比較器48因此是實例，該實例用于將得出的高頻電流(IHF, Ist)與根據(jù)功率半導(dǎo)體開關(guān)10的開關(guān)狀態(tài)的、基于對功率半導(dǎo)體開關(guān)10加載高頻電壓(UHF)而期望的高頻電流(IHF,Scill)進行比較的部件。
[0032]當比較器48確定一致性或在預(yù)定的或能預(yù)定的容差范圍之內(nèi)的一致性時，比較器48在其作為監(jiān)控電路40的輸出端52起作用的輸出端處發(fā)送正常信號(Gut-Signal)。當這兩個借助于比較器48比較的電流或電流值不存在一致性或不存在足夠的一致性時，比較器48相應(yīng)地發(fā)送故障信號(Fehler-Signal)。例如考慮第一定義的信號電平和第二定義的信號電平作為正常信號和作為故障信號，從而在監(jiān)控電路40的輸出端52處提供的信號被處理為二進制信號，并顯示相應(yīng)地監(jiān)控的功率半導(dǎo)體開關(guān)10的狀態(tài)。
[0033]監(jiān)控電路裝置40能夠在模擬的基礎(chǔ)之上或數(shù)字的基礎(chǔ)之上實現(xiàn)和工作。提出的解決方案的優(yōu)勢在于，監(jiān)控功率半導(dǎo)體開關(guān)10的功能而不影響相應(yīng)的功率回路56，58 (圖6)中。監(jiān)控電路40能夠與電路部分30—起集成在“智能的”半導(dǎo)體模塊60中，如同示意性簡化地在圖6中示出的那樣。
[0034]圖6中的示意圖示出了以示意性簡化的方框圖形式的半導(dǎo)體模塊60，該半導(dǎo)體模塊根據(jù)在此描述的方法工作。相應(yīng)地，半導(dǎo)體模塊60是對用于監(jiān)控功率半導(dǎo)體開關(guān)10的裝置的實例，該裝置包括全部到目前為止所描述的、特別是以集成的形式的功能單元。因此，半導(dǎo)體模塊60至少包括相應(yīng)的功率半導(dǎo)體開關(guān)10，必要時的功率半導(dǎo)體開關(guān)10和反向二極管16、根據(jù)圖4闡述的電路部分30和根據(jù)圖5闡述的監(jiān)控電路40。能夠借助于開關(guān)22或類似物驅(qū)控這樣的半導(dǎo)體模塊60。相應(yīng)得出的驅(qū)控信號62傳輸給功率半導(dǎo)體開關(guān)10和監(jiān)控電路40。此外，借助于電路部分30和在該處產(chǎn)生的、具有在功率半導(dǎo)體開關(guān)10的開關(guān)閾值之上的頻率的高頻信號64的高頻電壓(UHF)來驅(qū)控功率半導(dǎo)體開關(guān)10 (從電路部分30至功率半導(dǎo)體開關(guān)10的水平向右指的箭頭)。借助于電路部分30、例如借助于該處的分流電阻36來檢測在此流動的、取決于功率半導(dǎo)體開關(guān)10的輸入端電容的高頻電流(IHF)(從功率半導(dǎo)體開關(guān)10至電路部分30的水平向左指的箭頭)，以及繼續(xù)傳輸給監(jiān)控電路40 (從電路部分30至監(jiān)控電路40的垂直向下指的箭頭)。驅(qū)控信號62傳輸給功率半導(dǎo)體開關(guān)10以及同時地也傳輸給監(jiān)控電路40。根據(jù)驅(qū)控信號62的狀態(tài)，在監(jiān)控電路40內(nèi)部得出根據(jù)狀態(tài)的期望的高頻電流或根據(jù)狀態(tài)的用于期望的高頻電流的大小。該電流或該大小借助于監(jiān)控電路40與由電路部分30獲得的實際的高頻電流或者用于由電路部分30獲得的實際的高頻電流的大小進行比較。在監(jiān)控電路40的輸出端52處和在半導(dǎo)體模塊60的與之重疊的輸出端處存在取決于比較結(jié)果的功率半導(dǎo)體狀態(tài)信號66，為了監(jiān)控功率半導(dǎo)體開關(guān)10能夠評估并且在運行中評估該功率半導(dǎo)體狀態(tài)信號。因此，由監(jiān)控電路40所包括的比較器48是用于根據(jù)實際的與期望的高頻電流的比較結(jié)果來產(chǎn)生功率半導(dǎo)體狀態(tài)信號66的部件的實例。
[0035]相應(yīng)的功率回路56，58與相應(yīng)的功率半導(dǎo)體開關(guān)10的漏極接口和源極接口或者與集電極接口和發(fā)射極接口連接。在這樣的半導(dǎo)體模塊60的監(jiān)控電路40的輸出端52處量取的功率半導(dǎo)體狀態(tài)信號66顯示了相應(yīng)的功率半導(dǎo)體開關(guān)10的操作性能。只要當前在該處有信號，該信號指出期望的和實際的高頻電流的一致性或足夠的一致性，由半導(dǎo)體模塊60所包括的功率半導(dǎo)體開關(guān)10能夠視為被安全地認證了。
[0036]為了對于功率半導(dǎo)體開關(guān)10的柵極電容可替換地或除此之外也檢測在漏極和源極或者在集電極和發(fā)射極之間的電容，在該處也能夠加入高頻電壓。為此，圖7中的示意圖不出相應(yīng)的電路部分30’。電路部分包括去親合二極管68和與去親合二極管68并聯(lián)的電容(根據(jù)圖3的驅(qū)控電路20在圖7中僅僅作為功能框圖示出)。借助于電路部分30’實現(xiàn)的功能性也能夠理解為去耦合電路。由電路部分包括的電容基本上不允許在功率半導(dǎo)體開關(guān)10的需要測量的電容之下，由此能夠?qū)崿F(xiàn)足夠的測量精度。
[0037]盡管本發(fā)明在細節(jié)上通過實施例詳細地進行了闡述和描述，然而本發(fā)明不僅僅局限于這個或這些已公開的實例以及用于能夠由本領(lǐng)域技術(shù)人員推導(dǎo)得出的具有電容性的特性的其他的元器件的變體，而不脫離本發(fā)明的保護范圍。例如利用在此介紹的方法也能夠檢驗以所謂的結(jié)型場效應(yīng)管(JFET)形式的功率半導(dǎo)體。
[0038]在這里提出的說明書的前面部分中的各個方面由此能夠簡短地總結(jié)如下:給出用于監(jiān)控功率半導(dǎo)體開關(guān)10的裝置以及一種用于監(jiān)控功率半導(dǎo)體開關(guān)10的相應(yīng)的方法，其中該裝置包括:用于對功率半導(dǎo)體開關(guān)加載具有在功率半導(dǎo)體開關(guān)的開關(guān)閾值之上的頻率的高頻電壓(UHF)的部件30 ;用于檢測基于對功率半導(dǎo)體開關(guān)加載高頻電壓(UHF)而得出的高頻電流(IHF,Ist)的部件36;用于將得出的高頻電流(IHF,Ist)與根據(jù)功率半導(dǎo)體開關(guān)的開關(guān)狀態(tài)的、基于對功率半導(dǎo)體開關(guān)10加載尚頻電壓(UHF)而期望的尚頻電流(IHF,Sciii)進tx比較的部件(40，48);以及用于根據(jù)比較的結(jié)果產(chǎn)生功率半導(dǎo)體狀態(tài)信號的部件48。
【主權(quán)項】
1.一種用于監(jiān)控功率半導(dǎo)體開關(guān)(10)的裝置，具有: -用于對所述功率半導(dǎo)體開關(guān)(10)加載具有在所述功率半導(dǎo)體開關(guān)(10)的開關(guān)閾值之上的頻率的高頻電壓(UHF)的部件(30)， -用于檢測基于對所述功率半導(dǎo)體開關(guān)(10)加載所述高頻電壓(UHF)而得出的高頻電流(IHF,ist)的部件(36)，和 -用于將所述得出的高頻電流(IHF,Ist)與根據(jù)所述功率半導(dǎo)體開關(guān)(10)的開關(guān)狀態(tài)基于對所述功率半導(dǎo)體開關(guān)(10)加載所述高頻電壓(UHF)而期望的高頻電流(IHF,Scill)進行比較的部件(40，48)，以及 -用于取決于比較的結(jié)果產(chǎn)生功率半導(dǎo)體狀態(tài)信號￠6)的部件(48)。2.根據(jù)權(quán)利要求1的裝置，其中，具有高頻電壓源(32)和串聯(lián)的去耦合電容器(34)的電路部分(30)作為用于對所述功率半導(dǎo)體開關(guān)(10)加載具有在所述功率半導(dǎo)體開關(guān)(10)的開關(guān)閾值之上的頻率的高頻電壓(UHF)的部件(30)起作用。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的裝置，其中，分流電阻(36)作為用于檢測基于對所述功率半導(dǎo)體開關(guān)(10)加載所述高頻電壓(UHF)而得出的高頻電流(IHF,Ist)的部件(36)起作用。4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的裝置，其中，具有高頻電流實際值測定裝置(46)、高頻電流額定值測定裝置(50)和比較器(48)的監(jiān)控電路(40)作為用于將所述得出的高頻電流(IHF, iJ與根據(jù)所述功率半導(dǎo)體開關(guān)(10)的開關(guān)狀態(tài)基于對所述功率半導(dǎo)體開關(guān)(10)加載所述高頻電壓(UHF)而期望的高頻電流(IHF,Scill)進行比較的部件(40，48)起作用。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的裝置，其中，所述高頻電流額定值測定裝置(50)具有第一存儲位置和第二存儲位置，其中在所述第一存儲位置存有用于在所述功率半導(dǎo)體開關(guān)(10)的第一開關(guān)狀態(tài)中期望的高頻電流(IHF,Scilll)的大小，并且在所述第二存儲位置存有用于在所述功率半導(dǎo)體開關(guān)(10)的第二開關(guān)狀態(tài)中期望的高頻電流(Ihf,Sci112)的大小，并且其中所述第一存儲位置或者所述第二存儲位置能夠取決于能輸送給所述功率半導(dǎo)體開關(guān)(10)的驅(qū)控信號(62)來選擇。6.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的裝置，其中，比較器(48)作為用于取決于分別得出的高頻電流(IHF,Ist)與所述期望的高頻電流(IHF,Scill)比較的結(jié)果來產(chǎn)生功率半導(dǎo)體狀態(tài)信號(66)的部件(48)起作用。7.一種用于監(jiān)控功率半導(dǎo)體開關(guān)(10)的方法， -其中，利用具有在所述功率半導(dǎo)體開關(guān)(10)的開關(guān)閾值之上的頻率的高頻電壓(uHF)驅(qū)控所述功率半導(dǎo)體開關(guān)(10)， -其中，檢測基于對所述功率半導(dǎo)體開關(guān)(10)加載所述高頻電壓(UHF)而得出的高頻電流(Inf, 1st)， -其中，將所述得出的高頻電流(iHF,Ist)與根據(jù)所述功率半導(dǎo)體開關(guān)(10)的開關(guān)狀態(tài)基于對所述功率半導(dǎo)體開關(guān)(10)加載所述高頻電壓(UHF)而期望的高頻電流(IHF,Scill)進行比較，以及 -其中，取決于所述比較的結(jié)果產(chǎn)生功率半導(dǎo)體狀態(tài)信號(66)。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中，借助于具有高頻電壓源(32)和串聯(lián)的去耦合電容器(34)的電路部分(30)、利用具有在所述功率半導(dǎo)體開關(guān)(10)的所述開關(guān)閾值之上的頻率的所述高頻電壓(UHF)來驅(qū)控所述功率半導(dǎo)體開關(guān)(10)。9.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的方法，其中，所述得出的高頻電流(IHF,Ist)與根據(jù)所述功率半導(dǎo)體開關(guān)(10)的開關(guān)狀態(tài)基于對所述功率半導(dǎo)體開關(guān)(10)加載所述高頻電壓(UHF)而期望的高頻電流(IHF,Scill)的所述比較借助于監(jiān)控電路(40)實現(xiàn)，所述監(jiān)控電路包括高頻電流實際值測定裝置(46)、高頻電流額定值測定裝置(50)和比較器(48)。10.根據(jù)權(quán)利要求7、8或9所述的方法，其中，借助于高頻電流額定值測定裝置(50)產(chǎn)生基于對所述功率半導(dǎo)體開關(guān)(10)加載所述高頻電壓(UHF)而期望的高頻電流(IHF,Scill)，所述高頻電流額定值測定裝置包括第一存儲位置和第二存儲位置，其中在所述第一存儲位置存有用于在所述功率半導(dǎo)體開關(guān)(10)的第一開關(guān)狀態(tài)中期望的高頻電流(IHF,Scilll)的大小，并且在所述第二存儲位置存有用于在所述功率半導(dǎo)體開關(guān)(10)的第二開關(guān)狀態(tài)中期望的高頻電流(IHF,&112)的大小，并且其中取決于能輸送給所述功率半導(dǎo)體開關(guān)(10)的驅(qū)控信號￠2)選擇所述第一存儲位置或者所述第二存儲位置。11.一種具有根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項所述的裝置和/或用于實施根據(jù)權(quán)利要求7至10中任一項所述的方法的部件(30，40)的半導(dǎo)體模塊(60)。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于監(jiān)控功率半導(dǎo)體開關(guān)(10)的裝置以及一種用于監(jiān)控功率半導(dǎo)體開關(guān)(10)的相應(yīng)的方法，該裝置包括：部件(30)，用于對功率半導(dǎo)體開關(guān)(10)加載具有在功率半導(dǎo)體開關(guān)(10)的開關(guān)閾值之上的頻率的高頻電壓(UHF)；部件(36)，用于檢測基于對功率半導(dǎo)體開關(guān)(10)加載高頻電壓(UHF)而得出的高頻電流(IHF，Ist)；部件(40，48)，用于將得出的高頻電流(IHF，Ist)與根據(jù)功率半導(dǎo)體開關(guān)(10)的開關(guān)狀態(tài)基于對功率半導(dǎo)體開關(guān)(10)加載高頻電壓(UHF)而期望的高頻電流(IHF，Soll)進行比較；以及部件(48)，用于取決于比較的結(jié)果產(chǎn)生功率半導(dǎo)體狀態(tài)信號(66)。
【IPC分類】G01R31/27, H03K17/18
【公開號】CN105324675
【申請?zhí)枴緾N201480034065
【發(fā)明人】馬克-馬蒂亞斯·巴克蘭
【申請人】西門子公司
【公開日】2016年2月10日
【申請日】2014年5月7日
【公告號】DE102013211411A1, EP2989476A1, US20160124040, WO2014202274A1