[發明專利]用于功率半導體開關中的短路檢測的方法和器件

有效

• 申請號: 201710111978.9
• 申請日: 2017-02-28
• 公開（公告）號: CN107132466B
• 公開（公告）日: 2020-06-16
• 發明（設計）人: M-M.巴克蘭;S.海因;A.毛德
• 申請（專利權）人: 英飛凌科技股份有限公司
• 主分類號: G01R31/26
• 分類號: G01R31/26;G01R31/27;G01R31/52;G01R31/56
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 申屠偉進;杜荔南

本發明涉及用于功率半導體開關中的短路檢測的方法和器件。提供了檢測與半導體開關有關的短路情況的器件和方法。當開關的控制信號超出第一參考并且開關的負載電流的改變超出第二參考時，可以確定短路情況。

技術領域

本申請涉及針對功率半導體開關的短路檢測。

背景技術

比如功率金屬氧化物半導體場效應晶體管（MOSFET）或絕緣柵雙極型晶體管（IGBT）之類的功率半導體開關器件被用來對高電壓和/或電流進行切換。例如在汽車領域中，這樣的功率半導體開關可以被用來把電動機與幾百伏特量級的供電電壓選擇性地耦合，從而具有10A以上的量級的相應的高電流。例如在耦合到開關的負載中發生短路的情況下，由于高電壓，極高的電流可能會流動，這可能損壞或者甚至破壞半導體開關器件。因此，所期望的是檢測這樣的短路情況并且采取適當的步驟，例如斷開（切斷）半導體開關器件，從而中斷任何電流流動。

傳統的方法使用半導體開關器件的去飽和行為來檢測短路。本申請的上下文中的去飽和行為意味著半導體開關正在限制流經半導體開關的負載端子的電流，并且供電電壓的至少一大部分跨半導體開關的負載端子降低。但是，這種方法并不適合于所有半導體開關和短路情況。

發明內容

根據器件的實施例，所述器件包括：半導體開關，包括控制端子和至少兩個負載端子；以及評估電路，被配置成基于控制端子處的信號的量值并且至少部分地基于經由所述至少兩個負載端子的負載電流的變化的量值來檢測短路情況。

根據器件的另一個實施例，所述器件包括：功率晶體管，包括第一負載端子、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。

根據短路檢測方法的實施例，所述方法包括：在半導體開關的控制端子處提供第一電壓；提供指示半導體開關的負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短路情況。

通過閱讀后面的詳細描述以及查看附圖，本領域技術人員將認識到附加的特征和優點。

附圖說明

附圖的元件不一定是相對于彼此成比例的。相同的附圖標記標示相應的類似部分。除非其彼此排斥，否則所圖示的各種實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施例。

圖1是根據實施例的器件的框圖。

圖2是根據實施例的器件的電路圖。

圖3和4是圖示了一些實施例的一些特征的圖。

圖5是圖示了根據實施例的器件的電路圖。

圖6是圖示了根據一些實施例的使用附加的另一個發射極端子的電路圖。

圖7是圖示了根據實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機的電路圖。

圖9圖示了可以在圖8的器件中使用的根據一些實施例的短路檢測。

圖10是根據實施例的器件的電路圖。

圖11是圖示了根據實施例的器件的電路圖。

圖12是圖示了根據實施例的方法的流程圖。

具體實施方式