CN108736871B - 用于功率半导体开关的控制设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于功率半导体开关的控制设备，其包括：第一、第二和第三电气控制设备端子；控制设备，其被设计为根据控制信号在所述第三控制设备端子上产生用于驱动所述功率半导体开关的驱动电压；过电流检测电路，其被设计为确定对应于存在于第一和第二控制设备端子之间的主功率半导体开关电压的第一电压，且如果第一电压超过参考电压，则开始产生用于接通功率半导体开关的驱动电压，以产生过电流检测信号；阻断电路，其被设计为如果用于驱动功率半导体开关的控制电流超过第一电流值则阻断来自过电流检测电路的过电流检测信号的输出，和/或如果驱动电压小于第一电压值则阻断来自过电流检测电路的过电流检测信号的输出。

Description

用于功率半导体开关的控制设备
技术领域
本发明涉及一种用于功率半导体开关的控制设备。
背景技术
从DE 10 2015 120 166 B3已知一种用于功率半导体开关的控制设备，其监控在功率半导体开关中流动的负载电流。如果在功率半导体开关的接通状态下，在功率半导体开关中流动的负载电流变得非常大，例如，在发生短路的情况下，施加在第一负载电流端子和第二负载电流端子之间的主功率半导体开关电压显著上升，由此导致与主功率半导体开关电压对应的控制设备的控制电压中的电压升高。如果监控电压超过参考电压，则控制设备的过电流检测电路产生过电流检测信号，其结果导致功率半导体开关的关断。因此保护功率半导体开关免于在其中流动的过电流。为了防止误跳闸，要求控制设备表现出对功率半导体开关侧上的寄生电压的注入具有足够的耐受性。此外，过电流检测电路应该能够在开始产生用于接通功率半导体开关的驱动电压的最短可能时间内检测功率半导体开关中的过电流，以便允许快速检测过电流。
发明内容
本发明的目的是公开一种用于功率半导体的控制设备，该控制设备表现出对功率半导体开关侧上的寄生电压的注入具有高耐受性，并且在功率半导体开关中流过过电流的情况下，迅速检测到所述过电流。
该目的通过一种用于功率半导体开关的控制设备来实现，该功率半导体开关具有第一和第二电流负载端子和控制端子，该控制设备包括：
设置成用于与第一负载电流端子电连接的第一电气控制设备端子，设置成用于与第二负载电流端子电连接的第二电气控制设备端子，以及设置成用于与控制端子电连接的第三电气控制设备端子；
驱动装置，其设计成响应控制信号在所述第三控制设备端子上产生用于驱动所述功率半导体开关的驱动电压；
过电流检测电路，其设计成确定与存在于第一和第二控制设备端子之间的主功率半导体开关电压相对应的第一电压，并且如果所述第一电压超过参考电压，则设计成进一步开始产生用于接通功率半导体开关的驱动电压，以传送过电流检测信号；
阻断电路，其设计成如果在第三控制设备端子中流动的控制电流(其功能是功率半导体开关的驱动)大于第一电流值时阻断来自过电流检测电路的过电流检测信号的输出，和/或设计成如果驱动电压小于第一电压值则阻断来自过电流检测电路的过电流检测信号的输出。
本发明的有利构造在如下技术方案中描述。
如果阻断电路被设计成如果用于驱动功率半导体开关的在第三控制设备端子中流动的控制电流大于第一电流值则阻断来自过电流检测电路的过电流检测信号的输出是有利的，其中所述阻断电路确定对应于所述控制电流的第二电压，并且如果所述第二电压超过第二电压值，则阻断来自所述过电流检测电路的所述过电流检测信号的输出。因此，可以简单的方式监控控制电流的大小。
就此而言，如果阻断电路包括控制电流流动通过其的电控制电流检测电阻器则是有利的，其中第二电压以跨控制电流检测电阻器两端的电压的形式存在。因此可以简单的方式确定第二电压。
备选地，就此而言，如果控制设备包括第一驱动控制晶体管则是有利的，该第一驱动控制晶体管设计成在其接通时驱动功率半导体开关的接通，其中第一驱动晶体管包括电流感测输出，在接通所述第一驱动控制晶体管时对应于所述控制电流的部分控制电流在其中流动，其中所述阻断电路设计成根据所述部分控制电流来确定所述第二电压。因此，可以特别简单的方式确定第二电压。此外，具有电流感测输出的驱动晶体管可以特别简单的方式集成在ASIC中。
如果阻断电路设计成如果用于驱动功率半导体开关的在第三控制设备端子中流动的控制电流大于第一电流值则阻断来自过电流检测电路的过电流检测信号的输出，其中阻断电路确定对应于控制电流的测得电流，并且如果测得电流大于对应于第一电流值的参考电流，则阻断来自过电流检测电路的过电流检测信号的输出。因此可以简单的方式实现对控制电流的监控。
就此而言，如果控制设备包括第一驱动控制晶体管则是进一步有利的，该第一驱动控制晶体管设计成在其接通时驱动功率半导体开关的接通，其中第一驱动晶体管包括电流感测输出，在接通第一驱动控制晶体管时与控制电流相对应的部分控制电流在其中流动，其中阻断电路设计成根据部分控制电流来确定测得电流。因此可以简单的方式直接比较电流，而无需事先转换为电压变量。此外，这种类型的比较器电路可以特别简单的方式集成到ASIC中。
如果过电流检测电路设计成如果在开始产生用于接通功率半导体开关的驱动电压的特定等待时间之后第一电压超过参考电压则产生过电流检测信号则是进一步有利的，因为过电流检测电路在任何情况下都将从开始产生驱动电压起被阻断一段特定的等待时间，因此在等待时间的区段内，从功率半导体开关侧注入的寄生电压不会导致过电流检测电路的任何误跳闸。
就此而言，有利的是，等待时间呈现一个值，使得在等待时间结束时，功率半导体开关没有完全接通，因为从开始产生用于接通功率半导体开关的驱动电压起的过电流检测电路的阻断非常短。
进一步有利的是等待时间呈现一个值，使得在等待时间结束时，第一电压仍大于参考电压，因为从开始产生用于接通功率半导体开关的驱动电压起的过电流检测电路的阻断也将是非常短的。
进一步有利的是阻断电路产生用于阻断来自过电流检测电路的过电流检测信号输出的阻断信号，其中过电流检测电路设计成在接收到阻断信号时不发出任何过电流检测信号。因此，以简单的方式，阻断来自过电流检测电路的过电流检测信号的输出。
进一步有利的是参考电压呈现暂时恒定的电压值，或者从开始产生用于接通功率半导体开关的驱动电压起呈现下降的电压值，直至下降到一最小值。如果参考电压呈现暂时恒定值，则过电流检测电路的灵敏度则暂时恒定。如果参考电压从开始产生用于接通功率半导体开关的驱动电压起呈现下降的电压值，直至下降到一最小值，则过电流检测电路的灵敏度则随着时间的增加达到特定的最大灵敏度。因此，灵敏度可以从一开始就足够低，以阻断过电流检测电路。
进一步有利的是控制设备设计成在存在过电流检测信号的情况下产生用于关断功率半导体开关的驱动电压。因此，如果在其中流过的负载电流变得太大，从而导致损坏功率半导体开关的风险，则功率半导体开关可以可靠且快速地关断。
此外，有利的是提供一种功率半导体电路，其具有功率半导体开关并具有根据本发明的用于功率半导体开关的控制设备，其中第一控制设备端子电连接到功率半导体开关的第一负载电流端子，第二控制设备端子电连接到功率半导体开关的第二负载电流端子，并且第三控制设备端子电连接到功率半导体开关的控制端子，因为这允许快速和可靠地检测流入功率半导体电路的功率半导体开关的过电流。
附图说明
以下参照附图描述本发明的示例性实施例。在附图中：
图1示出具有功率半导体开关的功率半导体电路，其具有根据本发明的用于功率半导体开关的控制设备的一种配置；
图2示出具有功率半导体开关的功率半导体电路，其具有根据本发明的用于功率半导体开关的控制设备的另一配置；
图3示出具有功率半导体开关的功率半导体电路，其具有根据本发明的用于功率半导体开关的控制设备的另一配置；以及
图4示出功率半导体电路中的电压和电流特性。
具体实施方式
图1至图3分别表示具有功率半导体开关T的功率半导体电路1，每个具有根据本发明的用于功率半导体开关T的控制设备2的不同配置。图4表示功率半导体电路1中的电压和电流特性。在附图中，相同的部件由相同的附图标记标识。
功率半导体开关T具有第一负载电流端子C和和第二负载电流端子E，以及控制端子G。在示例性实施例的情况下，电压半导体开关T的第一负载电流端子E上存在电压Ue，并且功率半导体开关T的第二负载电流端子E以导电方式连接到电负载L(例如电动马达)。
功率半导体开关T优选地配置为晶体管的形式，诸如像IGBT(绝缘栅双极型晶体管)或MOSFET(金属氧化物半导体场效应晶体管)。在示例性实施例的情况下，功率半导体开关T被配置为IGBT的形式，其中第一负载电流端子C体现为IGBT的集电极，第二负载电流端子E体现为IGBT的发射极，以及控制端子G由IGBT的栅极体现。
控制设备2具有第一电气控制设备端子A1，其设置成用于电连接到功率半导体开关T的第一负载电流端子C，具有第二电气控制设备端子A2，其设置成用于电连接到第二负载电流端子E，以及具有第三电气控制设备端子A3，其设置成用于电连接到功率半导体开关T的控制端子G。
功率半导体电路1中的第一控制设备端子A1电连接到功率半导体开关T的第一负载电流端子C，第二控制设备端子A2电连接到功率半导体开关T的第二负载电流端子E，并且第三控制设备端子A3电连接到功率半导体开关T的控制端子G。
控制设备2还包括驱动装置3，该驱动装置3配置成响应控制信号A在第三控制设备端子A3上产生驱动电压Ua，用于驱动功率半导体开关T。为此目的，根据例如通过上级控制电路(未示出)产生的控制信号A，驱动装置3在控制设备端子A3上以及由此在功率半导体开关T的控制端子G上产生驱动电压Ua。在示例性实施例中，驱动装置3产生用于接通功率半导体开关T的15V的驱动电压Ua，和用于关断功率半导体开关T的-8V的驱动电压Ua。功率半导体开关T根据驱动电压Ua的电压值切换接通和关断。驱动装置3包括第一驱动控制晶体管Ton，该第一驱动控制晶体管Ton设计成在其接通时驱动功率半导体开关T的接通。在接通时，第一驱动控制晶体管Ton将产生接通电压Uv1的第一电压源(在此情况下为15V)(未示出)以导电方式优选地经由至少一个中间电阻器Ron或Rv而连接到第三控制设备端子A3，并由此连接到功率半导体开关T的控制端子G。驱动装置3还包括第二驱动控制晶体管Toff，该第二驱动控制晶体管Toff设计成在其接通时驱动功率半导体开关T的关断。在接通时，第二驱动控制晶体管Toff将产生关断电压Uv2的第二电压源(在此情况下为-8V)(未示出)以导电方式优选地经由至少一个中间电阻器Roff或Rv而连接到第三电气控制设备端子A3，并由此连接到功率半导体开关T的控制端子G。第一和第二驱动控制晶体管Ton和Toff以相互交替的方式被接通和关断，即如果第一驱动控制晶体管Ton接通，则第二驱动控制晶体管Toff关断，以及反之亦然。
控制设备2还包括过电流检测电路4，该过电流检测电路4设计成确定第一电压U1，其对应存在于第一和第二控制设备端子A1和A2之间的主功率半导体开关电压Uce，并且如果在开始t0产生用于接通功率半导体开关T的驱动电压Ua之后，第一电压U1超过参考电压Uref，其产生过电流检测信号FS。图4表示与功率半导体电路1中的功率半导体开关T的开关过程相关的电压和电流特性。在时刻t0，产生用于接通功率半导体开关T的驱动电压Ua，即，第二驱动控制晶体管Toff被关断并且第一驱动控制晶体管Ton被接通，其结果是功率半导体开关T的栅极电容被传输，并且驱动电压Ua从在时刻t0的关断电压Uv1(-8V)上升到t6时刻的接通电压Uv2(+15V)。在时刻t1和t4之间，驱动电压Ua通过米勒平坦区(MillerPlateau)。在时刻t6，功率半导体开关T的接通过程完成。
过电流检测电路4包括：二极管D；第一和第二过电流检测电阻器Ri1和Ri2；第三电压源(未示出)，其产生第一电源电压Uv3，在这种情况下为10V；参考电压产生单元15，其产生参考电压Uref；以及比较器7。功率半导体开关T优选地被配置为n沟道功率半导体开关，更精确地被描述为n沟道IGBT，其中二极管D的阴极被电气布置成面对第一控制设备端子A1，并电连接到第一控制设备端子A1。二极管D、以及第一过电流检测电阻器Ri1和第二过电流检测电阻器Ri2经由电路节点9以导电方式相互连接，其中第二过电流检测电阻器Ri2电连接在比较器7的第一输入端和电路节点9之间，二极管D电连接在电路节点9和第一控制设备端子A1之间，并且第一过电流检测电阻Ri1电连接在电路节点9和第三电压源之间。第二过电流检测电阻器Ri2用作用于比较器7的第一输入的缓冲器，并且不一定需要存在。在示例性实施例中，第一过电流检测电阻器Ri1的电阻值是3.3kΩ，以及第二过电流检测电阻器Ri2的电阻值是512Ω。在该示例性实施例中，参考电压Uref设定为恒定的电压值，但是也可以呈现为从时刻t0起下降的电压值，直至最小值。就这一点而言，参考电压Uref例如可以跨电容器两端的电压形式存在，其通过电阻从时刻t0开始放电。如果存在于比较器7的第一输入E1上的第一电压U1大于存在于比较器7的第二输入E2上的参考电压Uref，则比较器7产生过电流检测前置信号AS。如果主功率半导体开关电压Uce呈现过高的值，则使二极管D保护过电流检测电路4免受主功率半导体开关电压Uce的影响。在时刻t1之后，功率半导体开关T开始其转变到导通状态，并且主功率半导体开关电压Uce开始迅速衰减。如果忽略跨二极管D两端的二极管电压降，主功率半导体开关电压Uce小于第一电源电压Uv3，则二极管D开始导通，并且第一电压U1对应于主功率半导体开关电压Uce。
将注意到的是，在本发明的含义内，被确定对应于第一电变量的第二电变量的表达，或者对应于第一电变量的第二电变量的表达，意味着在最少在针对第一变量的特定数值范围内，第二变量至少与第一变量近似地成比例。
为了防止过电流检测电路4的任何误跳闸，控制设备3在产生用于接通功率半导体开关T的驱动电压Ua的开始t0时，将释放信号FR传送给过流检测电路4，其在适用的情况下可以借助于延时元件8来延迟，延时元件8将释放信号FR延迟特定的等待时间tw。在该示例性实施例的情况下，释放信号FR通过AND元件与过电流检测信号AS逻辑“与”，使得过电流检测电路4最早可以在产生用于功率半导体开关T接通的驱动电压Ua的开始t0之后直接传送过电流检测信号FS。
为了防止任何误跳闸，由于在功率半导体开关T的接通过程中，直到时刻t3第一电压U1不低于参考电压Uref，过电流检测电路4必须至少被阻断直到时刻t3。为了执行该阻断，如图1中以示例性方式表示的控制设备2包括阻断电路5，阻断电路5设计成如果在第三控制设备端子A3中流过的以控制功率半导体开关T的控制电流Ig大于第一电流值则阻断来自过电流检测电路4的过电流检测信号FS的输出。在接通功率半导体开关T时，控制电流Ig流动通过接通电阻器Ron并通过与半导体开关T的栅极串联连接的栅极串联电阻Rv，在功率半导体开关T接通时，第二驱动控制晶体管Toff关断。因此，在接通功率半导体开关T时，在接通电阻器Ron中流过的电流Ig1对应于控制电流Ig。在该示例性实施例中，基于电流Ig1确定跨接通电阻Ron两端的第二电压U2。第二电压U2对应于控制电流Ig。如果第二电压U2大于第二电压值，其在示例性实施例中是直到时刻t5的情况，则阻断来自过电流检测电路4的过电流检测信号FS的输出被。为此目的，通过顺序电连接的第一和第二阻断电路电阻器Rb1和Rb2来减小第二电压U2，其中电压Ueb存在于跨第一电阻器Rb1的两端。如果电压Ueb超过0.7V的电压值，则晶体管T1被接通，晶体管T1的基极和发射极电连接到第一阻断电路电阻器RB1，其集电极经由第三阻断电路电阻器Rb3电连接到第二控制设备端子A2，并且其发射极连接到第一驱动控制晶体管Ton。因此，在晶体管T1的集电极上存在高电平逻辑状态，晶体管T1的集电极以阻断信号BS的形式作为过电流检测电路4的输入信号被路由。阻断信号BS在逻辑上通过一个NOT元件，并且非信号作为输入信号被路由到AND元件。在存在阻断信号BS的情况下，过电流检测信号FS的输出因此被阻断电路5阻断。第二电压值并且因此第一电流值Iw1(参见图4)从电压值0.7V开始，其中后者根据阻断电路电阻器Rb1和Rb2的比率以及在适用情况下接通电阻器Ron与第二电压U2或者电流Ig1或Ig的相应值的比率进行反向计算。在示例性实施例中，接通电阻器Ron的电阻值是5Ω，第一阻断电路电阻器Rb1的电阻值是22.1kΩ，第二阻断电路电阻器Rb2的电阻值是56.8kΩ，以及电阻值第三阻断电路电阻Rb3的电阻值为10kΩ，使得第二电压值为2.5V，并且因此第一电流值Iw1为0.5A。如果控制电流Ig大于第一电流值，其在示例性实施例中是直到时刻t5的情况，则来自过电流检测电路4的过电流检测信号FS的输出被阻断电路5阻断。如由图1中的虚线所表示的那样，第二电压U2，不是跨接通电阻器Ron两端的电压，也可以跨栅极串联电阻器Rv两端的电压的形式存在。栅极串联电阻器Rv可以具有例如5Ω的电阻值。
将注意到的是，栅极串联电阻Rv也可以集成到功率半导体开关T中，使得功率半导体开关T的控制端子不直接以功率半导体开关T的栅极G的形式存在，而是以栅极串联电阻器Rv的电端子的形式存在。应该进一步注意到的是，电阻器Ron和Roff通常在任何情况下都存在，使得通常不另外需要后者来构成阻断电路5。
在实际操作中，第一电压U1从其开始降低低于参考电压Uref的时刻t3显著变化，并且取决于许多因素，例如包括电压负载、电流负载、温度负载和功率半导体开关T的制造公差。此外，在时刻t0和时刻t6之间，出现高寄生电压，其可能导致第一电压U1中的不期望的电压变化。在实际操作中，通常在DE 10 2015 120 166 B3中描述的控制设备中，需要以相对较长的值来选择释放信号FR被延迟的等待时间，使得过电流检测电路为了防止任何误跳闸只能在时刻t6之后的某个时间通过释放信号FR来释放(参见图4)。
在本发明中，借助于监控控制电流Ig的阻断电路5，确保阻断电路5独立于电压负载、电流负载、温度负载和功率半导体开关T的制造公差来阻断过电流检测电路4直到时刻t5(参见图4)，该时刻t5位于功率半导体开关T的接通过程结束之前不久。此外，借助于对控制电流Ig的附加监控，控制设备2承受注入的寄生电压的能力显著增加，因此过电流检测电路4的误跳闸的可能性显著降低。
等待时间tw优选地呈现下述值，以便使得在等待时间tw结束时功率半导体开关T尚未完全接通。特别的，等待时间tw呈现下述值，使得在等待时间tw结束时第一电压U1仍大于参考电压Uref。等待时间tw例如可以呈现下述值，使得等待时间tw在时刻t0和时刻t1之间或在时刻t1和时刻t2之间结束。
应该注意到的是，通常阻断电路5确定对应于控制电流Ig的第二电压U2，并且如果第二电压超过第二电压值U2，则阻断来自过电流检测电路4过的电流检测信号FS的输出。在根据图1的本发明的配置中，第二电压U2以跨接通电阻器Ron两端的电压或跨栅极串联电阻器Rv两端的电压的形式存在，但不必需是这种情况。备选地，第二电压U2例如也可以由电流测量装置(例如霍尔效应传感器)测量，该电流测量装置测量控制电流Ig或Ig1，该控制电流Ig或Ig1作为输出变量产生并且作为一个输入变量被路由到阻断电路5。
图2表示根据本发明的用于功率半导体开关T的控制设备2的另一配置，相对于其阻断电路5'的配置控制设备2与根据图1的控制设备2一致。为此目的，阻断电路5'被配置为如果用于驱动功率半导体开关T的在第三控制设备端子A3中流过的控制电流Ig大于第一电流值Iw1则阻断来自过电流检测电路4的过电流检测信号FS的输出，其中阻断电路5'确定对应于控制电流Ig的测得电流Im，并且如果测得电流大于对应于第一电流值Iw1的参考电流Iref则阻断来自过电流检测电路4的过电流检测信号FS的输出。优选地，第一驱动控制晶体管Ton包括电流感测输出S，当第一驱动控制晶体管Ton接通时，对应于控制电流Ig的部分控制电流Im'在其中流过，其中阻断电路5'被配置为从部分控制电流Im'来确定测得电流Im。为此目的，阻断电路5'的电流镜像放大装置10对部分控制电流Im'进行内部镜像，放大所镜像的部分控制电流Im'，并且放大的所镜像的部分控制电流Im'作为测得的电流输出Im传送。阻断电路5'还包括晶体管T1，在晶体管T1的漏极上存在接通电压Uv1，并且晶体管T1的源极经由优选具有200kΩ电阻值的第三阻断电路电阻器Rb3以导电方式连接到第二控制设备端子A2。阻断电路5'还包括用于产生参考电流Iref的电流源11，其在电路节点12处以导电方式连接到电流镜像放大装置10和晶体管T1的栅极。在电路节点12处，将测得电流Im与参考电流Iref进行比较，并且如果测得电流Im大于参考电流Iref，则差分电流Id(Id＝Im-Iref)流向晶体管T1的栅极，使得后者被接通。因此，在晶体管T1的源极上存在高电平逻辑状态，其以阻断信号BS的形式作为过电流检测电路4的输入信号被路由。阻断信号BS通过一个NOT元件被逻辑“非”，并且被“非”的信号作为输入信号被路由到AND元件。在存在阻断信号BS时，过电流检测信号FS的输出因此被阻断电路5'阻断。
备选地，阻断电路5'也可以被配置为由部分控制电流Im'确定第二电压U2，如图2中的示例性方式所示。为此目的，根据由电流镜像放大装置10产生的测得电流Im，例如借助于连接在电路中的另一电阻器Rw而不是电流源11来确定第二电压U2。这被看作是跨电阻器Rw两端的电压降。如果第二电压U2已达到特定值(例如，4.5V)，则晶体管T1的导电性将足以使得高电平逻辑状态出现在晶体管T1的源极上，其以阻断信号BS的形式作为输入信号被路由到过电流检测电路4。
图3表示根据本发明的用于功率半导体开关T的控制设备2的另一配置，控制设备2相对于其阻断电路6的配置与根据图1的控制设备2一致。为此目的，阻断电路6被配置为如果驱动电压Ua小于第一电压值Uw1(参见图4)则阻断来自过电流检测电路4的过电流检测信号FS的输出。在该示例性实施例中，在功率半导体开关T接通时，第一电压值Uw1在时刻t5被超过，使得在时刻t5，由阻断电路6对过电流检测信号FS输出的阻断不再继续。
为此目的，在阻断电路6中，通过顺序地电连接的第一阻断电路电阻器Rb1和第二阻断电路电阻器Rb2，接通电压Uv1与驱动电压Ua之间的差分电压Ud(Ud＝Uv1-Ua)减小，其中电压Ueb存在于跨第一电阻器Rb1两端。如果电压Ueb的电压值大于0.7V，则晶体管T1被接通，晶体管T1的基极和发射极与第一阻断电路电阻器Rb1电连接，晶体管T1的集电极经由第三阻断电路电阻器Rb3电连接第二控制设备端子A2，并且接通电压Uv1存在于其发射极上。因此，在晶体管T1的集电极上存在高电平逻辑状态，其以阻断信号BS的形式作为过电流检测电路4的输入信号被路由。在存在阻断信号BS的情况下，由阻断电路6阻断过电流检测信号FS的输出。第一电压值Uw1从0.7V的电压值开始，其中后者根据阻断电路电阻器Rb1和Rb2的比率从驱动电压Ua的对应值反向计算。在该示例性实施例中，第一阻断电路电阻器Rb1的电阻值是22.1kΩ，第二阻断电路电阻器Rb2的电阻值是28.4kΩ，以及第三阻断电路电阻器Rb3的电阻值是10kΩ，使得第一电压值Uw1是13.4V。
应该注意到的是，阻断电路也可以被配置为使得阻断电路包括阻断电路5或5'和阻断电路6，并且其阻断信号BS被相互逻辑“或”，例如，借助于“或”元件，通过共同的阻断信号，使得阻断电路5或5'和阻断电路6并联存在，并且阻断电路因此被配置为如果用于驱动功率半导体开关T的在第三控制设备端子A3中流过的控制电流Ig大于第一电流值Iw1则阻断来自过电流检测电路的过电流检测信号FS的输出，并且为此目的阻断电路被配置为如果驱动电压Ua小于第一电压值Uw1则阻断来自过电流检测电路4的过电流检测信号FS的输出。通过这种布置，可以实现控制设备2对注入的寄生电压的特别高的耐受性。
应该注意到的是，在所有三个示例性实施例中，如由图1至图3中的虚线所表示的那样，过电流检测信号FS的输出的阻断不一定需要借助于由AND元件进行，而是也可以按下述继续进行，其中，根据释放信号FR和/或阻断信号BS，阻断由参考电压产生单元6产生过电流检测前置信号AS，其中如果过电流检测信号FS的输出将被阻断，则后者即参考电压产生单元6产生参考电压Uref，使得其电压值仍大于第一电源电压Uv3的电压值，因为存在于比较器7的第一输入端E1上的第一电压U1仍小于比较器7的第二输入E2上存在的参考电压Uref。备选地，以图1至图3中未示出的方式，为了清楚起见，过电流检测信号FS的阻断也可以进行，其中，根据释放信号FR和/或阻断信号BS，阻断由参考电压产生单元6产生过电流检测信号AS，其中，如果过电流检测信号FS的输出将被阻断，则将比较器7的第一输入端E1与第二控制设备端子A2以导电方式连接的半导体开关被接通或关断，并且比较器7的第一输入端E1上的电压因此被设定成为零的电压值。
驱动装置3优选地配置为在存在过电流检测信号FS时或接收过电流检测信号FS时产生用于关断功率半导体开关T的驱动电压Ua，使得如果在其中流动的负载电流I1变得非常大(例如在发生短路的情况下)，功率半导体开关被关断。
驱动装置3例如可以单个集成电路或多个集成电路的形式提供，其中单个集成电路或多个集成电路可被集成在至少一个ASIC中，其中在适用的情况下可以存在额外的分立电子组件。
应该进一步注意到的是，在本发明的含义内，术语“发射极”还包括在另一种类型功率半导体中的类似于发射器的端子，并且术语“集电极”还包括在另一种类型功率半导体开关中类似于集电极的端子。在MOSFET中，例如在技术术语中，被指定为IGBT中的“发射极”的端子被指定为“源极”，而被指定为IGBT中的“集电极”的端子被指定为“漏极”。因此应该注意到的是，在本发明的含义内，术语“发射极”还包括术语“源极”，并且术语“集电极”还包括术语“漏极”。
当然，应该进一步注意到的是，本发明的不同示例性实施例的特征(如果所述特征不相互排斥)可以根据需要相互组合，而不偏离本发明的范围。

Claims (13)

1.一种用于功率半导体开关(T)的控制设备，该功率半导体开关(T)具有第一电流负载端子(C)和第二电流负载端子(E)以及控制端子(G)，该控制设备包括：
设置成用于与第一负载电流端子(C)电连接的第一电气控制设备端子(A1)，设置成用于与第二负载电流端子(E)电连接的第二电气控制设备端子(A2)，以及设置成用于与控制端子(G)电连接的第三电气控制设备端子(A3)；
驱动装置(3)，其设计成响应控制信号(A)在所述第三电气控制设备端子(A3)上产生用于驱动所述功率半导体开关(T)的驱动电压(Ua)；
过电流检测电路(4)，其设计成确定与存在于第一和第二控制设备端子(A1,A2)之间的主功率半导体开关电压(Uce)相对应的第一电压(U1)，并且如果所述第一电压(U1)超过参考电压(Uref)，则设计成进一步开始(t0)产生用于接通功率半导体开关(T)的驱动电压(Ua)，以传送过电流检测信号(FS)；
阻断电路(5，5’，6)，其设计成如果在第三电气控制设备端子(A3)中流动的控制电流(Ig)大于第一电流值(Iw1)时，阻断来自过电流检测电路(4)的过电流检测信号(FS)的输出，其中控制电流(Ig)的功能是驱动功率半导体开关(T)，和/或设计成如果驱动电压(Ua)小于第一电压值(Uw1)，则阻断来自过电流检测电路(4)的过电流检测信号(FS)的输出。
2.根据权利要求1所述的控制设备，其特征在于阻断电路(5)被设计成如果在第三电气控制设备端子(A3)中流动的用于驱动功率半导体开关(T)的控制电流(Ig)大于第一电流值(Iw1)则阻断来自过电流检测电路(4)的过电流检测信号(FS)的输出，其中所述阻断电路(5，5’)确定对应于所述控制电流(Ig)的第二电压(U2)，并且如果所述第二电压(U2)超过第二电压值，则阻断来自所述过电流检测电路(4)的所述过电流检测信号(FS)的输出。
3.根据权利要求2所述的控制设备，其特征在于阻断电路(5)包括电控制电流检测电阻器(Ron，Rv)，控制电流(Ig)流动通过电控制电流检测电阻器(Ron，Rv)，其中第二电压(U2)以跨控制电流检测电阻器(Ron，Rv)两端的电压的形式存在。
4.根据权利要求2所述的控制设备，其特征在于控制设备(3)包括第一驱动控制晶体管(Ton)，该第一驱动控制晶体管(Ton)设计成在其接通时驱动功率半导体开关(T)的接通，其中第一驱动晶体管(Ton)包括电流感测输出(S)，在接通所述第一驱动控制晶体管(Ton)时对应于所述控制电流(Ig)的部分控制电流(Im’)在其中流动，其中所述阻断电路(5’)设计成由所述部分控制电流(Im’)来确定所述第二电压(U2)。
5.根据权利要求1所述的控制设备，其特征在于阻断电路(5’)设计成如果用于驱动功率半导体开关(T)的在第三电气控制设备端子(A3)中流动的控制电流(Ig)大于第一电流值(Iw1)，则阻断来自过电流检测电路的过电流检测信号(FS)的输出，其中阻断电路(5’)确定对应于控制电流(Ig)的测得电流(Im)，并且如果测得电流(Im)大于对应于第一电流值的参考电流(Iref)，则阻断来自过电流检测电路(4)的过电流检测信号(FS)的输出。
6.根据权利要求5所述的控制设备，其特征在于控制设备(3)包括第一驱动控制晶体管(Ton)，该第一驱动控制晶体管(Ton)设计成在其接通时驱动功率半导体开关(T)的接通，其中第一驱动晶体管(Ton)包括电流感测输出(S)，在接通第一驱动控制晶体管(Ton)时与控制电流(Ig)相对应的部分控制电流(Im’)在其中流动，其中阻断电路(5’)设计成由部分控制电流(Im’)来确定测得电流(Im)。
7.根据前述权利要求中之一所述的控制设备，其特征在于过电流检测电路(4)设计成如果在开始(t0)产生用于接通功率半导体开关(T)的驱动电压(Ua)的特定等待时间(Tw)之后第一电压(U1)超过参考电压(Uref)，则产生过电流检测信号(FS)。
8.根据权利要求7所述的控制设备，其特征在于等待时间(Tw)呈现一个值，使得在等待时间(Tw)结束时，功率半导体开关(T)没有完全接通。
9.根据权利要求7所述的控制设备，其特征在于等待时间(Tw)呈现一个值，使得在等待时间(Tw)结束时，第一电压(U1)仍大于参考电压(Uref)。
10.根据前述权利要求1-6中之一所述的控制设备，其特征在于阻断电路(5，5’，6)产生用于阻断来自过电流检测电路(4)的过电流检测信号(FS)输出的阻断信号，其中过电流检测电路(4)设计成在接收到阻断信号(FS)时不产生任何过电流检测信号(FS)。
11.根据前述权利要求1-6中之一所述的控制设备，其特征在于参考电压(Uref)呈现暂时恒定的电压值，或者从开始(T0)产生用于接通功率半导体开关(T)的驱动电压(Ua)起呈现下降的电压值，直至下降到一最小值。
12.根据前述权利要求1-6中之一所述的控制设备，其特征在于控制设备设计成在存在过电流检测信号(FS)的情况下产生用于关断功率半导体开关(T)的驱动电压(Ua)。
13.功率半导体电路，其具有功率半导体开关(T)并具有用于功率半导体开关(T)的根据权利要求1至12之一所述的控制设备，其中第一控制设备端子(A1)电连接到功率半导体开关(T)的第一负载电流端子(C)，第二控制设备端子(A2)电连接到功率半导体开关(T)的第二负载电流端子(E)，并且第三电气控制设备端子(A3)电连接到功率半导体开关(T)的控制端子(G)。
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