DE102013022413B3

DE102013022413B3 - Schalter-Treiberschaltung und Verfahren

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Publication number: DE102013022413B3
Application number: DE102013022413.6A
Authority: DE
Inventors: Tommasso Bacigalupo; Jens Barrenscheen; Marco Bachhuber; Laurent Beaurenaut; Marcus Nuebling
Original assignee: Infineon Technologies Austria AG
Current assignee: Infineon Technologies Austria AG
Priority date: 2012-06-30
Filing date: 2013-06-28
Publication date: 2022-07-07
Anticipated expiration: 2033-06-29
Also published as: DE102013212704A1; DE102013212704B4; CN103532355A; US8710873B2; CN103532355B; US20140002141A1

Abstract

Schalter-Treiberschaltung umfassend:einen Ausgangstreiber (520), der dazu ausgebildet ist, mit einem Steuerknoten eines Schalttransistors (524) verbunden zu werden;eine Steuerschaltung (516), die mit dem Ausgangstreiber (520) verbunden ist; undeine Kommunikationsschnittstelle (510), die mit der Steuerschaltung (516) und mit einer digitalen Schnittstelle verbunden ist,wobei die Steuerschaltung (516) dazu ausgebildet ist, in einem ersten Betriebsmodus einen Bezugsimpuls von einem Schaltsteuereingang zu messen, und in einem zweiten Betriebsmodus eine erste Zeitverzögerung vom Schaltsteuereingang zum Ausgang des Ausgangstreibers (520) basierend auf dem gemessenen Bezugsimpuls zu erzeugen undwobei die Kommunikationsschnittstelle (510) dazu ausgebildet ist, einen Konfigurationsbefehl von der digitalen Schnittstelle zu empfangen und die Steuerschaltung (516) bei Empfang des Konfigurationsbefehls in den ersten Betriebsmodus zu versetzen.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen Halbleiterschaltungen und Verfahren, insbesondere ein System und ein Verfahren für eine Treiberschaltung.
In elektronischen Systemen, wie z.B. Energieversorgungen, Motorsteuerungen und Stromverteilungsnetzen, werden Hochspannungsleistungstransistoren in Hochstrompfaden eingesetzt, um Ströme zu schalten. Neuere Verbesserungen in der Technologie der Halbleitervorrichtungen erlauben es Hochleistungstransistoren, rascher zu schalten und während des Betriebs weniger Energie zu verbrauchen. Zwei herkömmliche Transistortypen sind der Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor (MOSFET) und der Bipolartransistor mit isolierter Gate-Elektrode (IGBT). Zwar können beide Transistortypen so ausgebildet werden, dass sie große Strommengen bewältigen können, beim Betrieb der Transistoren ist jedoch Vorsicht geboten, um die Vorrichtung während des Normalbetriebs und während elektrostatischer Entladungs- (ESD-) vorgänge nicht zu zerstören. Die Gate-Spannung von MOSFET oder IGBT wird beispielsweise so gesteuert, dass eine Überspannung des Gates und/oder ein Latch-up-Effekt im Gerät verhindert wird.
MOSFET- und IGBT-Transistoren werden im Allgemeinen durch Gate-Treiberschaltungen betrieben, die ein geringes Eingangssignal empfangen und ein Treibersignal für den Leistungs-MOSFET oder IGBT erzeugen. Beispielsweise kann ein Gate-Treiber eingesetzt werden, um eine Schnittstelle zwischen Pulsweitenmodulationsregler und einem Leistungstransistor in einer Motorsteuerschaltung oder einer Schaltnetzteil-Spannungsversorgung bereitzustellen. Gate-Treiber können als zweckbestimmte integrierte Schaltungen, diskrete Transistoren oder Transformatoren umgesetzt sein oder in einer Steuereinheit integriert sein. Eine Aufteilung des Gate-Treibers in einen PWM-Regler ermöglicht es dem Regler, kühler und stabiler zu laufen, indem hohe Spitzenstromstärken und Wärmeabgabe, die beim Betrieb eines Leistungs-MOSFET auftreten, eliminiert werden.
Die US 6 348819 B1 beschreibt eine Treiberschaltung für ein Halbleiterschaltelement. Die Treiberschaltung ist dazu ausgebildet eine Speicherzeit (Schaltverzögerung) des Halbleiterschaltelements zu messen und das Halbleiterschaltelement so anzusteuern, dass die Speicherzeit im Wesentlichen konstant ist.
US 6 614 208 B2 beschreibt einen DC-DC-Wandler mit zwei zu einer Halbbrücke verschalteten Halbleiterschaltern und einer Ansteuerschaltung für die Halbleiterschalter. Die Ansteuerschaltung ist dazu ausgebildet, die Halbleiterschalter so anzusteuern, dass die Halbleiterschalter jeweils dann schalten, wenn eine Spannung über dem jeweiligen Halbleiterschalter null ist oder ein Strom durch den jeweiligen Halbleiterschalter null ist.
Eine Ausführungsform der Erfindung betrifft eine Schalter-Treiberschaltung gemäß Anspruch 1. Eine weitere Ausführungsform betrifft ein Verfahren gemäß Anspruch 6. Noch eine weitere Ausführungsform betrifft eine Schaltung gemäß Anspruch 15.
Die Details einer oder mehrerer Ausführungsformen der Erfindung sind in den beiliegenden Zeichnungen und der nachfolgenden Beschreibung dargelegt. Aus der Beschreibung und den Zeichnungen sowie aus den Ansprüchen gehen weitere Merkmale, Ziele und Vorteile der Erfindung hervor.
Für ein besseres Verständnis der vorliegenden Erfindung und ihrer Vorteile wird nachstehend auf die folgenden Beschreibungen in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen Bezug genommen, wobei:

1 eine Halbbrückentopologie veranschaulicht, die einen Unterseitenschalter und einen Oberseitenschalter umfasst;
2 ein PWM-Muster mit einer Totzeit zwischen den Schaltern veranschaulicht;
3a-b eine Treiberschaltung und entsprechende Wellenformendiagramme zeigt, welche die Schaltung mit einem TLTO-Mechanismus zeigen;
4 ein Beispiel für eine TLTO-Parameteranpassung unter Verwendung von externen Bauteilen veranschaulicht;
5 ein Wellenformdiagramm veranschaulicht, das eine Ausführungsform eines Bezugszeitsteuerimpulses während einer Lernphase vor einem normalen Schaltbetrieb veranschaulicht;
6 eine Ausführungsform von Gate-Treiberbauteilen veranschaulicht, die eine Schnittstelle mit einem Kommunikationskanal aufweisen;
7 eine Ausführungsform einer digitalen Steuerschaltung veranschaulicht;
8 eine Ausführungsform eines Taktgebers veranschaulicht; und
9 ein Flussdiagramm einer Ausführungsform des Verfahrens zeigt.

Entsprechende Zahlen und Symbole in unterschiedlichen Figuren beziehen sich im Allgemeinen auf einander entsprechende Teile, sofern nicht anders angegeben ist. Die Figuren dienen dazu, die relevanten Aspekte der bevorzugten Ausführungsformen zu veranschaulichen und sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu. Um bestimmte Ausführungsformen besser darzustellen, kann auf eine Figurenzahl ein Buchstabe zur Angabe von Variationen derselben Struktur, desselben Materials oder desselben Prozessschritts folgen.
Die Herstellung und Anwendung der hierin bevorzugten Ausführungsformen ist nachstehend im Detail erläutert. Es gilt jedoch anzumerken, dass die vorliegende Erfindung zahlreiche anwendbare erfinderische Konzepte bereitstellt, die in unterschiedlichsten spezifischen Kontexten umgesetzt werden können. Die dargelegten spezifischen Ausführungsformen dienen lediglich der Veranschaulichung von bestimmten Möglichkeiten der Herstellung und Anwendung der Erfindung und nicht zur Einschränkung des Schutzumfangs.
Nachstehend wird die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf bevorzugte Ausführungsformen in einem spezifischen Kontext beschrieben, nämlich in Verbindung mit einer Schalter-Treiberschaltung. Die Erfindung kann jedoch auch für andere Schaltungen, Systeme und Verfahren verwendet werden, die auf Signalerzeugung und/oder -kalibrierung ausgerichtet sind.
Elektronische Leistungsschalter, wie z.B. MOSFETs und IGBTs, werden in zahlreichen Anwendungen eingesetzt, bei denen elektrische Verbraucher, wie z.B. Wechselstrommotoren, Energieversorgungen und andere Schaltungen, betrieben werden. Solche Schalter umfassen MOSFETs und IGBTs und können durch Impulsmuster gesteuert werden, die von einer Schaltersteuereinheit, wie z.B. einem Mikrokontroller oder anderen elektronischen Bauteilen, erzeugt werden. Ein Beispiel für eine solche Anwendung ist die in 1 dargestellte Halbbrückentopologie 100.
Die Halbbrückentopologie 100 umfasst einen Unterseitenschalter 102, der durch einen Unterseiten-Gate-Treiber 108 betrieben wird, und einen Oberseitenschalter 104, der durch einen Oberseiten-Gate-Treiber 106 betrieben wird. Obwohl Steuersignale für den Oberseitenschalter 104 und den Unterseitenschalter 102 anfangs durch die Schaltersteuereinheit 110 erzeugt werden können, ist die Schaltersteuereinheit 110 in vielen Fällen nicht direkt mit den Steuerknoten der Leistungsschalter 102 und 104 verbunden. Deshalb sind die Gate-Treiber-Bauteile 106 und 108 zwischen der Schaltersteuereinheit 110 und den Leistungsschaltern 104 bzw. 102 eingefügt. Diese Gate-Treiber-Bauteile „übersetzen“ den Logikpegel der Steuersignale, die von der Schaltersteuereinheit 110 bereitgestellt werden, in den Strom- und Spannungspegel, die von den Leistungsschaltern 102 und 104 benötigt werden. In Topologien mit einem Oberseitenschalter kann ein Pegelverschiebungsmechanismus 112 eingesetzt werden, weil das Massepotential der Schaltersteuereinheit 110 sich vom Massepotential des Gate-Treiber-Bauteils 106 für den Oberseiten-Leistungsschalter 104 unterscheidet.
In manchen Ausführungsformen unterscheidet sich die Verzögerung zwischen der Einschaltanforderung an die Schaltersteuereinheit 110 über den Eingang Din und dem tatsächlichen Zeitpunkt, an dem der Leistungsschalter letztendlich eingeschaltet wird, von der Verzögerung des Ausschaltvorgangs. Um Kurzschlüsse aufgrund eines Zustands, bei dem beide Schalter gleichzeitig eingeschaltet sind, zu vermeiden, wird eine Totzeit zwischen der Deaktivierung des einen Schaltersteuersignals und der Aktivierung des anderen Schaltersteuersignals eingeführt, wie in 2 gezeigt ist, die ein typisches Impulsmuster veranschaulicht, das zur Steuerung einer Halbbrückentopologie 100 aus 1 verwendet werden kann. Wie dargestellt führt die Totzeit 120 eine Verzögerung zwischen dem Zeitpunkt, an dem das Oberseitensignal 124 abgeschaltet wird, und jenem, an dem das Unterseitensignal 126 eingeschaltet wird, ein. Auf ähnliche Weise führt eine Totzeit 122 eine Verzögerung zwischen dem Zeitpunkt, an dem das Unterseitensignal 126 abgeschaltet wird, und jenem, an dem das Oberseitensignal 124 eingeschaltet wird, ein. In manchen Ausführungsformen kann die Länge der Totzeiten digital durch die Schaltersteuereinheit 110 bestimmt werden und kann von lokalen Zeitsteuerungen in den unterschiedlichen Gate-Treiber-Bauteilen unabhängig sein.
Neben der Übersetzung der Steuersignalpegel in die Leistungsschalterpegel können Gate-Treiber-Bauteile auch Überwachungs- und Schutzfunktionen für die Leistungsschalter übernehmen, beispielsweise indem sie den Strom messen und im Falle eines Überstroms automatisch durch den Schalter abschalten. Diese Funktionen können vom Gate-Treiber-Bauteil autonom ausgeführt werden.
Wenn der Schaltstrom zu hoch ist, ist es möglich, den Leistungsschalter sofort abzuschalten, ohne dass Gefahr besteht, dass die Schaltvorrichtung beschädigt oder zerstört wird. Deshalb wird die Gate-Spannung des Leistungsschalters zuerst auf einen definierten Pegel reduziert, und der Schalter wird abgeschaltet, nachdem eine bestimmte Zeit vergangen ist. Dieser Mechanismus wird als „Zweipegel-Abschaltung“ (2LTO oder TLTO) bezeichnet. In manchen Ausführungsformen können Zweipegel-Abschaltverfahren eingesetzt werden, um IGBT-Schalter zu betreiben und so einen Latch-up-Effekt des Schalttransistors unter Hochstrombedingungen zu vermeiden.
3a-b zeigen eine Schaltung und entsprechende Wellenformdiagramme, welche den Betrieb eines Zweipegel-Abschaltvorgangs veranschaulichen. 3a zeigt eine Ausführungsform eines Schalter-Treibersystems 200 mit einer Schalter-Treiberschaltung 202, die über Transistoren 206 und 208 und Widerstände 210 und 212 mit einem IGBT-Schalter 204 verbunden ist. In einer Ausführungsform ist der Transistor 204 so konfiguriert, dass er über den Anschluss TON eingeschaltet wird, der mit der Basis des NPN-Transistors 206 und dem Widerstand 210 in Serie mit dem Emitter des Transistors 206 geschaltet ist. Der Transistor 204 ist weiterhin so konfiguriert, dass er über den Anschluss TOFF abgeschaltet wird, der mit der Basis des PNP-Transistors 208 und dem Widerstand 212 verbunden ist, die in Serie mit dem Emitter des Transistors 208 geschaltet sind.
3b zeigt Wellenformdiagramme, welche die Spannung VTON, die für die Spannung am Anschluss TON steht, VTOFF, die für die Spannung am Anschluss TOFF steht, und VGATE, die für die Spannung am Gate des Transistors 204 während des Schaltens mit einem TLTO-Mechanismus steht, zeigen. In einer Ausführungsform ist TON ein Steuersignal, welches das Gate-Signal des Leistungsschalters einschaltet, und TOFF ist ein Steuersignal, welches das Gate-Signal des Leistungsschalters abschaltet. In alternativen Ausführungsformen kann die Funktionalität der Signale TON und TOFF zu einem einzigen Signal zusammengefasst werden.
Wie aus 3b ersichtlich ist, wird der Anschluss TON mit einer Zeitverzögerung t_TLTO+t_PDON nach der Aktivierung des Einschaltvorgangs 220 aktiviert, und mit einer Verzögerung t_PDOFF nach dem Abschaltvorgang 222 deaktiviert. Wie der Anschluss TON wird auch der Anschluss TOFF mit einer Zeitverzögerung t_TLTO+t_PDON nach der Aktivierung des Einschaltvorgangs 220 aktiviert; nach dem Abschaltvorgang 222 und der Verzögerung t_PDOFF wird jedoch die Spannung des Anschlusses TOFF für eine Dauer von T_TLTO von einem Spannungspegel 224 auf einen Spannungspegel 226 (V_TLTO) gesenkt, wonach die Spannung des Anschlusses TOFF auf VEE2 gesenkt wird. In manchen Ausführungsformen kann der Übergang 225 zwischen den Spannungspegeln 224 und 226 mit einer kontrollierten langsamen Geschwindigkeit erfolgen, die programmierbar sein kann. Die Spannung am Gate des Transistors 204 stellt eine pegelverschobene und widerstandskombinierte Kombination der Spannungen an den Anschlüssen TON und TOFF dar.
Während der TLTO-Zeit (tTLTO) erfährt das Gate des Transistors 204 eine reduzierte Gate-Steuerspannung vor dem Abschalten, sodass der Strom durch den Schalttransistor 204 auf einen Pegel gesenkt wird, der ohne Gefahr einer Beschädigung und/oder Zerstörung der Vorrichtungen abgeschaltet werden kann. Immanente Ausbreitungsverzögerungen t_PDOFF und t_PDON stellen die Verzögerung zwischen dem Zeitpunkt, an dem die Schaltsteuereinheit den Schaltvorgang zum Eingang des Gate-Treibers zuführt, und dem Zeitpunkt, an dem der Gate-Treiber auf diese Anfrage reagieren kann, dar.
In manchen Fällen kann der TLTO-Mechanismus zum Abschalten des Leitungsschalters unter normalen Betriebsbedingungen sowie im Falle eines Überstroms verwendet werden. Die Einführung von t_TLTO nur während der Abschaltphase kann zu einer Modifikation der eingeschalteten Zeit des Leistungsschalters im Vergleich zum ursprünglichen Schaltsteuersignal führen. Um diesen Effekt zu vermeiden, kann t_TLTO weiterhin als Wartezeit eingeführt werden, bevor der Gate-Treiber den Leistungsschalter nach Empfang einer Einschaltanfrage von der Schaltsteuereinheit einschaltet.
In manchen Fällen kann sich die Genauigkeit und Verlässlichkeit der exakten Zeitsteuerung von t_TLTO auf die Qualität der Leistungsanwendung auswirken. Daher können der Unterschied und die Abweichung zwischen den Zeitsteuerungen der Gate-Treiber der Leistungsbrücke in manchen Anwendungen minimiert sein. In manchen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wird die Zeitsteuerung von t_TLTO lokal in jedem einzelnen Gate-Treiber-Bauteil unabhängig von der Schaltsteuereinheit erzeugt. Daher kann in manchen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung hohe lokale Präzision für die t_TLTO-Erzeugung bereitgestellt werden.
4 zeigt ein herkömmliches Gate-Treiber-System 300, worin die Gate-Treiberschaltung 302 mit dem Schalttransistor 304 verbunden ist. Hier wird die Zeitsteuerung von TLTO mithilfe eines externen Kondensators 306 und einer ZenerDiode 308 eingestellt. In anderen herkömmlichen Umsetzungsformen kann die Zeitsteuerung von TLTO mithilfe anderer externer Bauteile vorgenommen werden, z.B. unter Verwendung von Widerständen, um die Zeitsteuerung je nach Anwendung anzupassen. Diese externen Bauteile weisen jedoch Parametervariationen auf, welche die Genauigkeit des TLTO-Parameters einschränken. Neben der Variation der externen Vorrichtung kann auch eine interne Variation, z.B. eine Variation auf dem Chip aufgrund von sich ändernden Produktionsparametern, Temperatur und Speisespannung usw. in manchen Fällen über 10-20 % liegen. Um diese gerätebezogenen Schwankungen zu reduzieren, können die Gate-Treiber während des Produktions- und Testvorgangs getrimmt werden. Um ein solches Trimmen zu erreichen, werden während der Herstellung zusätzliche Schritte durchgeführt, und eine anpassbare Schaltung, einschließlich eines Speichers für Trimmparameter, kann eingesetzt werden.
In einer Ausführungsform der Treibervorrichtung kann ein Kommunikationskanal, z.B. eine serielle Busverbindung zwischen der Schaltsteuereinheit und den Gate-Treiber-Bauteilen, eingesetzt werden, um Vorrichtungsparameter, z.B. die TLTO-Zeitsteuerung, zu konfigurieren und eine Überwachung der Vorrichtung bereitzustellen. In manchen Ausführungsformen können in Verbindung mit beispielsweise der Überwachung Systeme und Verfahren eingesetzt werden, wie sie in der US-Patentanmeldung Nr. 13/356.343 mit dem Titel „Methods for Monitoring Functionality of a Switch and Driver Units for Switches“ beschrieben sind, die am 23. Jänner 2012 eingereicht wurde und als Gesamtes durch Verweis hierin aufgenommen ist.
In einer Ausführungsform ermöglicht es ein Kommunikationskanal einer Systemsteuereinheit, das Gate-Treiber-Bauteil in einen Lernmodus zu setzen. In diesem Lernmodus werden Parameter, wie z.B. die TLTO-Zeitsteuerung, dynamisch lokal in den Gate-Treiber-Bauteilen gespeichert und müssen daher nicht permanent gespeichert werden. Alternativ dazu können die externen Bauteile auch als permanenter Speicher gesehen werden. Dieser erste Schritt vereinfacht schon die Gate-Treiber-Bauteile, da kein permanenter Speicher verwendet wird. Wenn keine zusätzlichen Signalverbindungen zwischen der Schaltsteuereinheit und den Gate-Treibern notwendig sind, wie sie beispielsweise in einem Lernmodus im Vergleich zu einem normalen Betriebsmodus verwendet werden, kann der Aufbau der Platte vereinfacht werden.
In einer Ausführungsform weist jeder Gate-Treiber seinen eigenen internen Taktgeber und seine eigene Zustandsmaschine auf, die zur Erzeugung der TLTO-Zeitsteuerung sowie auch von anderen schaltungsbezogenen Zeitsteuerungen verwendet werden können. Die ungetrimmten Frequenzen dieser lokalen Taktgeber können sich jedoch aufgrund von Variationen der Produktionsparameter von Vorrichtung zu Vorrichtung unterscheiden.
In einer Ausführungsform sind die Gate-Treiber auf einen Lernmodus eingestellt und empfangen Bezugszeitsteuerimpulse. Die Länge der Bezugszeitsteuerimpulse wird lokal gemessen und von jedem einzelnen Gate-Treiber-Bauteil beispielsweise mithilfe einer lokalen Zustandsmaschine in Bezug auf seinen eigenen lokalen Taktgeber erfasst. Nachdem die einzelnen Gate-Treiber den Bezugszeitsteuerimpuls empfangen haben, kann jedes Gate-Treiber-Bauteil eine Zeitsteuerung in Verbindung mit dem gemessenen Bezugszeitsteuerimpuls reproduzieren.
5 zeigt ein Wellenformdiagramm, das eine Ausführungsform eines Bezugszeitsteuerimpulses während einer Lernphase 402 vor einem normalen Schaltvorgang und während eines normalen Schaltvorgangs 404 zeigt. Der Wellenformverlauf 406 stellt einen Schaltsteuereingang dar, der Verlauf 408 stellt einen Ausgang eines Zählers oder Akkumulators dar, und der Verlauf 410 stellt den Gate-Treiber-Ausgang dar. Während der Lernphase 402 wird der Zählerausgang 408 während eines Bezugszeitsteuerimpulses an dem Schaltsteuereingang inkrementell erhöht. Der Wert des Zählerausgangs 408 am Ende des Bezugszeitsteuerimpulses 412 wird erfasst, beispielsweise durch Speichern des Zählerausgangs 408 in einem Speicher. Während der Lernphase 402 wird der Gate-Treiber-Ausgang 410 nicht aktiviert.
Während der normalen Betriebsphase 404 beginnt der Zählerausgang 408 an der steigenden Flanke des Schaltsteuereingangs 406 inkrementell zuzunehmen. Sobald der Zählerausgang 408 den erfassten Wert 414 erreicht, wird der Gate-Treiber-Ausgang 410 aktiviert und der Zählerausgang 408 zurückgesetzt. An der fallenden Flanke des Schaltsteuereingangs 406 beginnt der Zählerausgang 408 erneut inkrementell zu steigen. Wenn der Zählerausgang 408 erneut den erfassten Wert 414 erreicht, wird der Gate-Treiber-Ausgang 410 deaktiviert.
6 zeigt eine Ausführungsform eines Schaltsystems 500. In einer Ausführungsform weist das Schaltsystem eine Systemsteuerung 502 auf, die über die Schaltsteuerleitungen 528 und 530 und über die Kommunikationsschnittstellenleitungen 532, die gemäß einer seriellen Standardschnittstelle, wie z.B. SPI, IIC oder einer anderen seriellen Standardschnittstelle, ausgeführt sein kann, mit der Oberseiten-Gate-Treiberschaltung 504 bzw. der Unterseiten-Gate-Treiberschaltung 506 verbunden ist. Alternativ dazu kann auch eine nichtstandardmäßige serielle Schnittstelle verwendet werden.
Die Oberseiten-Gate-Treiberschaltung und die Unterseiten-Gate-Treiberschaltungen 504 und 506 können jeweils durch eine integrierte Schaltung oder ein Hybridsystem, z.B. eine Vielzahl von Schaltungen auf einem eingehausten Substrat oder durch eine Plattenschaltung auf einer gedruckten Leiterplatte (PCB), umgesetzt sein. Der Ausgang der Oberseiten-Treiberschaltung 504 ist mit dem Gate des Schalttransistors 524 verbunden, und der Ausgang der Unterseiten-Gate-Treiberschaltung 506 ist mit dem Gate des Schalttransistors 526 verbunden. In manchen Fällen können die Ausgangsgate-Treiberschaltungen 504 und 506 direkt mit den Gates der Transistoren 524 und 526 verbunden sein oder über Widerstände, Transistoren oder andere Bauteile, wie sie beispielsweise in 3a dargestellt sind, verbunden sein.
In einer Ausführungsform weist der Oberseiten-Treiber 504 einen Oberseiten-Treiber-Versorgungsblock 512 auf, der die Energieversorgung für die lokale Zustandsmaschine und den Taktgeber 516 sowie den Ausgangstreiber 520 bereitstellt. Die lokale Zustandsmaschine und der Taktgeber 516 stellen Schalt- und Konfigurationssignale für den Ausgangstreiber 520 bereit. Konfigurationssignale können beispielsweise Zielspannungspegel für Zweipegel-Abschaltverfahren, wie sie oben beschrieben sind, umfassen. Auf ähnliche Weise weist der Unterseiten-Treiber 506 einen Unterseiten-Treiber-Versorgungsblock 514 auf, der die Energieversorgung für die lokale Zustandsmaschine und den Taktgeber 518 sowie den Ausgangstreiber 522 bereitstellt, und die lokale Zustandsmaschine und der Taktgeber 516 stellen Schalt- und Konfigurationssignale für den Ausgangstreiber 520 bereit. In einer Ausführungsform stellen die lokalen Zustandsmaschinen- und Taktgeberblöcke 516 und 518 Ausführungsformen von Lernmodi, normalen Betriebsmodi und TLTO-Erzeugung bereit, wie sie in verschiedenen Ausführungsformen hierin beschrieben sind.
Die Systemsteuerschaltung 502 weist eine Schaltsteuereinheit 508 auf, die Schaltsteuersignale 528 und 530 erzeugt. In manchen Ausführungsformen werden in der Schaltsteuereinheit Totzonenregionen für diese Signale eingesetzt, um einen Kurzschluss zu vermeiden, wie oben in Verbindung mit 2 beschrieben ist. Die Kommunikationsschnittstelle 510 kann zur Ausgabe von Befehlen für die Treiberschaltungen 504 und 506 verwendet werden. Solche Befehle können Konfigurationsbefehle, Anfragen auf Statusempfang, z.B. Fehlermeldungen, oder Befehle zum Einstellen der Treiberschaltungen 504 und 506 auf verschiedene Betriebsmodi, z.B. den Lernmodus und den normalen Betriebsmodus, wie sie hierin beschrieben sind, umfassen.
In manchen Ausführungsformen können die Systemsteuerschaltung 502, die Oberseiten-Treiberversorgung 512, die Unterseiten-Treiberversorgung 514 und die Ausgangstreiber 520 und 522 unter Verwendung von Energieversorgungs- und Ausgangstreiberschaltungen sowie von auf dem Gebiet der Erfindung bekannten Verfahren umgesetzt werden.
7 zeigt eine Ausführungsform einer Schaltung 540, die zur Umsetzung der lokalen Zustandsmaschine und des Taktgebers 516 und 518, wie in 6 dargestellt, verwendet werden können. Eine digitale Schnittstellen- und Steuerlogik 542 wird mit einer Eingangsschaltsteuerung verbunden, die ein Schaltsteuersignal während der Kalibrierung sowie als Bezugszeitsteuerimpuls während eines normalen Betriebs bereitstellt. Alternativ dazu können der Bezugszeitsteuerimpuls und das Schaltsteuersignal als zwei separate Eingaben umgesetzt werden. Bei Verwendung eines einzelnen Eingabesignals kann jedoch eine geringere Anzahl an Anschlüssen verwendet werden als bei der Verwendung von separaten Eingängen. Die Signale I_DATA und I_CLK werden so konfiguriert, dass sie mit einer Kommunikationsschnittstelle verbunden sind. Die Signale Schalten und Konfiguration werden so konfiguriert, dass sie mit einer späteren Ausgangstreiberphase verbunden sind.
Die digitale Schnittstelle ist weiterhin mit dem Zähler 546 verbunden, der zur Messung einer Breite des Bezugszeitsteuerimpulses und zur Erzeugung der Verzögerung t_TLTO wie oben beschrieben verwendet werden kann. Die digitale Schnittstelle und der Steuerstromkreis 542 sind über die Signale Zählen, Rücksetzen und C_out mit dem Zähler 546 verbunden. In einer Ausführungsform aktivieren die digitale Schnittstelle und der Steuerstromkreis 542 das Signal Zählen während des Bezugsimpulses und nach den Flankenübergängen des Schaltsteuersignals, sodass der Zähler 546 wie hierin in Bezug auf 5 beschrieben steigt. In manchen Ausführungsformen bringt ein Niedrig-Hoch-Übergang des Schaltsteuer-Eingabesignals den Zähler 546 dazu, für die Dauer des hohen Pegels am Schaltsteuereingang zu erhöhen. Bei einem Hoch-Niedrig-Übergang des Schaltsteuereingangs wird der Zähler 546 angehalten und sein Inhalt wird in den Speicher 548 und/oder zu einem Konfigurationsregister übertragen, wodurch die Breite des Bezugsimpulses gespeichert wird.
In manchen Ausführungsformen wird das Signal Rücksetzen aktiviert, um den Zähler 546 rückzusetzen, nachdem der Zähler die inkrementelle Erhöhung abgeschlossen hat und/oder bevor der Zähler inkrementell steigt. Während eines normalen Betriebsmodus können die digitale Schnittstelle und die Steuerschaltung 540 die Ausgabe C_out des Zählers 546 mit dem im Speicher 548 gespeicherten TLTO-Wert vergleichen, um zu bestimmen, wann der Zähler 546 das Erhöhen beenden soll und wann der Zustand des Schaltsignals geändert werden soll. In manchen Ausführungsformen kann der gespeicherte TLTO-Wert durch Befehle unter Verwendung der digitalen Schnittstellenleitungen I_DATA und I_CLK modifiziert werden.
Der lokale Taktgeber 544 kann an derselben integrierten Schaltung umgesetzt werden wie die digitale Schnittstelle und Steuerschaltung 542 und der Zähler 546. In einer Ausführungsform stellt der lokale Taktgeber 544 einen lokalen Bezugstakt für den Zähler 546 bereit. Der lokale Taktgeber 544 kann unter Verwendung einer Schaltung und durch Verfahren, wie sie auf dem Gebiet der Erfindung bekannt sind, umgesetzt werden. Beispielsweise kann ein lokaler Taktgeber 544 ein Kipposzillator, ein Ringoszillator, ein RC-Oszillator oder eine andere Oszillatorschaltung sein. In manchen Ausführungsformen empfängt der lokale Taktgeber 544 Taktfreigabesignale Ck_Freigabe von der digitalen Schnittstelle 542. So wird der lokale Taktgeber 544 nur eingeschaltet, wenn er vom System gebraucht wird, wodurch der Energieverbraucht in Betriebsmodi verringert wird, in denen der lokale Taktgeber 544 nicht aktiv ist.
8 zeigt ein Beispiel für eine Ausführungsform eines Taktgebers 544 mit einem RC-Oszillator, der aus einem Kondensator 550, einem Widerstand 552, einem Verstärker mit Hysterese 554 und einem NAND-Gate 570 besteht. Hier basiert die Frequenz des Oszillators auf der RC-Zeitkonstante des Widerstands 552 und des Kondensators 550. Das NAND-Gate kann verwendet werden, um den Oszillator zu stoppen, wenn das Signal Freigabe schwach ist. Der Ausgang des Inverters 554 kann in einen nicht überlappenden Taktgeber, der die NAND-Gates 558 und 564 und die Inverter 556, 560, 562, 566 und 568 umfasst, eingespeist werden. Alternativ dazu können auch andere auf dem Gebiet der Erfindung bekannte RC-Oszillatortopologien verwendet werden.
Bei den meisten Halbleitertechnologien kann ein ungetrimmter Taktgeber aufgrund der Produktionsparameter eine Frequenz mit einer Toleranz von 10 % bis 30 % im Vergleich zu einem gewünschten Wert bereitstellen. In manchen Ausführungsformen kann diese Unbeständigkeit durch die Lernphase ausgeglichen werden. In manchen Fällen kann die Taktfrequenz über Temperatur und andere Effekte innerhalb einiger weniger Prozent stabilisiert werden. Als Ergebnis können, sobald der Bezugsimpuls erfasst ist, in manchen Ausführungsformen zugehörige Zeitsteuerungen relativ genau oder innerhalb eines bestimmten Bereichs reproduziert werden.
Obwohl die erfassten numerischen Werte in Bezug auf den Bezugszeitsteuerimpuls sich von Gate-Treiber zu Gate-Treiber unterscheiden können (aufgrund der unterschiedlichen lokalen Taktgeber), weisen die reproduzierten Zeitsteuerungen in manchen Ausführungsformen adäquate Präzision auf und/oder die einzelnen Zeitsteuerungen der Gate-Treiber liegen näher beieinander als bei einer Prozessvariation zwischen den Bauteilen der Fall wäre. In manchen Ausführungsformen kann die immanente Ungenauigkeit eines lokalen Taktzyklus aufgrund von Synchronisationseffekten des hereinkommenden Bezugszeitsteuerimpulses vernachlässigt werden, wenn der Bezugszeitsteuerimpuls im Vergleich zur lokalen Taktgeberzeitspanne lang ist.
In einer Ausführungsform können auch andere mit der Schaltzeitsteuerung zusammenhängende Parameter auf ähnliche Weise angepasst werden wie TLTO. Beispielsweise können Bezugspunkte definiert werden, die definieren, wann geprüft werden soll, ob die Gate-Spannung innerhalb eines bestimmten Bereichs liegt (Sicherheitsüberwachungsfunktion), oder auch die Länge der Zeitspanne, in der aktives Blockieren zulässig ist oder nicht zulässig ist, nachdem ein Leistungsschalter geschaltet wurde. Es versteht sich, dass dies nur ein kleiner Auszug aus den zahlreichen Parametern ist, die mithilfe der System- und Verfahrensausführungsformen eingestellt werden können.
In einer Ausführungsform wird während der Lernphase ein Bezugszeitsteuerung-Erfassungsmechanismus in das Gate-Treiber-Bauteil eingeführt, und während des normalen Betriebs wird ein von dem für die Modifikation des Schaltverhaltens des Gate-Treibers erfassten Wert abgeleiteter Wert angewendet.
9 zeigt ein Flussdiagramm einer Ausführungsform des Verfahrens 600. Gemäß einer Ausführungsform umfasst ein Verfahren zum Betreiben einer Gate-Treiberschaltung das Empfangen eines Bezugszeitsteuerimpulses (Schritt 604), das Messen des empfangenen Zeitsteuerimpulses in Abhängigkeit von einem lokalen Taktgeber der Gate-Treiberschaltung (Schritt 606) und das Erzeugen eines Schaltsteuersignals basierend auf dem empfangenen und gemessenen Zeitsteuerimpulses in Schritt 612. Das Verfahren kann weiterhin das Speichern des empfangenen und gemessenen Zeitsteuerimpulses in einem Speicher in Schritt 608 und/oder das Anwenden des Schaltsteuersignals an einem Schalttransistor in Schritt 614 umfassen. In manchen Ausführungsformen werden die Schritte 604, 606 und 608 in einem Lernmodus durchgeführt, der in Schritt 602 begonnen wird, bevor der Zeitsteuerimpuls in Schritt 604 empfangen wird, und der beendet wird, nachdem der empfangene und gemessene Zeitsteuerimpuls in Schritt 608 im Speicher gespeichert wurde.
In einer Ausführungsform umfasst das Erzeugen des Schaltsteuersignals basierend auf dem empfangenen und gemessenen Zeitsteuerimpuls das Betreiben der Gate-Treiberschaltung in einem normalen Modus. Das Betreiben im normalen Modus umfasst das Empfangen eines Schaltsteuersignal-Übergangs von einem inaktiven Zustand in einen aktiven Zustand, das Aktivieren eines Gate-Treiber-Ausgangs für einen ersten Zeitraum nach Empfangen des Schaltsteuersignal-Übergangs von einem aktiven Zustand in einen inaktiven Zustand, das Empfangen eines Schaltsteuersignal-Übergangs vom aktiven Zustand in den inaktiven Zustand und das Deaktivieren des Gate-Treiber-Ausgangs nach dem ersten Zeitraum nach Empfangen des Schaltsteuersignal-Übergangs von einem aktiven Zustand in einem inaktiven Zustand. Der erste Zeitraum basiert auf dem empfangenen und gemessenen Zeitsteuerimpuls.
In einer Ausführungsform umfasst das Erzeugen des Schaltsteuersignals basierend auf dem empfangenen und gemessenen Zeitsteuerimpuls das Betreiben in einem Hochstromzustand. Das Betreiben im Hochstromzustand umfasst das Empfangen eines Schaltsteuersignal-Übergangs von einem aktiven Zustand in einen inaktiven Zustand, das Ändern einer Ausgangsspannung eines Gate-Treiber-Ausgangs von einer ersten Spannung zu einer zweiten Spannung basierend auf dem Empfang des Steuersignal-Übergangs und das Ändern der Ausgangsspannung des Gate-Treiber-Ausgangs von der zweiten Spannung zu einer dritten Spannung nach einem ersten Zeitraum basierend auf dem empfangenen und gemessenen Zeitsteuerimpuls. Die dritte Spannung wird konfiguriert, um den Schalttransistor zu deaktivieren.
In einer Ausführungsform umfasst das Messen des empfangenen Zeitsteuerimpulses eine Zustandsmaschine. Die Schritte des Empfangens und Messens können in einem Lernmodus erfolgen, und der Schritt des Erzeugens kann einem normalen Modus erfolgen. In manchen Ausführungsformen umfasst das Verfahren weiterhin das Empfangen eines Lernmodus-Aktivierungsbefehls von einem digitalen Bus und das Betreiben der Gate-Treiberschaltung in einem Lernmodus als Antwort auf das Lernmodus-Aktivierungssignal.
In einer Ausführungsform umfasst das Messen des empfangenen Zeitsteuerimpulses das Starten eines Zählers zu Beginn des empfangenen Zeitsteuerimpulses, das Modifizieren des Zählers gemäß einer Frequenz des lokalen Taktgebers und das Stoppen des Zählers am Ende des empfangenen Zeitsteuerimpulses. Der Zähler kann beispielsweise modifiziert werden, indem der Wert des Zählers erhöht oder verringert wird. In manchen Ausführungsformen umfasst das Verfahren weiterhin das Betreiben des lokalen Taktgebers, was das Laufen eines Kipposzillators umfasst.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst eine Schaltung einen Taktgeber, eine Zustandsmaschine, die mit dem Taktgeber verbunden ist, und einen Ausgangstreiber mit einem Eingang, der mit einem Schaltsteuersignalausgang der Zustandsmaschine verbunden ist. Die Zustandsmaschine ist so konfiguriert, dass sei eine Bezugszeitsteuerimpuls empfängt, den empfangenen Zeitsteuerimpuls in Abhängigkeit von dem Taktgeber misst und das Schaltsteuersignal basierend auf dem empfangenen und gemessenen Bezugszeitsteuerimpuls erzeugt. Der Taktgeber, die Zustandsmaschine und der Ausgangstreiber können auf einer integrierten Schaltung angeordnet sein. In einer Ausführungsform umfasst der Taktgeber einen Kipposzillator. In manchen Ausführungsformen ist der Ausgangstreiber so konfiguriert, dass er einen Schalttransistor, wie z.B. einen Bipolartransistor mit isolierter Gate-Elektrode (IGBT), betreibt.
In einer Ausführungsform umfasst die Zustandsmaschine einen Zähler, der so konfiguriert ist, dass er beginnt, einen Zählerwert zu Beginn des empfangenen Bezugszeitsteuerimpulses zu modifizieren, und das Modifizieren des Zählerwerts am Ende des empfangenen Bezugszeitsteuerimpulses beendet. In manchen Ausführungsformen kann der Zähler durch eine Erhöhung und/oder Senkung des Werts des Zählers modifiziert werden. Die Schaltung kann auch einen Speicher umfassen, der mit einem Ausgang des Zählers verbunden ist, wobei der Speicher so konfiguriert ist, dass er einen Ausgabewert des Zählers speichert.
In einer Ausführungsform ist der Ausgangstreiber so konfiguriert, dass er einen Schaltsteuersignal-Übergang von einem aktiven Zustand in einen inaktiven Zustand, das Ändern der Ausgangsspannung eines Gate-Treiberausgangs von einer ersten Spannung zu einer zweiten Spannung basierend auf dem Empfang des Steuersignal-Übergangs und nach einem ersten Zeitraum, basierend auf dem empfangenen und gemessenen Bezugszeitsteuerimpuls, das Ändern der Ausgangsspannung des Gate-Treiber-Ausgangs von der zweiten Spannung zu einer dritten Spannung umfasst. Die dritte Spannung ist so konfiguriert, dass sie einen Schalttransistor deaktiviert, der mit dem Gate-Treiber-Ausgang verbunden ist.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst eine Schalter-Treiberschaltung einen Ausgangstreiber, der so konfiguriert ist, dass er mit dem Steuerknoten eines Schalttransistors verbunden ist, und eine Steuerschaltung, die mit dem Ausgangstreiber verbunden ist. Die Steuerschaltung ist so konfiguriert, dass sie in einem ersten Betriebsmodus einen Bezugsimpuls von einem Schaltsteuereingang misst und in einem zweiten Betriebsmodus eine erste Zeitverzögerung vom Schaltsteuereingang zum Ausgang des Ausgangstreibers basierend auf dem gemessenen Bezugsimpuls erzeugt. Die Schalter-Treiberschaltung kann weiterhin eine Kommunikationsschnittstelle umfassen, die mit der Steuerschaltung und mit einer digitalen Schnittstelle verbunden ist. Die Kommunikationsschnittstelle ist so konfiguriert, dass sie einen Konfigurationsbefehl von der digitalen Schnittstelle empfängt und die Steuerschaltung bei Empfang des Konfigurationsbefehls in den ersten Betriebsmodus versetzt. Der Ausgangstreiber kann so konfiguriert sein, dass er einen IGBT ansteuert.
In einer Ausführungsform ist die Steuerschaltung weiterhin so konfiguriert, dass sie die Ausgangsspannung des Ausgangstreibers von einer ersten Spannung zu einer zweiten Spannung ändert, wenn der Schaltsteuereingang deaktiviert ist, und nach einer ersten Zeitverzögerung ändert sie die Ausgangsspannung des Ausgangstreibers von der zweiten Spannung zu einer dritten Spannung. Die dritte Spannung ist so konfiguriert, dass sie den Schalttransistor deaktiviert.
In einer Ausführungsform umfasst die Schalter-Treiberschaltung weiterhin eine Zeitsteuerung-Bezugsschaltung, und die Steuerschaltung ist so konfiguriert, dass sie den Bezugsimpuls in Bezug auf einen Ausgang der Zeitsteuerung-Bezugsschaltung misst. In manchen Ausführungsformen ist die Zeitsteuerung-Bezugsschaltung als Kipposzillator umgesetzt.
Ein Vorteil einiger Ausführungsformen umfasst die Möglichkeit, Gate-Treiber-Zeitsteuerungen präzise zu erzeugen, ohne die Gate-Treiber während der Herstellung zu trimmen. Weitere Vorteile einiger Ausführungsformen umfassen die Möglichkeit, Gate-Treiber-Zeitsteuerungen präzise zu erzeugen, ohne die Notwendigkeit von zusätzlichen externen Bauteilen und damit deren Kosten, und auch ohne resultierende Parametervariationen in externen Bauteilen. Ein weiterer Vorteil einiger Ausführungsformen umfasst die Möglichkeit, Variationen in der Frequenz der internen lokalen Taktgeber zwischen Bauteilen auszugleichen, was zu höherer Genauigkeit bei der Anwendung von kritischen Zeitsteuerungen führt.
Die Erfindung wurde zwar unter Bezugnahme auf veranschaulichende Ausführungsformen beschrieben, diese Beschreibung ist jedoch nicht im einschränkenden Sinne zu verstehen. Verschiedene Modifikationen und Kombinationen der veranschaulichenden Ausführungsformen sowie andere Ausführungsformen der Erfindung sind für Fachleute auf dem Gebiet der Erfindung unter Bezugnahme auf die Beschreibung offensichtl ich.

Claims

Schalter-Treiberschaltung umfassend: einen Ausgangstreiber (520), der dazu ausgebildet ist, mit einem Steuerknoten eines Schalttransistors (524) verbunden zu werden; eine Steuerschaltung (516), die mit dem Ausgangstreiber (520) verbunden ist; und eine Kommunikationsschnittstelle (510), die mit der Steuerschaltung (516) und mit einer digitalen Schnittstelle verbunden ist, wobei die Steuerschaltung (516) dazu ausgebildet ist, in einem ersten Betriebsmodus einen Bezugsimpuls von einem Schaltsteuereingang zu messen, und in einem zweiten Betriebsmodus eine erste Zeitverzögerung vom Schaltsteuereingang zum Ausgang des Ausgangstreibers (520) basierend auf dem gemessenen Bezugsimpuls zu erzeugen und wobei die Kommunikationsschnittstelle (510) dazu ausgebildet ist, einen Konfigurationsbefehl von der digitalen Schnittstelle zu empfangen und die Steuerschaltung (516) bei Empfang des Konfigurationsbefehls in den ersten Betriebsmodus zu versetzen.
Schalter-Treiberschaltung nach Anspruch 1, wobei die Steuerschaltung (516) weiterhin dazu ausgebildet ist: eine Ausgangsspannung des Ausgangstreibers (520) von einer ersten Spannung zu einer zweiten Spannung zu ändern, wenn der Schaltsteuereingang deaktiviert ist; und nach der ersten Zeitverzögerung die Ausgangsspannung des Ausgangstreibers (520) von der zweiten Spannung zu einer dritten Spannung zu ändern, wobei die dritte Spannung dazu ausgebildet ist, den Schalttransistor (524) zu deaktivieren.
Schalter-Treiberschaltung nach Anspruch 2, wobei der Ausgangstreiber (520) dazu ausgebildet ist, einen Bipolartransistor mit isolierter Gate-Elektrode (IGBT) zu betreiben.
Schalter-Treiberschaltung nach einem der vorangehenden Ansprüche, die weiterhin eine Zeitsteuerung-Bezugsschaltung umfasst, wobei die Steuerschaltung (516) dazu ausgebildet ist, den Bezugsimpuls in Bezug auf einen Ausgang der Zeitsteuerung-Bezugsschaltung zu messen.
Schalter-Treiberschaltung nach Anspruch 4, wobei die Zeitsteuerung-Bezugsschaltung einen Kipposzillator umfasst.
Verfahren zum Betreiben einer Gate-Treiberschaltung (202), wobei das Verfahren umfasst: Empfangen eines Bezugszeitsteuerimpulses (412); Messen des empfangenen Bezugszeitsteuerimpulses (412) in Abhängigkeit von einem lokalen Taktgeber der Gate-Treiberschaltung (202); und Erzeugen eines Schaltsteuersignals basierend auf dem empfangenen und gemessenen Bezugszeitsteuerimpuls (412), wobei das Messen des empfangenen Bezugszeitsteuerimpulses (412) umfasst: Starten eines Zählers zu Beginn des empfangenen Bezugszeitsteuerimpulses (412); Modifizieren des Zählers gemäß einer Frequenz des lokalen Taktgebers; und Stoppen des Zählers am Ende des empfangenen Bezugszeitsteuerimpulses (412).
Verfahren nach Anspruch 6, das weiterhin das Speichern des empfangenen und gemessenen Bezugszeitsteuerimpulses (412) in einem Speicher umfasst.
Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, das weiterhin das Anlegen des Schaltsteuersignals an einen Schalttransistor (524, 526) umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, bei dem das Erzeugen des Schaltsteuersignals basierend auf dem empfangenen und gemessenen Bezugszeitsteuerimpuls (412) umfasst: Betreiben in einem normalen Modus, was umfasst: Empfangen eines Schaltsteuersignal-Übergangs von einem inaktiven Zustand in einen aktiven Zustand, Aktivieren eines Gate-Treiber-Ausgangs eine erste Zeitspanne nach Empfang des Schaltsteuersignal-Übergangs von dem inaktiven Zustand in den aktiven Zustand, wobei die erste Zeitspanne auf dem empfangenen und gemessenen Bezugszeitsteuerimpuls (412) basiert, Empfangen eines Schaltsteuersignal-Übergangs vom aktiven Zustand in den inaktiven Zustand, und Deaktivieren des Gate-Treiber-Ausgangs sofort oder nach der ersten Zeitspanne nach Empfang des Schaltsteuersignal-Übergangs von dem aktiven Zustand in den inaktiven Zustand.
Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 9, wobei das Erzeugen des Schaltsteuersignals basierend auf dem empfangenen und gemessenen Bezugszeitsteuerimpuls (412) umfasst: Betreiben in einem Hochstromzustand, umfassend: Empfangen eines Schaltsteuersignal-Übergangs von einem aktiven Zustand in einen inaktiven Zustand, Ändern einer Ausgangsspannung eines Gate-Treiber-Ausgangs von einer ersten Spannung zu einer zweiten Spannung basierend auf dem Empfang des Steuersignal-Übergangs; und nach einer ersten Zeitspanne basierend auf dem empfangenen und gemessenen Bezugszeitsteuerimpuls, Ändern der Ausgangsspannung des Gate-Treiber-Ausgangs von der zweiten Spannung zu einer dritten Spannung, wobei die dritte Spannung dazu ausgebildet ist, den Schalttransistor (524, 526) zu deaktivieren.
Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 10, wobei das Messen des empfangenen Bezugszeitsteuerimpulses (412) das Verwenden einer Zustandsmaschine umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 11, wobei die Schritte des Empfangens und Messens in einem Lernmodus erfolgen und der Schritt des Erzeugens in einem normalen Modus erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 12, das weiterhin umfasst: Empfangen eines Lernmodus-Aktivierungsbefehls von einem digitalen Bus; und Betreiben der Gate-Treiberschaltung (202) in dem Lernmodus als Antwort auf das Lernmodus-Aktivierungssignal.
Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 13, das weiterhin das Betreiben des lokalen Taktgebers umfasst, welches das Betreiben eines Kipposzillators umfasst.
Schaltung, die umfasst: einen Taktgeber (544); eine Zustandsmaschine, die mit dem Taktgeber (544) verbunden ist; und einen Ausgangstreiber (520) mit einem Eingang, der mit einem Schaltsteuersignalausgang (SW) der Zustandsmaschine verbunden ist, wobei die Zustandsmaschine dazu ausgebildet ist einen Bezugszeitsteuerimpuls (412) zu empfangen, den empfangenen Bezugszeitsteuerimpuls (412) in Abhängigkeit von dem Taktgeber (544) zu messen, und ein Schaltsteuersignal basierend auf dem empfangenen und gemessenen Bezugszeitsteuerimpuls (412) zu modifizieren, wobei das Messen des empfangenen Bezugszeitsteuerimpulses (412) umfasst: Starten eines Zählers (546) zu Beginn des empfangenen Bezugszeitsteuerimpulses (412); Modifizieren des Zählers (546) gemäß einer Frequenz des lokalen Taktgebers (544); und Stoppen des Zählers (544) am Ende des empfangenen Bezugszeitsteuerimpulses (412).
Schaltung nach Anspruch 15, wobei der Taktgeber (544), die Zustandsmaschine und der Ausgangstreiber (520) auf einer integrierten Schaltung angeordnet sind.
Schaltung nach Anspruch 15 oder 16, wobei die Zustandsmaschine den Zähler (546) umfasst.
Schaltung nach Anspruch 17, die weiterhin einen Speicher (548) umfasst, der mit einem Ausgang des Zählers (546) verbunden ist, wobei der Speicher (548) dazu ausgebildet ist, einen Ausgabewert des Zählers (546) zu speichern.
Schaltung nach Anspruch 17 oder 18, wobei der Taktgeber einen Kipposzillator umfasst.
Schaltung nach einem der Ansprüche 17 bis 19, wobei der Ausgangstreiber (520) dazu ausgebildet ist: einen Schaltsteuersignal-Übergang von einem aktiven Zustand in einen inaktiven Zustand zu empfangen; eine Ausgangsspannung eines Gate-Treiber-Ausgangs basierend auf dem Empfang des Steuersignal-Übergangs von einer ersten Spannung zu einer zweiten Spannung zu ändern; nach einer ersten Zeitspanne, welche auf dem empfangenen und gemessenen Bezugszeitsteuerimpuls (412) basiert, die Ausgangsspannung des Gate-Treiber-Ausgangs von der zweiten Spannung zu einer dritten Spannung zu ändern, wobei die dritte Spannung dazu ausgebildet ist, einen Schalttransistor zu deaktivieren, der mit dem Gate-Treiber-Ausgang verbunden ist.
Schaltung nach einem der Ansprüche 17 bis 20, wobei der Ausgangstreiber (520) dazu ausgebildet ist, einen Bipolartransistor mit isolierter Gate-Elektrode (IGBT) zu betreiben.