CN102998016A

CN102998016A - 温度评价电路

Info

Publication number: CN102998016A
Application number: CN2012103290971A
Authority: CN
Inventors: M.费尔特凯勒
Original assignee: Infineon Technologies Austria AG
Current assignee: Infineon Technologies Austria AG
Priority date: 2011-09-07
Filing date: 2012-09-07
Publication date: 2013-03-27
Anticipated expiration: 2032-09-07
Also published as: CN102998016B; US8947842B2; DE102012215272A1; US20130057995A1

Abstract

一种电子电路包括温度评价电路。温度评价电路包括被配置为感测电子电路的第一位置处的第一温度并且在第一输出端子处产生依赖于第一温度的第一输出电流的、带有第一输出端子的第一传感器电路。第二传感器电路包括第二输出端子并且被配置为感测在电子电路的第二位置处的第二温度并且在第二输出端子处产生依赖于第二温度的第二输出电流。评价电路具有被连接到第一输出端子和第二输出端子的输入端子并且被配置为提供依赖于在输入端子处接收的电流的评价信号。

Description

温度评价电路

技术领域

本发明的实施例涉及一种包括温度评价电路的电子电路。具体实施例涉及一种包括集成电路和被配置为评价集成电路中的至少一个温度的温度评价电路的电子电路。

背景技术

集成电路可以包括在半导体本体中集成的多个不同的半导体器件。在集成电路外部的故障诸如短路可以在半导体本体中的这些器件的一个器件或者几个器件中引起电能消耗并且可以因此引起半导体本体的温度增加。在开始时，这是刚好在故障发生之后，温度增加仅仅是局部的，即在消耗半导体器件位于此处的位置处，而当故障存在更长的时间时，温度增加的区域扩大。为了防止集成电路热过载，能够在集成电路中布置至少一个温度传感器。这个温度传感器提供代表在温度传感器位于此处的位置处的温度的温度信号。这个温度得以评价，从而能够采取适当的超温保护措施，诸如切断集成电路的一个部分。

根据一种方案，不仅在一个位置处的温度，而且在两个位置处的温度之间的温差也得到测量和评价。

在带有多个不同的器件和多个温度传感器的集成电路中，被配置为评价各个温度或者温差的评价电路能够是非常复杂的。

存在对易于实现并且能够容易地适配于具体需要的温度评价电路的需要。

发明内容

第一实施例涉及一种包括温度评价电路的电子电路。该温度评价电路包括第一传感器电路和第二传感器电路。第一传感器电路包括第一输出端子并且被配置为感测至少在电子电路的第一位置处的第一温度并且在第一输出端子处产生依赖于第一温度的第一输出电流。第二传感器电路包括第二输出端子并且被配置为感测至少在电子电路的第二位置处的第二温度并且在第二输出端子处产生依赖于第二温度的第二输出电流。温度评价电路进一步包括评价电路，该评价电路具有被连接到第一输出端子和第二输出端子的输入端子并且被配置为提供依赖于在输入端子处接收的电流的评价信号。

第二实施例涉及一种包括温度评价电路的电子电路。温度评价电路包括多个即n个传感器电路，其中n>1，每一个传感器电路包括输出端子并且被配置为感测至少一个温度并且提供依赖于该至少一个温度的输出电流。温度评价电路进一步包括评价电路，该评价电路包括被连接到该多个传感器电路的输出端子的输入端子并且被配置为提供依赖于在输入端子处接收的电流的评价信号。

第三实施例涉及一种用于保护在半导体本体中集成的第一功率半导体器件的方法，在该半导体本体中集成了第二功率半导体器件。该方法包括提供依赖于第一功率半导体器件的温度的第一温度信号。第二温度信号依赖于第二功率半导体器件的温度。形成至少第一温度信号和第二温度信号的加权和从而形成组合温度信号。第一温度信号的第一加权因子和第二温度信号的第二加权因子具有相反的符号。该方法进一步包括比较组合温度信号与阈值并且依赖于比较结果切断第一功率半导体器件。

附图说明

现在将参考附图解释实例。附图用于示意基本原理，从而仅仅示意了对于理解基本原理有必要的方面。附图未按比例。在附图中相同的附图标记标识类似的特征。

图1示意包括具有多个传感器电路的温度评价电路的电子电路的第一实施例；

图2示意一个传感器电路的第一实施例；

图3示意包括带有多个传感器电路的温度评价电路的电子电路的进一步的实施例；

图4示意一个传感器电路的进一步的实施例；

图5示意可以在传感器电路中实现的温度传感器的第一实施例；

图6示意可以在传感器电路中实现的温度传感器的第二实施例；

图7示意可以在传感器电路中实现的电流源布置的第一实施例；

图8示意根据图7的电流源布置的实施例；

图9示意带有两个传感器电路、控制电路和评价电路的温度评价电路的实施例；

图10示意可以在传感器电路中实现的电流源布置的进一步的实施例；

图11示意包括三个传感器电路、控制电路和评价电路的温度评价电路的实施例；并且

图12示意评价电路的实施例。

具体实施方式

在以下详细说明中，对附图进行参考，附图形成它的一个部分，并且在其中通过示意方式示出可以在其中实践本发明的具体实施例。在这方面，方向术语诸如“顶”、“底”、“前”、“后”、“首”、“尾”等是参考所描述的图的定向使用的。因为实施例的构件能够被以多种不同的定向定位，所以方向术语是为了示意的意图使用的而绝非加以限制。要理解可以利用其它的实施例并且可以作出结构或者逻辑变化而不偏离本发明的范围。因此，以下详细说明不要被以限制性的意义理解，并且本发明的范围是由所附权利要求限定的。要理解，在这里描述的各种示例性实施例的特征可以相互组合，除非具体地另有指出。

将在具体背景下，即在感测和评价集成电路中的温度的背景下解释本发明的实施例。然而，应该指出，本发明的实施例不被限制于感测和评价集成电路中的温度，而是可以被应用于感测和评价在任何种类的电子电路中的温度，该电子电路还包括带有在印刷电路板（PCB）上布置的多个器件的电子电路。

图1示意电子电路的第一实施例。该电子电路包括带有多个即n个传感器电路1₁、1₂的温度评价电路，其中n>1。虽然在图1中示意的电子电路包括n=2个传感器电路1₁、1₂，但是利用两个传感器电路1₁、1₂实现评价电路仅仅是一个实例。通常，可以在温度评价电路中实现任何数目的传感器电路。

传感器电路1₁、1₂中的每一个被配置为测量至少在电子电路的一个位置处的温度。在于图1中示意的实施例中，该多个传感器电路中的第一传感器电路1₁被配置为感测至少在电子电路的第一位置P₁处的温度，并且该多个传感器电路中的第二传感器电路1₂被配置为感测至少在电子电路的第二位置P₂处的温度。在所示意的实施例中，电子电路的、在此处温度得到感测的位置P₁、P₂是半导体本体100的、在其中实现集成电路的位置。带有该多个传感器电路1₁、1₂的温度评价电路被热耦合到半导体本体100。根据一个实施例，在图1中概略地示意的温度评价电路也被集成在半导体本体100中。

根据一个实施例，在半导体本体100中实现的集成电路包括至少一个功率半导体器件，诸如功率晶体管，诸如功率MOSFET或者功率IGBT。然而，未在图1中详细地示意这个功率器件。通常已知，功率晶体管能够被用作用于开关电子负载的电子开关。当功率晶体管接通并且在负载中发生错误诸如短路时，在功率晶体管在此处集成的位置处电力在半导体本体100中消耗。这可以导致在功率晶体管在此处集成的位置处半导体本体100的温度增加并且可以导致具有被连接于此的故障负载的功率晶体管的破坏和/或导致在半导体本体100中集成的其它半导体器件的破坏故障。因此需要探测可以在半导体本体100中发生的超温从而能够在集成电路的危险操作情况可以发生之前采取适当的措施，诸如切断功率晶体管或者以其它方式中断向负载供电。

参考图1，第一位置P₁和第二位置P₂被远离地布置。根据一个实施例，第二位置P₂位于半导体本体100的功率器件区域120内。在功率器件区域120中，集成了高电压或者高电流功率半导体器件，诸如功率晶体管。这个功率半导体器件能够是未在图1中明确地示意的、传统的功率半导体器件。第一位置P₁例如位于外侧并且远离功率器件区域120。根据一个实施例，第一位置P₁位于半导体本体100的逻辑区域110中。在逻辑区域110中，实现了逻辑器件或者低电压或者低电流器件。这些低电压器件例如是用于控制和驱动在功率器件区域120中集成的高电压功率器件的器件。根据一个实施例，温度评价电路被集成在逻辑区域110中。

传感器电路1₁、1₂中的每一个被配置为在输出端子处提供输出电流I₁、I₂。这些输出电流I₁、I₂依赖于由各个传感器电路1₁、1₂感测的至少一个温度从而第一传感器电路1₁的第一输出电流I₁依赖于由第一传感器电路1₁感测的至少一个温度，并且第二输出电流I₂依赖于由第二传感器电路1₂感测的至少一个温度。输出电流I₁、I₂每一个被提供给评价电路2的一个输入端子，从而评价电路2接收对应于传感器电路1₁、1₂的各个输出电流I₁、I₂之和的输入电流I_SUM。评价电路2被配置为评价输入电流I_SUM并且提供依赖于输入电流I_SUM的超温信号S_OT。根据一个实施例，超温信号S_OT可以采取两个不同的信号电平即指示电子电路的正常操作的第一信号电平和指示已经在电子电路中探测到超温的第二信号电平之一。超温信号S_OT能够由控制或者保护电路（在图1中未被示意）接收，该控制或者保护电路被配置为采取适当的措施以在超温情况的情形中保护电子电路。这些措施可以例如包括切断已经探测到过热的功率器件和/或切断整个电子电路的供电。

在图1的温度评价电路中，基于输入电流I_SUM产生超温信号S_OT，该输入电流I_SUM再次依赖于代表由第一传感器电路1₁感测的至少一个温度的第一输出电流I₁和代表由第二传感器电路1₂感测的至少一个温度的第二输出电流I₂。输入电流I_SUM因此代表由第一传感器电路1₁感测的至少一个温度和由第二传感器电路1₂感测的至少一个温度的加权和。

在图1中示意的类型的温度评价电路是非常灵活的。通过只是将每一个感测在半导体本体100的进一步的位置处的至少一个温度的、一个或者多个另外的传感器电路连接到评价电路2的输入端子，可以在产生超温信号S_OT时对在集成电路中发生的另外的温度加以考虑。例如，通过在该至少一个感测温度和各个输出电流I₁、I₂之间的关系（比例因子），在传感器电路1₁、1₂中调节在输入电流I_SUM中这些温度中的每一个的权重。将在下面解释用于调节这种关系的装置的实例。

图2概略地示意传感器电路1₁、1₂之一的第一实施例。在图2中示意的传感器电路1代表该多个传感器电路1₁、1₂之一，其中该多个传感器电路1₁、1₂中的每一个可以如在图2中所示意地实现。然而，以不同的方式实现各个传感器电路1₁、1₂也是可能的。

参考图2，传感器电路1包括被热耦合到半导体本体100的、传感器电路1在此处感测至少一个温度的至少一个位置P的温度传感器3。关于图2讨论的位置代表在图1中示意的位置P₁、P₂之一。

温度传感器3提供温度信号S3，其中温度信号S3代表在位置P处的至少一个温度。温度信号S3由电流源布置4接收。电流源布置4被配置为依赖于温度信号S3并且因此依赖于在位置P处的该至少一个感测温度而产生传感器电路1的输出电流I。在图2中的输出电流I代表图1的输出电流I₁、I₂之一。

图3示意包括温度评价电路的电子电路的进一步的实施例。图3的温度评价电路是基于图1的温度评价电路并且另外地包括被配置为产生由一个传感器电路1₁、1₂接收的至少一个控制信号S5₁、S5₂的控制电路5。在于图3中示意的实施例中，控制电路5被配置为对于传感器电路1₁、1₂中的每一个产生控制信号S5₁、S5₂。然而，这仅仅是一个实例。控制电路1₁、1₂被配置为依赖于从控制电路5接收的控制信号S5₁、S5₂调节在至少一个感测温度和相应的输出电流I₁、I₂之间的关系。控制信号S5₁、S5₂因此限定如由传感器电路1₁、1₂感测的各个温度在评价电路2的输入电流I_SUM中的权重。除了各个温度的权重，控制信号S5₁、S5₂还确实限定评价电路2的输入电流I_SUM被与之相比较的“有效阈值”。当例如控制信号S5₁、S5₂仅仅改变从而它们的和是常数时，仅仅各个输出电流的权重改变。然而，当控制信号S5₁、S5₂的和也改变时，有效阈值也改变。这将在下面结合图10进一步详细地予以解释。

控制信号S5₁、S5₂能够是在电子电路的操作期间并不改变的固定信号。在此情形中，例如作为依赖于在其中存储的信息产生控制信号S5₁、S5₂的一次性可编程（OTP）存储器实现控制电路5。通过控制电路5，能够依赖于具体需要或者依赖于在电子电路或者温度评价电路中实现的电子器件的特性来配置电子电路。这些各个器件的特性可以依赖于在制造过程中的关系而改变。通过适当地选择控制信号S5₁、S5₂，这种改变可以得到补偿。

根据进一步的实施例，控制信号S5₁、S5₂可以在电子电路的操作期间改变从而改变各个输出电流I₁、I₂的权重。根据一个实施例，控制信号S5₁、S5₂依赖于至少一个功率器件的“操作历史”改变。操作历史可以例如包括有关功率器件已被接通的时段或者之前是否已经探测到功率器件的超温情况的信息。在操作期间改变控制信号S5₁、S5₂进一步允许例如通过例如将其它温度在输入电流I_SUM中的权重设为零而一次评价由一个传感器电路1₁、1₂感测的温度中的仅仅一个温度。

图4示意能够用于实现在图3中示意的一个或者多个传感器电路1₁、1₂的传感器电路1的实施例。在这个传感器电路1中，电流源布置4接收控制信号S5，其中在图4中的S5代表由各个传感器电路接收的控制信号，诸如由第一传感器电路1₁接收的第一控制信号S5₁或者由第二传感器电路1₂接收的第二控制信号S5₂。电流源布置4被配置为依赖于温度信号S3并且还依赖于控制信号S5调节输出电流I。

能够作为被配置为产生依赖于至少一个温度的温度信号S3的、传统的温度传感器实现在于图2和4中示意的传感器电路1中实现的温度传感器3。根据一个实施例，作为产生依赖于在将在此处感测温度的位置处的绝对温度或者甚至与该绝对温度成比例的温度信号S3的绝对温度传感器实现温度传感器3。这种绝对温度传感器的不同的实现是已知的。

在图5中示意这种绝对温度传感器的一个实施例。这个温度传感器3包括两个传感器元件31、32，每一个传感器元件被布置在将在此处感测温度的位置处。假设例如在感测在半导体本体100的第一位置P₁处的温度的、根据图1和3的第一传感器电路1₁中实现图5的温度传感器3。在此情形中，第一和第二传感器元件31、32在第一位置P₁处被布置于半导体本体100上或者半导体本体100中。参考图5，作为被正向偏压的二极管实现传感器元件31、32。第一传感器元件31被与第一电流源33串联连接，其中带有第一传感器元件31和第一电流源33的串联电路被连接在分别用于正供应电势V+和负供应电势或者基准电势GND的端子之间。带有第一传感器元件31和第一电流源33的第一串联电路进一步包括在第一传感器元件31和电流源33之间连接的阻抗35，诸如电阻器。第二传感器元件32被与第二电流源34串联连接，其中带有第二传感器元件32和第二电流源34的第二串联电路被连接在用于正供应电势V+和基准电势GND的端子之间。

在以下讨论中，使用了术语Ixx并且Vxx，其中xx是用于在电路中的元件的引用数字。在这个命名中，Ixx指的是通过电路元件xx的电流并且Vxx指的是电路元件xx两端的电压。

第一和第二电流源33、34是由公共控制信号控制的受控电流源，在图5的实施例中该公共控制信号是温度信号S3。虽然由第一和第二电流源33、34提供的电流I33、I34依赖于温度信号S3，但是第一和第二电流I33、I34是成比例的，从而比率I34/I33是常数。第二电流源34例如被实现成使得第二电流I34大于第一电流I33，从而I34/I33>1。

温度信号S3由放大器诸如接收带有第一传感器元件31和电阻器35的串联电路两端的电压V31+V35和第二传感器元件32两端的电压V32的运算放大器（OA）产生。放大器36控制第一和第二电流源33、34从而带有第一传感器元件31和电阻器35的串联电路两端的电压V31+V35对应于第二传感器元件32两端的电压V32。在第一和第二电流I33、I34和第二传感器元件31、32两端的电压V31、V32之间和在电阻器两端的电压V35和第一及第二传感器元件两端的电压V32、V33之间存在以下关系：

（1），

（2），

（3）。

使用等式（1）-（3），能够示出电阻器两端的电压V35与在第一和第二传感器元件31、32处的绝对温度T成比例如下：

（4）。

在等式（1）-（4）中，k是玻尔兹曼常数，q是元电荷并且T是在第一和第二传感器元件31、32位于此处的位置处的绝对温度。假设35是具有电阻R35的电阻器。在此情形中，第一电流I33被给作：

（5）。

因此，第一电流I33与绝对温度T成比例。在等式（5）中，k、q、R35以及比率I34/I33每一个都是常数。

虽然第一电流I33与绝对温度T成比例，但是由温度传感器3提供的温度信号S3并不是必要地与绝对温度T成比例。然而，能够通过向与温度传感器3中的第一电流源相同类型的电流源提供温度信号S3或者通过只是将电流反射镜耦合到第一电流源33而容易地产生与绝对温度T成比例的电流。根据一个实施例，包括如在图5中所示意的温度传感器3的传感器电路包括电流源布置，该电流源布置包括与温度传感器3的第一电流源33相同类型的至少一个电流源。

图6示意温度传感器3的进一步的实施例。作为被配置为测量在两个不同的位置处的温度并且提供依赖于在这两个位置处的温度之间的差温ΔT的温度信号S3的差温传感器实现这个温度传感器。根据图6的温度传感器3包括带有第一传感器元件61和第一电流源63的第一串联电路、带有第二传感器元件62和第二电流源64的第二串联电路、和带有第三电流源65和阻抗66诸如电阻器的第三串联电路。第一和第二串联电路每一个均被连接在用于正供应电势V+和基准电势GND的端子之间。第三串联电路被连接在用于正供应电势V+的端子和对第二传感器元件62和第二电流源64公共的电路节点之间。第一和第二电流源63、64分别提供第一和第二电流I63、I64。这些电流能够是相同的从而I63=I64，或者能够是相互不同的。第三电流源65是作为控制信号接收温度信号S3的受控电流源。温度信号S3由放大器67诸如在第一端子处接收第一传感器元件61两端的电压V61和在第二端子处接收带有第二传感器元件62和电阻器66的串联电路两端的电压V62+V66的运算放大器（OA）提供。放大器67控制第三电流源65的输出电流I65从而带有第二传感器元件62和电阻器66的串联电路两端的电压V62+V66等于第一传感器元件61两端的电压V61。在此情形中，在由第一、第二和第三电流源提供的第一、第二和第三电流I63、I64、I65与分别在第一和第二传感器元件61、62两端的电压V61、V62之间的关系和电阻器66两端的电压V66如下：

（6），

（7），

（8）。

在等式（6）-（8）中，q是元电荷，k是玻尔兹曼常数，T1是在第一传感器元件61的位置处的绝对温度并且T2是在第二传感器元件62的位置处的绝对温度。基于等式（6）-（8）并且基于第一和第二电流相等的假设，能够示出电阻器66两端的电压V66与温差成比例：

（9）。

在等式（9）中，ΔT是在第二传感器元件62的位置处的温度和第一传感器元件61的位置处的温度之间的差异。参考等式（9），能够示出第三电流I65如下与温差ΔT成比例：

（10），

其中R66是电阻器66的电阻。

因此，调节由第三电流源65提供的第三电流I65的、根据图6的温度传感器3的温度信号S3依赖于温差ΔT。虽然温度信号S3并不是必要地与温差ΔT成比例，但是能够通过向与第三电流源65相同类型的电流源提供温度信号S3或者通过将电流反射镜耦合到第三电流源而容易地产生与这个温差ΔT成比例的电流。

参考等式（10），当温差ΔT为零时，这是当在第一和第二传感器的位置处的温度相等时，第三电流I65为零。在这方面应该指出，在图6的温度传感器中实现的第一和第二传感器61、62以及在图5的温度传感器中实现的第一和第二传感器是相同的，从而当经历相同电流时，这些传感器两端的电压是相同的。基于第一和第二电流I61、I62是相同的假设推导出等式（10）。

当第一和第二电流不相同时，第三电流在温差ΔT为零时不为零。当例如第二电流I64小于第一电流I63时，在ΔT=0时第三电流I65₀为：

（11），

其中T是在第一温度传感器的位置处的温度。代表温差ΔT并且在ΔT=0时不同于零的第三电流I65等价于由第三电流代表的温差的温度偏移T·ln（I63/I64）。

然而，当第二电流I64高于第一电流I63时，第三电流为零，直至在第二传感器元件62的位置处的温度已经增加到高于在第一传感器元件61的位置处的温度的T·ln（I64/I63）。

图7示意能够与如在图5中所示意的温度传感器3之一一起在传感器电路1₁、1₂中实现的电流源布置4的第一实施例。参考图7，电流源布置4包括并联连接的多个电流源41、42、4m。这些电流源41、42、4m被配置为依赖于由电流源布置4接收的控制信号S5而被启用和停用。在该实施例中，控制信号5包括多个子信号S51、S52、S5m，其中这些子信号中的每一个被配置为启用或者停用电流源41、42、4m之一。为了启用或者停用电流源41、42、4m，电流源布置4包括多个开关71、72、7m，其中这些开关中的每一个被与电流源41、42、4m之一串联连接并且接收子信号S51、S52、S5m之一。该多个电流源41、42、4m的电流源在对应的开关71、72、7m被接通（闭合）时被启用，并且电流源在对应的开关切断（打开）时被停用。应该指出，提供与电流源串联连接的开关以启用或者停用电流源仅仅是一个实例。当然，也可以实现用于依赖于信号诸如根据图7的子信号S51、S52、S5m启用或者停用电流源的其它装置。当结合根据图5的温度传感器3使用图7的电流源布置4时，各个电流源41、42、4m具有与图5的第一和第二电流源33、34相同的类型。当与根据图6的温度传感器3一起使用根据图7的电流源布置4时，电流源布置4的各个电流源41、42、4m具有与根据图6的温度传感器3的第三电流源65相同的类型。使得电流源布置4的电流源41、42、4m具有与在温度传感器3中的电流源相同的类型意味着电流源布置4的各个电流源41、42、4m的输出电流I41、I42、I4m与在温度传感器3中的电流源诸如图5的第一和第二电流源33、34或者图6的第三电流源65的输出电流成比例。

替代利用与在温度传感器3中的电流源（一个或者多个）相同的控制信号来控制电流源布置4的各个电流源41、42、4m，电流源布置的电流源41、42、4m还能够是被耦合到温度传感器3中的电流源（一个或者多个）的电流反射镜的一个部分。信号S3在此情形中是内部电流镜信号。

根据一个实施例，由各个电流源41、42、4m提供的电流I41、I42、I4m是相同的。在此情形中，能够通过改变被启用的电流源的数目而改变电流源布置4的输出电流I。假设例如每一个电流源的输出电流均为I40，从而I41=I42=I4m=I40。在此情形中，电流源布置4的输出电流I能够在0和m·I40之间改变，其中m是并联连接的电流源的数目。因为电流源41、42、4m中的每一个的输出电流当结合图5的绝对温度传感器3使用时与绝对温度T成比例或者当结合图6的差温传感器3使用时与温差ΔT成比例，所以能够通过改变被启用的电流源的数目经过控制信号S5调节在绝对温度T或者差温ΔT和电流源布置4的输出电流I之间的比例因子。

根据进一步的实施例，电流源41、42、4m被实现成使得它们提供不同的输出电流。在此情形中，输出电流I不仅依赖于被启用的电流源的数目，而且仅仅依赖于电流源中的哪些被启用。根据一个实施例，电流源布置4包括m个电流源，每一个电流源具有在1和m之间的个体序号，并且这些电流源中的每一个根据I40·2^（i-1）提供输出电流，其中i代表次序。例如假设：电流源41具有序号1并且提供输出电流I41=I40，并且电流源4m具有序号m并且提供输出电流I40·2^m-1。在该实施例中，通过改变被启用或者停用的电流源，输出电流I能够以I40的步长在i=I40和I=I40·（2^m-1）之间改变。因此，在输出电流I中分别在绝对温度和温差之间的比例因子能够被大范围地改变。

图8示意图7的电流源布置4的实施例。在该实施例中，作为p型MOSFET实现各个电流源41、42、4m，p型MOSFET使得它们的负载路径并联连接并且每一个在控制端子（栅极端子）处接收温度信号S3。在根据图8的实施例中，作为MOSFET实现晶体管。然而，这仅仅是一个实例。还能够作为其它类型的晶体管诸如IGBT或者双极结晶体管（BJT）实现所述晶体管。

晶体管41、42、4m能够被实现为具有相同的晶体管尺寸（有源区）。在此情形中，各个晶体管的输出电流是相同的。晶体管还能够被实现为具有不同的有源区。在此情形中，各个电流源的输出电流是不同的，其中在晶体管的输出电流之间的关系依赖于在晶体管尺寸之间的比率，特别地与其成比例，其中具有更大晶体管尺寸的晶体管提供更高的输出电流。

当利用p型晶体管诸如在图8中示意的电流源实现电流源布置4时，也作为p型晶体管实现在温度传感器中诸如在于图5和6中示意的温度传感器3中的电流源。

图9示意温度评价电路的实施例，其中利用绝对温度传感器3₁实现第一传感器电路1₁并且利用差温传感器3₂实现第二传感器电路1₂。类似图5的温度传感器实现图9的绝对温度传感器3₁，并且类似图6的差温传感器实现差温传感器3₂。然而，这仅仅是一个实例。也能够使用其它类型的绝对温度传感器和不同的温度传感器。

在下文中，第一电路1₁的温度传感器3₁将被称作第一温度传感器，并且第二传感器电路1₂的温度传感器3₂将被称作第二温度传感器。根据一个实施例，第一温度传感器3₁的第一和第二传感器元件31、32位于半导体本体100的第一位置P₁处（见图1），其中第一位置P₁被远离功率器件区域120地布置。第二温度传感器3₂测量在半导体本体100的两个不同位置处的温度之间的温差ΔT。根据一个实施例，第二传感器62被布置在功率器件区域120内，从而测量在功率器件区域内的温度，而第二温度传感器3₂的第一温度传感器61被远离功率器件区域120地布置。根据一个实施例，第二温度传感器3₂的第一传感器61被布置在第一位置P₁处，第一位置P₁是第一温度传感器3₁的第一和第二传感器元件31、32的位置。

第一温度传感器3₁提供控制第一电流源布置4₁的第一温度信号S3₁，并且第二温度传感器3₂提供控制第二电流源布置4₂的第二温度信号S3₂。第一电流源布置4₁提供与在第一位置P₁处的绝对温度T成比例的第一输出电流I₁，并且第二电流源布置4₂产生与在第二位置P₂和第一位置P₁处的温度之间的温差ΔT成比例的第二输出电流I₂。在两个电流源4₁、4₂中，在感测温度T和温差ΔT之间的比例因子分别能够由分别由电流源布置4₁、4₂接收的第一和第二控制信号S5₁、S5₂设定。

评价电路2接收对应于电流源布置4₁、4₂的输出电流I₁、I₂之和并且依赖于绝对温度T和温差ΔT的输入电流I_SUM。根据一个实施例，当输入电流I_SUM高于基准值时，总体温度信号S_OT采取指示超温情况已经发生的信号电平。这可以由在第二位置P₂处的温度的增加所导致，从而温差ΔT增加。在第二位置P₂处的温度的这种增加可以例如由在被连接到在半导体本体100的功率器件区域120中集成的功率器件的负载中的故障所导致。当在功率器件区域120以外的第一位置P₁处的温度增加时，输入电流I_SUM还能够增加至高于基准值。这种温度增加可以例如由在此处布置电子电路的位置处的环境温度的增加所导致。

在于图9中示意的实施例中，第二温度传感器3₂的第一和第二电流源63、64是由第一传感器电路1₁中的温度传感器3₁控制的受控电流源，从而由这些电流源63、64提供的电流I63、I64与由第一温度传感器3₁中的第一和第二电流源33、34提供的电流成比例。

在图10中示意了具有如前面解释的功能性的评价电路2的实施例。这个评价电路2包括被耦合到输入端子并且接收输入电流I_SUM的电阻器21。评价电路2进一步包括基准信号源22诸如基准电压源和比较器23。输入电流I_SUM在电阻器21两端产生电压降V21，其中当输入电流I_SUM增加时该电压降增加。基准电压22提供基准电压V22。比较器23比较电阻器21两端的电压V21与基准电压V22并且依赖于比较结果产生超温信号S_OT。在于图12中示意的实施例中，当电阻器21两端的电压V21增加到或者高于基准电压V22时，超温信号S_OT采取高信号电平。在该实施例中，超温信号S_OT的高信号电平指示超温情况已经发生。在根据图10的评价电路中，输入电流I_SUM被与固定阈值即由通过电阻器21的电阻划分的基准电压V22限定的阈值相比较。然而，输入电流可以不仅依赖于各个传感器电路1₁、1₂、1₃的温度相关输出电流I₁、I₂、I₃，而且还可以依赖于缩放各个输出电流I₁、I₂、I₃的至少一个控制信号。假设例如当该至少一个控制信号具有第一值时并且当存在与该至少一个功率器件的第一温度值相关联的第一超温情况时达到如由基准电压限定的阈值，则通过增加该至少一个控制信号，当存在与该至少一个功率器件的第二温度值相关联的第二超温情况时，将会已经达到阈值。因此，该至少控制信号不仅适合于调节各个输出电流I₁、I₂、I₃的权重，而且还适合于调节有效阈值。

图11示意电流源布置4的进一步的实施例。这个电流源布置包括电流反射镜81，电流反射镜81接收对应于由电流源布置4的被启用电流源提供的电流之和的电流I'并且提供具有与电流I'的电流流动方向相反的方向的输出电流I。输出电流I的绝对值与电流I'的绝对值成比例，其中电流反射镜提供用于调节在感测温度和输出电流之间的比例因子的进一步的装置。

可选地，电流源布置包括开关电路，该开关电路依赖于控制信号S5的进一步的子信号S581或者向电流反射镜提供电流I'或者绕过电流反射镜，从而在输出处提供电流I'。在这个电流源布置中，不仅在感测温度和输出电流I之间的比例因子而且还有输出电流的方向也能够得到调节。为了解释的意图，假设输出电流当绕过电流反射镜81时是正电流并且当电流反射镜提供输出电流时是负电流。

提供带有负方向的输出电流能够被用于从由其它电流源布置提供的电流减去电流。

图12示意包括在半导体本体100中的集成电路和评价电路2的电子电路的进一步的实施例。这个评价电路包括三个传感器电路1₁、1₂、1₃。例如，如参考图9解释地实现第一和第二传感器电路1₁、1₂，从而第一传感器电路1₁提供与在第一位置P₁处的绝对温度T成比例的输出电流I₁，并且第二传感器电路1₂提供与在第二和第一位置P₂、P₁处的温度之间的温差ΔT成比例的输出电流I₂。

第三传感器电路1₃例如类似第二传感器电路1₂地实现并且提供与在半导体本体100的第三位置P₃和第一位置P₁处的温度之间的温差ΔT成比例的输出电流I₃。第三位置P₃例如被布置在进一步的功率器件区域130内。在此情形中，第二传感器电路1₁和第三传感器电路1₃可以共同具有带有第一传感器元件61和第一电流源63（见图6）的串联电路。在这个进一步的功率器件区域130中，能够实现进一步的功率器件诸如进一步的功率晶体管。例如，利用根据图11的电流源布置实现第三传感器电路1₃，从而第三输出电流I₃是负电流，而第一和第二输出电流I₁、I₂例如是正输出电流。通过从第一和第二输出电流I₁、I₂减去第三输出电流I₃，在进一步的功率器件区域130中实现的功率器件对功率器件区域120中的温度具有的热串扰能够得以消除。因此，可以仅当第一功率器件的高温由第一功率器件自身的操作而非由第二功率器件的高温所导致时才切断第一功率器件。

图12的电子电路主要用于评价在第一功率器件区域120中集成的第一功率器件的温度，其中在第二功率器件区域中集成的第二功率器件的温度或者第二功率器件可以对第一功率器件的温度具有的影响也被考虑。在由图12的电路执行的保护方法中，第二输出电流I₂代表依赖于第一功率半导体器件的温度的第一温度信号，并且第三输出电流代表依赖于第二功率半导体器件的温度的第二温度信号。评价电路2的输入电流I_SUM代表是至少第一温度信号和第二温度信号的加权和的组合温度信号。在这个组合温度信号中，第一温度信号的第一加权因子和第二温度信号的第二加权因子具有相反的符号。此外，第二加权因子的绝对值可以小于第一加权因子的绝对值。利用由控制电路提供的控制信号代表这些加权因子。

为了评价在第二功率器件区域120中实现的第二功率器件的温度，能够提供等价于图12的电路的电路，其中在这个电路中，对应于图12的第二输出电流I₂的输出将被从对应于在图12中的第一和第三输出电流I₁、I₃的输出电流之和减去。为了实现根据图12的电路和这个进一步的电路，能够提供六个传感器电路，其中感测在一个功率器件区域120、130中的温度之间的温差的所有传感器电路能够如在图6中所示意地实现并且可以共同具有带有第一传感器元件61和第一电流源63（见图6）的串联电路。

根据进一步的实施例，仅仅一个第一传感器电路诸如在图12中的传感器电路1₁、一个第二传感器电路诸如在图12中的传感器电路1₂和一个第三传感器电路诸如在图12中的传感器电路1₃被用于保护第一和第二功率器件。在此情形中，这些传感器电路每一个被配置为提供两个输出电流而非如在图12中所示意的仅仅一个输出电流。能够通过在每一个传感器布置中提供两个电流源布置而非仅仅一个电流源布置而产生两个输出电流而非一个输出电流，其中在一个传感器电路中的该两个电流源布置由公共温度信号诸如前面解释的温度信号S3控制。每一个传感器电路的两个输出电流能够被相互独立地缩放或者加权并且一个传感器电路的两个输出电流中的每一个被与其它两个传感器电路的一个输出电流组合，从而提供得到评价从而保护第一功率器件的第一和电流并且提供被用于保护第二功率器件的第二和电流。第三传感器布置的输出电流在第一和电流中具有负的权重，并且第二传感器布置的输出电流在第二和电流中具有负的权重。

为了易于说明使用了空间相对术语诸如“在下面”、“以下”、“下”、“之上”、“上”等以解释一个元件相对于第二元件的定位。除了不同于在图中描绘的那些定向的定向，这些术语旨在涵盖器件的不同的定向。此外，术语诸如“第一”、“第二”等还被用于描述各种元件、区域、部分等，并且也并非旨在是限制性的。贯穿说明书，类似的术语指的是类似的元件。

如在这里所使用的，术语“具有”、“含有”、“包含”、“包括”等是指示所陈述的元件或者特征的存在但是并不排除另外的元件或者特征的开放式术语。冠词“一”、“一个”和“该”旨在包括复数以及单数，除非上下文清楚地另有指示。

考虑到以上改变和应用范围，应当理解本发明不受前面的说明所限制，它也不受附图所限制。相反，本发明仅仅受所附权利要求和它们的法律等价形式所限制。

Claims

1.一种包括温度评价电路的电子电路，所述温度评价电路包括：

第一传感器电路，所述第一传感器电路包括第一输出端子并且被配置为感测在所述电子电路的第一位置处的第一温度并且在所述第一输出端子处产生依赖于所述第一温度的第一输出电流；

第二传感器电路，所述第二传感器电路包括第二输出端子并且被配置为感测在所述电子电路的第二位置处的第二温度并且在所述第二输出端子处产生依赖于所述第二温度的第二输出电流；和

评价电路，所述评价电路包括被连接到所述第一输出端子和所述第二输出端子的输入端子并且被配置为提供依赖于在所述输入端子处接收的电流的评价信号。

2.根据权利要求1所述的电子电路，其中所述第二传感器电路被配置为感测在所述第二位置处的所述第二温度和所述电子电路的第三位置处的第三温度之间的第一温差并且在所述第二输出端子处产生第二输出电流，所述第二输出电流依赖于所述第一温差。

3.根据权利要求2所述的电子电路，

其中所述第一位置、所述第二位置和所述第三位置位于集成电路中，并且

其中所述第二位置比所述第三位置更加远离所述第一位置定位，其中在所述第二位置和所述第一位置之间的距离大于在所述第三位置和所述第一位置之间的距离。

4.根据权利要求3所述的电子电路，其中所述第三位置对应于所述第一位置。

5.根据权利要求1所述的电子电路，其中所述第一传感器电路进一步包括：

第一温度传感器，所述第一温度传感器被配置为提供依赖于所述第一温度的第一温度测量信号；和

第一电流源布置，所述第一电流源布置被配置为接收所述第一温度测量信号并且依赖于所述第一温度测量信号产生所述第一输出电流。

6.根据权利要求5所述的电子电路，进一步包括：

被配置为产生第一控制信号的控制电路，

其中所述第一电流源布置被配置为接收所述第一控制信号并且还依赖于所述第一控制信号产生所述第一输出电流。

7.根据权利要求6所述的电子电路，其中所述第一电流源布置进一步包括：

第一多个受控电流源，每一个受控电流源接收所述第一温度测量信号并且被耦合到所述第一输出端子；和

启用电路，所述启用电路被配置为接收所述第一控制信号并且依赖于所述第一控制信号启用或者停用所述第一多个受控电流源中的各个受控电流源。

8.根据权利要求5所述的电子电路，其中所述第一温度传感器包括：

包括第一传感器元件、阻抗和第一受控电流源的第一串联电路；

包括第二传感器元件和第二受控电流源的第二串联电路；和

控制环，所述控制环被配置为产生用于第一和第二电流源的公共驱动信号从而带有所述第一传感器元件和所述阻抗的所述串联电路两端的电压降对应于所述第二传感器元件两端的电压降，其中所述第一温度测量信号依赖于所述公共驱动信号。

9.根据权利要求8所述的电子电路，其中所述第一传感器元件和所述第二传感器元件每一个均包括二极管。

10.根据权利要求1所述的电子电路，其中所述第二传感器电路进一步包括：

第二温度传感器，所述第二温度传感器被配置为提供依赖于第一温差的第二温度测量信号；和

第二电流源布置，所述第二电流源布置被配置为接收所述第二温度测量信号并且依赖于所述第二温度测量信号产生所述第二输出电流。

11.根据权利要求10所述的电子电路，进一步包括：

被配置为产生第二控制信号的控制电路，

其中所述第二电流源布置被配置为接收所述第二控制信号并且还依赖于所述第二控制信号产生所述第二输出电流。

12.根据权利要求11所述的电子电路，其中所述第二电流源布置进一步包括：

第二多个受控电流源，每一个受控电流源接收所述第二温度测量信号并且被耦合到所述第二输出端子；和

启用电路，所述启用电路被配置为接收所述第二控制信号并且依赖于所述第二控制信号启用或者停用所述第二多个受控电流源中的各个受控电流源。

13.根据权利要求10所述的电子电路，其中所述第二温度传感器进一步包括：

包括第三传感器元件和第一电流源的第三串联电路；

包括第四传感器元件和第四电流源的第四串联电路；

第五串联电路，所述第五串联电路包括第五电流源和进一步的阻抗并且被耦合到对所述第四传感器元件和所述第四电流源公共的电路节点；

控制环，所述控制环被配置为产生用于第六电流源的驱动信号从而带有所述进一步的阻抗和所述第五电流源的串联电路两端的电压降对应于所述第三传感器元件两端的电压降，

其中所述第二温度测量信号依赖于所述驱动信号。

14.根据权利要求13所述的电子电路，其中第三和第四传感器元件是二极管。

15.根据权利要求1所述的电子电路，进一步包括：

第三传感器电路，所述第三传感器电路包括第三输出端子并且被配置为感测在所述电子电路的第四位置和第五位置处的温度之间的第二温差并且在所述第三输出端子处产生依赖于所述第二温差的第三输出电流。

16.根据权利要求15所述的电子电路，

其中所述第一位置、所述第二位置、所述第三位置、所述第四位置和所述第五位置被布置在集成电路中，并且

其中所述第二位置比所述第三位置更加远离所述第一位置定位并且所述第四位置比所述第五位置更加远离所述第一位置定位。

17.根据权利要求16所述的电子电路，其中所述第三位置对应于所述第五位置。

18.根据权利要求17所述的电子电路，其中第三和第五位置对应于所述第一位置。

19.根据权利要求15所述的电子电路，其中所述第二传感器电路和所述第三传感器电路被配置为产生带有相反的符号的所述第二输出电流和所述第三输出电流。

20.根据权利要求1所述的电子电路，其中所述温度评价电路进一步包括：

被连接到所述输入端子的阻抗；

比较器，所述比较器被配置为比较所述阻抗两端的电压与基准电压并且依赖于比较结果产生超温信号。

21.一种包括温度评价电路的电子电路，所述温度评价电路包括：

多个即n个传感器电路，其中n>1，每一个传感器电路包括输出端子并且被配置为感测至少一个温度并且提供依赖于所述至少一个温度的输出电流；和

评价电路，所述评价电路包括被连接到所述多个传感器电路的所述输出端子的输入端子并且被配置为提供依赖于在所述输入端子处接收的电流的评价信号。

22.根据权利要求21所述的电子电路，进一步包括：

被配置为产生至少一个控制信号的控制电路，

其中所述传感器电路中的至少一个被配置为依赖于如由至少一个传感器元件感测的所述至少一个温度并且依赖于所述至少一个控制信号提供所述输出电流。

23.根据权利要求22所述的电子电路，其中所述传感器电路中的至少一个包括：

温度传感器，所述温度传感器被配置为产生依赖于所述至少一个温度的一个温度测量信号；

电流源布置，所述电流源布置被配置为接收来自所述温度传感器的所述温度测量信号和来自所述控制电路的一个控制信号，并且被配置为依赖于所述温度测量信号和所述至少一个控制信号提供所述输出电流。

24.根据权利要求23所述的电子电路，

其中所述电流源布置进一步包括多个受控电流源，所述多个受控电流源被并联连接并且每一个接收所述温度测量信号或者依赖于所述温度测量信号的信号；和

启用电路，所述启用电路被配置为接收所述至少一个控制信号并且依赖于所述至少一个控制信号启用或者停用所述多个受控电流源中的各个受控电流源。

25.根据权利要求24所述的电子电路，其中所述启用电路包括与所述多个受控电流源之一串联连接的至少一个开关。

26.根据权利要求21所述的电子电路，其中每一个传感器电路包括至少一个传感器元件。

27.根据权利要求26所述的电子电路，其中所述传感器电路中的每一个的所述至少一个传感器元件在集成电路中集成。

28.一种用于保护在半导体本体中集成的第一功率半导体器件的方法，在所述半导体本体中还集成了第二功率半导体器件，所述方法包括：

提供依赖于所述第一功率半导体器件的温度的第一温度信号；

提供依赖于所述第二功率半导体器件的温度的第二温度信号；

形成至少所述第一温度信号和所述第二温度信号的加权和，从而形成组合温度信号，其中所述第一温度信号的第一加权因子和所述第二温度信号的第二加权因子具有相反的符号；

比较所述组合温度信号与阈值；和

依赖于比较结果切断所述第一功率半导体器件。

29.根据权利要求28所述的方法，其中所述第二加权因子的绝对值小于所述第一加权因子的绝对值。

30.根据权利要求28所述的方法，

其中所述第一温度信号依赖于在所述第一功率半导体器件的温度和所述半导体本体的远离所述第一功率半导体器件的给定位置处的温度之间的温差，并且

其中所述第二温度信号依赖于在所述第二功率半导体器件的温度和所述半导体本体的所述给定位置处的温度之间的温差。

31.根据权利要求30所述的方法，进一步包括：

提供依赖于在所述给定位置处的温度的进一步的温度信号，

其中形成所述加权和从而形成所述组合温度信号包括形成所述第一温度信号、所述第二温度信号和所述进一步的温度信号的加权和。

32.根据权利要求28所述的方法，其中第一和第二温度信号是电流信号。