DE102008055157A1 - Ansteuerschaltung für eine Leistungshalbleiteranordnung und Leistungshalbleiteranordnung - Google Patents

Ansteuerschaltung für eine Leistungshalbleiteranordnung und Leistungshalbleiteranordnung Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Ansteuerschaltung für eine Leistungshalbleiteranordnung und eine Leistungshalbleiteranordnung. Die Ansteuerschaltung umfasst wenigstens zwei Schaltungsgruppen (15, 25, 35) mit jeweils einer zumindest zwei Anschlüsse (151, 152, 153; 251, 252, 253; 351, 352, 353) aufweisenden Spannungsversorgungsanschlussgruppe (154, 254, 354), von denen jede elektrisch mit einem Leistungstreiber (120, 220, 320) der betreffenden Schaltungsgruppe (15, 25, 35) gekoppelt oder koppelbar ist. Die Spannungsversorgungsanschlussgruppen (154, 254, 354) dienen dazu, den zugehörigen Leistungstreiber (120, 220, 320) an eine Spannungsversorgung (50, 50') anzuschließen. Dabei ist jeder der Anschlüsse (151, 152, 153; 251, 252, 253; 351, 352, 353) der Spannungsversorgungsanschlussgruppen (15, 25, 35) elektrisch mittels eines Impedanz-Bauelements (121, 122, 123; 221, 222, 223; 321, 322, 323) an dem Leistungstreiber (120, 220, 320) der der entsprechenden Spannungsversorgungsanschlussgruppe (154, 254, 354) zugeordneten Schaltungsgruppe (15, 25, 35) angeschlossen oder anschließbar. Jedes der Impedanz-Bauelemente (121, 122, 123; 221, 222, 223; 321, 322, 323) weist eine von Null verschiedene Impedanz (Z) auf und besitzt einen Wirkwiderstand und/oder einen Blindwiderstand. Bei der Leistungshalbleiteranordnung, die eine solche Ansteuerschaltung umfasst, weist steuerbare Leistungshalbleiterschalten auf, die von der Ansteuerschaltung ansteuerbar sind.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Ansteuerschaltung für eine Leistungshalbleiteranordnung und eine Leistungshalbleiteranordnung. Bei vielen Leistungshalbleiterschaltungen werden steuerbare Leistungshalbleiterschalter parallel geschaltet, um höhere Ströme schalten zu können. Bei anderen Anwendungen, beispielsweise bei Wechselrichtern, Motoransteuerungen usw., werden die Laststrecken von zwei steuerbaren Leistungshalbleiterschaltern zu einem oder mehreren Schaltungszweigen in Reihe geschaltet, so dass jeder der Schaltungszweige einen ”High-Side Schalter” und einen ”Low-Side Schalter” aufweist. Mittels solcher Schaltungszweige lassen sich z. B. Wechselrichter in dreiphasiger Brückenschaltung (”Sixpack”) oder in einphasiger Brückenschaltung (”Fourpack”) realisieren.
  • Schaltungszweige können symmetrisch ausgestaltet sein. Ebenso gibt es auch asymmetrische Ausgestaltungen, z. B. bei Schaltungen mit mehreren asymmetrischen Zweigpaaren, bei denen mehr als ein steuerbarer Leistungshalbleiterschalter auf der low side angeordnet sind, wie dies z. B. bei Umrichtern für geschaltete Reluktanzmaschinen (SRM = Switched Reluctance Maschine), oder bei mit versetzen Schaltsignalen arbeiten Zweitransistor-Durchflusswandlern (ITTF = Interleaved Two-Transistor Forward Converter), der Fall ist.
  • Zur Ansteuerung der steuerbaren Leistungshalbleiterschalter ist jeweils ein Treiber vorgesehen, von dem die einzelnen beteiligten Leistungshalbleiterschalter angesteuert und in einen leitenden oder sperrenden Zustand versetzt werden. Die einzelnen Treiber bilden zusammen eine Ansteuerschaltung. Während beim Betrieb der steuerbaren Leistungshalbleiterschalter hohe Spannungen, z. B. mehr als 30 V über deren Laststrecken abfallen können, erfolgt die Ansteuerung der steuerbaren Leistungshalbleiterschalter bei vergleichsweise niedrigen Spannungen. Bei einem wie oben erläuterten Schaltungszweig mit in Reihe geschalteten High-Side- und Low-Side Schaltern ist es daher erforderlich, für die Ansteuerung der High-Side Schalter und für die Ansteuerung der Low-Side Schalter getrennte Spannungsversorgungen bereitzustellen, wobei bei einer Vielzahl von Anordnungen mit mehreren Schaltungszweigen die Emitter- und/oder die Source-Anschlüsse – ebenso wie bei einer Parallelschaltung von zwei oder mehr steuerbaren Leistungshalbleiterschaltern – niederohmig miteinander verbunden sein können. In diesen Fällen kann zur Versorgung der Treiber der Low-Side Schalter bzw. zur Versorgung der Treiber der parallel geschalteten steuerbaren Leistungshalbleiterschalter eine gemeinsame Niederspannungsquelle eingesetzt werden, da die Ansteuerung der steuerbaren Leistungshalbleiterschalter bezogen auf ihren jeweiligen Emitter- oder Source-Anschluss mit Niederspannung erfolgen kann. Die gemeinsame Niederspannungsquelle wird dabei mit einem zentralen Punkt des Leistungskreises verbunden.
  • Diese Schaltung weist jedoch zwei wesentliche Nachteile auf:
    Einerseits kann es bedingt durch Induktionsspannungen an parasitären Induktivitäten der niederohmigen Verbindungsleitungen zwischen den Emitter- bzw. Source-Anschlüssen der miteinander verschalteten Low-Side Schalter von zwei oder mehr Schaltungszweigen beim Ein- und Ausschalten zumindest eines der steuerbaren Leistungshalbleiterschalter ungewollt zum parasitären Einschalten eines oder mehrerer anderer steuerbarer Leistungshalbleiterschalter kommen, wenn deren Bezugspotential unter das Bezugspotential des betreffenden Treibers gezogen wird.
  • Andererseits erhöht sich zumindest für einen der unteren Leistungsschalter die Gegenkopplung über die dem Lastkreis (d. h. den Leistungsschaltern) und dem Steuerkreis (d. h. den Treibern) gemeinsame Induktivität, was zu einer Erhöhung der Einschaltverluste führt.
  • Eine andere Möglichkeit besteht darin, die gemeinsame Spannungsversorgung der Treiber zur Ansteuerung der Low-Side Schalter an mehreren Punkten mit dem Leistungskreis zu verbinden. In diesem Fall fließen Teile des Laststroms über redundante Verbindungen im Steuerkreis, was ebenfalls zur Erhöhung der Einschaltverluste führt. Entsprechende Probleme ergeben sich auch beim Betrieb von mehreren parallel zueinander geschalteten steuerbaren Leistungshalbleiterschaltern.
  • Bei unabhängig voneinander gesteuerten Zweigpaaren, insbesondere bei kleinen zu schaltenden Leistungen, können die erhöhten Einschaltverluste in Kauf genommen werden, allerdings entstehen dann Mehrkosten, da die steuerbaren Leistungshalbleiterschalter und/oder deren Kühlvorrichtung höher dimensioniert werden müssen.
  • Vor allem bei größeren zu schaltenden Leistungen können mehrere galvanisch voneinander getrennte Spannungsversorgungen eingesetzt werden, was ebenfalls mit einem erhöhten Aufwand verbunden ist.
  • In Schaltungsanordnungen mit parallelen Schaltungszweigen können – bei entsprechend verringerten Gate-Widerständen – Widerstände in die Verbindung zwischen dem Treiber und einem Hilfsanschluss des Emitteranschlusses bzw. des Source-Anschlusses eingefügt werden. Um aber die über den Hilfsanschluss fließenden Ströme ausreichend zu begrenzen, wäre ein recht hoher Widerstandswert nötig. Aufgrund des Spannungsabfalls an einem solchen Widerstand würden jedoch Unsymmetrien im Schaltverhalten der parallelen steuerbaren Leistungshalbleiterschalter verstärkt, weshalb ein solcher Widerstand auf etwa 10% des Gate-Widerstandes begrenzt werde muss.
  • Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine kostengünstige Ansteuerschaltung sowie eine Leistungshalbleiteranordnung mit einer Ansteuerschaltung bereitzustellen, bei der die Ansteuerschaltung Treiber zum Ansteuern der Low-Side Schalter von zwei oder mehr Schaltungszweigen oder zum Ansteuern mehrerer elektrisch parallel geschalteter steuerbarer Leistungsschalter aufweist, die aus einer gemeinsamen Spannungsquelle versorgt werden können, und bei der die vorangehend geschilderten Nachteile vermieden werden oder zumindest weniger stark ausgeprägt sind.
  • Diese Aufgabe wird durch eine Ansteuerschaltung gemäß Patentanspruch 1 bzw. durch eine Leistungshalbleiteranordnung gemäß Patentanspruch 15 gelöst. Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen.
  • Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft eine Ansteuerschaltung, die eine Ansteuerschaltung und wenigstens zwei Schaltungsgruppen aufweist. Die Ansteuerschaltung umfasst wenigstens zwei Ausgänge, an denen jeweils ein erstes Ansteuersignal zum Ansteuern eines steuerbaren Leistungshalbleiterschalters bereitgestellt werden kann. Im Sinne der vorliegenden Erfindung wird ein steuerbarer Leistungsschalter mittels wenigstens eines Leistungshalbleiterchips realisiert, d. h. ein Leistungsschalter kann entweder nur einen einzigen Leistungshalbleiterchip, oder – zum Beispiel wenn die Schaltleistung erhöht werden soll – wenigstens zwei parallel geschaltete Leistungshalbleiterchips umfassen. Im Falle einer solchen Parallelschaltung von zwei Leistungshalbleiterchips erfolgt die Parallelschaltung so, dass alle Steueranschlüsse elektrisch miteinander verbunden werden. Außerdem werden die Laststrecken der Leistungshalbleiterchips so zueinander parallel geschaltet, dass sie mittels eines Steuersignals, das einem jeden der Steueranschlüsse zugeführt wird, entweder alle gemeinsam leiten oder alle gemeinsam sperren.
  • Jede der wenigstens zwei Schaltungsgruppen ist genau einem der Ausgänge der Ansteuerlogik zugeordnet und umfasst einen Eingang, der elektrisch mit dem der betreffenden Schaltungsgruppe zugeordneten Ausgang der Ansteuerlogik gekoppelt oder koppelbar ist.
  • Jede Schaltungsgruppen weist einen der jeweiligen Schaltungsgruppe individuell zugeordneten Leistungstreiber auf, der eingangsseitig mit dem Eingang der betreffenden Schaltungsgruppe elektrisch gekoppelt oder koppelbar ist. Außerdem umfasst jede der Schaltungsgruppen eine Spannungsversorgungsanschlussgruppe mit wenigstens zwei Spannungsversorgungsanschlüssen, die elektrisch mit genau dem Leistungstreiber der betreffenden Schaltungsgruppe gekoppelt oder koppelbar ist, um den betreffenden Leistungstreiber an eine an die zugehörige Spannungsversorgungsanschlussgruppe anlegbare Spannungsversorgung anzuschließen. Dabei ist jeder der Spannungsversorgungsanschlüsse elektrisch mittels eines Impedanz-Bauelements an dem Leistungstreiber der der betreffenden Spannungsversorgungsanschlussgruppe zugeordneten Schaltungsgruppe angeschlossen oder anschließbar, und jedes der Impedanz-Bauelemente weist eine von Null verschiedene Impedanz auf, d. h. zumindest eine der Größen ”Wirkwiderstand” und ”Blindwiderstand” ist von Null verschieden.
  • Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft eine Leistungshalbleiteranordnung, die eine solche Ansteuerschaltung aufweist, sowie eine der Anzahl der Schaltungsgruppen entsprechende Anzahl von steuerbaren Leistungshalbleiterschaltern. Ein jeder dieser Leistungsschalter umfasst einen ersten Lastanschluss, einen zweiten Lastanschluss, und einen Steueranschluss, wobei jeweils zwischen dem ersten Lastanschluss und dem zweiten Lastanschluss eine Laststrecke ausgebildet ist, die mittels des zugehörigen Steueranschlusses in einen elektrisch leitenden oder in einen elektrisch sperrenden Zustand versetzt werden kann. Dabei ist jeweils der Steueranschluss genau eines der Leistungshalbleiterschalter elektrisch mit einem Ausgang des Leistungstreibers genau einer der Schaltungsgruppen gekoppelt oder koppelbar ist.
  • Im Sinne der vorliegenden Erfindung sind zwei Komponenten miteinander ”gekoppelt”, wenn ein Signal von einer der Komponenten über ein oder mehrere Kopplungsglieder zu der anderen der Komponenten so übertragen wird, dass eine in der ersten Komponente vorliegende, mit dem Signal verknüpfte Information auch in der anderen der Komponenten vorliegt. Eine Abschwächung des Signals ist damit zulässig, solange die übertragene Information sicher übertragen wird. Bei einem solchen elektrischen Signal kann es sich beispielsweise um einen Spannungspegel, einen Strom, eine Signalflanke, ein digitales Signal, oder um ein elektromagnetisches Feld handeln. Als Kopplungsglieder können beispielsweise niederohmige Verbindungsleitungen wie Leiterbahnen, Anschlussbleche, Bonddrähte, ebenso vorgesehen sein wie z. B. Widerstandselemente, Verstärkerstufen oder Übertrager mit oder ohne Kern.
  • Unter ”koppelbar” ist zu verstehen, dass eine solche Kopplung nicht dauerhaft bestehen muss, sondern dass eine Kopplung beispielsweise mittels eines steuerbaren Halbleiterschalters wie z. B. einem Transistor auch ”schaltbar” sein kann, d. h. es muss ein entsprechender steuerbarer Halbleiterschalter oder ein anderer Schalter zur Ausübung vorgesehen sein, der eine Kopplung zumindest vorübergehend bewirken kann.
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf Figuren näher erläutert. Es zeigen:
  • 1 ein Schaltbild einer Ansteuerschaltung für eine dreiphasige Brückenschaltung;
  • 2 ein Schaltbild des Leistungsteils eines eine dreiphasige Brückenschaltung aufweisenden Leistungshalbleitermoduls, das mittels einer Ansteuerschaltung gemäß 1 angesteuert werden kann;
  • 3 ein Schaltbild des Leistungsteils gemäß 2, das an eine mit mehreren Versorgungsspannungen versorgte Ansteuerschaltung gemäß 1 angeschlossen ist;
  • 4 ein Schaltbild einer Ansteuerschaltung für zwei parallel geschaltete steuerbare Leistungshalbleiterschalter;
  • 5 ein Schaltbild des Leistungsteils eines zwei parallel geschaltete steuerbare Leistungsschalter aufweisenden Leistungshalbleitermoduls, das mittels einer Ansteuerschaltung gemäß 4 angesteuert werden kann;
  • 6 ein Schaltbild des Leistungsteils gemäß 5, das an eine mit von einer gemeinsamen Versorgungsspannung versorgte Ansteuerschaltung gemäß 1 angeschlossen ist;
  • 7 einen Abschnitt des Schaltbildes einer Ansteuerschaltung gemäß 1, bei dem die Impedanz-Bauelemente als elektrische Widerstände ausgebildet sind;
  • 8 einen Abschnitt des Schaltbildes einer Ansteuerschaltung gemäß 1, bei dem die Impedanz-Bauelemente als Induktivitäten ausgebildet sind;
  • 9 einen Abschnitt des Schaltbildes einer Ansteuerschaltung gemäß 8, mit dem Unterschied, dass anstelle der Induktivitäten jeweils eine Spulenwicklung vorgesehen ist, wobei die Spulenwicklungen auf einen gemeinsamen Kern gewickelt sind und zusammen mit dem diesem eine Gleichtaktdrossel bilden;
  • 10 einen Abschnitt des Schaltbildes einer Ansteuerschaltung entsprechend 1, bei dem die Impedanz-Bauelemente als elektrische Widerstände ausgebildet sind, mit dem Unterschied, dass die Ansteuerschaltung hinsichtlich der Spannungsversorgung des Leistungstreibers für den Anschluss einer unipolaren anstelle einer bipolaren Spannungsquelle ausgebildet ist;
  • 11 einen Abschnitt des Schaltbildes einer Ansteuerschaltung gemäß 10 mit dem Unterschied, dass die Impedanz-Bauelemente als Induktivitäten ausgebildet sind;
  • 12 einen Abschnitt des Schaltbildes einer Ansteuerschaltung gemäß 11, mit dem Unterschied, dass anstelle der Induktivitäten jeweils eine Spulenwicklung vorgesehen ist, wobei die Spulenwicklungen auf einen gemeinsamen Kern gewickelt sind und zusammen mit diesem eine Gleichtaktdrossel bilden;
  • 13 ein Schaltbild eines als Emitterfolger mit komplementären Bipolar-Transistoren ausgebildeten Leistungstreibers;
  • 14 ein Schaltbild eines als komplementärem Sourcefolger ausgebildeten Leistungstreibers;
  • 15 ein Schaltbild einer als nichtinvertierende CMOS-Leistungsstufe ausgebildeten Leistungstreibers;
  • 16 eine Draufsicht auf einen Schaltungsträger, der eine Ansteuerschaltung gemäß 1 aufweist;
  • 17 einen Querschnitt durch eine Leistungshalbleiteranordnung, die als Leistungshalbleitermodul ausge bildet ist, bei in dem eine Ansteuerschaltung und ein Leistungsteil gemäß 3 integriert sind;
  • 18 eine Leistungshalbleiteranordnung mit mehreren miteinander verschalteten Leistungshalbleitermodulen, welche mittels einer gemeinsamen, in einem separaten Gehäuse angeordneten Ansteuerschaltung angesteuert werden;
  • 19 eine Leistungshalbleiteranordnung mit mehreren miteinander verschalteten Leistungshalbleitermodulen, welche mittels einer gemeinsamen Ansteuerschaltung angesteuert werden, die in einem Gehäuse eines der Leistungshalbleitermodule integriert ist;
  • 20 einen Ausschnitt einer Leistungshalbleiteranordnung umfassend eine Ansteuerschaltung entsprechend 3 und ein Leistungshalbleitermodul entsprechend 2, wobei in der Ansteuerschaltung beispielhaft nur einer von mehreren möglichen Low Side Leistungstreibern dargestellt ist. Dementsprechend zeigt das Leistungshalbleitermodul nur denjenigen von mehreren möglichen steuerbaren Leistungshalbleiterschaltern, der mittels des gezeigten Low Side Leistungstreibers angesteuert wird, wobei der steuerbare Leistungshalbleiterschalter mittels eines einzigen Halbleiterchips realisiert ist;
  • 21 eine Leistungshalbleiteranordnung entsprechend der Leistungshalbleiteranordnung gemäß 19, mit dem Unterschied, dass der steuerbare Leistungshalbleiterschalter mittels mehrerer parallel geschalteter Halbleiterchips realisiert ist, von denen jedem ein individueller Vorwiderstand vorgeschaltet ist.
  • In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche Elemente mit gleicher oder entsprechender Funktion. Soweit in den Figuren eine dauerhafte Kopplung von zwei Bauelementen, beispielsweise mittels Leiterbahnen, Widerständen, Spulen, Kondensatoren, Transformatoren, Impedanz-Bauelementen oder dergleichen gezeigt ist, kann eine solche dauerhafte Kopplung, beispielsweise durch Einfügen eines steuerbaren Halbleiterschalters, auch als schaltbare Kopplung realisiert werden. Die beiden Bauelemente sind somit miteinander koppelbar, auch wenn dies nicht ausdrücklich erwähnt wird.
  • 1 zeigt ein Schaltbild einer Ansteuerschaltung 1 zur Ansteuerung eines dreiphasigen Wechselrichters mit drei Halbbrückenzweigen, von denen jeder einen steuerbaren High-Side Halbleiterschalter und einen steuerbaren Low-Side Halbleiterschalter umfasst. Zur Ansteuerung dieser steuerbaren Halbleiterschalter ist jeweils ein Logiktreiber 110, 210, 310, 410, 510, 610 vorgesehen, von denen jeder einen Ausgang 111, 211, 311, 411, 511 bzw. 611 aufweist. Jeder dieser Ausgänge 111, 211, 311, 411, 511, 611 ist mit einem Eingang 155, 255, 355, 455, 555 bzw. 655 genau einer Schaltungsgruppe 15, 25, 35, 45, 55 bzw. 65 gekoppelt, von denen jede einen Leistungstreiber 120, 220, 320, 420, 520 bzw. 620 aufweist, dem das Ausgangssignal der betreffenden Logiktreiber 110, 210, 310, 410, 510, 610 über entsprechende Eingänge 128, 228, 328, 428, 528 bzw. 628 des betreffenden Leistungstreibers zugeführt und von diesem an die Erfordernisse der Steuereingänge der anzusteuernden Leistungshalbleiterschalter anpasst und an Ausgängen 129, 229, 329, 429, 529 bzw. 629 bereitgestellt wird. Bei den Leistungstreibern 120, 220, 320, 420, 520 bzw. 620 kann es sich beispielsweise um Stromverstärker, um Impedanzwandler oder um Spannungsverstärker handeln.
  • Die Leistungstreiber 120, 220, 320, 420, 520, 620, die den für die Ansteuerung der anzuschließenden steuerbaren Leistungshalbleiterschalter erforderlichen Steuerstrom liefern, können beispielsweise als Emitterfolger mit komplementären Bipolar-Transistoren ausgebildet sein, oder als Sourcefolger mit komplementären MOSFETs, die eine niedrige Gate-Schwellen spannung, beispielsweise weniger als 3 V, aufweisen. Ebenso können leistungsstarke CMOS-Endstufen als Leistungstreiber 120, 220, 320, 420, 520, 620 eingesetzt werden.
  • Die Logiktreiber 110, 210 und 310 sowie die Schaltungsgruppen 15, 25 und 35 sind zur Ansteuerung der steuerbaren Low-Side Halbleiterschalter vorgesehen, die Logiktreiber 410, 510 und 610 sowie die Schaltungsgruppen 45, 55 und 65 zur Ansteuerung der steuerbaren High-Side Halbleiterschalter. Zur Bereitstellung entsprechender Ansteuersignale sind Anschlussstellen 141a, 241a, 341a, 441a, 541a und 641a, sowie für die zugehörigen Bezugspotentiale Anschlussstellen 142a, 242a, 342a, 442a, 542a bzw. 642a vorgesehen. Zwischen die Anschlussstellen 141a, 241a, 341a, 441a, 541a und 641a und die Ausgänge der zugehörigen Leistungsverstärker 120, 220, 320, 420, 520 bzw. 620 ist außerdem noch jeweils ein widerstand 160, 260, 360, 460, 560 bzw. 660 geschaltet.
  • Um den Schaltungsgruppen 15, 25, 35, 45, 55, 65 jeweils eine elektrische Versorgungsspannung zuführen zu können, weisen diese je eine Spannungsversorgungsanschlussgruppe 154, 254, 354, 454, 554, 654 auf. Bei denjenigen Schaltungsgruppen 15, 25, 35, 45, 55, 65, die mit einer bipolaren Spannung versorgt werden sollen, weisen die Spannungsversorgungsanschlussgruppen 154, 254, 354, 454, 554, 654 jeweils drei Spannungsversorgungsanschlüsse 151/152/153, 251/252/253, 351/352/353, 451/452/453, 551/552/553 bzw. 651/652/653 auf, von denen je ein erster 151, 251, 351, 451, 551 bzw. 651 für den Anschluss eines Bezugspotenzials, ein zweiter 152, 252, 352, 452, 552 bzw. 652 für den Anschluss eines bezogen auf das Bezugspotential negativen Potentials und ein dritter 153, 253, 353, 453, 553 bzw. 653 ein für den Anschluss eines bezogen auf das Bezugspotential positiven Potentials aufweist.
  • Die Leistungstreiber 120, 220, 320, die für die Ansteuerung von Low-Side Schaltern vorgesehen sind, sollen von einer gemeinsamen Spannungsquelle versorgt werden. Hierzu ist jeder Spannungsversorgungsanschluss 151, 152, 153 einer Spannungsversorgungsanschlussgruppe 154 mit je einem korrespondierenden Spannungsversorgungsanschluss 251/351, 252/352 bzw. 253/353 einer jeden der anderen Spannungsversorgungsanschlussgruppen 154, 254, 354 elektrisch verbunden und mit diesen optional an gemeinsamen Spannungsversorgungsanschlüssen 51, 52 bzw. 53 einer gemeinsamen Spannungsversorgungsanschlussgruppe 54 zusammengeführt.
  • Weiterhin ist jeder der Spannungsversorgungsanschlüsse 151, 152, 153, 251, 252, 253, 351, 352, 353 der Spannungsversorgungsanschlussgruppen 154, 254 bzw. 354, die dazu vorgesehen sind, den Leistungstreibern 120, 220, 320 für die Ansteuerung von Low-Side Schaltern elektrische Energie zuzuführen, mittels eines Impedanz-Bauelements 121, 122, 123, 221, 222, 223, 321, 322, 323 mit dem betreffenden Leistungstreiber 120, 220 bzw. 320 verbunden. Jedes der Impedanz-Bauelemente 121, 122, 123, 221, 222, 223, 321, 322, 323 weist eine von Null verschiedene Impedanz Z = R + j·X mit einem Wirkwiderstand R und/oder einen Blindwiderstand X auf, wobei ”j” die imaginäre Einheit ist. Das bedeutet, dass zumindest eine der Größen ”Wirkwiderstand R” und ”Blindwiderstand X” verschieden von Null ist.
  • Aufgrund der für die Ansteuerung von Low-Side Schaltern vorgesehenen Leistungstreiber 120, 220, 320 und die in der Zuführung von deren Spannungsversorgung vorgesehenen Impedanz-Bauelemente werden die zur Entkopplung nötigen Impedanzen, die sich bei herkömmlichen Anordnungen im Steueranschlusskreis der anzusteuernden steuerbaren Low-Side Schalter befinden, aus den Steueranschlusskreisen der Low-Side Schalter in die Spannungszuführung der jeweiligen Leistungstreiber 120, 220, 320 verlegt, da die hier fließenden Ströme um eine bis zwei Größenordnungen kleiner sind als die Ströme in den Steueranschlusskreisen. Auf diese Weise wird ein unerwünschter Stromfluss aus dem Leistungskreis in die Spannungsversorgung der die Leistungshalbleiterschalter ansteuernden Treiber un terbunden oder zumindest auf ein ausreichendes Maß verringert.
  • Der Betrag der Impedanz eines einzelnen, mehrerer, eines jeden Impedanz-Bauelements 121, 122, 123, 221, 222, 223, 321, 322, 323 einer Schaltungsgruppe 15, 25 bzw. 35 oder eines jeden der Impedanz-Bauelemente 121, 122, 123, 221, 222, 223, 321, 322, 323 der Ansteuerschaltung 1 kann beispielsweise größer gewählt werden als das 0,3-fache des Ansteuerwiderstandes des Steueranschlusses (z. B. des Gate-Widerstandes des steuerbaren Leistungshalbleiterschalters (siehe in 2 beispielsweise die steuerbaren Leistungshalbleiterschalter 100, 200 und 300), der mit der Schaltungsgruppe 15, 25 bzw. 35 angesteuert wird, zu der die betreffenden Impedanz-Bauelemente 121, 122, 123, 221, 222, 223, 321, 322, 323 gehören. Im Falle eines frequenzabhängigen Impedanz-Bauelements 121, 122, 123, 221, 222, 223, 321, 322, 323 ist der Betrag von dessen Impedanz bei der Frequenz zu ermitteln, bei der der Strom durch den Ausgang 129, 229 bzw. 329 des Leistungstreibers 120, 220 bzw. 320 der zugehörigen Schaltungsgruppe 15, 25 bzw. 35 in seinem Fourierspektrum die betragsmäßig größte Amplitude aufweist, wenn der Eingang 128, 228 bzw. 328 (siehe 1) des betreffenden Leistungstreibers 120, 220 bzw. 320 mit einer rechteckförmigen Ansteuerspannung angesteuert wird.
  • Im Sinne der vorliegenden Erfindung wird als Ansteuerwiderstand eines steuerbaren Leistungshalbleiterschalters eines Leistungshalbleitermoduls der elektrische Widerstand verstanden, den die Verbindungsleitung vom Ausgang 129, 229, 329, 429, 529 bzw. 629 eines Leistungstreibers 120, 220, 320, 420, 520 bzw. 620 bis hin zum Steueranschluss des Halbleiterchips aufweist, mittels dem der steuerbare Leistungshalbleiterschalter realisiert ist, der mit dem betreffenden Ausgang 129, 229, 329, 429, 529 bzw. 629 angesteuert wird.
  • In dem Fall, in dem der steuerbare Leistungshalbleiterschalter mittels zwei oder mehr parallel geschalteter Leistungshalbleiterchips realisiert ist, lässt sich ausgehend vom Ausgang 129, 229, 329, 429, 529 bzw. 629 des Leistungstreibers 120, 220, 320, 420, 520 bzw. 620 für jeden der von diesem angesteuerten, parallel geschalteten Leistungshalbleiterchips separat ein solcher elektrischer Widerstand definieren. Als Ansteuerwiderstand des gesamten aus den parallel geschalteten Leistungshalbleiterchips gebildeten Leistungshalbleiterschalters wird dann der elektrische Widerstand verstanden, der sich aus der Parallelschaltung dieser separaten elektrischen Widerstände ergibt.
  • Im Sinne der vorliegenden Erfindung wird unter einem Impedanz-Bauelement 121, 122, 123, 221, 222, 223, 321, 322, 323 ein diskretes oder integriertes Bauelement verstanden, das zu seiner elektrischen Kontaktierung beispielsweise Drahtenden, Lötfahnen, Anschlussflächen oder SMD-Kontakte aufweisen kann, so dass es beispielsweise mittels einer Leiterstruktur eines Schaltungsträgers an den betreffenden Leistungstreiber 120, 220 bzw. 320 und an den betreffenden Spannungsversorgungsanschlüsse 151, 152, 153, 251, 252, 253, 351, 352 bzw. 353 angeschlossen werden kann. Als Impedanz-Bauelement wird außerdem auch eine Verschaltung mit zwei oder mehrer solcher diskreter und/oder integrierter Bauelemente verstanden.
  • Als Impedanz-Bauelemente 121, 122, 123, 221, 222, 223, 321, 322, 323 können beispielsweise ohmsche Widerstände, Spulen mit Kern, Spulen ohne Kern, Gleichtaktdrosseln, oder Verschaltungen mit zumindest zwei dieser Bauelementen eingesetzt werden. Ein Impedanz-Bauelement 121, 122, 123, 221, 222, 223, 321, 322, 323 im Sinne der vorliegenden Erfindung ist damit verschieden von einer Leiterbahn, einem Bonddraht, einem Anschlussblech, einem Anschlussdraht, einer Anschlusslitze oder einer Verschaltung mit zwei oder mehreren ausschließlich solcher Elemente.
  • Im Unterschied zu den Spannungsversorgungsanschlüssen 151, 152, 153, 251, 252, 253, 351, 352 bzw. 353 zur Versorgung der für die Ansteuerung von steuerbaren Low-Side Schaltern vorgesehenen Leistungstreiber 120, 220, 320 sind die Spannungsversorgungsanschlüssen 451, 452, 453, 551, 552, 553, 651, 652 bzw. 653 niederohmig an die betreffenden, zur Versorgung der für die Ansteuerung von steuerbaren High-Side Schaltern vorgesehenen Leistungstreiber 420, 520, 620 angeschlossen. Alternativ dazu können natürlich auch hier Impedanz-Bauelemente entsprechend den Impedanz-Bauelementen 121, 122, 123, 221, 222, 223, 321, 322, 323 zwischen den Spannungsversorgungsanschlüssen 451, 452, 453, 551, 552, 553, 651, 652 und 653 und den zugehörigen Leistungstreibern 420, 520 bzw. 620 vorgesehen sein.
  • Um Versorgungsspannungen, die den Leistungstreibern 120, 220, 320, 420, 520, 620 über die betreffenden Spannungsversorgungsanschlussgruppen 154, 254, 354, 454, 554 bzw. 654 zugeführt werden können, zu Puffern, sind außerdem Pufferkondensatoren 125, 126, 225, 226, 325, 326, 425, 426, 525, 526, 625, 626 vorgesehen, die bei jedem der Leistungstreiber 120, 220, 320, 420, 520, 620 zwischen den Eingang für das Bezugspotential (siehe die Markierungen ”0” unterhalb der Leistungstreiber 120, 220, 320, 420, 520, 620) und jedem anderen Spannungsversorgungseingang (siehe die Markierungen ”–” und ”+” unterhalb der Leistungstreiber 120, 220, 320, 420, 520, 620) desselben Leistungstreibers 120, 220, 320, 420, 520 bzw. 620 geschaltet sind. Die Pufferkondensatoren 125, 126, 225, 226, 325, 326, 425, 426, 525, 526, 625, 626 werden dabei möglichst nah an den jeweiligen Leistungstreibern 120, 220, 320, 420, 520, 620 angeordnet.
  • Bei den zur Ansteuerung von steuerbaren Low-Side Halbleiterschaltern vorgesehenen Schaltungsgruppen 15, 25 und 35 sind die Pufferkondensatoren 125, 126, 225, 226, 325, 326 zwischen die schaltungstechnisch den betreffenden Leistungstreibern 120, 220 bzw. 320 zugewandten Anschlüsse der entsprechenden Impedanz-Bauelemente 121, 122, 123, 221, 222, 223, 321, 322, 323 geschaltet.
  • Mit einer solchen Ansteuerschaltung 1 kann beispielsweise ein Leistungshalbleitermodul 2 angesteuert werden, dessen Schaltbild in 2 gezeigt ist. Das Leistungshalbleitermodul 2 umfasst drei Halbbrückenzweige I, II und III. Jeder der Halbbrückenzweige I, II und III umfasst einen oberen ”High Side” Schaltungszweig HS und einen unteren ”Low Side” Schaltungszweig LS. Jeder der oberen Schaltungszweige HS der Halbbrückenzweige I, II und III enthält einen der steuerbaren Leistungshalbleiterschalter 400, 500 bzw. 600, jeder der unteren Schaltungszweige LS einen der steuerbaren Leistungshalbleiterschalter 100, 200 bzw. 300. Wie bereits oben erwähnt kann ein jeder der steuerbaren Leistungshalbleiterschalter 100, 200, 300, 400, 500, 600 mittel eines einzigen oder mittels mehrerer parallel geschalteter Halbleiterchips realisiert sein.
  • Die steuerbaren Leistungshalbleiterschalter 100, 200, 300, 400, 500 und 600 weisen jeweils einen ersten Anschluss 101, 201, 301, 401, 501 bzw. 601, einen zweiten Anschluss 102, 202, 302, 402, 502 bzw. 602, einen Steueranschluss 103, 203, 303, 403, 503 bzw. 603, sowie einen Hilfsanschluss 102a, 202a, 302a, 402a, 502a bzw. 602a des zweiten Anschluss 102, 202, 302, 402, 502 bzw. 602 auf. Zwischen dem ersten Anschluss 101, 201, 301, 401, 501 bzw. 601 und dem zweiten Anschluss 102, 202, 302, 402, 502 bzw. 602 eines jeden der steuerbaren Leistungshalbleiterschalter 100, 200, 300, 400, 500 und 600 ist jeweils eine Laststrecke ausgebildet, die mittels dem betreffenden Leistungshalbleiterschalter 100, 200, 300, 400, 500 und 600 zugeführten Steuersignals von einem leitenden in einen sperrenden oder von einem sperrenden in einen leitenden Zustand geschaltet werden kann. Zum Anschließen der Steuersignale dienen jeweils einer der Steueranschlüsse 103, 203, 303, 403, 503 bzw. 603 und einer der Hilfsanschlüsse 102a, 202a, 302a, 402a, 502a bzw. 602a. Bei einem jeden der Halbbrückenzweige I, II und III sind die Laststrecken des betreffenden High-Side Schalters 400, 500 bzw. 600 und des betreffenden Low-Side Schalters 100, 200 bzw. 300 in Reihe geschaltet.
  • Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die steuerbaren Leistungshalbleiterschalter 100, 200, 300, 400, 500 und 600 beispielhaft als IGBTs ausgebildet, bei denen das Bezugspotential zum Ansteuern der als Gate-Anschlüsse ausgebildeten Steueranschlüsse 103, 203, 303, 403, 503 bzw. 603 durch das jeweilige Potential des als Emitteranschluss ausgebildeten zweiten Lastanschlusses 102, 202, 302, 402, 502 bzw. 602 gegeben und mittels eines an diesen angeschlossenen Hilfsanschlusses 102a, 202a, 302a, 402a, 502a bzw. 602a abgegriffen wird. Durch die Hilfsanschlüsse wird vermieden, dass ein Spannung, die aus einem Stromfluss durch einen Anschlussleiter der zweiten Lastanschlüsse Anschluss 102, 202, 302, 402, 502 bzw. 602 resultiert, eine Verschiebung der Einsatzspannung des steuerbaren Leistungshalbleiterschalter 100, 200, 300, 400, 500 und 600 bewirkt.
  • Das Leistungshalbleitermodul 2 weist Anschlüsse +UB und –UB auf, die dazu vorgesehen sind, dem Modul eine zu schaltende Spannung zuzuführen, die über jeder der Halbbrückenzweige I, II und III abfällt. Im normalen Schaltbetrieb werden die Leistungshalbleiterschalter 100, 200, 300, 400, 500, 600 so angesteuert, dass sich die Laststrecken der High-Side Schalter 400, 500, 600 und die Laststrecken der Low-Side Schalter 100, 200, 300 innerhalb eines Halbbrückenzweiges I, II und III nicht gleichzeitig in leitendem Zustand befinden. Anderenfalls würde es zu Kurzschlüssen kommen, die im Allgemeinen unerwünscht sind und längerfristig zu einer Zerstörung der beteiligten Leistungshalbleiterschalter 100, 200, 300, 400, 500, 600 führen würde. In bestimmten Anwendungsfällen können gezielte, kurzzeitige Kurzschlüsse jedoch vorsätzlich herbeigeführt werden.
  • Befindet sich bei einem Halbbrückenzweig I, II, III die Laststrecke des High-Side Schalters 400, 500 bzw. 600 in einem leitenden und die Laststrecke des zugehörigen Low-Side Schalters 100, 200 bzw. 300 in einem sperrenden Zustand, so wird ein an dem Spannungsversorgungsanschluss +UB anliegendes Potential – abgesehen von einem vergleichsweise geringen Spannungsabfall über der betreffenden Laststrecke und den zugehörigen Verbindungsleitungen – auf einen Ausgang U, V bzw. W des Leistungshalbleitermoduls 2 geschaltet, der elektrisch leitend sowohl mit dem zweiten Lastanschluss 402, 502 bzw. 602 des High-Side Schalters 400, 500 bzw. 600 als auch mit dem ersten Lastanschluss 101, 201 bzw. 301 des Low-Side Schalters 100, 200 bzw. 300 des betreffenden Halbbrückenzweiges I, II, III verbunden ist.
  • Falls sich umgekehrt die Laststrecke des High-Side Schalters 400, 500 bzw. 600 in einem sperrenden und die Laststrecke des zugehörigen Low-Side Schalters 100, 200 bzw. 300 in einem leitenden Zustand befinden, so wird auf den betreffenden Ausgang U, V bzw. W – abgesehen von einem vergleichsweise geringen Spannungsabfall über der betreffenden Laststrecke und den zugehörigen Verbindungsleitungen – das Potential geschaltet, welches an dem anderen Spannungsversorgungsanschluss –UB anliegt.
  • Bei einem jeden der steuerbaren Leistungshalbleiterschalter 100, 200, 300, 400, 500, 600 ist antiparallel zur Laststrecke noch eine optionale Freilaufdiode 130, 230, 330, 430, 530 bzw. 630 geschaltet, deren Kathoden 132, 232, 332, 432, 532 bzw. 632 mit dem jeweiligen ersten Lastanschluss 101, 201, 301, 401, 501 bzw. 601 und deren Anoden 131, 231, 331, 431, 531 bzw. 631 mit dem jeweiligen zweiten Lastanschluss 102, 202, 302, 402, 502 bzw. 602 elektrisch leitend verbunden sind.
  • Das Leistungshalbleitermodul 2 weist außerdem jeweils optionale Anschlüsse 141e, 241e, 341e, 441e, 541e, 641e, 142e, 242e, 342e, 442e, 542e, 642e auf, die ebenso wie die Anschlüsse U, V, W, +UB, –UB beispielsweise als Schraubanschlüsse, Klemmanschlüsse, Pressverbindungsanschlüsse, Steckverbindungsanschlüsse oder dergleichen ausgebildet und bei Bedarf aus einem Gehäuse des Moduls 2 herausgeführt sein können.
  • 3 zeigt ein Schaltbild des an die Ansteuerschaltung gemäß 1 angeschlossenen Leistungsteils gemäß 2. Hierzu sind die Eingänge 141e, 241e, 341e, 441e, 541e, 641e, 142e, 242e, 342e, 442e, 542e bzw. 642e (siehe 2) an Verbindungsstellen 141, 241, 341, 441, 541, 641, 142, 242, 342, 442, 542 bzw. 642 an die Ausgänge 141a, 241a, 341a, 441a, 541a, 641a, 142a, 242a, 342a, 442a, 542a und 642a (siehe 1) angeschlossen.
  • Außerdem sind noch mehrere bipolare, potentialmäßig voneinander getrennte Spannungsquellen 50, 450, 550, 650 vorgesehen, um die Ansteuerschaltung mit elektrischer Energie zu versorgen, die bipolare Versorgungsspannungen, beispielsweise jeweils +16 V, 0 V und –8 V, bereitstellen können. Die Spannungsquellen 50, 450, 550, 650 können z. B. als DC-DC-Wandler realisiert sein. Die Spannungsquelle 50 ist dann die Spannungsversorgungsanschlussgruppe 54 angeschlossen und versorgt alle Leistungstreiber 120, 220, 320 zur Ansteuerung der steuerbaren Low-Side Schalter 100, 200 bzw. 300. Hingegen ist für die Versorgung eines jeden zur Ansteuerung der steuerbaren High-Side Schalter 400, 500 bzw. 600 vorgesehenen Leistungstreibers 420, 520, 620 jeweils eine separate Spannungsquelle 450, 550 bzw. 650 vorgesehen und an die betreffende Spannungsversorgungsanschlussgruppen 454, 554 bzw. 654 angeschlossen.
  • 4 zeigt als weiteres Ausführungsbeispiel eine Ansteuerschaltung zum Ansteuern von zwei steuerbaren Leistungsschaltern, deren Laststrecken zur Erhöhung der zu schaltenden Ströme parallel geschaltet sind. Im Idealfall schalten die parallel geschalteten Leistungsschalter im Gleichtakt, d. h. deren Laststrecken sind entweder alle gleichzeitig leitend, oder aber alle sind gleichzeitig sperrend. Daher ist ein gemeinsamer Logiktreiber 10 zur Ansteuerung aller parallel geschalteter Leistungsschalter ausreichend.
  • Allerdings ist auch hier für die Ansteuerung eines jeden der anzusteuernden Leistungsschalter mit parallel geschalteten Laststrecken ein separater Leistungstreiber 120, 220 vorgesehen. Die Eingänge dieser Leistungstreiber 120, 220 sind an einen Ausgang 11 des gemeinsamen Logiktreibers 10 angeschlossen. Die Spannungsversorgung der Leistungstreiber 120, 220 kann ebenso erfolgen, wie dies vorangehend unter Bezugnahme auf die 1 bis 3 erläutert wurde. Dies gilt im Besonderen für die Möglichkeit einer gemeinsamen elektrischen Spannungsversorgung für die Leistungstreiber 120, 220 aller anzusteuernden Leistungsschalter mit parallel geschalteten Laststrecken über eine gemeinsame Spannungsversorgungsanschlussgruppe 54, sowie für das Vorsehen von Impedanz-Bauelementen 121, 122, 123, 221, 222, 223 in jeder der Anschlussleitungen für die Spannungsversorgung dieser Leistungsschalter und für die möglichen Ausgestaltungen solcher Impedanz-Bauelemente 121, 122, 123, 221, 222, 223.
  • 5 zeigt ein Schaltbild des Leistungsteils eines Leistungshalbleitermoduls 1, das zwei parallel geschaltete steuerbare Leistungsschalter aufweist. Ein solches Leistungshalbleitermodul kann mittels einer anhand von 4 erläuterten Ansteuerschaltung angesteuert werden. Das Leistungshalbleitermodul 1' umfasst zwei steuerbare Leistungshalbleiterschalter 100, 200, die ebenso ausgebildet sein können wie die anhand der 1 bis 3 erläuterten steuerbaren Leistungshalbleiterschalter 100, 200. Die Parallelschaltung der Laststrecken der beiden steuerbaren Leistungshalbleiterschalter 100, 200 ist dadurch realisiert, dass ihre ersten Lastanschlüsse 101 und 201 miteinander verbunden sind, und dass ih re zweiten Lastanschlüsse 102 und 202 miteinander verbunden sind.
  • 6 zeigt ein Schaltbild des an die Ansteuerschaltung gemäß 4 angeschlossenen Leistungsteils gemäß 5. Hierzu sind die Eingänge 141e, 241e, 142e, 242e, (siehe 5) an Verbindungsstellen 141 bzw. 241 an die Ausgänge 141a bzw. 241a (siehe 1) angeschlossen. Außerdem ist noch eine bipolare Spannungsquelle 50 vorgesehen, die Leistungstreiber 120, 220 der parallel geschalteten Leistungshalbleiterchips 100 bzw. 200 mit elektrischer Energie versorgt.
  • Bei allen vorangehend Ansteuerschaltungen im Sinne der vorliegenden Erfindung kann die Signalübertragung von einem Logiktreiber 110, 210, 310, 410, 510, 610 und 10 zu dem (den) entsprechenden nachgeschalteten Leistungstreiber(n) 120, 220, 320, 420, 520, 620 bzw. 120/220 durch eine in den (die) betreffenden Leistungstreiber integrierte galvanische Potentialtrennung für das jeweilige Ansteuersignal erfolgen. Der Leistungstreiber wird dabei unmittelbar, d. h. nur unter Verwendung niederohmiger Verbindungen, an den Hilfsanschluss 102a, 202a, 302a, 402a, 502a, 602a des (der) anzusteuernden Leistungshalbleiterschalter(s) 100, 200, 300, 400, 500, 600 angebunden.
  • Ebenso können Pegelumsetzer (Levelshifter) zur Signalübertragung von einem Logiktreiber 110, 210, 310, 410, 510, 610 und 10 zu dem (den) entsprechenden nachgeschalteten Leistungstreiber(n) 120, 220, 320, 420, 520, 620 bzw. 120/220 eingesetzt werden.
  • Außerdem kann die Ansteuerung der Leistungstreiber 120, 220, 320, 420, 520, 620 mittels eines Signals erfolgen, das eine hohe Flankensteilheit aufweist, sowie eine Amplitude, die größer ist als die am Steueranschluss 103, 203, 303, 403, 503 bzw. 603 zum Schalten des anzusteuernden Leistungshalbleiterschalters 100, 200, 300, 400, 500, 600 erforderliche Amplitu de. Damit bleiben dynamische Verschiebungen der Bezugspotentiale der anzusteuernden Leistungshalbleiterschalter 100, 200, 300, 400, 500, 600 ohne nennenswerte Auswirkungen auf den Schaltzeitpunkt.
  • Die in den vorgehenden Beispielen verwendeten steuerbaren Leistungshalbleiterschalter 100, 200, 300, 400, 500, 600 sind zum Schalten hoher Ströme, beispielsweise bis zu 200 A, bei hohen Spannungen von beispielsweise bis zu 1200 V ausgelegt. Sie können wie gezeigt als IGBTs ausgebildet sein. Ebenso können jedoch auch MOSFETs, Thyristoren, Bipolar-Transistoren, Sperrschicht-FETs oder Kaskoden aus MOSFET und Sperrschicht-FET in beliebiger Kombination miteinander eingesetzt werden.
  • Bei einer Ansteuerschaltung 2 mit mehreren Logiktreibern 110, 210, 310, 410, 510 und 610 (siehe die 1 und 3) können zwei, mehrere oder alle Logiktreiber 110, 210, 310, 410, 510 und 610 in einem gemeinsamen Treiberbaustein integriert sein. Solche Treiberbausteine können außerdem weitere Funktion, z. B. eine Kurzschlusserkennung, eine Temperaturüberwachung, eine Entsättigungsüberwachung der über der Laststrecke abfallenden Spannung (VCEsat-Überwachung), eine Schutzabschaltung im Fehlerfall oder dergleichen enthalten.
  • 7 zeigt am Beispiel eines Abschnittes der Ansteuerschaltung gemäß 1, dass die Impedanz-Bauelemente 121, 122, 123 in den Zuführungen der Spannungsversorgung für den Leistungstreiber 120 jeweils als elektrische Wirkwiderstände R ausgebildet sein können oder einen solchen elektrischen Wirkwiderstand R aufweisen können.
  • Anstelle eines Wirkwiderstandes R können die Impedanz-Bauelemente 121, 122, 123 jeweils auch als Induktivitäten L ausgebildet sein, was in 8 am Beispiel der Spannungsversorgung des in 1 gezeigten Leistungstreibers 120 dargestellt ist. Wie in 9 gezeigt ist, können die Indukti vitäten L in jeder der Versorgungsleitungen der Spannungsversorgung eines Leistungstreibers auch als Wicklungen auf einem gemeinsamen Kern K ausgebildet sein, die zusammen mit dem Kern K eine Gleichtaktdrossel LCMC bilden.
  • In der Praxis weisen Widerstandselemente R, wie sie in 7 gezeigt sind, auch eine zumindest geringe Induktivität auf. Umgekehrt besitzen reale Induktivitäten L oder LCMC, wie sie in den 8 und 9 gezeigt sind, auch einen zumindest geringen Wirkwiderstand.
  • Die Art und optional auch die Dimensionierung der Impedanz-Bauelemente 121, 122, 123, 221, 222, 223, 321, 322 und 323 kann innerhalb einer Ansteuerschaltung 1, wie sie beispielhaft anhand der vorangehenden Figuren erläutert wurde, innerhalb einer, mehrerer oder jeder der Schaltungsgruppen 15, 25, 35, 45, 55 bzw. 65 der Ansteuerschaltung 1 identisch gewählt werden. Grundsätzlich kann jedes einzelne der Impedanz-Bauelemente 121, 122, 123, 221, 222, 223, 321, 322 und 323 unabhängig von den anderen Impedanz-Bauelementen ausgestaltet und dimensioniert werden.
  • Während die Ansteuerschaltung gemäß 1 für den Anschluss einer bipolaren Spannungsversorgung der Leistungstreiber 120, 220, 320, 420, 520 und 620 ausgelegt ist, kann grundsätzlich auch eine unipolare Spannungsversorgung vorgesehen sein, wie dies in den 10 bis 12 beispielhaft anhand des Leistungstreibers 120 gezeigt ist. Aufgrund der unipolare Spannungsversorgung sind für die Spannungsversorgungsanschlussgruppe 154 zwei Spannungsversorgungsanschlüsse 152 und 153 sowie im zwei Impedanz-Bauelemente 122 und 123 ausreichend. Entsprechend erfolgt der Anschluss des wenigstens einen Pufferkondensators 425 zwischen den Anschlüssen der Impedanz-Bauelemente 122, die schaltungstechnisch dem Leistungstreiber 120 zugewandt sind.
  • Die Anordnungen gemäß den 10, 11 und 12 unterscheiden sich dadurch, dass die Impedanz-Bauelemente 122 und 123 in 10 als – z. B. ohmsche – Wirkwiderstände, in 11 als Induktivitäten L, und in 12 als Wicklungen einer Gleichtaktdrossel LCMC auf einem gemeinsamen Kern K ausgebildet sind.
  • Der Anschluss einer asymmetrische Spannungsversorgung an die Ansteuerschaltung 1 kann nicht nur für den Leistungstreiber 120, sondern entsprechend auch für die Leistungstreiber 220, 320, 420, 520 und 620 gemäß den 1, 3, 4 und 6 vorgesehen sein. Grundsätzlich ist es auch möglich, für einzelne Leistungstreiber einer Ansteuerschaltung 1 den Anschluss an eine bipolare und für andere den Anschluss an eine unipolare Spannungsversorgung vorzusehen. Allerdings sind die Leistungstreiber 120, 220, 320 gemäß den 1 und 3 zur Ansteuerung von steuerbaren Low-Side Schaltern 100, 200 bzw. 300 gemäß den 2 und 3 einheitlich für die Versorgung entweder mit einer bipolaren oder aber mit einer asymmetrischen Spannungsversorgung vorgesehen. Dasselbe gilt entsprechend für die Spannungsversorgung der Leistungstreiber 120, 220 gemäß den 4 und 6 zur Ansteuerung von steuerbaren Halbleiterschaltern 100 bzw. 200 gemäß den 5 und 6, deren Laststrecken elektrisch parallel geschaltet sind.
  • Die eingesetzten Leistungstreiber zur Ansteuerung der steuerbaren Leistungshalbleiterschalter können beispielsweise als Emitterfolger mit komplementären Bipolar-Transistoren T1, T2 ausgebildet sein, wie dies beispielhaft anhand eines Leistungstreibers 120 in 13 gezeigt ist. Der Leistungstreiber 120 umfasst einen npn-Transistor T1, der einen Emitter E1, einen Kollektor C1 und eine Basis B1 aufweist, sowie einen zu dem npn-Transistor T1 komplementären pnp-Transistor T2 mit einem Emitter E2, einem Kollektor C2 und einer Basis B2. Der Eingang 128 des Leistungstreibers 120 ist mit den Basen B1 und B2 gekoppelt, der Ausgang 129 mit den Emittern E1 und E2. Der Kollektor C1 ist zum Anschluss einer positiven, der Kollektor C2 zum Anschluss einer negativen Versorgungsspannung vorgesehen.
  • Ein Beispiel für eine andere mögliche Ausgestaltung eines Leistungstreibers zeigt 14. Bei dieser als komplementärem Sourcefolger ausgebildeten Anordnung weist der Leistungstreiber 120 einen N-Kanal MOSFET T1 mit einem Drain-Anschluss D1, einem Source-Anschluss S1 und einem Gate-Anschluss G1, sowie einen zu dem N-Kanal-MOSFET T1 komplementären P-Kanal-MOSFET T2 mit einem Source-Anschluss S2, einem Drain-Anschluss D2 und einem Gate-Anschluss G2 auf. Der Eingang 128 des Leistungstreibers 120 ist mit den Gate-Anschlüssen G1 und G2 gekoppelt, der Ausgang 129 mit den Source-Anschlüssen S1 und S2. Der Drain-Anschluss D1 ist zum Anschluss einer positiven, der Drain-Anschluss D2 zum Anschluss einer negativen Versorgungsspannung vorgesehen.
  • Ein weiteres Beispiel für die mögliche Ausgestaltung eines Leistungstreibers zeigt 15. Hier werden zwei CMOS-Inverterstufen als nichtinvertierende Leistungsendstufe verwendet.
  • Die Ansteuerschaltung 1, wie sie beispielhaft anhand der 1 und 4 erläutert wurde, kann z. B. auf einem Schaltungsträger 3 gemäß 16 aufgebaut sein. Als Schaltungsträger 3 eignen sich beispielsweise herkömmliche Leiterplatten (PCBs) ebenso wie z. B. Keramikplättchen, die mit einer Leiterbahnstruktur versehen sind. Aus Gründen der Übersicht wurde in 16 auf die Darstellung der Leiterbahnstruktur verzichtet. Eine solche Leiterbahnstruktur ist dennoch vorhanden. Mit dieser werden die für die Verschaltung der auf dem Schaltungsträger 3 angeordneten Komponenten der Ansteuerschaltung ganz oder zumindest teilweise realisiert. Zusätzlich können auch noch Bonddrähte, Flachbandleitungen, Steckbrücken oder beliebige andere Verdrahtungskomponenten eingesetzt werden.
  • Die auf dem Schaltungsträger 3 gemäß 16 angeordneten Komponenten dienen zur Realisierung einer Ansteuerschaltung 1 gemäß 1. Auf dem Schaltungsträger 3 befinden sich die Logiktreiber 110, 210, 310, 410, 510 und 610, welche beispielhaft in einem gemeinsamen Ansteuer-Schaltkreis 4, beispielsweise einem IC, integriert sein können. Weiterhin sind die Leistungstreiber 120, 220, 320, 420, 520 und 620 auf dem Schaltungsträger 3 angeordnet, sowie in deren unmittelbarer Nähe die jeweiligen Pufferkondensatoren 125, 126, 225, 226, 325, 326, 425, 426, 525, 526, 625 bzw. 626 und die Widerstände 160, 260, 360, 460, 560 bzw. 660. Bei den zur Ansteuerung von steuerbaren Low-Side Schaltern vorgesehenen Leistungstreibern 110, 210 310 sind außerdem jeweils die zugehörigen Impedanz-Bauelemente 121, 122, 123, 221, 222, 223, 321, 322 bzw. 323 auf dem Schaltungsträger 3 angeordnet. Außerdem befinden sich auf dem Schaltungsträger 3 noch die Spannungsquellen 450, 550, 650 zur Versorgung der zur Ansteuerung von High-Side Schaltern vorgesehenen 420, 520 und 620, sowie die Spannungsquelle 50 zur gemeinsamen Versorgung der zur Ansteuerung von Low-Side Schaltern vorgesehenen Leistungstreiber 120, 220 und 320.
  • Von den gemäß 16 auf dem Schaltungsträger 3 angeordneten Komponenten müssen nicht notwendigerweise alle auf dem Schaltungsträger 3 angeordnet sein. Vielmehr können sich bestimmte dieser Komponenten auch beispielsweise auf einem anderen Schaltungsträger befinden.
  • 17 zeigt einen Querschnitt durch eine Leistungshalbleiteranordnung 700, die als Leistungshalbleitermodul ausgebildet ist. In der Leistungshalbleiteranordnung 700 sind ein Leistungsteil und ein optionaler Ansteuerteil integriert. Der Leistungsteil umfasst eine Schaltungsanordnung gemäß 2, der Ansteuerteil eine Ansteuerschaltung gemäß 1. Das Leistungshalbleitermodul 700 weist eine metallische Bodenplatte 702 auf, auf der ein oder mehrere Keramiksubstrate 715 angeordnet sind, die jeweils einen Keramikträger 710 aufwei sen. Der Keramikträger 710 ist mit einer zu Leiterbahnen und Anschlussflächen strukturierten oberseitigen Metallisierung 711 sowie mit einer unstrukturierten, durchgehenden unterseitigen Metallisierung 712 versehen. Auf die oberseitige Metallisierung 711 sind die Leistungshalbleiterschalter 100, 200, 300, 400, 500 und 600 sowie die zugehörigen Freilaufdioden 130, 230, 330, 430, 530 bzw. 630 mittels einer Verbindungsschicht 703, z. B. einem Lot oder einem elektrisch leitfähigen Kleber, aufgebracht und mit dieser mechanisch und elektrisch leitend verbunden. In der vorliegenden Schnittansicht sind jedoch nur die Komponenten des ersten Halbbrückenzweiges I gemäß 2 erkennbar.
  • Oberhalb des Leistungsteils ist der mit der Ansteuerschaltung 1 gemäß 16 bestückte Schaltungsträger 3 angeordnet und mittel nicht dargestellter elektrisch leitender Verbindungen schaltungsgerecht mit dem Leistungsteil verbunden. Von den auf dem Schaltungsträger 3 angeordneten Komponenten sind in der vorliegenden Schnittansicht lediglich die Spannungsquelle 50 zur elektrischen Versorgung der Leistungstreiber 120, 220, 320 für die Ansteuerung der Low-Side Schalter 100, 200 bzw. 300, der Ansteuer-Schaltkreis 4, der Leistungstreiber 120 sowie die diesem zugeordneten Impedanz-Bauelemente 121, 122, 123, Pufferkondensatoren 125, 126 und der Widerstand 160 erkennbar.
  • Das Leistungshalbleitermodul 700 umfasst einen Gehäusedeckel 701, der zusammen mit der Bodenplatte 702 ein Gehäuse bildet, in dem die steuerbaren Leistungshalbleiterschalter 100, 200, 300, 400, 500 und 600, die zugehörigen Freilaufdioden 130, 230, 330, 430, 530 und 630 sowie der den Ansteuerschaltkreis 1 aufweisende Schaltungsträger 3 angeordnet sind.
  • Gemäß einer weiteren, in 18 gezeigten alternativen Ausgestaltung einer Leistungshalbleiteranordnung kann die Ansteuerschaltung 1 in einem eigenen Gehäuse 101 angeordnet und mittels eines Leitungssystems 900, z. B. einem Bus, mit einem oder mehreren Leistungshalbleitermodulen 700a, 700b, 700c verbunden sein, um diese anzusteuern. Beispielhaft weist jedes der Leistungshalbleitermodule 700a, 700b, 700c einen der Halbbrückenzweige I, II bzw. III gemäß 2 auf. Ein jedes der Leistungshalbleitermodule 700a, 700b, 700c weist ein eigenes Gehäuse 701a/702a, 701b/702b bzw. 701c/702c auf, das jeweils einen Gehäusedeckel 701a, 701b bzw. 701c und eine Bodenplatte 702a, 702b bzw. 702c umfasst.
  • Bei einer anderen, in 19 gezeigten Ausgestaltung einer Leistungshalbleiteranordnung mit wenigstens zwei Leistungshalbleitermodulen 700a, 700b, 700c ist die Ansteuerschaltung 1 in eines 700a der Leistungshalbleitermodule 700a, 700b, 700c integriert. Die Verschaltung der Leistungshalbleitermodule 700a, 700b, 700c erfolgt ebenfalls mittels eines Leitungssystems 900, das unter anderem Verbindungsleitungen aufweist, die die in dem Modul 700a integrierte Ansteuerschaltung 1 mit den anderen Modulen 700b und 700c zu deren Ansteuerung verbinden.
  • Im Folgenden wird anhand der 20 bis 22 am Beispiel des anhand von 2 beschriebenen steuerbaren Leistungshalbleiterschalters 100 und des dazu gehörenden Teils einer Ansteuerschaltung 1 gemäß 1 die Ermittlung des zugehörigen Ansteuerwiderstandes erläutert.
  • Bei dem Leistungshalbleitermodul 1 gemäß 20 besteht der steuerbare Leistungshalbleiterschalter 100 aus genau einem Halbleiterchip A. Dieser weist einen Steueranschluss A3, z. B. eine Metallisierung auf dem Halbleiterkörper des Halbleiterchips A, auf. Die Ansteuerung erfolgt mittels eines Leistungstreibers 120 der Ansteuerschaltung 1, dessen Ausgang 129 über einen optionalen Widerstand 160, eine Anschlussleitung 12 zwischen der Ansteuerschaltung 1 und dem Leistungshalbleitermodul 2, sowie über einen optionalen Widerstand RA mit dem Steueranschluss A3 verbunden ist. Als Ansteuerwiderstand im Sinne der vorliegenden Erfindung wird der gesamte Widerstand von dem Ausgang 129 des Leistungstreibers 120 bis hin zum Steueranschluss A3 verstanden.
  • Abweichend von der Anordnung gemäß 20 umfasst der in 21 gezeigte steuerbare Leistungshalbleiterschalter 100 mehrere parallel geschaltete, beispielsweise identische, Halbleiterchips A, B und C mit ersten Lastanschlüssen A1, E1 bzw. C1, zweiten Lastanschlüssen A2, B2 bzw. C2, und Steueranschlüssen A3, B3 bzw. C3. Zur Realisierung der Parallelschaltung sind die ersten Lastanschlüsse A1, B1 und C1 leitend miteinander verbunden, ebenso die zweiten Lastanschlüsse A2, B2 und C2, sowie die Steueranschlüssen A3, B3 und C3. Es existieren ein dem Ausgang 129 des Treibers 120 zugeordneter Widerstand 160 sowie den einzelnen Halbleiterchips A, B und C zugeordnete oder darin integrierte Widerstände RA, RB, RC, die den Steueranschlüssen A3, B3 bzw. C3 der jeweiligen Halbleiterchips A, B und C vorgeschaltet sind. Als Ansteuerwiderstand des steuerbaren Leistungshalbleiterschalters 100 wird der Widerstand angesehen, der sich aus einer des Widerstandes 160 mit einer Parallelschaltung der Widerstände RA, RB und RC ergeben würde.
  • Hinzu kommen bei den Anordnungen gemäß den 20 und 21 innerhalb der Ansteuerschaltung 1 und innerhalb des Leistungshalbleitermoduls jeweils noch die Widerstände, die sich aus modulinternen Verbindungsleitungen, z. B. Bonddrähten, ergeben.
  • Bei den vorangehend erläuterten Ausführungsbeispielen wurde anhand der 1 bis 3 eine Leistungshalbleiteranordnung nebst zugehöriger Ansteuerschaltung für drei Halbbrückenzweige, anhand der 4 bis 6 eine Leistungshalbleiteranordnung nebst zugehöriger Ansteuerschaltung für zwei parallel geschaltete Leistungshalbleiterschalter beschrieben. Grundsätzlich kann die Erfindung jedoch auf beliebige Leistungshalbleiteranordnungen mit wenigstens zwei Low-Side Schaltern oder mit wenigstens zwei parallel geschalteten Leistungshalb leiterschaltern angewendet werden. Dabei ist für jeden dieser Leistungshalbleiterschalter ein eigener Leistungstreiber vorgesehen, in dessen Spannungsversorgungsleitungen jeweils ein gemäß den vorangehenden Erläuterungen ausgestaltetes Impedanz-Bauelement angeordnet ist.

Claims (29)

  1. Ansteuerschaltung, die – eine Ansteuerlogik (110, 210, 310) mit wenigstens zwei Ausgängen (111, 211, 311) aufweist, an denen jeweils ein erstes Ansteuersignal zum Ansteuern eines steuerbaren Leistungshalbleiterschalters (100, 200, 300) bereitgestellt werden kann; – wenigstens zwei Schaltungsgruppen (15, 25, 35) aufweist, von denen jede genau einem der Ausgänge (111, 211, 311) der Ansteuerlogik (110, 210, 310) zugeordnet ist, und von denen jede einen Eingang (155, 255, 355) umfasst, der elektrisch mit dem der betreffenden Schaltungsgruppe (15, 25, 35) zugeordneten Ausgang (111, 211, 311) der Ansteuerlogik (110, 210, 310) gekoppelt oder koppelbar ist; wobei jede der Schaltungsgruppen (15, 25, 35) – einen der jeweiligen Schaltungsgruppe (15, 25, 35) individuell zugeordneten Leistungstreiber (120, 220, 320) aufweist, der eingangsseitig mit dem Eingang (155, 255, 355) der betreffenden Schaltungsgruppe (15, 25, 35) elektrisch gekoppelt oder koppelbar ist; – eine Spannungsversorgungsanschlussgruppe (154, 254, 354) umfassend wenigstens zwei Anschlüsse (151, 152, 153; 251, 252, 253; 351, 352, 353), die elektrisch mit genau dem Leistungstreiber (120, 220, 320) der betreffenden Schaltungsgruppe (15, 25, 35) gekoppelt oder koppelbar ist, um den betreffenden Leistungstreiber (120, 220, 320) an eine an die zugehörige Spannungsversorgungsanschlussgruppe (15, 25, 35) anlegbare Spannungsversorgung (50, 50') anzuschließen; wobei – jeder der wenigstens zwei Anschlüsse (151, 152, 153; 251, 252, 253; 351, 352, 353) der Spannungsversorgungsanschlussgruppen (15, 25, 35) elektrisch mittels eines Impedanz-Bauelements (121, 122, 123; 221, 222, 223; 321, 322, 323) an dem Leistungstreiber (120, 220, 320) der der betreffenden Spannungsversorgungsanschlussgruppe (154, 254, 354) zugeordneten Schaltungsgruppe (15, 25, 35) angeschlossen oder anschließbar ist, wobei jedes der Impedanz-Bauelemente (121, 122, 123; 221, 222, 223; 321, 322, 323) eine von Null verschiedene Impedanz (Z) aufweist, die einen Wirkwiderstand und/oder einen Blindwiderstand besitzt.
  2. Ansteuerschaltung nach Anspruch 1, bei dem bei keinem der Impedanz-Bauelemente (121, 122, 123; 221, 222, 223; 321, 322, 323) der Betrag der Impedanz überwiegend durch eine Verschaltung von Leiterbahnen eines Schaltungsträgers und/oder Bonddrähten und/oder Kontaktblechen bestimmt ist.
  3. Ansteuerschaltung nach Anspruch 1 oder 2, bei der genau eines, mehrere oder jedes der Impedanz-Bauelemente (121, 122, 123; 221, 222, 223; 321, 322, 323) einen ohmschen Widerstand und/oder eine Induktivität umfasst.
  4. Ansteuerschaltung nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei der zumindest eines der Impedanz-Bauelemente (121, 122, 123; 221, 222, 223) eine Spule umfasst.
  5. Ansteuerschaltung nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei der die Impedanz-Bauelemente (121, 122, 123; 221, 222, 223; 321, 322, 323) einer Spannungsversorgungsanschlussgruppe (15, 25, 35) Wicklungen auf einem gemeinsamen Spulenkern (K) umfassen, die zusammen mit diesem eine Gleichtaktdrossel bilden.
  6. Ansteuerschaltung nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei der bei genau einer, mehreren oder jeder der Schaltungsgruppen (15, 25, 35) die zugehörige Spannungsversorgungsan schlussgruppe (154, 254, 354) jeweils genau zwei Anschlüsse (152, 153) zum Anschließen einer unipolaren Spannungsversorgung aufweist.
  7. Ansteuerschaltung nach Anspruch 6, bei der bei genau einer, mehreren oder jeder der genau zwei Anschlüsse (152, 153) zum Anschließen einer unipolaren Spannungsversorgung aufweisenden Spannungsversorgungsanschlussgruppen (154, 254, 354) die der betreffenden Spannungsversorgungsanschlussgruppe (154, 254, 354) zugeordneten Impedanz-Bauelemente (151, 152, 153; 251, 252, 253; 351, 352, 353) auf ihren Seiten, die schaltungstechnisch dem Leistungstreiber (120, 220, 320) der zughörigen Schaltungsgruppe (15, 25, 35) zugewandt sind, mittels wenigstens eines Pufferkondensators (125, 126; 225, 226; 325, 326) gekoppelt sind.
  8. Ansteuerschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei der bei genau einer, mehreren oder jeder der Schaltungsgruppen (15, 25, 35) die zugehörige Spannungsversorgungsanschlussgruppe (154, 254, 354) jeweils drei Anschlüsse (151, 152, 153; 251, 252, 253; 351, 352, 353) zum Anschließen einer bipolaren Spannungsversorgung (50, 50') aufweist, von denen jeweils ein erster (151, 251, 351) zum Anschließen eines Bezugspotentials, ein zweiter (152, 252, 352) zum Anschließen eines unter dem Bezugspotenzial liegenden negativen Potentials, und ein dritter (153, 253, 353) zum Anschließen eines über dem Bezugspotenzial liegenden positiven Potentials vorgesehen ist.
  9. Ansteuerschaltung nach Anspruch 8, bei der bei genau einer, mehreren oder jeder der drei Anschlüsse (151, 152, 153; 251, 252, 253; 351, 352, 353) zum Anschließen einer bipolaren Spannungsversorgung (50, 50') aufweisenden Spannungsversorgungsanschlussgruppen (154, 254, 354) von den der betreffenden Spannungsversorgungsanschlussgruppe (154, 254, 354) zugeordneten Impedanz-Bauelementen (121, 122, 123; 221, 222, 223; 321, 322, 323) das mit dem Anschluss (151, 251, 351) für das Bezugspotenzial gekoppelte Impedanz-Bauelement (121, 221, 321) auf dessen Seite, die schaltungstechnisch dem Leistungstreiber (120, 220, 320) der zughörigen Schaltungsgruppe (15, 25, 35) zugewandt ist, mittels jeweils wenigstens eines Pufferkondensators (125, 126; 225, 226; 325, 326) mit den Seiten der anderen Impedanz-Bauelemente (122, 123; 222, 223; 322, 323) der betreffenden Spannungsversorgungsanschlussgruppe (15, 25, 35) gekoppelt sind, die schaltungstechnisch dem Leistungstreiber (120, 220, 320) der zughörigen Schaltungsgruppe (15, 25, 35) zugewandt sind.
  10. Ansteuerschaltung nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem einer, mehrere oder jeder der Leistungstreiber (120, 220, 320) einen Emitterfolger mit komplementären Bipolartransistoren (T1, T2) aufweist.
  11. Ansteuerschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, bei dem einer, mehrere oder jeder der Leistungstreiber (120, 220, 320) einen Sourcefolger mit zwei komplementären MOSFETs (T1, T2) aufweist.
  12. Ansteuerschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, bei dem einer, mehrere oder jeder der Leistungstreiber (120, 220, 320) eine Endstufe mit einer invertierenden CMOS-Transistorstufe aufweist.
  13. Ansteuerschaltung nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem jeder beliebige Anschluss (151; 252; 353) einer beliebigen Spannungsversorgungsanschlussgruppe (154, 254, 354) elektrisch leitend mit jeweils einem Anschluss einer jeder der anderen Spannungsversorgungsanschlussgruppen (152, 153; 251, 253; 351, 352) verbunden oder verbindbar ist.
  14. Ansteuerschaltung nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei der zumindest die Ansteuerlogik (110, 210, 310) und die (Leistungstreiber (120, 220, 320) auf einem gemeinsamen Schaltungsträger (3) angeordnet sind.
  15. Leistungshalbleiteranordnung mit einer Ansteuerschaltung (1) gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, sowie mit einer der Anzahl der Schaltungsgruppen (15, 25, 35) entsprechenden Anzahl von steuerbaren Leistungshalbleiterschaltern (100, 200, 300), von denen jeder einen ersten Lastanschluss (101, 201, 301), einen zweiten Lastanschluss (102, 202, 302) und einen Steueranschluss (103, 203, 303) aufweist, wobei jeweils zwischen dem ersten Lastanschluss (101, 201, 301) und dem zweiten Lastanschluss (102, 202, 302) eine Laststrecke ausgebildet ist, die mittels des zugehörigen Steueranschlusses (103, 203, 303) in einen elektrisch leitenden oder in einen elektrisch sperrenden Zustand versetzt werden kann, wobei jeweils der Steueranschluss (103, 203, 303) genau eines der steuerbaren Leistungshalbleiterschalter (100, 200, 300) elektrisch mit einem Ausgang (141a, 241a, 341a) des Leistungstreibers (120, 220, 320) genau einer der Schaltungsgruppen (15, 25, 35) gekoppelt oder koppelbar ist.
  16. Leistungshalbleiteranordnung nach Anspruch 15, bei der für eine, mehrere oder eine jede der Schaltungsgruppen (15, 25, 35) der Betrag der Impedanz eines, mehrerer oder aller Impedanz-Bauelemente (121, 122, 123, 221, 222, 223, 321, 322, 323) der betreffenden Schaltungsgruppe (15, 25, 35) größer ist als das 0,3-fache des Ansteuerwiderstandes zur Ansteuerung des mit dem Ausgang (129, 229, 329) des Leistungstreibers (120, 220, 320) der betreffenden Schaltungsgruppe (15, 25, 35) gekoppelten oder koppelbaren steuerbaren Leistungshalbleiterschalters (100, 200, 300), wobei der Ansteuerwiderstand bei koppelbaren steuerbaren Leistungshalbleiterschaltern (100, 200, 300) durch den Ansteuerwiderstand im gekoppelten Zustand gegeben ist, und wobei – der Ansteuerwiderstand in dem Fall, in dem der steuerbare Leistungshalbleiterschalter (100, 200, 300) mittels eines einzigen Leistungshalbleiterchips realisiert ist, durch den Gesamtwiderstand vom Ausgang (129, 229, 329) des Leis tungstreibers (120, 220, 320) der betreffenden Schaltungsgruppe (15, 25, 35) bis zu einem Steueranschluss des Leistungshalbleiterchips gegeben ist; – der Ansteuerwiderstand in dem Fall, in dem der steuerbare Leistungshalbleiterschalter (100, 200, 300) mittels wenigstens zwei parallel geschalteter Leistungshalbleiterchips realisiert ist, durch den Widerstand gegeben ist, der sich aus der Parallelschaltung aller Gesamtwiderstände vom Ausgang (129, 229, 329) des Leistungstreibers (120, 220, 320) der betreffenden Schaltungsgruppe (15, 25, 35) bis zu einem Steueranschluss eines jeden der parallel geschalteten Leistungshalbleiterchips ergibt; – als Betrag der Impedanz bei einem frequenzabhängigen Impedanz-Bauelement (121, 122, 123, 221, 222, 223, 321, 322, 323) der Betrag der Impedanz angesehen wird, die das Impedanz-Bauelement (121, 122, 123, 221, 222, 223, 321, 322, 323) bei der Frequenz aufweist, bei der der Strom durch den Ausgang (129, 229, 329) des Leistungstreibers (120, 220, 320), der derselben Schaltungsgruppe (15, 25, 35) angehört wie das Impedanz-Bauelement (121, 122, 123, 221, 222, 223, 321, 322, 323), in seinem Fourierspektrum die betragsmäßig größte Amplitude aufweist, wenn der Eingang (128, 228, 328) des betreffenden Leistungstreibers (120, 220, 320) mit einer rechteckförmigen Ansteuerspannung angesteuert wird.
  17. Leistungshalbleiteranordnung nach Anspruch 16, bei der zumindest bei einer der Schaltungsgruppe (15, 25, 35) bei sämtlichen Impedanz-Bauelementen (121, 122, 123; 221, 222, 223; 321, 322, 323) der betreffenden Schaltungsgruppe (15, 25, 35) Betrag der Impedanz größer ist als das 0,3-fache des Widerstandes des Steueranschlusses (103, 203, 303), der mit dem Ausgang (141a, 241a, 341a) des Leistungstreibers (120, 220, 320) dieser Schaltungsgruppe (15, 25, 35) gekoppelt oder koppelbar ist.
  18. Leistungshalbleiteranordnung nach Anspruch 16 oder 17, bei der die Steueranschlüsse der steuerbaren Leistungshalbleiterschalter (100, 200, 300) als Gate-Anschlüsse ausgebildet sind, und bei der die Widerstände der Steueranschlüsse (103, 203, 303) die Gate-Widerstände der betreffenden steuerbaren Leistungshalbleiterschalter (100, 200, 300) sind.
  19. Leistungshalbleiteranordnung nach Anspruch 18, bei der ein jeder der steuerbaren Leistungshalbleiterschalter (100, 200, 300) entweder mittels genau eines Halbleiterchips realisiert sind oder mittels wenigstens zwei parallel geschalteter Halbleiterchips, wobei der Gate-Widerstand im Fall wenigstens zwei parallel geschalteter Halbleiterchips durch den gesamten Gate-Widerstand der Parallelschaltung gegeben ist.
  20. Leistungshalbleiteranordnung nach einem der Ansprüche 15 bis 19, bei der die wenigstens zwei Anschlüsse (151, 152, 153; 251, 252, 253; 351, 352, 353) der Spannungsversorgungsanschlussgruppe (154, 254, 354) einer jeden der Schaltungsgruppen (15, 25, 35) an einer gemeinsamen Spannungsquelle (50, 50') angeschlossen sind.
  21. Leistungshalbleiteranordnung nach einem der Ansprüche 15 bis 20, bei der bei genau einem, mehreren oder einem jeden der wenigstens zwei steuerbaren Leistungshalbleiterschalter (100, 200, 300) die Laststrecke mit einer Laststrecke jeweils eines weiteren Leistungshalbleiterschalters (400, 500, 600) paarweise in Reihe geschaltet ist.
  22. Leistungshalbleiteranordnung nach Anspruch 21, bei der bei genau einem, mehreren oder jedem der Paare (100, 400; 200, 500; 300, 600) der weitere Leistungshalbleiterschalter (400, 500, 600) und der steuerbare Leistungshalbleiterschalter (100, 200, 300) der wenigstens zwei steuerbaren Leistungshalbleiterschalter (100, 200, 300) an verschiedene Spannungsquellen (450, 550, 650; 50) angeschlossen sind.
  23. Leistungshalbleiteranordnung nach einem der Ansprüche 15 bis 20, bei der die Laststrecken von genau zwei, mehr als zwei oder eines jeden der wenigstens zwei steuerbaren Leistungshalbleiterschalter (100, 200) elektrisch parallel geschaltet sind.
  24. Leistungshalbleiteranordnung nach Anspruch 23, bei der die Steueranschlüsse (103, 203) der elektrisch parallel geschalteten steuerbaren Leistungshalbleiterschalter (100, 200) elektrisch mit demselben Ausgang (11) einer gemeinsamen Ansteuerlogik (10) gekoppelt oder koppelbar sind.
  25. Leistungshalbleiteranordnung gemäß einem der Ansprüche 15 bis 24, die genau ein Leistungshalbleitermodul (700) mit einem Gehäuse (701, 702) umfasst, in dem die wenigstens zwei der steuerbaren Leistungshalbleiterschalter (100, 200, 300) angeordnet sind.
  26. Leistungshalbleiteranordnung gemäß Anspruch 25, bei der die Ansteuerschaltung (1) in dem Gehäuse (701, 702) angeordnet ist.
  27. Leistungshalbleiteranordnung gemäß einem der Ansprüche 15 bis 24, die mehrere Leistungshalbleitermodule (700a, 700b, 700c) mit jeweils einem Gehäuse (701a, 702a; 701a, 702b; 701c, 702c) umfasst, wobei in jedem der Gehäuse (701a, 702a; 701a, 702b; 701c, 702c) wenigstens einer (100, 200, 300) der wenigstens zwei steuerbaren Leistungshalbleiterschalter (100, 200, 300) angeordnet ist.
  28. Leistungshalbleiteranordnung gemäß Anspruch 27, bei der die Ansteuerschaltung (1) in einem (701a, 701b) der Gehäuse (701a, 702a; 701a, 702b; 701c, 702c) angeordnet ist.
  29. Leistungshalbleiteranordnung gemäß Anspruch 28, bei der die Ansteuerschaltung (1) in keinem der Gehäuse (701a, 702a; 701a, 702b; 701c, 702c) angeordnet ist.
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