(qū)域）連接，但是不被用來承載要切換的負(fù)載電流。例如，在功率igbt的情況下，芯片上的發(fā)射極接觸件可以經(jīng)由一條或多條結(jié)合線與作為芯片封裝的負(fù)載端子的發(fā)射極端子耦合，并且當(dāng)晶體管被閉合時(shí)，要切換的電流可以經(jīng)由這些結(jié)合線流到發(fā)射極端子。此外，芯片的發(fā)射極接觸件可以利用附加的結(jié)合線（或者多條附加的結(jié)合線）與不被用來承載負(fù)載電流的作為輔助端子的附加的輔助發(fā)射極端子耦合。如下面將解釋的，這樣的輔助端子例如可以被用來施加控制電壓，例如柵極-發(fā)射極電壓。此外，在實(shí)施例中，這樣的輔助端子可以被用于能夠?qū)崿F(xiàn)檢測(cè)短路情況的測(cè)量。

一些實(shí)施例涉及短路檢測(cè)。如本文中所使用的短路通常可以是指當(dāng)半導(dǎo)體功率開關(guān)閉合時(shí)使高于閾值的負(fù)載電流流經(jīng)所述開關(guān)的負(fù)載端子的情況。所述閾值大于在正常操作中預(yù)期流動(dòng)的電流值。高于閾值的電流可以處在對(duì)于開關(guān)器件所規(guī)定的范圍之外，并且至少在一段時(shí)間之后可能導(dǎo)致開關(guān)器件的損壞。這樣的短路例如可能是由于以下情況所引起的：開關(guān)器件的負(fù)載端子當(dāng)另一個(gè)負(fù)載端子耦合到正供電電壓時(shí)發(fā)生到接地或者到負(fù)供電電壓的意外低阻抗耦合。應(yīng)當(dāng)注意的是，由于在電子電路中通常所采用的每一個(gè)電氣連接都具有一定阻抗（即使是非常小的阻抗），因此總是有耦合到開關(guān)器件的一定負(fù)載電阻和電感（inductivity）。

在一些實(shí)施例中，可以基于施加到控制端子的控制信號(hào)的量值并且基于由負(fù)載端子處的負(fù)載電流（特別是負(fù)載電流的改變）所導(dǎo)致的信號(hào)的量值來檢測(cè)短路情況。兩個(gè)量值都可以關(guān)于輔助端子處的信號(hào)的量值來測(cè)量。在一些實(shí)施例中，即使對(duì)于具有較高去飽和電流的半導(dǎo)體器件（即，在應(yīng)當(dāng)已經(jīng)針對(duì)其檢測(cè)到短路的特定（過）電流水平處沒有示出飽和行為的半導(dǎo)體器件）也可以在早期檢測(cè)到短路情況。因此，可以使用具有這樣的高去飽和電流的半導(dǎo)體器件，其在閉合狀態(tài)下可能具有更高的電導(dǎo)率。

現(xiàn)在轉(zhuǎn)向附圖，在圖1中圖示了根據(jù)實(shí)施例的器件。圖1的器件包括晶體管器件10。在實(shí)施例中，晶體管器件10是被設(shè)計(jì)成切換高電壓和/或高電流的功率晶體管器件。在一些實(shí)施例中，晶體管器件10是功率mosfet。在其他實(shí)施例中，晶體管器件10是功率igbt。

晶體管器件10包括第一負(fù)載端子11、第二負(fù)載端子14和控制端子12。此外，晶體管器件10包括與負(fù)載端子14相關(guān)聯(lián)的輔助端子13。例如，在一些實(shí)施例中，負(fù)載端子14可以是發(fā)射極端子，并且輔助端子13可以是輔助發(fā)射極端子。在其他實(shí)施例中，負(fù)載端子14可以是源極端子，并且輔助端子13可以是輔助源極端子。

此外，圖1的器件包括用以檢測(cè)短路情況的評(píng)估電路15。在實(shí)施例中，評(píng)估電路15對(duì)控制端子12處的控制信號(hào)的量值和負(fù)載端子14處的信號(hào)的量值進(jìn)行評(píng)估。端子12、14處的信號(hào)可以關(guān)于輔助端子13處的信號(hào)水平進(jìn)行評(píng)估。例如，可以在端子12、13之間施加?xùn)艠O電壓，并且在評(píng)估電路15中評(píng)估柵極電壓的量值，并且還可以關(guān)于輔助端子14處的電壓對(duì)負(fù)載端子14處的電壓進(jìn)行評(píng)估（例如作為發(fā)射極端子與輔助發(fā)射極端子之間的電壓）。在一些實(shí)施例中，負(fù)載端子14處的信號(hào)是由負(fù)載電流的電壓降引起的，即由上升的負(fù)載電流引起的感應(yīng)電壓降引起的。在實(shí)施例中，當(dāng)端子12處的絕對(duì)信號(hào)量值超出第一閾值并且同時(shí)端子14處的絕對(duì)信號(hào)量值超出第二閾值時(shí)檢測(cè)到短路情況。

在評(píng)估電路15檢測(cè)到短路情況的情況下，可以采取反措施。例如，在一些實(shí)施例中，評(píng)估電路15可以控制晶體管器件10斷開（例如通過在端子12處施加相應(yīng)的信號(hào)），從而中斷任何電流流動(dòng)。在其他實(shí)施例中，例如通過改變或影響端子12處的相應(yīng)信號(hào)，可以僅僅減小電流流動(dòng)。

為了進(jìn)一步說明這一點(diǎn)，接下來將僅通過示例的方式來描述更加詳細(xì)的實(shí)施例。在下面的實(shí)施例中，作為針對(duì)晶體管器件的一個(gè)示例，使用絕緣柵雙極型晶體管（igbt）。但是，這僅僅是為了易于參考，并且相應(yīng)的原理還可以被應(yīng)用于其他晶體管（例如功率mosfet和/或超結(jié)型mosfet和/或其他種類的場(chǎng)效應(yīng)晶體管，例如基于碳化硅（sic）的結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)晶體管（jfet））。

圖2是根據(jù)實(shí)施例的器件的電路圖。圖2的器件包括作為功率開關(guān)器件的igbt21，其在閉合狀態(tài)下在集電極端子c與發(fā)射極端子e之間承載電流ic。電阻器22和電感23例如可以表示把發(fā)射極端子e耦合到其芯片管芯上的晶體管21的發(fā)射極接觸件的結(jié)合線。g表示晶體管21的柵極端子，并且c表示集電極端子。電感23的典型電感處于幾nh例如大約5nh的范圍內(nèi)。對(duì)于大電流ic并且因此還有切換晶體管21時(shí)的大電流斜率dic/dt，這樣的較小電感可能具有顯著的影響，并且在這樣的切換事件期間提供較大的電壓降。e’表示輔助發(fā)射極端子，所述輔助發(fā)射極端子例如也經(jīng)由結(jié)合線也耦合到晶體管21的發(fā)射極接觸件。雖然該結(jié)合線也具有電阻和電感，但是由于沒有大電流流經(jīng)輔助發(fā)射極端子e’，因此該結(jié)合線的影響要小得多。

柵極端子g與輔助發(fā)射極端子e’之間的電壓在圖2中被標(biāo)記為柵極電壓ug，并且主要由電阻器22和電感23上的電壓降引起的發(fā)射極端子e與輔助發(fā)射極端子e’之間的電壓被標(biāo)記為uee’。

驅(qū)動(dòng)器電路20施加?xùn)艠O電壓ug，以便在正常操作中選擇性地閉合或斷開晶體管21。

為了檢測(cè)可能的短路，圖2的器件包括第一比較器24和第二比較器25。第一比較器24把柵極電壓ug與參考電壓ug,ref進(jìn)行比較。在圖2的實(shí)施例中，柵極端子g與比較器24的正輸入耦合，并且電壓ug,ref與比較器24的負(fù)輸入耦合。在其他實(shí)施例中，邏輯可以被反轉(zhuǎn)。ug,ref是關(guān)于輔助發(fā)射極端子e’處的電壓的參考電壓，使得僅有必要在沒有把輔助發(fā)射極e’與比較器24明確地耦合的情況下把柵極端子g與比較器24耦合。換句話說，在圖2的實(shí)施例中，輔助發(fā)射極端子e’處的電壓被用作電壓參考ug,ref。在其他實(shí)施例中，可以使用差分比較器24，差分比較器24與柵極端子g和輔助發(fā)射極e’二者耦合，使得輔助發(fā)射極端子e’處的電壓被明確地饋送到比較器并且不僅僅被用作參考。當(dāng)電壓ug超出參考電壓ug,ref時(shí)，比較器24例如輸出邏輯1，并且否則輸出邏輯0。

此外，發(fā)射極端子e與比較器25的負(fù)輸入耦合，并且參考電壓uee’,ref與比較器25的正輸入耦合。在這方面必須注意的是，uee’和uee’,ref二者參照輔助發(fā)射極端子e’處的電壓都是負(fù)的，輔助發(fā)射極端子e’處的電壓在圖2的實(shí)施例中同樣充當(dāng)參考。在其他實(shí)施例中，輔助發(fā)射極端子e’處的電壓可以被明確地饋送到比較器25，如前面對(duì)于比較器24解釋的那樣。因此，當(dāng)（負(fù)）電壓uee’的絕對(duì)值超出（負(fù)）電壓uee’,ref的絕對(duì)值時(shí)，比較器25輸出邏輯1，并且否則輸出邏輯0。當(dāng)兩個(gè)比較器24、25同時(shí)輸出邏輯1時(shí)，鎖存電路26檢測(cè)到短路情況，并且向驅(qū)動(dòng)器20輸出指示該短路情況的信號(hào)scds。例如，鎖存電路26可以包括與門，使得當(dāng)檢測(cè)到短路時(shí)信號(hào)scds對(duì)應(yīng)于邏輯1。響應(yīng)于信號(hào)scds，驅(qū)動(dòng)器20在短路的情況下隨后可以斷開晶體管以便中斷電流ic，或者控制晶體管21以限制電流ic。

在一些實(shí)施例中，鎖存電路26包括與門，與門后面是異步觸發(fā)器。一旦檢測(cè)到短路（兩個(gè)比較器24、25都輸出邏輯1），即使后一個(gè)比較器同樣輸出0（例如當(dāng)從圖4中的區(qū)域46轉(zhuǎn)變到區(qū)域45的無重疊部分時(shí)），所述異步觸發(fā)器仍把信號(hào)scds“保持”在指示短路的值（例如邏輯1）上。

雖然在圖2中把鎖存電路26和驅(qū)動(dòng)器20描繪為分開的實(shí)體，但是在一些實(shí)施例中鎖存電路26可以是驅(qū)動(dòng)器20的一部分?？梢园凑杖魏嗡谕姆绞絹碓O(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)器20對(duì)檢測(cè)到的短路的響應(yīng)。例如，可以例如利用與通常對(duì)于斷開晶體管所使用的柵極電阻和/或柵極電壓相比較高的柵極電阻和/或較高的柵極電壓（例如零伏特而不是負(fù)電壓），較慢地執(zhí)行晶體管21的斷開以避免斷開晶體管21時(shí)的電壓峰值。

為了進(jìn)一步說明利用如圖2中所圖示的器件進(jìn)行短路檢測(cè)，圖3和4示出了示例性igbt的示例性切換行為。圖3圖示了正常操作中的切換行為，并且圖4示出了短路情況下的行為。圖3和4示出了隨著時(shí)間以任意單位的各種電壓或電流。圖3和4的曲線僅僅是用于說明，并且時(shí)間尺度和曲線的形式可以根據(jù)晶體管及其控制的實(shí)現(xiàn)方式而變化。由這樣的晶體管在功率應(yīng)用中切換的典型電壓可以處于300到1200v的量級(jí)，盡管更高和更低的電壓也是可能的。典型的電流可以處于10a或100a或1000a的量級(jí)，但是所有其他值也是可能的。

圖3示出了具有電感性負(fù)載的晶體管的閉合（接通）。在圖3中，曲線30標(biāo)示集電極-發(fā)射極電壓，曲線31示出了柵極電壓（例如圖2中的ug），曲線32圖示了負(fù)載電流（例如圖2中的ic），并且曲線33實(shí)質(zhì)上示出了曲線32關(guān)于時(shí)間的導(dǎo)數(shù)（di/dt）。電流關(guān)于時(shí)間的變化可能引起由電感性電流傳感器所看到的感生電壓，例如圖2的電感23上的電壓降。區(qū)域35圖示了其中柵極電壓31具有高于參考電壓（例如圖2中的ug,ref）的值的區(qū)域，所述參考電壓在圖3中處于大約100任意單位。在圖3中，集電極發(fā)射極電壓（曲線30）減小到飽和值，并且在該減小期間，柵極電壓（曲線31）被保持在miller平臺(tái)（miller效應(yīng)），并且參考電壓在圖3的實(shí)施例中高于miller平臺(tái)。miller平臺(tái)的電壓水平可以例如根據(jù)開關(guān)被接通到的電流水平而變化。

區(qū)域34是其中電流增大比預(yù)定電流斜率更強(qiáng)的區(qū)域（曲線32、曲線33的增大高于參考值，例如對(duì)應(yīng)于圖2中的uee’,ref的電感性電壓降的參考值）。如可以看到的，區(qū)域34、35在圖3的情況中不重疊。

圖4示出了對(duì)于短路的相應(yīng)圖。曲線40示出了集電極-發(fā)射極電壓，曲線41圖示了柵極電壓，曲線42圖示了負(fù)載電流，并且曲線43圖示了電流關(guān)于時(shí)間的導(dǎo)數(shù)，即圖4中的曲線40到43分別對(duì)應(yīng)于圖3中的曲線30到33。如可以看到的，由于短路，電流（曲線42）上升到顯著高于圖3的情況的值。此外，在圖4的情況中，其中電流增大的區(qū)域（圖4中的44）與其中柵極電壓（曲線41）比對(duì)于圖3的區(qū)域35所使用的相同參考電壓更高的區(qū)域45重疊。重疊區(qū)段在圖4中被標(biāo)記為46。應(yīng)當(dāng)注意的是，在圖4中不存在miller平臺(tái)，這是因?yàn)樵诙搪返那闆r下晶體管無法像圖3的情況那樣減小其集電極-發(fā)射極電壓。

因此，如根據(jù)比較圖4和3可以看到，在短路的情況下，存在其中柵極電壓（曲線41）高于閾值電壓并且電流對(duì)時(shí)間的導(dǎo)數(shù)（43）是非零的區(qū)段46。圖2的實(shí)施例中的該改變的電流引起電感23上的電壓降，并且導(dǎo)致相應(yīng)地高電壓uee’，特別是該電壓高于閾值uee’,ref。因此，如前面所解釋的，當(dāng)ug和uee’二者具有高于相應(yīng)地選擇的閾值（圖2中的ug,ref和uee’,ref）的絕對(duì)值時(shí)，可以檢測(cè)到短路。

換句話說，在圖3的情況中，圖2的比較器24、25在不同的分開的時(shí)間（例如比較器25在圖3中的區(qū)域34期間，并且比較器24在圖3中的區(qū)域35期間）輸出邏輯1，而在如圖4中所示的短路情況中，兩個(gè)比較器在特定時(shí)間（例如在圖4的區(qū)域46期間）同時(shí)輸出邏輯1。

利用以上解釋的方法，如圖3和4中所圖示的晶體管的接通期間的短路（在本文中也被稱作短路模式1）以及當(dāng)在短路事件之前晶體管已經(jīng)被接通并且恒定的負(fù)載電流正流動(dòng)時(shí)所發(fā)生的短路（在本文中也被稱作短路模式2）二者都可以被檢測(cè)到。對(duì)于當(dāng)晶體管已被閉合時(shí)的短路模式2，柵極電壓已經(jīng)處于其最終值（即高于閾值），并且短路導(dǎo)致電流的快速增大，并且從而導(dǎo)致電壓uee’也像上面那樣超出閾值。因此，不僅可以檢測(cè)到如圖4中所圖示的接通晶體管時(shí)的短路，而且還可以檢測(cè)到當(dāng)晶體管已被接通時(shí)的短路。

當(dāng)在引起短路的路徑中存在剩余雜散電感時(shí)，還可能發(fā)生微小的差異。這樣的雜散電感限制在短路事件處開始的電流增大的斜率。如以上所解釋的，圖4示出了在短路路徑中具有小雜散電感的短路模式1。在存在更高雜散電感的情況下，表示集電極-發(fā)射極電壓的曲線40在其中存在負(fù)載電流43增大的時(shí)間期間將示出更強(qiáng)的陡降。由于負(fù)載電流的增大受到曲線41中示出的柵極-發(fā)射極電壓的增大的控制，因此還可以檢測(cè)到具有剩余雜散電感的過載或短路，所述剩余雜散電感是如此高，使得集電極-發(fā)射極電壓中的陡降可以幾乎達(dá)到晶體管的正常接通時(shí)的水平。

出于比較的目的，圖4中的曲線40b表示高電感性短路模式1，其具有曲線42b中示出的負(fù)載電流的更加緩慢的增大。如可以看到，使用本文所描述的技術(shù)也可能在這里檢測(cè)到短路。按照相應(yīng)的方式可以檢測(cè)到高電感性短路模式2。

如下根據(jù)前面的解釋，在一些實(shí)施例中，參考電壓uee’,ref可以被選擇成使得晶體管21的負(fù)載電流的電阻性電壓降不足以超出正常操作中的閾值，而是需要當(dāng)電流ic增大時(shí)的電感23上的附加的電感性電壓降或者比正常操作中顯著更高的負(fù)載電流ic來超出參考電壓uee’,ref。

因此，在一些實(shí)施例中，uee’,ref可以被選擇成使得晶體管22的歐姆電壓降在ic超出標(biāo)稱值的情況下（例如當(dāng)其是標(biāo)稱值的三倍時(shí)）是足夠的。在這種情況下，還可以檢測(cè)到具有非常高電感的負(fù)載（這導(dǎo)致電流的緩慢增大（更低的di/dt））的短路，照此低的di/dt導(dǎo)致電感23處的低電壓。

實(shí)施例可以與使用晶體管的去飽和來檢測(cè)短路的傳統(tǒng)驅(qū)動(dòng)器一起使用。在圖5中圖示了相應(yīng)的實(shí)施例。為了避免重復(fù)，對(duì)圖5和2的實(shí)施例共同的元件具有相同的附圖標(biāo)記并且將不再進(jìn)行詳細(xì)討論。在圖5中，傳統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)器50被用來控制晶體管21。驅(qū)動(dòng)器50具有去飽和（desat）輸出端子，所述輸出端子在傳統(tǒng)方法中將被用于檢測(cè)晶體管21的去飽和狀態(tài)以便檢測(cè)短路。在圖5的實(shí)施例中，該引腳或端子替換地被用于感測(cè)通過以上關(guān)于圖2到4討論的檢測(cè)方法所指示的短路情況。特別地，在圖5中，比較器24、25的輸出被饋送到與門56，與門56后面可以是比如異步觸發(fā)器之類的鎖存元件和/或延遲元件（圖5中未示出）。與門56的輸出經(jīng)由二極管57與驅(qū)動(dòng)器50的desat輸出端子耦合。驅(qū)動(dòng)器50在desat端子處提供低的恒定電流，所述desat端子在傳統(tǒng)上經(jīng)由二極管57與晶體管21的集電極端子c耦合。在許多傳統(tǒng)情況下，晶體管模塊（特別是igbt模塊）可以具有針對(duì)該情況的附加的集電極端子（輔助集電極端子）。當(dāng)晶體管21處于去飽和中即集電極發(fā)射極電壓超出閾值（例如超出幾伏特）時(shí)，驅(qū)動(dòng)器50無法再對(duì)于該電壓驅(qū)動(dòng)前面提到的恒定電流，并且從而檢測(cè)到錯(cuò)誤。

在圖5的器件中，與門56在沒有檢測(cè)到短路的情況下輸出零（例如零伏特），并且由驅(qū)動(dòng)器50輸出的前面提到的恒定電流可以下降到該零伏特水平，并且因此由驅(qū)動(dòng)器50驅(qū)動(dòng)。在短路的情況下，兩個(gè)比較器24和25都像前面輸出那樣輸出邏輯1，并且因此與門56輸出邏輯1，其例如可以對(duì)應(yīng)于12到15伏特范圍內(nèi)的電壓。對(duì)于這樣的電壓，驅(qū)動(dòng)器50無法再驅(qū)動(dòng)恒定電流，并且因此檢測(cè)到短路情況并且采取適當(dāng)?shù)拇胧?，例如切斷（斷開）晶體管21。

在圖5的實(shí)施例中，例如比較器24、25和與門56可以被集成在模塊中（可能與晶體管21一起），所述模塊隨后可以與傳統(tǒng)驅(qū)動(dòng)器50組合。在一些實(shí)施例中，在與門56的輸出處可以附加地提供低通濾波器和/或比如異步觸發(fā)器之類的鎖存元件。這些元件可以確保在短路的情況下，對(duì)應(yīng)于邏輯1的電壓在與門56的輸出處存在足夠長(zhǎng)的時(shí)間以使得驅(qū)動(dòng)器50作出反應(yīng)。

在前面的實(shí)施例中，柵極電壓ug被施加在柵極端子g與輔助發(fā)射極e’之間，并且在發(fā)射極e與輔助發(fā)射極e’之間測(cè)量電壓uee’。在其他實(shí)施例中，可以使用另一個(gè)輔助發(fā)射極。在圖6中圖示了相應(yīng)的實(shí)施例。圖6圖示了根據(jù)實(shí)施例的器件的一部分。其他部分（例如短路檢測(cè)）可以例如使用如圖2和5中所圖示的兩個(gè)比較器來實(shí)施。

如圖6中所圖示的，當(dāng)驅(qū)動(dòng)器20控制晶體管21時(shí)，在切換事件期間，柵極電流ig經(jīng)由晶體管21的柵極端子g、柵極電阻60、柵極-發(fā)射極電容61、電阻器63和電感62流到輔助發(fā)射極端子e’。電感62和電阻器63例如由結(jié)合線或另一電氣連接形成，如前面所提到的，結(jié)合線或另一電氣連接把晶體管21的發(fā)射極接觸件與輔助發(fā)射極端子e’耦合。取代結(jié)合線，還可以使用其他種類的連接，例如所謂的帶式結(jié)合（ribbonbond）或線夾（clip）。如這里所使用的線夾是更寬的導(dǎo)電條帶，所述導(dǎo)電條帶經(jīng)由焊接或低共熔方法、燒結(jié)等等耦合到芯片管芯上的金屬化。帶式結(jié)合或線夾常常被用于負(fù)載端子。因此，雖然結(jié)合線在本文中作為示例被用于一些電氣連接，但是一般來說可以通過多種方式來實(shí)施本文中的電氣連接。

在晶體管21的切換事件處發(fā)生的ig的改變可能導(dǎo)致電感62和電阻器63上的不可忽略的電壓降，這影響電壓uee’，其在前面解釋的實(shí)施例中被用于檢測(cè)短路。在一些實(shí)例中，取決于dig/dt的量值以及電感62和電阻器63的值，該電壓降對(duì)于先前所討論的電路可能導(dǎo)致短路的意外指示，特別是導(dǎo)致比較器25意外地輸出邏輯1。要注意的是，在其他實(shí)現(xiàn)方式中，取決于所使用的電壓和電流以及特定的晶體管實(shí)現(xiàn)方式，這不一定是問題。這樣的意外檢測(cè)特別可能在切斷（斷開）晶體管21時(shí)發(fā)生，因?yàn)榇藭r(shí)當(dāng)開始切換時(shí)，比較器24輸出邏輯1，其對(duì)應(yīng)于圖3的區(qū)域35。

在其中盡管不存在短路但是存在意外短路檢測(cè)的危險(xiǎn)的這樣的實(shí)現(xiàn)方式中，在實(shí)施例中，如圖6中所示可以提供另一個(gè)輔助發(fā)射極e’’，并且取代電壓uee’，發(fā)射極e與另一個(gè)輔助發(fā)射極e’’之間的電壓uee’’可以被用于檢測(cè)短路情況。另一個(gè)輔助發(fā)射極e’’可以是例如經(jīng)由一條或多條結(jié)合線耦合到晶體管21的發(fā)射極接觸件的附加的端子。由于另一個(gè)輔助發(fā)射極e’’僅被用于獲得電壓uee’’，并且不被用于柵極控制，因此前面所解釋的對(duì)晶體管21進(jìn)行切換時(shí)的效果不會(huì)影響電壓uee’’。

在其他實(shí)施例中，其他端子或內(nèi)部節(jié)點(diǎn)還可以被用于測(cè)量電感性和/或歐姆電壓降。在實(shí)施例中，通常在兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間測(cè)量電感性和/或歐姆電壓降，其中負(fù)載電流在所述兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間流動(dòng)。取決于節(jié)點(diǎn)，必須相應(yīng)地調(diào)節(jié)相應(yīng)的參考電壓uee’,ref。在圖7中示出了針對(duì)這樣的實(shí)施例的示例。同樣，先前已經(jīng)討論的元件或組件具有相同的附圖標(biāo)記，并且將不再進(jìn)行詳細(xì)討論。

取代測(cè)量電壓uee’，在圖7的實(shí)施例中，通過差分放大器70測(cè)量節(jié)點(diǎn)71與發(fā)射極e之間的電壓并且將所述電壓提供到比較器25。除了對(duì)uee’,ref的可能必要的調(diào)節(jié)之外，效果與使用電壓uee’相同，即在ic的高斜率下生成電感23上的高電壓降，其隨后被用于短路檢測(cè)。取代與門56，可以使用任何其他可用的鎖存電路。此外，取代驅(qū)動(dòng)器20，可以使用比如具有desat端子的驅(qū)動(dòng)器50之類的驅(qū)動(dòng)器。節(jié)點(diǎn)71例如可以是包含晶體管21的封裝內(nèi)的金屬導(dǎo)電部件上的節(jié)點(diǎn)，或者直接處在晶體管21的芯片金屬化上的節(jié)點(diǎn)。

在一些實(shí)現(xiàn)方式中，在接通晶體管時(shí)，在負(fù)載電流ic中可能發(fā)生較強(qiáng)的振蕩，這在某些情況下可能導(dǎo)致對(duì)短路的意外檢測(cè)，盡管并不存在短路。在其中可能發(fā)生這種情況的實(shí)現(xiàn)方式中，可以使用檢測(cè)振蕩的檢測(cè)電路，當(dāng)檢測(cè)到振蕩時(shí)，所述電路例如在預(yù)定義的時(shí)間內(nèi)暫時(shí)停用短路檢測(cè)（例如通過把圖2中的鎖存電路26的輸出設(shè)定到零）。例如，當(dāng)例如經(jīng)由電感23上的正的電壓降檢測(cè)到負(fù)的dic/dt時(shí)，可以執(zhí)行這樣的停用。這樣的dic/dt的負(fù)值通常不會(huì)在短路期間發(fā)生，其中ic如參照?qǐng)D4所解釋的那樣增大。

如以上所示，使用電阻22和電感23（其可以是例如以上所解釋的結(jié)合線或另一適當(dāng)?shù)碾姎膺B接的寄生電阻或電感）上的電壓降的測(cè)量，可以主要經(jīng)由電感上的電壓降來檢測(cè)硬短路（其中電流快速增大），而可以經(jīng)由電阻（比如電阻22）上的電壓降來檢測(cè)具有更加緩慢的電流增大的“軟”短路。為了僅檢測(cè)具有高電感性電壓降的硬短路，可以選擇比較器25處的更高閾值電壓。相比之下，“軟”短路需要比較器25處的更低參考電壓，以便對(duì)于短路足夠敏感。在實(shí)施例中，為了降低錯(cuò)誤短路檢測(cè)的可能性，高參考電壓可能是合乎期望的。因此，在實(shí)施例中，提供到比較器25的參考電壓uee’,ref可以是可適配的。

例如，在實(shí)施例中，只要柵極電壓ug低于閾值，就可以使用uee’,ref的相對(duì)更高的值。一旦柵極電壓超出特定閾值，可以使用相對(duì)更低的參考電壓uee’,ref。在這樣的實(shí)施例中，當(dāng)晶體管被接通時(shí)，柵極電壓較低，并且使用高閾值電壓比較器25。因此，可以以針對(duì)錯(cuò)誤檢測(cè)的較高魯棒性來執(zhí)行正常的接通。

當(dāng)在晶體管被接通時(shí)存在短路時(shí)，所述閾值被超出（特別在低電感性短路的情況下）。在高電感性短路的情況下（即經(jīng)由作為（剩余）負(fù)載的高電感的短路），柵極電壓達(dá)到其最大值，而dic/dt行為主要由短路電感主導(dǎo)。當(dāng)使用高柵極電壓時(shí)，電阻器22和電感23上的電壓降與更低的閾值電壓進(jìn)行比較，從而也能夠檢測(cè)這種類型的故障。此外，通過這樣做，檢測(cè)可以在晶體管的接通狀態(tài)期間對(duì)非常軟的短路快速作出反應(yīng)。

在一些應(yīng)用中，可以組合使用多個(gè)功率晶體管。在這樣的應(yīng)用中，可能發(fā)生的情況是，對(duì)一個(gè)晶體管的切換會(huì)意外地觸發(fā)另一個(gè)晶體管中的短路檢測(cè)。在這樣的情況下，為了防止一個(gè)晶體管的切換期間的錯(cuò)誤短路檢測(cè)，可以暫時(shí)停用另一個(gè)晶體管的短路檢測(cè)?，F(xiàn)在將參照?qǐng)D8和9討論針對(duì)這樣的方法的示例。

圖8示出了一種應(yīng)用情形，在所述應(yīng)用情形中功率晶體管82a、82b、82c、85a、85b和85c被用來控制電動(dòng)機(jī)81。在圖8的實(shí)施例中，電動(dòng)機(jī)81是三相電動(dòng)機(jī)。附圖標(biāo)記80標(biāo)示電源，例如電池和/或緩沖電容器。在一些實(shí)施例中，電池80可以是汽車的電池，并且電動(dòng)機(jī)81可以是汽車中的電動(dòng)機(jī)。晶體管82a和85a形成向電動(dòng)機(jī)81的第一端子選擇性地供給電流的第一半橋，晶體管82b和85b形成向電動(dòng)機(jī)81的第二端子選擇性地供給電流的第二半橋，并且晶體管82c和85c形成向電動(dòng)機(jī)81的第三端子選擇性地供給電流的第三半橋。如圖8中所圖示的，晶體管82a到82c、85a到85c分別被提供有續(xù)流二極管83a到83c、86a到86c。

在實(shí)施例中，出于成本原因，在圖8中總體上被標(biāo)記為84的晶體管85a到85c（也被稱作低側(cè)晶體管）由共同的邏輯供給。特別地，圖8中的晶體管85a、85b和85c具有共同的負(fù)載發(fā)射極端子e，但是具有單獨(dú)的輔助發(fā)射極端子e’1、e’2、e’3以及單獨(dú)的柵極端子g1、g2和g3。對(duì)于晶體管82a到82c，在實(shí)施例中提供具有單獨(dú)的發(fā)射極端子e的單獨(dú)的短路檢測(cè)邏輯，使得該問題對(duì)于這些晶體管沒有那么嚴(yán)重。

附圖標(biāo)記87a到87c和88a到88c指示例如通過結(jié)合線和/或其他連接元件的寄生電感，類似于前面提到的實(shí)施例的電感23。

對(duì)于晶體管85a到85c的短路檢測(cè)例如可以使用與對(duì)應(yīng)的晶體管相關(guān)聯(lián)的發(fā)射極端子e與輔助發(fā)射極端子e’之間的電壓降，如前面所解釋的那樣。但是，對(duì)晶體管85a到85c之一的切換可能引起電感88a到88c處的電壓降，這可能導(dǎo)致另一個(gè)晶體管處的錯(cuò)誤短路檢測(cè)。因此，在實(shí)施例中，對(duì)于一個(gè)晶體管（例如晶體管85a）的短路檢測(cè)只有在其他晶體管（例如85b和85c）當(dāng)前都沒有進(jìn)行切換時(shí)才是活動(dòng)的。換句話說，只有當(dāng)其他晶體管處于穩(wěn)定的閉合或斷開情況時(shí)，短路檢測(cè)才是活動(dòng)的。

通過監(jiān)測(cè)柵極g1、g2、g3處的柵極電壓可以獲得該條件。例如，當(dāng)柵極電壓低于下限閾值時(shí)，例如零伏特或-5伏特，晶體管處于穩(wěn)定斷開狀態(tài)。如果柵極電壓高于上限閾值，例如+11伏特、+12伏特等等，晶體管處于穩(wěn)定閉合狀態(tài)。如果柵極電壓處于前面提到的閾值之間，則晶體管被評(píng)估為剛好切換。

由于這樣的切換事件通常具有非常短的持續(xù)時(shí)間，例如小于一毫秒，因此短路檢測(cè)僅僅對(duì)于短的時(shí)間被停用。

圖9示出了例如對(duì)于圖8的三個(gè)晶體管85a到85c可用的檢測(cè)邏輯。對(duì)于每一個(gè)晶體管，分別提供輸入級(jí)90a、90b和90c。在下文中將詳細(xì)描述輸入級(jí)90a。輸入級(jí)90b、90c二者都被相應(yīng)地實(shí)施，并且附圖標(biāo)記彼此對(duì)應(yīng)，其中對(duì)于輸入級(jí)90a的“a”由對(duì)于輸入級(jí)90b的“b”和對(duì)于輸入級(jí)90c的“c”取代。例如，輸入級(jí)90a的組件91a對(duì)應(yīng)于輸入級(jí)90b中的組件91b，并且對(duì)應(yīng)于輸入級(jí)90c中的組件91c。

輸入級(jí)90a包括第一比較器91a、第二比較器92a和與門94a。比較器91a實(shí)質(zhì)上對(duì)應(yīng)于前面例如在圖2中討論的比較器25，并且把由第一晶體管（例如圖8的85a）的負(fù)載電流在電感性負(fù)載（例如結(jié)合線的電感，如前面所討論的那樣）處引起的電壓降與參考值進(jìn)行比較。第一晶體管的電壓降被標(biāo)記為di/dt1（因?yàn)殡姼行噪妷航等Q于負(fù)載電流對(duì)時(shí)間的導(dǎo)數(shù)），并且相應(yīng)的參考值在圖9中被標(biāo)記為di/dtref。di/dtref可以例如對(duì)應(yīng)于前面所討論的uee’,ref。如前面關(guān)于圖2所解釋的值di/dt1和di/dtref是負(fù)值，使得當(dāng)電壓降的絕對(duì)值超出閾值時(shí)，比較器91a輸出邏輯1。

第二比較器92a把第一晶體管的柵極電壓（其在圖9中被標(biāo)記為gate1）與上限柵極電壓閾值gateref,high（其可以對(duì)應(yīng)于圖2的ug,ref）進(jìn)行比較。當(dāng)?shù)谝痪w管的柵極電壓超出參考值gateref,high時(shí)，第二比較器92a輸出邏輯1。當(dāng)兩個(gè)比較器91a、92a都輸出邏輯1時(shí)，與門94a輸出邏輯1，其如前面所討論的那樣可以指示短路情況。

此外，輸入級(jí)98包括第三比較器93a。第三比較器93a把柵極電壓gate1與小于參考值gateref,high的下限參考值gateref,low進(jìn)行比較。當(dāng)柵極電壓gate1超出下限柵極參考值gateref,low時(shí)，第三比較器93a輸出邏輯1，并且否則輸出邏輯0。

第二比較器92a和第三比較器93a的輸出被提供到異或門95a。當(dāng)?shù)谝痪w管處于切斷狀態(tài)時(shí)，柵極電壓gate1低（低于下限參考gateref,low），并且因此兩個(gè)比較器92a、93a都輸出邏輯0。因此，在該狀態(tài)下，異或門輸出邏輯0。

當(dāng)晶體管完全接通時(shí)，柵極電壓gate1超出兩個(gè)參考電壓gateref,high和gateref,low，并且因此兩個(gè)比較器92a、93a都輸出邏輯1。因此，在該狀態(tài)下，異或門95a也輸出邏輯0。

當(dāng)晶體管正在切換時(shí)，柵極電壓處于gateref,low與gateref,high之間。在該狀態(tài)下，比較器93a輸出邏輯1，并且比較器92a輸出邏輯0。因此，在該狀態(tài)下，異或門95a輸出邏輯1。因此，總而言之，異或門95a在晶體管正在進(jìn)行切換時(shí)輸出邏輯1，并且在晶體管處于穩(wěn)定切斷狀態(tài)或穩(wěn)定接通狀態(tài)時(shí)輸出邏輯0。

因此，在輸入級(jí)90a中，第二比較器92a具有兩項(xiàng)功能：一方面其被用于類似于圖2的比較器24的短路檢測(cè)（經(jīng)由與門94a）；以及另一方面其被用于檢測(cè)晶體管的切換狀態(tài)（經(jīng)由異或門95a）。在其他實(shí)施例中，對(duì)于這兩項(xiàng)功能可以使用單獨(dú)的比較器，其可能具有不同的閾值。

如以上所提到的，輸入級(jí)90b、90c相應(yīng)地進(jìn)行操作。

在圖9的實(shí)施例中，參考值（di/dtref、gateref,high和gateref,low）對(duì)于所有三個(gè)輸入級(jí)90a、90b、90c都是相同的。在其他實(shí)施例中，對(duì)于不同的輸入級(jí)可以使用不同的閾值電壓。

異或門95a、95b和95c的輸出被提供到三或門（tripleorgate）96。因此，當(dāng)三個(gè)晶體管當(dāng)中的至少一個(gè)當(dāng)前正在進(jìn)行切換時(shí)（即其柵極電壓處于gateref,low與gateref,high之間），三或門96輸出邏輯1，并且只有當(dāng)所有晶體管都沒有在進(jìn)行切換時(shí)才輸出邏輯0。

此外，圖9的檢測(cè)邏輯包括分別對(duì)于每一個(gè)晶體管的輸出級(jí)97a、97b和97c。輸出級(jí)97a到97c具有相同的結(jié)構(gòu)，并且類似于輸入級(jí)，將僅對(duì)輸出級(jí)97a進(jìn)行詳細(xì)描述，其他輸出級(jí)97b、97c相應(yīng)地進(jìn)行操作。

輸出級(jí)97a包括與門98a和異或非門99a。異或非99a接收來自異或門95a和三或門96的輸出。當(dāng)異或門95a和三或門96二者都輸出邏輯0時(shí)（沒有一個(gè)晶體管正在進(jìn)行切換），異或非門99a輸出邏輯1。當(dāng)異或門95a和三或門96二者都輸出邏輯1時(shí)（第一晶體管正在進(jìn)行切換），異或非門99a也輸出邏輯1。在這兩種情況中，接收異或非門99a和與門94a的輸出的與門98a具有根據(jù)與門94a的輸出狀態(tài)的輸出狀態(tài)，并且因此輸出由與門94a提供的短路檢測(cè)。換句話說，在這些情況中，短路檢測(cè)被啟用。

但是，當(dāng)異或門95a輸出邏輯0并且三或門96輸出邏輯1時(shí)，這意味著第一晶體管沒有在進(jìn)行切換，但是其他晶體管之一當(dāng)前正在進(jìn)行切換。在這種情況下，異或非門99a輸出邏輯0，并且因此與門98a也輸出邏輯0，從而實(shí)際上在其他兩個(gè)晶體管當(dāng)中的一個(gè)（或兩個(gè)）的切換期間禁用了對(duì)于第一晶體管的短路檢測(cè)。這同樣適用于其他晶體管。

應(yīng)當(dāng)注意的是，雖然圖8和9示出了對(duì)于三個(gè)晶體管的示例，但是這里所描述的技術(shù)的應(yīng)用不限于三個(gè)晶體管（或者如圖8中的三個(gè)半橋），而是可以被應(yīng)用于任意多個(gè)晶體管（例如兩個(gè)晶體管或者四個(gè)或更多個(gè)晶體管，兩個(gè)半橋或者四個(gè)或更多個(gè)半橋），其中晶體管之一中的切換事件可能導(dǎo)致其他晶體管之一中的錯(cuò)誤短路檢測(cè)。

如前面所提到的，在一些實(shí)施例中，取代立即完全切換晶體管，至少首先可以減小電流。圖10圖示了相應(yīng)的實(shí)施例。同樣，為了避免重復(fù)，在先前的附圖（比如圖2）中已經(jīng)討論的特征和元件具有相同的附圖標(biāo)記，并且將不再進(jìn)行詳細(xì)討論。

在圖10中，附加地明確示出了柵極電阻100，盡管這樣的柵極電阻也可以存在于其他實(shí)施例中。此外，圖10的實(shí)施例中的晶體管21的柵極端子經(jīng)由齊納（zener）二極管101、可選的二極管102和晶體管103耦合到接地。晶體管103由鎖存電路26輸出的短路檢測(cè)信號(hào)控制。

只要沒有檢測(cè)到短路，晶體管103就斷開，并且由齊納二極管101、二極管102和晶體管103提供的路徑實(shí)質(zhì)上對(duì)所示出的器件的操作沒有影響。一旦檢測(cè)到短路，鎖存電路26的輸出信號(hào)就閉合晶體管102。這就把晶體管21的柵極電壓降低到齊納二極管101的反向電壓，例如降低到8與12v之間。因此，盡管發(fā)生短路，晶體管21仍然進(jìn)行操作，但是具有降低的柵極電壓并且因此具有更低的負(fù)載電流，這導(dǎo)致降低的功率耗散。在這些情況下，晶體管21可以在不受損壞的情況下承載短路電流更長(zhǎng)的時(shí)間。在一段時(shí)間之后，驅(qū)動(dòng)器20隨后可以完全切斷晶體管21。例如，驅(qū)動(dòng)器20可以基于來自鎖存電路26的信號(hào)切斷晶體管21，或者可以使用傳統(tǒng)的基于去飽和的短路檢測(cè)。

二極管102是可選的，并且在晶體管21斷開并且負(fù)的柵極電壓被用于斷開晶體管21時(shí)防止電流從接地經(jīng)由柵極電阻器100流到驅(qū)動(dòng)器20。

圖11圖示了根據(jù)另一個(gè)實(shí)施例的器件。圖11的器件同樣包括晶體管21，其經(jīng)由柵極電壓vgate使用柵極端子而經(jīng)由柵極電阻器110受到控制。此外，晶體管21具有如前面解釋的集電極端子c、發(fā)射極端子e和輔助發(fā)射極端子e’。111表示例如由結(jié)合線引起的輔助發(fā)射極端子e’與發(fā)射極端子e之間的電感和電阻，如前面所解釋的那樣。

圖11的實(shí)施例包括如前面所解釋的短路檢測(cè)電路，所述電路具有對(duì)應(yīng)于前面所解釋的比較器24、25的比較器1111和1112。vref,gate對(duì)應(yīng)于前面所解釋的ug,ref，并且vref,di/dt對(duì)應(yīng)于前面所解釋的uee’,ref。比較器1111、1112的輸出被饋送到與門1113，所述與門1113例如對(duì)應(yīng)于前面所討論的與門56。因此，來自與門1113的邏輯1輸出指示短路情況。

此外，圖11的實(shí)施例包括附加的電路，接下來將對(duì)所述電路的功能進(jìn)行解釋。

電路部分116包括比較器118以及由電阻器119和電容器1110形成的低通濾波器。比較器118把柵極電壓與參考電壓vref進(jìn)行比較。當(dāng)柵極電壓小于指示晶體管21的切斷狀態(tài)的電壓水平vref,off（例如0v）時(shí)，比較器118向前面提到的低路徑輸出邏輯0。因此，與門117輸出邏輯0，這使得圖11的實(shí)施例中是p溝道m(xù)osfet的晶體管111閉合。因此，晶體管21的柵極接觸件處的柵極電壓經(jīng)由晶體管111和二極管112被拉到預(yù)定值vc。

當(dāng)柵極驅(qū)動(dòng)器現(xiàn)在被激活以閉合晶體管21時(shí)，由于二極管112正在阻斷，因此晶體管21的柵極處的電位可以上升到vc并且更高。在達(dá)到vc之前，在比較器118處超出vref,off，使得比較器118向低路徑119、1110輸出邏輯1。因此，根據(jù)低通濾波器的時(shí)間常數(shù)，耦合到塊116的與門117的輸入上升到邏輯1。

與門1113的輸出耦合到觸發(fā)器1114，并且觸發(fā)器1114的反相輸出耦合到與門117的輸入。當(dāng)在前面提到的晶體管21的閉合處不存在短路時(shí)，與門1113輸出邏輯0，并且因此觸發(fā)器1114的反相輸出向與門117輸出邏輯1。當(dāng)與門117的兩個(gè)輸入都處于邏輯1時(shí)（在低通濾波器的時(shí)間常數(shù)之后），與門117輸出邏輯1，從而斷開晶體管111。因此，柵極電壓可以繼續(xù)上升，從而最終閉合晶體管21。在圖11的實(shí)施例中，與門117被設(shè)計(jì)成使得與門117的輸出處的邏輯1達(dá)到由晶體管21的操作柵極電壓給出的最小電壓，所述電壓例如可以處于例如8到18v的范圍內(nèi)。在其他實(shí)施例中，可以使用具有對(duì)于邏輯1的比如3.3v的標(biāo)準(zhǔn)邏輯電平的邏輯門。在這種情況下，電平移位器或其他適當(dāng)?shù)碾娐房梢员挥脕砘谟杀热缗c門117之類的邏輯門輸出的電壓提供適當(dāng)?shù)臇艠O控制電壓。

但是，如果存在短路，則觸發(fā)器1114的反相輸出的輸出是0（因?yàn)樵谶@種情況下與門1113輸出邏輯1），并且晶體管111保持導(dǎo)通。這至少在某種程度上抑制了晶體管21的柵極電壓的上升，從而延遲晶體管完全接通，并且因此降低了晶體管21在由于所檢測(cè)到的短路被關(guān)斷之前而損壞的概率。

圖11中的附圖標(biāo)記113標(biāo)示提供電壓vc的電容。取代電容113，還可以提供齊納二極管。在一些實(shí)施例中，vc例如可以處于例如5到12v的量級(jí)。

此外，觸發(fā)器1114的重置輸入r與比較器1111的輸出耦合。這可以導(dǎo)致在短路情況過去之后的觸發(fā)器1114的自重置功能。

可以根據(jù)晶體管21如何被驅(qū)動(dòng)來選擇vref,off。當(dāng)柵極電壓被設(shè)定到負(fù)電壓以用于斷開晶體管21時(shí)，vref,off例如可以被設(shè)定到0v或負(fù)電壓。當(dāng)柵極電壓被設(shè)定到0v以用于斷開晶體管21時(shí)，vref,off例如可以被設(shè)定到0v與晶體管21的閾值電壓之間的值。

通過相應(yīng)地改變邏輯電平，圖11中圖示的邏輯可以被適配于使用n溝道晶體管而不是p溝道晶體管111。

如已經(jīng)提到的，所示出的各種修改可以彼此組合。例如，雖然幾個(gè)實(shí)施例示出了圖2的實(shí)施例的修改，但是來自不同實(shí)施例的這些修改當(dāng)中的兩項(xiàng)或更多項(xiàng)可以被聯(lián)合實(shí)施。

圖12圖示了根據(jù)實(shí)施例的方法。雖然圖12的方法被示出并且描述為一系列動(dòng)作或事件，但是這些動(dòng)作或事件被呈現(xiàn)的順序不要被解釋為限制性的。圖12的方法可以使用關(guān)于圖1到11所示出并討論的器件來實(shí)施，但是不限于此。關(guān)于圖1到11的器件所討論的修改和變型也可以被應(yīng)用于圖12的方法。

在圖12中的120處，提供半導(dǎo)體開關(guān)的控制端子處的電壓，例如igbt或mosfet的柵極電壓。在121處，提供由負(fù)載端子處的負(fù)載電流的電壓降所引起的電壓，例如以上所描述的發(fā)射極與輔助發(fā)射極之間的電壓。在122處，基于在120和121處提供的電壓的量值檢測(cè)短路情況。例如，如前面所解釋的，當(dāng)兩個(gè)電壓同時(shí)超出對(duì)應(yīng)的量值（特別是絕對(duì)量值）時(shí)，可以確定短路情況。

如已經(jīng)提到的，以上的實(shí)施例應(yīng)當(dāng)被解釋為作出限制，而是僅僅用于說明性目的。

本文所使用的術(shù)語“具有”、“含有”、“包含”、“包括”等等是開放性術(shù)語，其指示所陳述的元件或特征的存在，而不排除附加的元件或特征。除非上下文明確地另行指示，否則冠詞“一”、“一個(gè)”和“該”意圖包括復(fù)數(shù)和單數(shù)。

考慮到以上的變型和應(yīng)用范圍，應(yīng)當(dāng)理解的是，本發(fā)明不受限于前述的描述，也不受限于附圖。替代地，本發(fā)明僅由所附權(quán)利要求書及其法律等效物限制。