CN102545861A - 电阻电路、电路系统和驱动器 - Google Patents

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Abstract

电阻电路、电路系统和驱动器。电阻电路(2)包括两个带有其间所加的电压(U)的连接夹(4a、4b),以及至少两个在连接夹之间并联的、各自包括至少一个欧姆电阻(Ra、Rb、Rc)的支路(6a、6b、6c),其中,支路中的至少一个构成为自开关的开关支路(8b、8c),其包括与电阻(Ra、Rb、Rc)串联的自开关的限制元件(10b、10c),其针对分配给所述开关支路(8b、8c)的边界电压(Ub、Uc)之下或之上的电压而阻止电流。具有晶体管(24)的电路系统(18)在该晶体管(24)的控制输入端(26)与其输入端(20)之间包括上述电阻电路(2)。用于功率半导体开关(32)的驱动器(28)包括接在所述驱动器(28)的控制输出端(30)前面的上述电阻电路(2)。

Description

电阻电路、电路系统和驱动器
技术领域
本发明涉及电阻电路、包含晶体管的电路系统以及用于功率半导体开关的驱动器。
背景技术
在很多情况下,电路中欧姆电阻的选择表现为一种折衷解决方案。仅示例性地在这里提到用于对晶体管的控制输入端进行接线的串联电阻(Vorwiderstand)的规格设定。在功率电子学领域,晶体管也被称为功率半导体开关。于是在这里,例如绝缘栅双极晶体管(IGBT)的栅极经由电阻而受驱控。在此情况下,该栅极由驱动器电路,简称驱动器来驱控。该电阻通常在输出端那侧集成在驱动器中。
下面作为示例阐述的是IGBT驱控。一方面,在这里力求IGBT较小的开关损耗,这使得使用低电阻值成为必要。另一方面则值得寻求的是电流开关曲线和电压开关曲线的尽可能低的陡度以及小开关峰值,这又使得高电阻值成为必要。
选择唯一的电阻是公知的。在此,在电阻值的规格设定方面,需要寻找呈与唯一的固定电阻相折衷的形式的最佳方案。
可另选地公知的是,至少为接通和断开相应的功率半导体开关而设置有两个不同的欧姆电阻,于是,所述欧姆电阻由驱动器的末级的两个不同支路来驱控。
此外,特别是对于在更大的功率范围内以及在紧急切断的情况下的应用而公知有多级切断,以便至少部分地解决上述矛盾。在这里,仅在通过多个驱动器末级进行断开的情况下,视开关状态而定地在时间上相继地接通不同的固定电阻。开关过程中的非临界时域在此迅速以低电阻值通过,从而在此产生较小的开关损耗。在临界时域中,通过切换到具有高电阻值的支路而降低开关速度,以确保可靠的运行。
公知的多级开关方式及这种开关方式在驱动器的印刷电路板上的实现方案需要多个驱动器末级,而不是唯一一个。在此,每个驱动器末级都通过具有不同电阻值的单个固定电阻引向栅极。此外,还需要额外的逻辑电路,该逻辑电路依赖于时间和/或电压按时间顺序激活不同的驱动器末级,从而通过不同的固定电阻值来使功率半导体的开关输入端运行。在此,出现的问题是,在这种印刷电路板上已经由寄生的杂散噪声拾波(Einstreuung)而干扰了引向栅极的开关信号。因此,依赖于电压对不同的固定电阻值的接通和切断进行控制通常是不可行的或者仅非常不精确地可行。于是发生的是,印刷电路板上的栅极电阻导致呈废热形式的损耗,这种损耗在此仅被不良好地导走。
更大功率的功率半导体模块将多个并联的功率半导体芯片集合在一个模块中。所集成的不同的单个电阻在这里会需要多个驱控连接部,这出于可靠性的原因和成本原因对于功率模块而言是不实用的。因此,对于同步切换所必需的、对芯片的单独连接在此是不可行的。因此,集成于这种模块中的栅极串联电阻也不能被调整为固定值。
具有相应的上述可变特性的欧姆电阻的实现方案因此以电阻电路的形式实现,该电阻电路通常包括多个电阻和另外的接线元件。
发明内容
本发明的任务是,提供改良的电阻电路、以及改良的、包含晶体管的电路系统以及用于功率半导体开关的改良的驱动器。
在电阻电路方面,上述任务通过依照权利要求1所述的电阻电路得以解决,该电阻电路包括:恰好两个连接夹,在所述连接夹之间,加有电压;以及至少两个并联在所述连接夹之间的支路。每个支路包含至少一个欧姆电阻。支路中的至少一个构成为自开关的开关支路。该开关支路包括与电阻串联的限制元件。该限制元件自动接入地满足下列功能:该限制元件这样构成,即当电压位于分配给开关支路的边界电压之下或之上时,于是通过限制元件阻止电流。换言之,恰好可以考虑两种限制元件。一种在边界电压之上允许电流,另一种在边界电压之下允许电流。
本发明基于如下基本构想,即:通过电阻电路形式的二端器件(Zweipol)来取代迄今选作折衷方案的唯一的固定电阻,该二端器件可以采用不同的电阻值。电阻值应该依赖于加在两端之间的电压自主变化,就是说,不需要外部的额外驱控。
本发明基于如下的认识,即:电阻电路的欧姆电阻值应该在超过或低于一定的电压水平时发生变化。这一特征通过所述限制元件来实现,该限制元件针对低于或高于边界电压的电压通过限制元件来阻止电流。于是,产生如下的用于相关开关支路的开关元件,该开关元件依赖于电阻元件处的电压进行切换。所以,通过限制元件和可能的其他元件的合适接线,可以在很宽的范围内通过加在二端器件上的电压来实现二端器件的任意的电阻特征。
例如开关支路只包括电阻和串联联接的限制元件。于是,开关支路从特定电压起与电阻元件的其余支路并联接通或切断。例如,一旦超过边界电压,相应的开关支路才会接通,并且开关支路中的电阻值与另一支路中已经存在的电阻值并联连接。所以连接夹之间的有效电阻会减小。与此相对地,通过替换为可另选的、自边界电压起起截止作用的限制元件,当开关支路从并联电路脱离时,电阻在电压上升时升高。
根据本发明的解决方案是一种具有两个连接部的无源的结构元件,该结构元件可以直接代替通用的二端电阻元件并且在不需要额外的高开支外部驱控的情况下就行得通。
因此根据本发明以如下方式产生依赖于电压的非线性电阻值,即:按照缺少在电阻元件外部进行驱控的方式,适当地对无源的结构元件进行接线。特别可以使用欧姆电阻,并使用例如齐纳二极管或自导通晶体管作为限制元件,就是说,用在不带外部驱控的接线方案中。视这些结构元件的规格设定和接线而定,可以确定电阻电路的非线性电阻特性。在通过电阻电路的电压限定的情况下,也存在限定的电阻值。
视结构元件的选择而定,可以实现如下的开关特性,该开关特性在超过电压边界时过渡为更低或更高的电阻值。通过不同开关支路中不同的边界电压,也可以通过所加的电压来实现多级电阻特征。
根据优选的实施方式,在开关支路中,额外的欧姆电阻与限制元件并联。于是,由限制元件而允许对于额外电阻的零欧姆旁通,已经在开关支路内部,允许实现两个视电压而不同的、不为零和无限大的电阻值。
根据具有优点的实施方式,开关支路此外还包括与电阻串联的截止元件,该截止元件阻止开关支路中与流动方向相反的电流。
通过对开关支路中的流动方向加以影响,可以实现的是:开关支路的相关开关特征只对通过电阻电路的两个可行的电流流动方向中的一个是有效的。在相反方向上,相应的开关支路是高欧姆的,并且由此在边界电压下以不改变电阻的方式进入总电阻。针对不同的电流流动方向,可以实现电阻电路的这样不同的欧姆电阻特征。
通常使用确定流动方向的二极管作为截止元件。这种以纯电的方式工作的方案一般不遇到由于数十亿个开关循环而材料疲劳的困难。此外,也不需要用于驱控的额外开支,因为该结构元件实施为二端器件,该二端器件无需额外接线而预先给定或包括相应的驱控曲线。例如肖特基二极管或pn二极管是适用的。
视限制元件和截止元件的选择而定地,可以实现用于绝对值相同但是符号不同的电压的对称开关特性,所述电压在电压差较高的情况下具有低电阻值。通过不同流动方向的开关支路中的不同边界电压,开关电压也可以在正电压和负电压下进行有区别地选择,并且由此在这些电压绝对值上实现不同分布的电阻特征。同样也可以独立实现不同的电阻值。
根据优选的实施方式,在开关支路中,与截止元件或者与其与限制元件的串联电路也并联有额外的欧姆电阻。于是,上述的零欧姆旁通功能同样也依赖于通过电阻元件的电流流动方向。
在另一优选实施方式中,电阻电路具有至少两个开关支路,这两个开关支路关于连接夹具有相反定向的流动方向。所以在电阻电路中,例如除了具有恒定电阻值的、对电流的两种可能的通流方向始终有效的通流支路外,附加地,在每个方向上还存在这样的可能性,即:通过至少一个开关支路,就是说自开关的限制元件依赖于与方向相关的边界电压来影响电阻电路的电阻值。
在优选的实施方式中,限制元件是确定边界电压的齐纳二极管。相对于使用机械开关或压电开关用作用于不同电阻的切换开关的方案,在所提出的以纯电的方式运行的方案中预期不会遇到由于数十亿个开关循环而材料疲劳的困难。此外也不需要用于驱控的额外开支,因为限制元件实施为二端器件,该二端器件无需额外接线而预先给定或包括相应的驱控曲线。
通过齐纳二极管与电阻的串联电路和对电阻材料的适当选择,可以几乎去除电阻电路的温度漂移。
在另一实施方式中,限制元件是确定边界电压的自导通晶体管。在这里,上述关于开关循环等方面的内容也适用。加以考虑的是例如未设外部栅极驱控而带有处于二端网络内的合适接线的自导通的p通道金属氧化物半导体场效应管(MOSFET)。
晶体管在电阻电路内部需要如下的控制线路,该控制线路连接到电阻电路的一个点上。为此例如可以使用所述连接部中的一个。于是,例如可以实现的是:将加在电阻电路之上的总电压用于驱控晶体管。于是,边界电压的确定仅受到晶体管特征影响。但是晶体管的控制线路也可以作用在电路内部的一个点上。此处也可以通过分压器使用针对电压加以划分的分电压。这对于在给定晶体管特征的情况下对边界电压的选择产生了更宽的自由度。
根据具有优点的实施方式,支路中的至少一个构成为始终允许电流的通流支路。该通流支路始终利用其电阻起作用,就是说电阻电路首先在两个流动方向上具有始终存在的基本电阻。该电阻通过并联的开关支路的影响依赖于电压和方向进行修改调试。
在优选实施方式中,电阻电路实施为单片集成的半导体芯片。通过作为例如可组合和可焊接的半导体芯片的低成本集成可能性,与这可利用分散的单个结构元件来获得的情况相比,则可以为电阻电路获得更高的可靠性。特别是可以直接通过使用根据本发明的芯片取代用于电阻或电阻电路的通用的表面贴装器件(SMD)解决方案。
通过单片集成非线性的依赖于电压的电阻,例如作为栅极串联电阻,可以实现其他的优点:例如可以直接将电阻电路集成到功率半导体的功率部件中。由此可减少寄生元件并提高可靠性,这是因为只构造了依照标准构造和连接技术,例如焊接和烧结的唯一结构元件。此外由此还可以低成本而且面积优化地实现高件数,其中,还可以保证结构元件的高可靠性。
就电路系统而言,本发明的任务可以通过具有一个输入端和两个输出端的、根据权利要求10所述的电路系统得以解决。在两个输出端之间,晶体管与其连接部:发射极与集电极相关地进行接线。在晶体管的控制输入端(即基极或栅极)与输入端之间根据本发明连接上述电阻电路。由此,该电阻电路在电路系统中作为用于晶体管的经修改调试的栅极串联电阻或基极串联电阻而起作用。特别是当晶体管是一个功率半导体开关时,可以这样达到上述的最佳状态:
一方面,可以实现很小的开关损耗,并且在所选定的范围内实现电流和电压曲线的尽可能低的陡度。另一方面可以实现很小的开关峰值。对于低开关损耗而言需要低电阻值,对于小开关峰值以及低电流陡度和低电压陡度而言则需要高电阻值。在此本发明基于这样的认识,即:与栅极电压的时间变化曲线相关地,在给栅极电容充电,即接通功率开关时,应该尽快达到米勒平台。这应该通过低栅极电阻值的效用而实现。在稍后的时间点应该利用高栅极电阻值继续执行。
在切断时应该首先通过低电阻值来实现电压的快速上升,以将动态开关损耗保持得很小。然后,自限定的电压水平起,应该应用更大的电阻值,以对开关过电压加以限制。
此外本发明还基于这样的认识,即:在串联电阻上的各自电压的绝对值无论在接通过程还是在切断过程中始终减低,其中,在此情况下,电阻值应该始终增加。相应的开关特征可以精确地通过根据本发明的电阻电路进而在根据本发明的电路系统中得以实现。
因为根据本发明的结构元件实施为二端器件,在电路系统中不需要额外的外部接线。如果根据本发明的结构元件实施为单片集成的半导体芯片的话,该半导体芯片可以集成到功率模块的功率部件中。于是,该功率模块表现为电路系统。特别是由此也可以使用功率模块的构造技术和连接技术。
即在优选实施方式中,晶体管是功率半导体开关。特别是在此上述优点显而易见。
在另一优选实施方式中,在两个输出端之间,晶体管作为第一晶体管与第二晶体管以半桥的方式接线。然后,第二晶体管也具有根据本发明的电阻接线方案。该电阻接线方案可以对于半桥的两个晶体管是一致的、相同的或不同的。
关于驱动器,该任务通过具有控制输出端的根据权利要求13的驱动器得以解决,该控制输出端可以与功率半导体开关的控制输入端相连。在驱动器中,根据本发明的电阻电路接在控制输出端前面。
由此,可以在用于具有上述优点的功率半导体开关的驱动器中实现根据本发明的电阻电路的上述优点。依赖于电压的非线性栅极串联电阻由此实现了对功率半导体结构元件的开关特性的有利影响。通过合适地对栅极串联电阻的规格设定,与使用具有固定值的电阻相对照地,能够快速接通和断开功率开关,而不会妨碍运行安全性和电磁兼容性。
附图说明
对于对本发明的进一步说明对参考附图中的实施例加以参引。分别在示意的原理示意图中:
图1示出了根据本发明的电阻电路,
图2示出了图1中电路的电阻-电压图,
图3示出了对应图2的电流-电压图,
图4示出了图1中的可另选设定规格的电路的电阻-电压图,
图5示出了对应图4的电流-电压图,
图6示出了根据本发明的电路系统,
图7示出了根据本发明的驱动器,
图8示出了图6中不同电学量值的按照时间的变化曲线,
图9示出了具有带有旁通功能的通流支路的可另选的电阻电路,
图10示出了具有可另选限制元件的根据图1的电阻电路,
图11示出了具有可另选限制元件的根据图9的电阻电路,
图12示出了图11中的电阻电路的电阻-电压图。
具体实施方式
图1示出了电阻电路2,该电阻电路具有两个连接夹4a、4b。在两个连接夹4a、4b之间并联三个支路6a、6b、6c,这三个支路6a、6b、6c分别包括欧姆电阻Ra、Rb、Rc。支路6a是通流支路8a。一旦在连接夹4a、4b之间加有不为零的电压U,则电流Ia始终流经该支路8a。支路6b、6c构成为自开关的开关支路8b、8c。所述开关支路8b、8c以与电阻Rb及Rc串联的方式分别包括限制元件9b、9c和截止元件10b、10c。每个截止元件10b、10c限定了相应开关支路8b、8c中的流动方向12b、12c。在开关支路8b、8c中,电流Ib、Ic可以只在各自的流动方向12b、12c上流动。即在开关支路8b中只有电流Ib>0流过,在开关支路8c中只有电流Ic<0流过。此外,限制元件9b、9c还为每个开关支路8b、8c限定边界电压Ub、Uc。只有在开关支路8b、8c中在相应位置上出现比边界电压Ub、Uc大的电压时,电流Ib、Ic才能在开关支路8b、8c中流动。开关支路8b、8c的流动方向12b、12c关于连接夹4a、4b相反定向。
在实施例中限制元件9b、9c各自构成为二端器件,即各自构成为确定边界电压Ub、Uc的齐纳二极管16b、16c。截止元件10b、10c为此在串联电路中作为确定流动方向12b、12c的二极管14b、14c来实现。
图1中的结构元件的下列规格设定适用于图2、图3:电阻值为Ra=40Ω,Rb=Rc=18Ω。齐纳二极管16b、16c的击穿电压为8V。图2示出了在连接夹4a、4b之间测得的图1中的电阻电路2的总电阻R,其单位为Ω。该总电阻在连接夹4a、4b之间下降的电压(单位为V)上加以标绘。基于电阻Rb、Rc和齐纳二极管16b、16c的齐纳电压的相同性,可以看出电阻变化曲线的对称特性。在电压U的在大约-8V与+8V之间范围内,不会产生通过开关支路8b、8c的电流流动,这是因为相应的齐纳二极管16b、16c在与二极管14b、14c的相互作用下截止电流Ib、Ic。因此在这里,只有通流支路8a是有效的。
与之相对照地,在电压U>+8V时,齐纳二极管16b处的边界电压Ub被超过,并且二极管14b允许正电流Ib>0,由此,通过电阻Rb实现额外的电流流动,并且该电阻作为与Ra并联的电阻使电阻电路2的总电阻R降低。开关支路8c中,同样的情况相应地适用于电压U<-8V。换言之,图2中电阻变化曲线的在那些绝对值大于大约8V的电压侧的区域是由于齐纳二极管16b、16c引起的。
图3示出了在以V为单位的电压U上标绘的通过电阻电路2的总电流I,作为电流Ia、Ib、Ic之和。在这里也可以看到带拐点的特征曲线,其在每8V的电压绝对值下在开关支路8a、8b的开关点上得出。
图4和图5对应于图2和图3示出相同的物理量,但是针对图1中的电阻电路2的改变的规格设定。对图4和图5而言,取:值Rb的8Ω的改变的电阻以及齐纳二极管16b的Ub=12V的改变的齐纳电压。因此,开关支路8b对于电压U>+12V才允许电流。图4中的相应电阻变化曲线也因为8Ω的小电阻Rb而相对于图2被改变。与此相对照地,图4中对于小于0V的电压的电阻变化曲线的分枝(Ast)与图2中的分枝相同。相应地得出图5中的总电流I在电压U上的另一变化曲线。电流I自更高的边界电压12V起才就正电压U而上升,但是为此比图3中的情况上升得更陡。
图6示出了具有一个输入端20和两个输出端22a、22b的根据本发明的电路系统18。晶体管24以其集电极K和发射极E来接线在输出端22a、22b之间。晶体管24的作为其控制输入端26的栅极G通过根据图1的根据本发明的电阻电路2与输入端20相连。换言之,在电路系统18中,电阻电路2作为欧姆自开关式栅极串联电阻行使功能。晶体管24例如是功率半导体开关,例如IGBT。
在优选的实施方式中,在电路系统18中包括与第一晶体管24接线的相同的第二晶体管,第二晶体管仅象征性地虚线示出。两个晶体管要么如图所示并联地接线,要么以半桥的形式接线。另一晶体管的控制输入端26可以与第一晶体管24的控制输入端26并联,并且经由共同的,即同一个电阻电路2而受驱控。但是可以考虑的是,依照施改进方案,利用可能不同地进行规格设定的第二电阻电路2,该第二电阻电路2被分配给第二晶体管,并且再次通过共同驱控由同一输入端20来驱控,或者在半桥中,通过另一虚线示出的输入端实现个别的驱控。
图7示出了用于功率半导体开关32的驱动器28。该驱动器具有可以连接到功率半导体开关32的控制输入端26上的控制输出端30。在驱动器28内部,根据本发明的电阻电路2接在控制输入端30前面。换言之,在其它时候通用的固定电阻或可连接的电阻在驱动器28内部通过根据本发明的电阻电路2来取代,该电阻电路2依赖于下降的电压U或者通流的电流I自开关地改变其电阻值R。
图8a)示出图6中的电阻电路2的连接部4a的电势Vi在时间t上的变化曲线。换言之,此处示出了驱控晶体管24的开关电压。在时间点t1接通晶体管24,在时间点t2进行断开。
图8b)相应示出了连接部4b或晶体管24的栅极G的电势VG的变化曲线。在电阻电路2上的电压U因此为U=Vi-VG。不但在t1之后的接通过程中而且在t2之后的切断过程中都可以看到米勒平台34。
图8c)示出了在电阻电路2上下降的电压U的变化曲线。在此情况下,电阻R随时间根据图2的特征曲线而变化。在此可以观察到接通和切断过程的不同的电阻变化曲线,因为电压U关于时间t的电压变化曲线是不同的。
图8d)最后详细示出了电阻R/Ra关于时间t的变化曲线。此处也可以确定如下的差异,但是该差异仅归因于电压U的非对称变化曲线。电阻值对于那二个完全接通的开关支路8a、8b相等地各为20%。对于可另选的Rc<Rb的不同的设定规格,例如得出虚线表示的变化曲线。对此的原因在于用于接通和切断过程的不同的电流方向I>0和I<0。
在可另选的实施方式中,电阻电路2可以包括其他或更少或可另选地构造的并联开关支路,这些并联开关支路相对示出的开关支路8a、8b另选地设定规格。然后也可以还具有除电阻外仅还包括二极管的开关支路,以依赖于方向地对始终有效的通流支路8a的电阻值进行适配。
因此,图9示出了不同于图1而经拓扑修改的电阻电路2,该电阻电路2不包括通流支路8a。为此可另选构造开关支路8b。由限制元件9b和截止元件10b组成的串联电路在此与另一电阻Rd并联。由此,开关支路8b基本上变质成根据图1的通流支路8a,该通流支路8a于是包括电阻Rb和Rd的串联电路并始终有电流通过。但是该开关支路既包括截止功能也包括限制功能,方式为:只要在限制元件9b上下降的分电压大于分配给限制元件9b的边界电压Ub,则对于用于电流Ib>0的开关支路中的电流而言,截止元件10b允许通过其自身和限制元件9b的电流。因此,在这里边界电压Ub不对加在电阻电路2之上的总电压U起作用,而只对加在限制元件9b之上的上述相应更小的分电压起作用,但是该分电压始终与总电压U形成已知的比例,并且由此可以相应地设定规格。
图10示出了另一可另选方案,该可另选方案相对于图1中的电阻电路2而发生了变化。在这里,通流支路8a和开关支路8c与图1一致,并再次改变开关支路8b。但在这里改变的只是限制元件9b本身,该限制元件9b在此由晶体管36形成。晶体管36利用其源极连接部S和漏极连接部D与开关支路8b中的电阻Rb串联。栅极连接部G引向连接夹4a,并且漏极连接部D同时引向连接夹4b。这样构造的限制元件9b因此也再次限定了边界电压Ub。但是不同于图1的是,此处开关支路8b中的电流流动Ib对于小于边界电压Ub的电压U是可能的。当超过边界电压Ub时,晶体管36截止并且还阻止开关支路8b中的电流。换言之,图10中的开关支路8b示出了与图1中的开关支路8b相反的特性。
图11再次示出了图9中的电阻电路2的相应经拓扑改动方案。此处在开关支路8b中限制元件9b也由晶体管36取代。此处电阻Rd再次与由截止元件10b和限制元件9b组成的串联电路相并联。与图9相对的是,类似于图10地,给出了开关支路8b的相反开关特性。
此外,在这里相应针对图9所述的情况是适用的。
但是与图9相对照的是,分配给限制元件9b的边界电压Ub再次与连接部4a、4b之间的总电压U直接相关,这是因为晶体管36的栅极G再次引向连接部4a,并且漏极D引向连接部4b。
图12针对图11中的电阻电路2示出了相对于在所述夹4a、4b上下降的电压U在所述夹4a、4b之间所测得的总电阻R。此处特别是0和-10V之间的区域内可以看出开关支路8b中总值为40Ω的电阻Rb和Rd的并联电路的作用,因为此处特别是截止元件10b通常阻止通过限制元件9b的电流,从而这不会起作用,并且截止元件10c虽然原则上允许电流Ic<0流过,但是限制元件9c大约自电压-10V起才允许电流通过开关支路8c。相对照地,对电压U>0V而言,整个开关支路8c由于截止元件10c而被阻断,就是说对于总电阻无效,但是通过截止元件10b,限制元件9b会首先为有效,并且该限制元件以晶体管36的形式自导通。此处只有18Ω的电阻Rb起作用,其中,首先按照旁通电路的方式跨接了电阻Rd。自大约3V的边界电压Ub起限制元件9b开始有效,并且逐渐限制作为电阻Rd的旁通的电流,从而该电阻Rd越来越多地在与Rb的串联下发挥其作用。

Claims (13)

1.电阻电路(2),具有:
-两个连接夹(4a、4b)以及在所述连接夹(4a、4b)之间所加的电压(U);以及
-至少两个在所述连接夹(4a、4b)之间并联的、分别包括至少一个欧姆电阻(Ra、Rb、Rc)的支路(6a、6b、6c),其中,
-所述支路(6a、6b、6c)中的至少一个构成为自开关的开关支路(8b、8c),所述开关支路(8b、8c)
-包括与电阻(Ra、Rb、Rc)串联的、自开关的限制元件(9b、9c),所述限制元件针对分配给所述开关支路(8b、8c)的边界电压(Ub、Uc)之下或之上的电压而阻止电流。
2.根据权利要求1所述的电阻电路(2),其中,与所述限制元件(9b、9c)并联有欧姆电阻(Ra、Rb、Rc)。
3.根据前述权利要求之一所述的电阻电路(2),其中,所述开关支路(8b、8c)包括与电阻(Ra、Rb、Rc)串联的截止元件(10b、10c),所述截止元件阻止与所述开关支路(8b、8c)中的流动方向(12b、12c)相反的电流。
4.根据权利要求3所述的电阻电路(2),其中,与所述限制元件(9b、9c)或所述截止元件(10b、10c)或它们的串联电路并联有欧姆电阻(Ra、Rb、Rc)。
5.根据权利要求3或4之一所述的电阻电路(2),其具有:至少两个具有关于所述连接夹(4a、4b)相反定向的流动方向(12b、12c)的开关支路(8b、8c)。
6.根据前述权利要求之一所述的电阻电路(2),其中,所述限制元件(9b、9c)是确定所述边界电压(Ub、Uc)的齐纳二极管(16b、16c)。
7.根据前述权利要求之一所述的电阻电路(2),其中,所述限制元件(9b、9c)是确定所述边界电压(Ub、Uc)的自导通晶体管(36)。
8.根据前述权利要求之一所述的电阻电路(2),其中,所述支路(6a、6b、6c)中的至少一个是始终允许电流的通流支路(8a)。
9.根据前述权利要求之一所述的电阻电路(2),所述电阻电路(2)实施为单片集成半导体芯片。
10.电路系统(18),具有:
-输入端(20)和两个输出端(22a、22b);以及晶体管(24),所述晶体管(24)以发射极(E)连在所述输出端(22a、22b)中的一个上,并且以集电极(K)连在所述输出端(22a、22b)中的另一个上;以及
-在所述晶体管(24)的控制输入端(26)与所述输入端(20)之间连接的、根据权利要求1至9之一所述的电阻电路(2)。
11.根据权利要求10所述的电路系统(18),其中,所述晶体管(24)是功率半导体开关。
12.根据权利要求10至11之一所述的电路系统(18),所述电路系统的晶体管(24)作为第一晶体管与第二晶体管并联地或者以半桥的方式来接线。
13.用于功率半导体开关(32)的驱动器(28),具有:
-能与所述功率半导体开关(32)的控制输入端(26)连接的控制输出端(30);接在所述控制输出端(30)前面的、根据权利要求1至9之一所述的电阻电路(2)。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105281730A (zh) * 2014-07-14 2016-01-27 英飞凌科技奥地利有限公司 电子开关元件和集成传感器

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102018211841B4 (de) * 2018-07-17 2020-02-06 Robert Bosch Gmbh Treiberschaltung zur Schaltflankenmodulation eines Leistungsschalters

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5963066A (en) * 1997-03-31 1999-10-05 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Semiconductor device which drives low-voltage driven switching device, using low-voltage direct current power source, a diode and a capacitor
US6226166B1 (en) * 1997-11-28 2001-05-01 Erico Lighting Technologies Pty Ltd Transient overvoltage and lightning protection of power connected equipment
JP2008131668A (ja) * 2006-11-16 2008-06-05 Densei Lambda Kk ゲート駆動回路
CN201490991U (zh) * 2008-07-05 2010-05-26 伏科股份公司 用于控制直流电流通断的装置

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0631390B1 (en) 1993-06-22 1999-09-01 Philips Electronics Uk Limited A power semiconductor circuit
JP3756616B2 (ja) * 1996-02-22 2006-03-15 利康 鈴木 スイッチング回路、3端子スイッチング回路、スイッチング回路、3端子スイッチング回路、スイッチング回路、3端子スイッチング回路、スイッチング回路、3端子スイッチング回路およびスイッチング回路
AUPO605397A0 (en) * 1997-04-07 1997-05-01 Erico Lightning Technologies Pty Ltd Improvements in transient overvoltage and lightning protection of power connected equipment
DE19740540C1 (de) 1997-09-15 1999-03-18 Siemens Ag Schaltungsanordnung zur Begrenzung von Überspannungen bei Leistungshalbleitern
JP4846106B2 (ja) 2001-02-16 2011-12-28 三菱電機株式会社 電界効果型半導体装置及びその製造方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5963066A (en) * 1997-03-31 1999-10-05 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Semiconductor device which drives low-voltage driven switching device, using low-voltage direct current power source, a diode and a capacitor
US6226166B1 (en) * 1997-11-28 2001-05-01 Erico Lighting Technologies Pty Ltd Transient overvoltage and lightning protection of power connected equipment
JP2008131668A (ja) * 2006-11-16 2008-06-05 Densei Lambda Kk ゲート駆動回路
CN201490991U (zh) * 2008-07-05 2010-05-26 伏科股份公司 用于控制直流电流通断的装置

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105281730A (zh) * 2014-07-14 2016-01-27 英飞凌科技奥地利有限公司 电子开关元件和集成传感器
CN105281730B (zh) * 2014-07-14 2018-12-25 英飞凌科技奥地利有限公司 电子开关元件和集成传感器

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