DE102016216508A1

DE102016216508A1 - Controlling a semiconductor switch in a switching operation

Info

Publication number: DE102016216508A1
Application number: DE102016216508.9A
Authority: DE
Inventors: Holger Hoffmann; Daniel Zitzmann
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Valeo eAutomotive Germany GmbH
Priority date: 2016-09-01
Filing date: 2016-09-01
Publication date: 2018-03-01
Also published as: CN109792241A; JP7083338B2; JP2019530397A; WO2018041971A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern eines Halbleiterschalters (10) in einem Schaltbetrieb, bei dem eine Schaltstrecke (12) des Halbleiterschalters (10) mittels eines elektrischen Schaltpotentials an einer Steuerelektrode (14) des Halbleiterschalters (10) derart gesteuert wird, dass die Schaltstrecke (12) abhängig von dem elektrischen Schaltpotential einen ausgeschalteten oder einen eingeschalteten Zustand einnimmt, wobei während eines Schaltvorgangs der Schaltstrecke (12) vom eingeschalteten Zustand in den ausgeschalteten Zustand eine elektrische Schaltstreckenspannung an der Schaltstrecke (12) erfasst wird und bei Erreichen einer Maximalspannung durch die Schaltstreckenspannung die Steuerelektrode (14) mit einem elektrischen Begrenzungspotential beaufschlagt wird, das die Schaltstrecke (12) in einen elektrisch leitenden Zustand versetzt, um die Schaltstreckenspannung auf die Maximalspannung zu begrenzen, wobei mittels eines thermisch mit der Schaltstrecke (12) gekoppelten Temperatursensors (96) eine Temperatur der Schaltstrecke (12) erfasst wird und die Maximalspannung abhängig von der erfassten Temperatur ermittelt wird. The invention relates to a method for controlling a semiconductor switch (10) in a switching operation, in which a switching path (12) of the semiconductor switch (10) by means of an electrical switching potential to a control electrode (14) of the semiconductor switch (10) is controlled such that the switching path (12) depending on the electrical switching potential assumes a switched off or an on state, wherein during a switching operation of the switching path (12) from the on state to the off state, an electrical switching path voltage on the switching path (12) is detected and upon reaching a maximum voltage through the Switching path voltage, the control electrode (14) is acted upon by an electrical limiting potential, which sets the switching path (12) in an electrically conductive state to limit the switching path voltage to the maximum voltage, wherein by means of a thermally coupled to the switching path (12) A temperature of the switching path (12) is detected in the temperature sensor (96) and the maximum voltage is determined as a function of the detected temperature.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern eines Halbleiterschalters in einem Schaltbetrieb, bei dem eine Schaltstrecke des Halbleiterschalters mittels eines elektrischen Schaltpotentials an einer Steuerelektrode des Halbleiterschalters derart gesteuert wird, dass die Schaltstrecke abhängig von dem elektrischen Schaltpotential einen ausgeschalteten oder einen eingeschalteten Zustand einnimmt, wobei während eines Schaltvorgangs der Schaltstrecke vom eingeschalteten Zustand in den ausgeschalteten Zustand eine elektrische Schaltstreckenspannung an der Schaltstrecke erfasst wird und bei Erreichen einer Maximalspannung durch die Schaltstreckenspannung die Steuerelektrode mit einem elektrischen Begrenzungspotential beaufschlagt wird, das die Schaltstrecke in einen elektrisch leitenden Zustand versetzt, um die Schaltstreckenspannung auf die Maximalspannung zu begrenzen. Die Erfindung betrifft ferner eine Steuerschaltung zum Steuern eines Halbleiterschalters in einem Schaltbetrieb, wobei der Halbleiterschalter eine über eine Steuerelektrode steuerbare Schaltstrecke aufweist, die ausgebildet ist, abhängig von einem elektrischen Schaltpotential an der Steuerelektrode des Halbleiterschalters einen ausgeschalteten oder einen eingeschalteten Zustand einzunehmen, mit einer an die Steuerelektrode anschließbaren Treibereinheit zum Beaufschlagen der Steuerelektrode mit dem Schaltpotential, die einen an die Schaltstrecke anschließbaren Spannungssensor zum Erfassen einer elektrischen Schaltstreckenspannung aufweist, wobei die Treibereinheit ausgebildet ist, zumindest während eines Schaltvorgangs der Schaltstrecke vom eingeschalteten Zustand in den ausgeschalteten Zustand bei Erreichen einer Maximalspannung durch die Schaltstreckenspannung die Steuerelektrode mit einem elektrischen Begrenzungspotential zu beaufschlagen, um die Schaltstreckenspannung auf die Maximalspannung durch Versetzen der Schaltstrecke in einen elektrisch leitenden Zustand zu begrenzen. Schließlich betrifft die Erfindung auch einen getakteten Energiewandler mit einem ersten und einem zweiten elektrischen Anschluss, wenigstens einem Halbleiterschalter und einer an eine Steuerelektrode des wenigstens einen Halbleiterschalters angeschlossenen Steuerschaltung, die ausgebildet ist, den Halbleiterschalter zum energietechnischen Koppeln des ersten Anschlusses mit dem zweiten Anschluss zu steuern. The invention relates to a method for controlling a semiconductor switch in a switching operation, in which a switching path of the semiconductor switch is controlled by means of an electrical switching potential to a control electrode of the semiconductor switch such that the switching path depending on the electrical switching potential assumes a switched off or an on state, wherein during a switching operation of the switching path from the on state to the off state, an electrical switching path voltage is detected on the switching path and upon reaching a maximum voltage by the switching path voltage, the control electrode is subjected to an electrical limiting potential, which puts the switching path in an electrically conductive state to the switching path voltage to limit the maximum voltage. The invention further relates to a control circuit for controlling a semiconductor switch in a switching operation, wherein the semiconductor switch has a controllable via a control electrode switching path, which is designed to occupy a switched off or a switched state, depending on an electrical switching potential at the control electrode of the semiconductor switch, with a the control electrode connectable driver unit for acting on the control electrode with the switching potential having a connectable to the switching path voltage sensor for detecting an electrical switching path voltage, wherein the driver unit is formed, at least during a switching operation of the switching path from the on state to the off state upon reaching a maximum voltage the switching path voltage to apply to the control electrode with an electric limiting potential to the switching path voltage to the M Limit aximalspannung by offsetting the switching path in an electrically conductive state. Finally, the invention also relates to a clocked energy converter having a first and a second electrical connection, at least one semiconductor switch and a control circuit connected to a control electrode of the at least one semiconductor switch, which is designed to control the semiconductor switch for energy-related coupling of the first connection to the second connection ,

Getaktete Energiewandler, Halbleiterschalter sowie Verfahren zum Steuern von Halbleiterschaltern sind dem Grunde nach im Stand der Technik umfänglich bekannt, sodass es eines gesonderten druckschriftlichen Nachweises hierfür nicht bedarf. Halbleiterschalter werden häufig bei getakteten Energiewandlern eingesetzt, um elektrische Energie in eine gewünschte Form umwandeln zu können. Zu diesem Zweck werden die Halbleiterschalter in der Regel im Schaltbetrieb betrieben. Dabei treten aufgrund des Schaltbetriebs der Halbleiterschalter besondere, spezifische Probleme auf, die die Zuverlässigkeit der den Halbleiterschalter enthaltenden Schaltung und damit auch die Zuverlässigkeit des getakteten Energiewandlers, der einen solchen Halbleiterschalter umfasst, beeinträchtigen können. Clocked energy converters, semiconductor switches and methods for controlling semiconductor switches are basically well known in the art, so it does not require a separate documentary evidence for this purpose. Semiconductor switches are often used in clocked energy converters to convert electrical energy into a desired shape. For this purpose, the semiconductor switches are usually operated in switching mode. In this case occur due to the switching operation of the semiconductor switches special, specific problems that can affect the reliability of the circuit containing the semiconductor switch and thus the reliability of the clocked power converter, which includes such a semiconductor switch.

So können beispielsweise parasitäre Induktivitäten und/oder diskrete Induktivitäten ohne Freilaufpfad am Halbleiterschalter während eines Ausschaltvorgangs dazu führen, dass an der Schaltstrecke des Halbleiterschalters hohe Spannungspegel, insbesondere kurzzeitige hohe Spannungsspitzen, auftreten können. Diese an der Schaltstrecke anliegende Schaltstreckenspannung kann eine Höhe erreichen, die den Halbleiterschalter beschädigt, wenn nicht sogar zerstört. Eine derartige Beschädigung des Halbleiterschalters kann eine beschleunigte Degeneration des Halbleiterschalters insgesamt nach sich ziehen. For example, parasitic inductances and / or discrete inductances without a freewheeling path on the semiconductor switch during a turn-off operation can lead to high voltage levels, in particular short-term high voltage peaks, occurring on the switching path of the semiconductor switch. This switching path voltage applied to the switching path can reach a level which damages, if not destroys, the semiconductor switch. Such damage to the semiconductor switch may result in accelerated degeneration of the semiconductor switch as a whole.

Es ist deshalb üblich, bei Halbleiterschaltern, beispielsweise nach Art eines IGBT (Isolated Gate Bipolar Transistor), ein Active-Clamping vorzusehen. Der IGBT weist eine Steuerstrecke auf, die als Steuerstreckenanschlüsse einen Emitter- und einen Kollektoranschluss aufweist und die mittels einer Steuerelektrode, hier ein Gate, hinsichtlich einer elektrischen Leitfähigkeit steuerbar ist. Wird das Gate mit dem Schaltpotential beaufschlagt, wird der IGBT im Schaltbetrieb betrieben. Seine Steuerstrecke wirkt dann im Wesentlichen wie ein elektromechanischer Schalter, weshalb sie im Folgenden auch Schaltstrecke genannt wird. Hierbei wird die Schaltstreckenspannung, bei dem IGBT ist dies seine Kollektor-Emitter-Spannung, mittels einer elektronischen Schaltung auf die Steuerelektrode, bei dem IGBT ist dies das Gate, zurückgekoppelt. Hierdurch kann eine teilweise Leitfähigkeit der Schaltstrecke erreicht werden, sodass es zu einer Reduzierung eines Spannungsgradienten der Schaltstreckenspannung kommen kann, wodurch eine Reduzierung einer Spannungsspitze bei einem Ausschaltvorgang erreicht werden kann. Die vorbeschriebene Problematik ist nicht auf IGBT’s beschränkt, sondern kann allgemein bei Transistoren im Schaltbetrieb auftreten, also auch bei bipolaren Transistoren, Feldeffekttransistoren, insbesondere MOSFET’s Metaloxide Semiconductor Field Effect Transistor), und/oder dergleichen. It is therefore customary to provide active clamping in semiconductor switches, for example in the manner of an IGBT (Isolated Gate Bipolar Transistor). The IGBT has a control path which has an emitter terminal and a collector terminal as control terminal connections and which can be controlled by means of a control electrode, in this case a gate, with regard to electrical conductivity. If the gate is supplied with the switching potential, the IGBT is operated in switching mode. Its control path then acts essentially as an electromechanical switch, which is why it is also referred to below as the switching path. Here, the switching path voltage, in the IGBT this is its collector-emitter voltage, by means of an electronic circuit to the control electrode, in the IGBT this is the gate, fed back. In this way, a partial conductivity of the switching path can be achieved, so that it can lead to a reduction of a voltage gradient of the switching path voltage, whereby a reduction of a voltage spike can be achieved at a turn-off. The problem described above is not limited to IGBTs, but can generally occur in transistors in the switching mode, including bipolar transistors, field effect transistors, in particular MOSFET's metal oxide semiconductor field effect transistor), and / or the like.

Die an der Schaltstrecke des Halbleiterschalters auftretende Überspannung kann durch das Active-Clamping auf einen festen maximalen Wert begrenzt werden. Der Vorteil dieses Vorgehens liegt darin, dass eine Abschaltgeschwindigkeit nun nicht mehr auf einen Maximalwert in Bezug auf eine maximal mögliche Überspannung eingestellt zu werden braucht, was in der Regel durch Reduzieren der Abschaltgeschwindigkeit erreicht werden kann, sondern es besteht die Möglichkeit, lediglich auf die vereinzelt auftretenden Überspannungen an der Schaltstrecke zu reagieren und diese auf einen fest eingestellten Wert, ein fest vorgegebener Maximalwert, zu begrenzen. Dadurch kann die Abschaltgeschwindigkeit weiterhin vergleichsweise hoch gehalten werden, wodurch sich insgesamt geringere Schaltverluste bezüglich des Halbleiterschalters ergeben können. The overvoltage occurring at the switching path of the semiconductor switch can be limited by the active clamping to a fixed maximum value. The advantage of this approach is that a shutdown speed now no longer needs to be set to a maximum value with respect to a maximum possible overvoltage, which is usually achieved by reducing the Shutdown speed can be achieved, but it is possible to respond only to the occasional overvoltages on the switching path and to limit this to a fixed value, a fixed maximum value. As a result, the turn-off speed can continue to be kept comparatively high, which may result in overall lower switching losses with respect to the semiconductor switch.

Auch wenn sich das bisherige Vorgehen im Stand der Technik bewährt hat, so besteht dennoch Verbesserungsbedarf. So hat es sich beispielsweise gezeigt, dass die Spannungsfestigkeit der Schaltstrecke deutlich von der Temperatur des Halbleiterschalters, und hier insbesondere einer Chip-Temperatur, abhängig ist. Dies führt dazu, dass bezüglich der Auslegung des Active-Clamping in der Regel die minimale Spannungsfestigkeit der Schaltstrecke zugrundegelegt wird. Dies führt dazu, dass das Active-Clamping bereits auch dann aktiv wird, wenn dies aufgrund der Temperatur des Halbleiterschalters ein Eingriff gar nicht nötig wäre. Dadurch werden die Eigenschaften des Halbleiterschalters und des den Halbleiterschalter umfassenden getakteten Energiewandlers unnötig beeinträchtigt. Although the previous procedure in the prior art has proven itself, there is still room for improvement. For example, it has been shown that the dielectric strength of the switching path is significantly dependent on the temperature of the semiconductor switch, and here in particular a chip temperature. As a result, with regard to the design of the active clamping, as a rule, the minimum dielectric strength of the switching path is taken as a basis. As a result, active clamping already becomes active even if this would not be necessary due to the temperature of the semiconductor switch. As a result, the properties of the semiconductor switch and the semiconductor switch comprising the clocked energy converter are unnecessarily impaired.

Die Erfindung hat es sich zur Aufgabe gemacht, ein Verfahren Steuern eines Halbleiterschalters in einem Schaltbetrieb, eine Steuerschaltung hierfür sowie einen getakteten Energiewandler zu verbessern. The invention has set itself the task of improving a method controlling a semiconductor switch in a switching operation, a control circuit for this purpose and a clocked energy converter.

Als Lösung werden mit der Erfindung ein Verfahren, eine Steuerschaltung sowie ein getakteter Energiewandler gemäß den unabhängigen Ansprüchen vorgeschlagen. As a solution, the invention proposes a method, a control circuit and a clocked energy converter according to the independent claims.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich anhand von Merkmalen der abhängigen Ansprüche. Further advantageous embodiments will become apparent from the features of the dependent claims.

Die Erfindung basiert auf der Erkenntnis, dass sich gezeigt hat, dass die maximal zulässige Schaltstreckenspannung, mit der die Schaltstrecke des Halbleiterschalters beaufschlagt werden darf, ohne dass die Schaltstrecke beziehungsweise der Halbleiterschalter beschädigt werden, deutlich von der Temperatur abhängig ist. So hat sich insbesondere gezeigt, dass die maximal zulässige Schaltstreckenspannung bei niedrigen Temperaturen, insbesondere bei Temperaturen unterhalb des Gefrierpunktes, deutlich kleiner ist als oberhalb des Gefrierpunktes. Die Temperaturabhängigkeit bezieht sich natürlich auf die Temperatur der Schaltstrecke, beispielsweise einer Chip-Temperatur des Halbleiterschalters. Der Effekt der temperaturabhängigen Sperrfähigkeit der Schaltstrecke ist natürlich nicht auf einen Bereich um den Gefrierpunkt beschränkt, sondern kann sich natürlich auch bei Temperaturen deutlich über dem Gefrierpunkt sowie auch deutlich unter dem Gefrierpunkt noch weiter ausbilden. Der Gefrierpunkt ist jedoch aus praktischen Erwägungen besonders bei kraftfahrzeuggestützten getakteten Energiewandlern von besonderem Interesse. Dem Grunde nach können natürlich auch weitere Randbedingungen zum Tragen kommen, beispielsweise eine Begrenzung aufgrund einer Auslegung von Luft- und Kriechstrecken und/oder dergleichen. Eine weitere Verbesserung in Bezug auf schnelles Schalten könnte somit ergänzend beispielsweise erreicht werden, wenn im Halbleiterschalter größere Luft- und Kriechstecken realisiert werden würden. Entsprechende Maßnahmen könnten jedoch eine größere Bauform erfordern, wodurch Abmessungen des Halbleiterschalters größer ausfallen könnten. The invention is based on the finding that it has been shown that the maximum permissible switching path voltage, with which the switching path of the semiconductor switch may be applied without the switching path or the semiconductor switch being damaged, is significantly dependent on the temperature. For example, it has been shown that the maximum permissible switching path voltage at low temperatures, in particular at temperatures below the freezing point, is significantly lower than above the freezing point. Of course, the temperature dependence relates to the temperature of the switching path, for example a chip temperature of the semiconductor switch. Of course, the effect of the temperature-dependent blocking capability of the switching path is not limited to a range around the freezing point, but of course, even at temperatures well above freezing and well below freezing even further. However, the freezing point is of particular interest for practical considerations, especially in motor vehicle-based clocked energy converters. Basically, of course, further boundary conditions come into play, for example, a limitation due to a design of creepage distances and / or the like. A further improvement in terms of fast switching could thus be achieved in addition, for example, if larger air and creepage joints were realized in the semiconductor switch. However, appropriate measures may require a larger design, which dimensions of the semiconductor switch could turn out larger.

Die Erfindung nutzt diese Erkenntnis, erfasst die Temperatur der Schaltstrecke und ermittelt abhängig von der erfassten Temperatur die Maximalspannung, die für die erfindungsgemäße Verfahrensführung zweckmäßig ist. The invention uses this knowledge, detects the temperature of the switching path and determined depending on the detected temperature, the maximum voltage, which is useful for the process control according to the invention.

Infolgedessen schlägt die Erfindung für ein gattungsgemäßes Verfahren insbesondere vor, dass mittels eines thermisch mit der Schaltstrecke gekoppelten Temperatursensors eine Temperatur der Schaltstrecke erfasst wird und die Maximalspannung abhängig von der erfassten Temperatur ermittelt wird. As a result, the invention proposes for a generic method, in particular, that a temperature of the switching path is detected by means of a thermally coupled to the switching path temperature sensor and the maximum voltage is determined depending on the detected temperature.

Bezüglich einer gattungsgemäßen Steuerschaltung wird insbesondere vorgeschlagen, dass die Treibereinheit einen thermisch mit der Schaltstrecke gekoppelten Temperatursensor zum Erfassen einer Temperatur der Schaltstrecke aufweist und die Treibereinheit ausgebildet ist, die Maximalspannung abhängig von der erfassten Temperatur zu ermitteln. With regard to a generic control circuit, it is in particular proposed that the driver unit has a temperature sensor thermally coupled to the switching path for detecting a temperature of the switching path and the driver unit is designed to determine the maximum voltage as a function of the detected temperature.

Bezüglich eines gattungsgemäßen getakteten Energiewandlers wird insbesondere vorgeschlagen, dass dieser eine Steuerschaltung gemäß der Erfindung umfasst. With regard to a generic clocked energy converter is in particular proposed that this includes a control circuit according to the invention.

Mit der Erfindung ist es somit möglich, das bisher übliche starre Active-Clamping abhängig von der erfassten Temperatur der Schaltstrecke einzustellen, sodass der Eingriff des Active-Clamping nur dann zu erfolgen braucht, wenn dies zum Schutz der Schaltstrecke vor die maximal zulässige Schaltstreckenspannung übersteigenden Schaltstreckenspannungen erforderlich ist. Dadurch kann der Eingriff des Active-Clamping auf absolut notwendige Fälle reduziert werden. Infolgedessen können die durch das Active-Clamping hervorgerufenen Nachteile, insbesondere in Bezug auf den Wirkungsgrad des Halbleiterschalters und dessen Verlustleistung, reduziert werden. With the invention, it is thus possible to adjust the hitherto conventional rigid active clamping depending on the detected temperature of the switching path, so that the engagement of the active clamping need only be made if this to protect the switching path before the maximum permissible switching path voltage exceeding switching path voltages is required. As a result, the intervention of active clamping can be reduced to absolutely necessary cases. As a result, the disadvantages caused by the active clamping, in particular with regard to the efficiency of the semiconductor switch and its power loss, can be reduced.

Der Halbleiterschalter ist vorzugsweise ein elektronisches Bauelement, insbesondere ein Transistor, beispielsweise ein bipolarer Transistor, ein IGBT, ein Feldeffekttransistor, insbesondere ein, aber auch ein Sperrschichtfeldeffekttransistor und/oder dergleichen. The semiconductor switch is preferably an electronic component, in particular a transistor, for example a bipolar transistor, an IGBT, a field effect transistor, in particular a, but also a junction field effect transistor and / or the like.

Der Transistor weist eine steuerbare Strecke zwischen zwei Elektroden auf, die beim Halbleiterschalter durch die Schaltstrecke gebildet ist. Diese Elektroden sind bei einem bipolaren Transistor ein Kollektor- und ein Emitteranschluss. Bei einem Feldeffekttransistor sind diese Elektroden ein Drain- und ein Sourceanschluss. Die Schaltstrecke beziehungsweise deren elektrische Leitfähigkeit ist mittels eines elektrischen Potentials an der Steuerelektrode einstellbar. Bei einem bipolaren Transistor ist dies ein Basisanschluss, wohingegen dies bei einem Feldeffekttransistor ein Gateanschluss ist. The transistor has a controllable path between two electrodes, which is formed in the semiconductor switch by the switching path. These electrodes are a collector and an emitter terminal in a bipolar transistor. In a field effect transistor, these electrodes are a drain and a source. The switching path or its electrical conductivity is adjustable by means of an electrical potential at the control electrode. For a bipolar transistor, this is a base terminal, whereas for a field effect transistor this is a gate terminal.

Für den Schaltbetrieb ist vorgesehen, dass als elektrische Potentiale an der Steuerelektrode entsprechende Schaltpotentiale genutzt werden, die einem jeweiligen Schaltzustand des Halbleiterschalters beziehungsweise dessen Schaltstrecke zugeordnet sind. Ein erstes Schaltpotential ist somit einem eingeschalteten Schaltzustand der Schaltstrecke zugeordnet, wohingegen ein zweites Schaltpotential dem ausgeschalteten Zustand der Schaltstrecke zugeordnet ist. Im eingeschalteten Zustand der Schaltstrecke ist ein elektrischer Widerstand der Schaltstrecke sehr niederohmig, sodass im Wesentlichen keine oder allenfalls eine Restspannung an der Schaltstrecke abfällt, auch bei einem großen Strom, der die Schaltstrecke passiert. Im ausgeschalteten Zustand ist dagegen ein sehr hoher elektrischer Widerstand erreicht, der einen Stromfluss auch bei hoher, an der Schaltstrecke anliegender Schaltstreckenspannung im Wesentlichen verhindert. Allenfalls tritt ein gewisser Reststrom beziehungsweise Leckstrom auf. For the switching operation is provided that corresponding switching potentials are used as electrical potentials at the control electrode, which are assigned to a respective switching state of the semiconductor switch or its switching path. A first switching potential is thus associated with a switched-on switching state of the switching path, whereas a second switching potential is assigned to the switched-off state of the switching path. In the switched-on state of the switching path, an electrical resistance of the switching path is very low, so that essentially no or at most a residual voltage on the switching path drops, even with a large current that passes the switching path. In the off state, however, a very high electrical resistance is achieved, which substantially prevents a current flow even at high, applied to the switching path switching path voltage. At most, some residual current or leakage occurs.

Der Schaltbetrieb des Halbleiterschalters sieht vor, dass im Wesentlichen lediglich der eingeschaltete und der ausgeschaltete Zustand der Schaltstrecke eingenommen werden können. Lediglich während eines Übergangs von einem eingeschalteten Zustand in den ausgeschalteten Zustand oder vom ausgeschalteten Zustand in den eingeschalteten Zustand können Zwischenwerte auftreten. Hiervon unterscheidet sich ein Linearbetrieb, bei dem eine Leitfähigkeit der Steuerstrecke des Transistors im Wesentlichen kontinuierlich abhängig von dem elektrischen Potential an der Steuerelektrode eingestellt werden kann. Dies ist jedoch im Schaltbetrieb in der Regel nicht vorgesehen. The switching operation of the semiconductor switch provides that essentially only the switched-on and the switched-off state of the switching path can be assumed. Only during a transition from an on state to the off state or from the off state to the on state intermediate values may occur. This differs from a linear operation in which a conductivity of the control path of the transistor can be adjusted substantially continuously depending on the electric potential at the control electrode. However, this is usually not provided in switching operation.

Gerade wenn der Schaltzustand der Schaltstrecke vom eingeschalteten Zustand in den ausgeschalteten Zustand wechselt, können durch weitere Schaltungsteile, mit denen der Halbleiterschalter zusammenwirkt, beispielsweise Induktivitäten, parasitäre Induktivitäten und/oder dergleichen in Abhängigkeit von der Ausschaltgeschwindigkeit transiente Überspannungen an der Schaltstrecke entstehen. Mit dem Active-Clamping kann der Halbleiterschalter für die Zeitdauer einer Überspannung in einem Linearbetrieb betrieben werden, das heißt, abweichend vom bestimmungsgemäßen Schaltbetrieb, um die Schaltstreckenspannung auf die Maximalspannung zu begrenzen. Diesem Zweck dient das Begrenzungspotential. Mittels des Begrenzungspotentials, welches auf die Steuerelektrode einwirkt, kann die Schaltstrecke somit in einem teilweise leitfähigen Zustand versetzt werden, in dem bei im Wesentlichen Aufrechterhaltung der Schaltstreckenspannung ein Stromfluss freigegeben wird, der einen Energieabbau ermöglicht, sodass die Schaltstreckenspannung auf die Maximalspannung begrenzt werden kann. Zu diesem Zweck kann vorgesehen sein, dass die Schaltstreckenspannung erfasst wird und zum Steuern im Rahmen des Active-Clamping genutzt werden kann. Damit kann die Steuerstrecke mittels des elektrischen Potentials in der Steuerelektrode derart gesteuert werden, dass die Schaltstreckenspannung die Maximalspannung nicht übersteigt. Especially when the switching state of the switching path changes from the on state to the off state, transient overvoltages on the switching path can arise as a function of the turn-off speed through further circuit parts with which the semiconductor switch cooperates, for example inductors, parasitic inductors and / or the like. With the active clamping, the semiconductor switch can be operated for the duration of an overvoltage in a linear operation, that is, deviating from the intended switching operation to limit the switching path voltage to the maximum voltage. This purpose serves the limitation potential. By means of the limiting potential, which acts on the control electrode, the switching path can thus be placed in a partially conductive state in which substantially maintaining the switching path voltage, a current flow is released, which allows energy reduction, so that the switching path voltage can be limited to the maximum voltage. For this purpose it can be provided that the switching path voltage is detected and can be used for controlling in the context of active clamping. Thus, the control path can be controlled by means of the electrical potential in the control electrode such that the switching path voltage does not exceed the maximum voltage.

Der Temperatursensor kann dem Grunde nach ein beliebiger, geeigneter Temperatursensor sein, der thermisch mit der Schaltstrecke gekoppelt ist, damit die Temperatur der Schaltstrecke erfasst werden kann. Zu diesem Zweck kann der Temperatursensor einstückig mit einem Halbleiter-Chip ausgebildet sein, der zugleich auch die Schaltstrecke bereitstellt. Es kann aber auch ein separates Bauteil vorgesehen sein, welches beispielsweise am Halbleiterschalter, insbesondere im Bereich einer Kühlfläche des Halbleiterschalters, angeordnet ist, um diesen, insbesondere seine Kühlfläche, zu kontaktieren. Darüber hinaus kann vorgesehen sein, dass der Temperatursensor an einer Wärmesenke angeordnet ist, die auch die Schaltstrecke thermisch koppelt, um beim bestimmungsgemäßen Betrieb des Halbleiterschalters freigesetzte Wärmeenergie abführen zu können. Der Temperatursensor kann dem Grunde nach ein elektrischer Widerstand sein, der einen elektrischen Widerstandswert aufweist, der sich abhängig von der Temperatur verändert. The temperature sensor may basically be any suitable temperature sensor that is thermally coupled to the switching path, so that the temperature of the switching path can be detected. For this purpose, the temperature sensor may be integrally formed with a semiconductor chip, which also provides the switching path at the same time. However, it is also possible to provide a separate component, which is arranged, for example, on the semiconductor switch, in particular in the region of a cooling surface of the semiconductor switch, in order to contact the latter, in particular its cooling surface. In addition, it may be provided that the temperature sensor is arranged on a heat sink, which also thermally couples the switching path to dissipate the thermal energy released during normal operation of the semiconductor switch can. The temperature sensor may basically be an electrical resistance having an electrical resistance that varies depending on the temperature.

Mittels der Steuereinheit, die an den Temperatursensor angeschlossen ist, können Sensorsignale des Temperatursensors ausgewertet werden, die vom Temperatursensor abhängig von der erfassten Temperatur erzeugt werden. Die Steuereinheit ermittelt dann auf Basis der Signale des Temperatursensors die Temperatur der Schaltstrecke, sofern sie nicht bereits unmittelbar dem Signal entspricht. Auch unter Berücksichtigung der ermittelten Temperatur wird sodann die Maximalspannung ermittelt, die für die Funktion des Active-Clamping bereitgestellt wird. Die Funktion des Active-Clamping berücksichtigt diese ermittelte Maximalspannung hinsichtlich ihrer Funktion und greift nur so weit in den bestimmungsgemäßen Betrieb des Halbleiterschalters ein, wie es erforderlich ist, um die Schaltstrecke vor einer höheren Spannung als die Maximalspannung zu schützen. Dabei kann vorgesehen sein, dass die Temperatur mittels des Temperatursensors kontinuierlich oder auch zu vorgegebenen Zeitpunkten wiederholt erfasst wird, um die Maximalspannung neu zu ermitteln beziehungsweise zu aktualisieren. Dadurch ist es möglich, die Funktion des Active-Clamping auch während des bestimmungsgemäßen Betriebs des Halbleiterschalters anzupassen. By means of the control unit, which is connected to the temperature sensor, sensor signals of the temperature sensor can be evaluated, which are generated by the temperature sensor depending on the detected temperature. The control unit then determines based on the signals of the temperature sensor, the temperature of the switching path, unless it already corresponds directly to the signal. Even taking into account the determined temperature then the maximum voltage is determined, which is provided for the function of the active clamping. The function of Active-Clamping takes into account this determined maximum voltage in terms of their function and only intervenes so far in the normal operation of the semiconductor switch, as it is necessary to protect the switching path from a higher voltage than the maximum voltage. It can be provided that the temperature is detected continuously by means of the temperature sensor or repeatedly at predetermined times in order to redetermine or update the maximum voltage. This makes it possible to adapt the function of the active clamping during normal operation of the semiconductor switch.

Zum Ermitteln der Maximalspannung kann die Steuereinheit von einer vorgegebenen Maximalspannung ausgehen, die geeignet ist, unabhängig von der erfassten Temperatur den bestimmungsgemäßen Betrieb über den gesamten Temperaturbereich sicherzustellen. Die vorgegebene Maximalspannung ist somit ein minimaler Wert, dessen Einhalten die Schaltstrecke vor dem Einwirken von Überspannungen unabhängig von der Temperatur der Schaltstrecke schützt. To determine the maximum voltage, the control unit can start from a predetermined maximum voltage which is suitable for ensuring the intended operation over the entire temperature range, regardless of the detected temperature. The predetermined maximum voltage is thus a minimum value, the maintenance of which protects the switching path from the effects of overvoltages, independently of the temperature of the switching path.

Von dieser vorgegebenen Maximalspannung ausgehend ermittelt dann die Treibereinheit die Maximalspannung unter Berücksichtigung der erfassten Temperatur, indem ein entsprechender Zuschlag aufgerechnet wird. Ist beispielsweise die Temperatur der Schaltstrecke deutlich über dem Gefrierpunkt, kann ein entsprechender Faktor vorgesehen sein, der es ermöglicht, aus der vorgegebenen Maximalspannung die Maximalspannung für den Betrieb des Active-Clamping zu ermitteln. Natürlich können auch alternative Ermittlungsmethoden vorgesehen sein, beispielsweise das Ermitteln der Maximalspannung anhand einer Tabelle, in der entsprechende Wertepaare von erfasster Temperatur und Maximalspannung gespeichert sind, oder dergleichen. Starting from this predetermined maximum voltage, the driver unit then determines the maximum voltage, taking into account the detected temperature, by adding up a corresponding surcharge. For example, if the temperature of the switching path is well above freezing, a corresponding factor may be provided, which makes it possible to determine from the predetermined maximum voltage, the maximum voltage for the operation of active clamping. Of course, alternative detection methods may be provided, for example, determining the maximum voltage based on a table in which corresponding value pairs of detected temperature and maximum voltage are stored, or the like.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Schaltstrecke mittels des Begrenzungspotentials außerhalb des Schaltbetriebs betrieben wird. Vorzugsweise handelt es sich bei diesem Betrieb um einen Linearbetrieb. Dies ermöglicht es, dass an der Schaltstrecke die Maximalspannung anliegt, wobei zugleich vorgesehen ist, dass durch den Linearbetrieb ein gewisser Stromfluss ermöglicht ist, der so gewählt ist, dass die Schaltstreckenspannung auf die Maximalspannung begrenzt werden kann. Entsprechend wird die Steuerelektrode mit dem hierfür geeigneten Begrenzungspotential beaufschlagt. An advantageous development of the invention provides that the switching path is operated by means of the limiting potential outside of the switching operation. Preferably, this operation is a linear operation. This makes it possible that the maximum voltage is applied to the switching path, wherein it is also provided that a certain current flow is made possible by the linear operation, which is selected so that the switching path voltage can be limited to the maximum voltage. Accordingly, the control electrode is acted upon by the appropriate limiting potential.

Das Begrenzungspotential kann ein elektrisches Potential sein, welches in Bezug auf eine Bezugselektrode der Schaltstrecke ermittelt wird. Bei einem bipolaren Transistor ist dies beispielsweise der Emitteranschluss und bei einem Feldeffekttransistor ist dies beispielsweise der Sourceanschluss. Entsprechend wird an die Steuerelektrode eine elektrische Spannung gegenüber dieser Bezugselektrode des Halbleiterschalters angelegt, um als Begrenzungspotential das gewünschte elektrische Potential an der Steuerelektrode bereitstellen zu können. The limiting potential may be an electrical potential which is determined with respect to a reference electrode of the switching path. In the case of a bipolar transistor, this is, for example, the emitter terminal, and in the case of a field effect transistor, this is, for example, the source terminal. Accordingly, an electrical voltage with respect to this reference electrode of the semiconductor switch is applied to the control electrode in order to be able to provide the desired electrical potential at the control electrode as a limiting potential.

Eine Weiterbildung schlägt vor, dass eine Schaltflanke des Schaltpotentials zumindest während des Schaltvorgangs der Schaltstrecke vom eingeschalteten Zustand in den ausgeschalteten Zustand abhängig vom Erreichen der Maximalspannung durch die Schaltstreckenspannung geregelt wird. Dadurch kann die Funktion des Active-Clamping weiter verbessert werden. Durch ein Einwirken auf die Schaltflanke des Schaltpotentials kann nämlich ein Übergangszustand zwischen dem eingeschalteten Zustand und dem ausgeschalteten Zustand zusätzlich genutzt werden, um die gewünschte Funktion des Active-Clampings zu realisieren oder zu unterstützen. A further development suggests that a switching edge of the switching potential is controlled by the switching path voltage at least during the switching operation of the switching path from the on state to the off state depending on the maximum voltage reached. This can further improve the function of active clamping. In fact, by acting on the switching edge of the switching potential, a transition state between the switched-on state and the switched-off state can additionally be used in order to realize or support the desired function of active clamping.

Vorzugsweise weist der Temperatursensor wenigstens zwei in Reihe geschaltete elektrische Widerstände auf, wobei bei wenigstens einem der Widerstände ein Wert des elektrischen Widerstands von der Temperatur abhängig veränderlich ist. Dadurch kann auf einfache Weise eine Erfassung der Temperatur der Schaltstrecke erreicht werden. Der elektrische Widerstand, dessen Wert von der Temperatur abhängig veränderlich ist, kann beispielsweise ein PTC(Positive Temperature Coefficient)-Widerstand sein. Dadurch kann der Temperatursensor zugleich auch als Spannungssensor für die Erfassung der Schaltstreckenspannung genutzt werden. Preferably, the temperature sensor has at least two series-connected electrical resistors, wherein in at least one of the resistors, a value of the electrical resistance is dependent on the temperature variable. As a result, a detection of the temperature of the switching path can be achieved in a simple manner. The electrical resistance, the value of which can vary depending on the temperature, can be, for example, a PTC (Positive Temperature Coefficient) resistor. As a result, the temperature sensor can also be used at the same time as a voltage sensor for detecting the switching path voltage.

Besonders vorteilhaft erweist es sich, wenn der von der Temperatur abhängig veränderliche Widerstand ein NTC(Negative Temperature Coefficient)-Widerstand ist. NTC-Widerstände eignen sich für die Temperaturmessung im besonderen Maße, da sie eine für die Temperaturmessung günstige Kennlinie aufweisen. Darüber hinaus sind sie besonders kostengünstig herstellbar und können auf einfache Weise sogar in einem Gehäuse des Halbleiterschalters integriert werden. Dem Fachmann dürfte klar sein, dass bei Einsatz eines NTC-Widerstands anstelle eines PTC-Widerstands eine entsprechende Anpassung der Schaltungsstruktur vorzusehen ist, damit die gewünschte Temperaturerfassungsfunktion realisiert werden kann. Auf die diesbezüglichen Maßnahmen wird daher nicht weiter eingegangen sondern auf entsprechende Fachliteratur verwiesen, wie zum Beispiel „Kleine Elektronik-Formelsammlung für Radio-Fernsehpraktiker und Elektroniker“ von Georg Rose, Franzis-Verlag München, 1977 , oder dergleichen. It proves to be particularly advantageous if the temperature-dependent variable resistance is an NTC (Negative Temperature Coefficient) resistor. NTC resistors are particularly suitable for temperature measurement because they have a favorable characteristic for the temperature measurement. In addition, they are particularly inexpensive to produce and can be easily integrated even in a housing of the semiconductor switch. It will be apparent to those skilled in the art that when using an NTC resistor instead of a PTC resistor, a corresponding adjustment of the circuit structure is to be provided to enable the desired temperature sensing function to be realized. On the relevant measures is therefore not further discussed but referenced to appropriate literature, such as "Small Electronics Formulary for Radio-TV Practitioners and Electronics" by Georg Rose, Franzis-Verlag Munich, 1977 , or similar.

Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Treibereinheit eine Vergleichsschaltung aufweist, an die der Temperatursensor angeschlossen ist, und die ausgebildet ist, einen Wert eines Messsignals des Temperatursensors auszuwerten, mit einem vorgegebenen Vergleichswert zu vergleichen und bei einem größeren Wert des Messsignals als dem Vergleichswert ein Vergleichssignal für die Treibereinheit bereitzustellen. Die Vergleichsschaltung umfasst vorzugsweise einen Operationsverstärker, der in einem Komparatorbetrieb betrieben wird. Besonders vorteilhaft erweist es sich, wenn der Komparator eine Rückkopplung aufweist, mittels der eine Genauigkeit einer Vergleichsschwelle gut eingestellt werden kann. Der Vergleichswert kann beispielsweise durch eine Spannungsquelle bereitgestellt werden, die eine möglichst konstante elektrische Spannung liefert. Vorzugsweise ist der Vergleichswert von der Temperatur unabhängig. Dadurch können thermische Einflüsse auf die Vergleichsschaltung weitgehend vermieden werden. Ein zuverlässiger Betrieb der Vergleichsschaltung kann somit gewährleistet werden, sodass auch etwaige fehlerhafte Eingriffe des Active-Clamping weitgehend vermieden werden können, die beispielsweise ein Überschreiten der Maximalspannung zur Folge haben könnten. Die Vergleichsschaltung stellt das Vergleichssignal bereit, welches von der Treibereinheit genutzt wird, um die Steuerelektrode mit dem Begrenzungspotential zu beaufschlagen. Die Treibereinheit kann hierfür eine geeignete Anpassungsschaltung aufweisen. A development of the invention provides that the driver unit has a comparison circuit, to which the temperature sensor is connected, and which is designed to have a value of To evaluate measurement signal of the temperature sensor to compare with a predetermined comparison value and to provide a comparison signal for the driver unit at a larger value of the measurement signal than the comparison value. The comparison circuit preferably comprises an operational amplifier which is operated in a comparator mode. It proves particularly advantageous if the comparator has a feedback by means of which an accuracy of a comparison threshold can be set well. The comparison value can be provided, for example, by a voltage source which supplies as constant a voltage as possible. Preferably, the comparison value is independent of the temperature. As a result, thermal influences on the comparison circuit can be largely avoided. A reliable operation of the comparison circuit can thus be ensured, so that any erroneous interventions of active clamping can be largely avoided, which could for example result in exceeding the maximum voltage result. The comparison circuit provides the comparison signal which is used by the driver unit to apply the limiting potential to the control electrode. The driver unit may for this purpose have a suitable matching circuit.

Besonders vorteilhaft erweist es sich, wenn die Treibereinheit ausgebildet ist, zum Bereitstellen des Begrenzungspotentials das Vergleichssignal mit dem Schaltpotential für den ausgeschalteten Zustand zu überlagern. Dadurch können in der Treibereinheit getrennte Funktionseinheiten bereitgestellt werden, sodass die Active-Clamping-Funktion auf einfache Weise in die Treibereinheit integriert werden kann. Das Überlagern kann dadurch realisiert werden, dass das Schaltpotential und das Begrenzungspotential mittels einer Verknüpfungsschaltung, wie einem Addierer, einem Subtrahierer und/oder dergleichen, überlagert werden kann. It proves to be particularly advantageous if the driver unit is designed to superimpose the comparison signal with the switching potential for the switched-off state in order to provide the limiting potential. As a result, separate functional units can be provided in the driver unit, so that the active clamping function can be easily integrated into the driver unit. The superimposing can be realized by superimposing the switching potential and the limiting potential by means of a combining circuit such as an adder, a subtractor and / or the like.

Ferner wird vorgeschlagen, dass die Treibereinheit eine Reihenschaltung aus einem elektrischen Widerstand mit einer elektrischen Diode aufweist, wobei die Reihenschaltung mit einem ihrer Anschlüsse mit der Steuerelektrode koppelbar und mit dem anderen ihrer Anschlüsse an die Vergleichsschaltung angeschlossen ist. Dadurch kann eine Entkopplung der Vergleichsschaltung von einem Schaltungsteil der Treibereinheit erreicht werden, der die Schaltpotentiale liefert. Für die Funktion der Reihenschaltung kommt es nicht darauf an, in welcher Reihenfolge die Diode und der Widerstand in Reihe geschaltet sind. Vielmehr ist lediglich die Polarität der Diode hinsichtlich der Funktion des Entkoppelns relevant. It is also proposed that the driver unit comprises a series connection of an electrical resistance with an electrical diode, wherein the series circuit is connected with one of its terminals to the control electrode and coupled with the other of its terminals to the comparison circuit. Thereby, a decoupling of the comparison circuit can be achieved by a circuit part of the driver unit, which supplies the switching potentials. For the function of the series connection, it does not matter in which order the diode and the resistor are connected in series. Rather, only the polarity of the diode with respect to the function of the decoupling is relevant.

Die für das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Steuerschaltung angegebenen Vorteile, Merkmale und Wirkungen gelten natürlich gleichermaßen auch für den getakteten Energiewandler. Darüber hinaus gelten die für das Verfahren angegebenen Vorteile und Merkmale ebenso für die erfindungsgemäße Steuerschaltung und umgekehrt. Of course, the advantages, features and effects given for the method according to the invention and the control circuit according to the invention also apply equally to the clocked energy converter. In addition, the advantages and features stated for the method also apply to the control circuit according to the invention and vice versa.

Weitere Vorteile und Merkmale sind der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der beigefügten Figuren zu entnehmen. In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche Merkmale und Funktionen. Further advantages and features will become apparent from the following description of an embodiment with reference to the accompanying figures. In the figures, like reference numerals designate like features and functions.

Es zeigen: Show it:

1 in einer schematischen Darstellung ein Diagramm, in dem mittels zweier Graphen das Active-Clamping graphisch dargestellt ist, 1 in a schematic representation a diagram in which by means of two graphs the active clamping is shown graphically,

2 in einer schematischen Schaltbilddarstellung eine erste Steuerschaltung mit einer Treiberschaltung und einer Steuerschaltung für das Active-Clamping für einen IGBT, wobei das Active-Clamping unter Nutzung einer Zenerdiode erfolgt, 2 in a schematic circuit diagram representation of a first control circuit with a driver circuit and a control circuit for active clamping for an IGBT, wherein the active clamping is performed using a zener diode,

3 in einer schematischen Schaltbilddarstellung eine alternative Steuerschaltung für eine Treiberschaltung mit Active-Clamping-Funktion wie 2, 3 in a schematic circuit diagram of an alternative control circuit for a driver circuit with active clamping function as 2 .

4 in einer schematischen Darstellung ein Diagramm für einen Ausschaltvorgang bei einem IGBT, dessen Chip-Temperatur unterhalb des Gefrierpunktes liegt, 4 a schematic diagram of a turn-off for an IGBT, the chip temperature is below freezing,

5 in einer schematischen Darstellung ein Diagramm wie 4, wobei jedoch hier die Chip-Temperatur über dem Gefrierpunkt liegt, 5 in a schematic representation a diagram like 4 but here the chip temperature is above the freezing point,

6 in einer schematischen Darstellung ein Diagramm, in dem mittels eines Graphen eine typische Kennlinie eines NTC-Widerstandes dargestellt ist, und 6 in a schematic representation of a diagram in which by means of a graph, a typical characteristic of an NTC resistor is shown, and

7 in einer schematischen Schaltbilddarstellung ein Schaltbild für eine Steuerschaltung gemäß der Erfindung, die an einem IGBT angeschlossen ist und bei der die Active-Clamping-Funktion eine von der Temperatur abhängige Maximalspannung an einer Schaltstrecke des IGBT nutzt. 7 in a schematic diagram representation of a circuit diagram for a control circuit according to the invention, which is connected to an IGBT and in which the active-clamping function uses a temperature-dependent maximum voltage at a switching path of the IGBT.

1 zeigt in einer schematischen Darstellung ein Diagramm, mit dem ein Schaltverhalten eines IGBT 10 unter Berücksichtigung eines Active-Clamping dargestellt ist. Eine Abszisse 60 des Diagramms in der 1 bezeichnet eine Zeitachse, wohingegen eine Ordinate 62 des Diagramms in 1 sowohl einen elektrischen Strom durch eine Schaltstrecke 12 des IGBT 10 als auch eine Schaltstreckenspannung der Schaltstrecke des IGBT 10 darstellt. Der Strom ist mit einem Graphen 70 dargestellt, wohingegen die entsprechende Spannung durch einen Graphen 64 dargestellt ist. Ferner ist in 1 eine Gerade dargestellt, die das Bezugszeichen 66 hat und die eine Maximalspannung für die Active-Clamping-Funktion darstellt. Mit 68 ist eine Gerade im Diagramm der 1 bezeichnet, die eine Versorgungsspannung für den IGBT 10 darstellt, die vorliegend eine Zwischenkreisspannung eines nicht weiter dargestellten Gleichspannungszwischenkreises ist. 1 shows a schematic representation of a diagram with which a switching behavior of an IGBT 10 considering an active-clamping. An abscissa 60 of the diagram in the 1 denotes a time axis, whereas an ordinate 62 of the diagram in 1 both an electrical current through a switching path 12 of the IGBT 10 and a switching path voltage of the switching path of the IGBT 10 represents. The stream is with a graph 70 whereas the corresponding voltage is represented by a graphs 64 is shown. Furthermore, in 1 a straight line is shown, the reference numeral 66 and which represents a maximum voltage for the Active Clamping function. With 68 is a straight line in the chart 1 denotes a supply voltage for the IGBT 10 represents, which in the present case is an intermediate circuit voltage of a DC intermediate circuit, not shown.

Aus 1 ist ersichtlich, dass zu einem Zeitpunkt t₁ der IGBT 10 beziehungsweise seine Schaltstrecke 12 im eingeschalteten Zustand ist. Zum Zeitpunkt t₁ wird die Schaltstrecke 12 durch ein geeignetes Schaltpotential abgeschaltet. Infolgedessen ist mittels des Graphen 64 ersichtlich, dass ausgehend vom Zeitpunkt t₁ die Schaltstreckenspannung ansteigt. Out 1 can be seen that at a time t _{1 of} the IGBT 10 or his switching path 12 is in the on state. At time t ₁ , the switching path 12 switched off by a suitable switching potential. As a result is by means of the graph 64 can be seen that starting from the time t _1, the switching path voltage increases.

Mit dem Graphen 70 wird in 1 dargestellt, dass zeitlich verzögert der Strom durch die Schaltstrecke 12 abfällt. Zu einem Zeitpunkt t₂ befindet sich die Schaltstrecke 12 des IGBT 10 im ausgeschalteten Zustand. Ersichtlich ist dies dadurch, dass der Graph 70 zu einem in dem Diagramm nicht mehr darstellbaren kleinen Strom führt. Entsprechend nähert sich die Schaltstreckenspannung gemäß dem Graphen 64 der Versorgungsspannung entsprechend der Gerade 68 an. With the graph 70 is in 1 shown that delayed the current through the switching path 12 drops. At a time t ₂ is the switching path 12 of the IGBT 10 in the off state. This is evident in that the graph 70 leads to a no longer representable in the diagram small stream. Accordingly, the switching path voltage approaches according to the graph 64 the supply voltage according to the straight line 68 at.

Zu erkennen ist in 1, dass die Schaltstreckenspannung in einem mittleren Bereich durch die Maximalspannung 66 begrenzt ist. An dieser Stelle würde aufgrund von Schaltungseigenschaften die Schaltstreckenspannung die Maximalspannung 66 überschreiten. Durch das Active-Clamping ist die Schaltstreckenspannung jedoch auf die Maximalspannung 66 begrenzt. It can be seen in 1 in that the switching path voltage is in a middle range through the maximum voltage 66 is limited. At this point, due to circuit characteristics, the switching path voltage would become the maximum voltage 66 exceed. Due to active clamping, however, the switching path voltage is at the maximum voltage 66 limited.

Die 2 und 3 zeigen in einer schematischen jeweiligen Schaltbilddarstellung typische Schaltungsvarianten zur Detektion von transienten Überspannungen an der Schaltstrecke 12 des IGBT 10 einschließlich einer Rückkopplung in eine entsprechend ausgebildete Treibereinheit 20. The 2 and 3 show in a schematic respective circuit diagram representation typical circuit variants for the detection of transient overvoltages on the switching path 12 of the IGBT 10 including feedback into a suitably designed driver unit 20 ,

2 zeigt eine erste derartige Ausgestaltung mit einer Treibereinheit 20, die in bekannter Weise einen nicht weiter bezeichneten Leistungsverstärker für ein Steuersignal für ein Gate 14 des IGBT 10 bereitstellt. Zu diesem Zweck ist ein Ausgang des Leistungsverstärkers über ein Widerstands-Dioden-Netzwerk an das Gate 14 des IGBT 10 angeschlossen. Darüber hinaus ist eine Reihenschaltung aus einer Zenerdiode 72, einem elektrischen Widerstand 74 sowie einer Diode 76 vorgesehen, die zwischen einem Kollektor 52 des IGBT 10 und dem Gate 14 des IGBT 10 angeschlossen ist. Die Zenerdiode 72 ist hinsichtlich ihrer Zenerspannung so bemessen, dass durch sie die Maximalspannung 66 festgelegt ist. 2 shows a first such embodiment with a driver unit 20 , which in known manner, a power amplifier for a control signal for a gate, not further described 14 of the IGBT 10 provides. For this purpose, an output of the power amplifier is connected to the gate via a resistor diode network 14 of the IGBT 10 connected. In addition, a series circuit of a Zener diode 72 , an electrical resistance 74 as well as a diode 76 provided between a collector 52 of the IGBT 10 and the gate 14 of the IGBT 10 connected. The zener diode 72 in terms of its zener voltage is dimensioned so that through it the maximum voltage 66 is fixed.

Sobald die Schaltstreckenspannung zwischen dem Kollektor 52 und dem Emitter 50 des IGBT 10 nach Abzug der Gatesteuerspannung zwischen dem Gate 14 und dem Emitter 50 die Zenerspannung erreicht, wird die Zenerdiode leitend, sodass das Gate 14 mit zusätzlicher Ladung aufgeladen wird, woraufhin die Schaltstrecke 12 des IGBT 10 wieder leitfähig wird. Dadurch wird der in 1 dargestellte Active-Clamping-Effekt erreicht. Once the switching path voltage between the collector 52 and the emitter 50 of the IGBT 10 after subtraction of the gate control voltage between the gate 14 and the emitter 50 reached the zener voltage, the zener diode becomes conductive, so that the gate 14 charged with additional charge, whereupon the switching path 12 of the IGBT 10 becomes conductive again. This will make the in 1 achieved active-clamping effect achieved.

3 zeigt eine alternative Ausgestaltung bezüglich der Realisierung einer Active-Clamping-Funktion, wobei ein Komparator 80 vorgesehen ist, der mit einem Schaltsignal 84 beaufschlagt ist. Ausgangsseitig ist der Komparator 80 über einen Gate-Widerstand 82 an das Gate 14 des IGBT 10 angeschlossen. Vorliegend ist eine Auswerteschaltung 78 am Kollektor 52 des IGBT 10 angeschlossen, der ein entsprechendes Auswertesignal an den Komparator 80 liefert. Sobald die Schaltstreckenspannung zwischen dem Kollektor 52 und dem Emitter 50 nach Abzug der Gatespannung die dort vorgegebene Maximalspannung 66 erreicht, wird mittels des Komparators 80 die Schaltstrecke 12 des IGBT 10 leitfähig geschaltet, sodass ebenfalls eine Begrenzung auf die Maximalspannung 66 gemäß 1 erreicht werden kann. 3 shows an alternative embodiment with respect to the realization of an active clamping function, wherein a comparator 80 is provided, with a switching signal 84 is charged. The output side is the comparator 80 via a gate resistor 82 to the gate 14 of the IGBT 10 connected. In the present case is an evaluation circuit 78 at the collector 52 of the IGBT 10 connected, the corresponding evaluation signal to the comparator 80 supplies. Once the switching path voltage between the collector 52 and the emitter 50 after deduction of the gate voltage, the maximum voltage specified there 66 achieved is by means of the comparator 80 the switching path 12 of the IGBT 10 switched conductive, so also a limit to the maximum voltage 66 according to 1 can be achieved.

Bei der Auslegung der Schaltungen gemäß 2, 3 wird bislang die kleinste anzunehmende Sperrfähigkeit der Schaltstrecke 12 zugrundegelegt. Diese ergibt sich bei geringen Temperaturen der Schaltstrecke 12 des IGBT 10 und fordert deshalb ein langsameres Abschalten des IGBT 10 als es bei höheren Temperaturen möglich wäre. In the design of the circuits according to 2 . 3 is so far the smallest assumed blocking capability of the switching path 12 based on. This results at low temperatures of the switching path 12 of the IGBT 10 and therefore requires a slower shutdown of the IGBT 10 as it would be possible at higher temperatures.

Da die Sperrfähigkeit der Schaltstrecke 12 des Halbleiterschalters mit steigender Temperatur zunimmt, steigt damit auch der zur Verfügung stehende Spannungsbereich für den Ausschaltvorgang. Daher kann bei höheren Chip-Temperaturen beziehungsweise höheren Temperaturen der Schaltstrecke 12 eine Anhebung der Abschaltgeschwindigkeit ermöglicht werden. Aufgrund der hier vorgesehenen Reserven bei der Auslegung des Active-Clamping wird das Active-Clamping bereits wirksam, ohne dass die Betriebssituation des Halbleiterschalters 10 dies erfordern würde. Dies wird anhand der 4 und 5 weiter dargestellt, die ein typisches Verhalten des Halbleiterschalters 10 bei unterschiedlichen Chip-Temperaturen darstellen. Because the blocking capability of the switching path 12 of the semiconductor switch increases with increasing temperature, thus increasing the available voltage range for the switch-off. Therefore, at higher chip temperatures or higher temperatures of the switching path 12 an increase in the shutdown speed are enabled. Due to the reserves provided here in the design of active clamping, active clamping already takes effect without the operating situation of the semiconductor switch 10 this would require. This is based on the 4 and 5 further illustrates the typical behavior of the semiconductor switch 10 represent at different chip temperatures.

Das bedeutet, dass bei einem festen Pegel für die Maximalspannung 66 oder bei einem einstellbaren Pegel für die Maximalspannung 66, welcher nicht temperaturabhängig ist, Potential für eine möglichst verlustleistungsarme Ansteuerung nicht ausgenutzt wird. This means that at a fixed level for the maximum voltage 66 or at an adjustable level for the maximum voltage 66 , which is not temperature-dependent, potential for low-loss as possible drive is not exploited.

4 zeigt in einer ersten Darstellung ein schematisches Diagramm, welches einen Ausschaltvorgang wie 1 bei einer niedrigen Temperatur unterhalb des Gefrierpunkts darstellt. Der Schaltvorgang ist hier derart verlangsamt, dass ein Active-Clamping gerade nicht erforderlich ist. Das Diagramm entspricht im Wesentlichen dem, wie es bereits anhand von 1 erläutert worden ist, weshalb ergänzend auf die diesbezüglichen Ausführungen verwiesen wird. Vorliegend ist die Chip-Temperatur unterhalb des Gefrierpunkts. Mit 86 ist eine Gerade dargestellt, die die maximale Spannungsfestigkeit der Schaltstrecke 12 bei dieser Temperatur angibt. Aus 4 ist ersichtlich, dass die mit dem Graphen 64 dargestellte Schaltstreckenspannung zwischen dem Kollektor 52 und dem Emitter 50 nicht überschritten wird. Ein Eingriff des Active-Clamping ist deshalb hier nicht erforderlich. 4 shows in a first representation a schematic diagram showing a switch-off, such as 1 at a low temperature below freezing. The switching process is slowed down here in such a way that active clamping is not required at the moment. The diagram essentially corresponds to that, as already stated by means of 1 has been explained, which is why reference is additionally made to the relevant remarks. In the present case, the chip temperature is below freezing. With 86 is a straight line representing the maximum withstand voltage of the switching path 12 indicating at this temperature. Out 4 you can see that with the graph 64 illustrated switching path voltage between the collector 52 and the emitter 50 is not exceeded. An intervention of the Active Clamping is therefore not necessary here.

5 zeigt nun ein Diagramm wie 4, bei dem jedoch nun die Chip-Temperatur oberhalb des Gefrierpunkts liegt. Wie aus 5 ersichtlich ist, ist hier nunmehr eine höhere maximal zulässige Spannung an der Schaltstrecke 12 möglich, die durch die Gerade 88 im Diagramm der 5 dargestellt ist. Infolgedessen kann eine höhere Schaltgeschwindigkeit beim Schalten des IGBT 10 zugrundegelegt werden, die dazu führt, dass auch die Spannung zwischen dem Kollektor 52 und dem Emitter 50 des IGBT 10 höher ausfallen darf, wie in 5 dargestellt ist. Auch hier ist aufgrund der gewählten Schaltgeschwindigkeit ein Active-Clamping nicht in Eingriff. 5 now shows a diagram like 4 , but in which now the chip temperature is above freezing. How out 5 It can be seen here is now a higher maximum allowable voltage on the switching path 12 possible through the straight line 88 in the diagram of 5 is shown. As a result, a higher switching speed when switching the IGBT 10 be underlying, which also causes the voltage between the collector 52 and the emitter 50 of the IGBT 10 may be higher, as in 5 is shown. Again, due to the selected switching speed, active clamping is not engaged.

Die Erfindung nutzt nun diesen Effekt, der anhand der 4 und 5 erläutert wurde, um die Maximalspannung 66 einstellbar auszugestalten. Dadurch kann erreicht werden, dass bei höheren Chip-Temperaturen auch höhere Schaltgeschwindigkeiten realisiert werden können, sodass insgesamt die Verlustleistung des IGBT 10 reduziert und der Wirkungsgrad erhöht werden können. Zu diesem Zweck nutzt die Erfindung der vorliegenden Ausgestaltung einen von der Temperatur abhängig veränderlichen elektrischen Widerstand 16, der vorliegend als NTC-Widerstand ausgebildet ist. Die Variation der Maximalspannung 66 in Abhängigkeit der Temperatur der Schaltstrecke 12 lässt sich durch den elektrischen Widerstand 16 in einem Rückkopplungskreis in der Treibereinheit 20 realisieren. Hierbei wird eine Eigenschaft des negativen Temperaturkoeffizienten von NTC-Widerständen genutzt, wie sie anhand der 6 dargestellt ist. The invention now uses this effect, based on the 4 and 5 was explained to the maximum voltage 66 adjustable design. It can thereby be achieved that higher switching speeds can be realized at higher chip temperatures, so that overall the power loss of the IGBT 10 can be reduced and the efficiency can be increased. For this purpose, the invention of the present embodiment utilizes a temperature-dependent variable electrical resistance 16 , which in the present case is designed as an NTC resistor. The variation of the maximum voltage 66 depending on the temperature of the switching path 12 can be due to the electrical resistance 16 in a feedback loop in the driver unit 20 realize. Here, a characteristic of the negative temperature coefficient of NTC resistors is used, as they are based on the 6 is shown.

6 zeigt in einer schematischen Darstellung ein Diagramm, dessen Abszisse 92 eine Temperatur darstellt, wohingegen die Ordinate 90 einen Widerstandswert angibt. Der Graph 94 stellt den Verlauf des elektrischen Widerstandswertes über der Temperatur dar. Wie aus 6 ersichtlich ist, nimmt der elektrische Widerstandswert mit zunehmender Temperatur ab. 6 shows a schematic representation of a diagram whose abscissa 92 represents a temperature, whereas the ordinate 90 indicates a resistance value. The graph 94 represents the course of the electrical resistance value over the temperature. How off 6 can be seen, the electrical resistance decreases with increasing temperature.

7 zeigt nun in einer schematischen Schaltbildanordnung eine Steuerschaltung 44, die dem Steuern eines Halbleiterschalters, hier der IGBT 10, in einem Schaltbetrieb dient. Der IGBT 10 ist vorliegend Bestandteil eines nicht weiter dargestellten getakteten Energiewandlers, der vorliegend ein Wechselrichter ist. Alternativ kann der Energiewandler natürlich auch ein Umrichter, ein DC/DC-Wandler oder dergleichen sein. 7 now shows a schematic circuit diagram arrangement, a control circuit 44 for controlling a semiconductor switch, here the IGBT 10 , used in a switching operation. The IGBT 10 is present part of a not shown clocked energy converter, which is an inverter in the present case. Alternatively, the energy converter may of course also be an inverter, a DC / DC converter or the like.

Der IGBT 10 ist in einer nicht weiter dargestellten Schaltungstopologie angeordnet, die an seinem Kollektoranschluss 52 eine parasitäre Induktivität 46 verursacht. Die Induktivität 46 ist zum IGBT 10 in Reihe geschaltet. Die Reihenschaltung aus dem IGBT 10 und der Induktivität 46 ist an eine nicht weiter bezeichnete Zwischenkreisgleichspannung angeschlossen. Ferner ist die Schaltstrecke 12 des IGBT 10 zu einer Diode 48 parallelgeschaltet, die hier eine Inversdiode darstellt. Zu diesem Zweck ist eine Anode der Diode 48 an den Emitter 50 des IGBT 10 angeschlossen, und eine Kathode der Diode 48 ist an den Kollektor 52 des IGBT 10 angeschlossen. Die Inversdiode 48 dient der Ermöglichung eines Stromflusses entgegen der Polarität des IGBT 10. The IGBT 10 is arranged in a circuit topology, not shown, at its collector terminal 52 a parasitic inductance 46 caused. The inductance 46 is to the IGBT 10 connected in series. The series connection from the IGBT 10 and the inductance 46 is connected to a DC link voltage not further specified. Furthermore, the switching path 12 of the IGBT 10 to a diode 48 connected in parallel, which represents an inverse diode here. For this purpose, an anode of the diode 48 to the emitter 50 of the IGBT 10 connected, and a cathode of the diode 48 is to the collector 52 of the IGBT 10 connected. The inverse diode 48 serves to allow a current flow contrary to the polarity of the IGBT 10 ,

Der IGBT 10 weist die über das Gate 14 als Steuerelektrode steuerbare Schaltstrecke 12 auf, die ausgebildet ist, abhängig von einem elektrischen Schaltpotential am Gate 14 des IGBT 10 einen ausgeschalteten oder einen eingeschalteten Zustand einzunehmen. Die Steuerschaltung 44 umfasst vorliegend einen an die Schaltstrecke 12 anschließbaren Spannungssensor 18 zum Erfassen einer elektrischen Schaltstreckenspannung und eine an das Gate angeschlossene Treibereinheit 20 zum Beaufschlagen des Gates 14 mit dem Schaltpotential. Die Treibereinheit 20 ist ausgebildet, zumindest während eines Schaltvorgangs der Schaltstrecke 12 vom eingeschalteten in den ausgeschalteten Zustand die elektrische Schaltstreckenspannung an der Schaltstrecke 12 zu erfassen und bei Erreichen der Maximalspannung 66 durch die Schaltstreckenspannung das Gate 14 mit einem elektrischen Begrenzungspotential zu beaufschlagen, um die Schaltstreckenspannung auf die Maximalspannung 66 durch Versetzen der Schaltstrecke 12 in einen elektrisch leitenden Zustand zu begrenzen. The IGBT 10 points over the gate 14 as a control electrode controllable switching path 12 which is formed, depending on an electrical switching potential at the gate 14 of the IGBT 10 to turn off or on. The control circuit 44 In the present case, this includes one to the switching path 12 connectable voltage sensor 18 for detecting an electrical switching path voltage and a driver unit connected to the gate 20 for charging the gate 14 with the switching potential. The driver unit 20 is formed, at least during a switching operation of the switching path 12 from the switched to the off state, the electrical switching path voltage at the switching path 12 to detect and on reaching the maximum voltage 66 through the switching path voltage the gate 14 to apply an electrical limiting potential to the switching path voltage to the maximum voltage 66 by displacing the switching path 12 to limit in an electrically conductive state.

Die Treibereinheit 20 weist hierzu einen thermisch mit der Schaltstrecke 12 gekoppelten Temperatursensor 96 zum Erfassen einer Temperatur der Schaltstrecke 12 auf. Die Treibereinheit 20 ist ferner ausgebildet, die Maximalspannung 66 abhängig von der erfassten Temperatur zu ermitteln. The driver unit 20 this has a thermal with the switching path 12 coupled temperature sensor 96 for detecting a temperature of the switching path 12 on. The driver unit 20 is further formed, the maximum voltage 66 depending on the detected temperature.

Der Temperatursensor 96 weist zwei in Reihe geschaltete elektrische Widerstände 16, 22 auf, wobei bei einem der Widerstände 16 ein Wert des elektrischen Widerstands von der Temperatur abhängig veränderlich ist. Der Widerstand 16 ist vorliegend ein NTC-Widerstand, wie er anhand von 6 bereits erläutert wurde. The temperature sensor 96 has two series-connected electrical resistors 16 . 22 on, taking one of the resistors 16 a value of the electrical resistance is variable depending on the temperature. The resistance 16 is in this case an NTC resistor, as described by 6 has already been explained.

Die Treibereinheit 20 weist ferner eine Vergleichsschaltung 26 auf, an die der Temperatursensor 96 angeschlossen ist und die ausgebildet ist, einen Wert eines Messsignals des Temperatursensors 96 auszuwerten, mit einem vorgegebenen Vergleichswert 28 zu vergleichen und bei einem größeren Wert des Messsignals als der Vergleichswert 28 ein Vergleichssignal 30 für die Treibereinheit 20 bereitzustellen. Vorliegend ist der Vergleichswert 28 durch eine Konstantspannungsquelle bereitgestellt, die an einen Komparator als Vergleichsschaltung 26 angeschlossen ist. Vorliegend ist der Vergleichswert 28 an einen invertierenden Anschluss des Komparators 26 angeschlossen. The driver unit 20 also has a comparison circuit 26 on, to which the temperature sensor 96 is connected and is adapted to a value of a measurement signal of the temperature sensor 96 to evaluate, with a given comparison value 28 and at a larger value of the measurement signal than the comparison value 28 a comparison signal 30 for the driver unit 20 provide. The present value is the comparison value 28 provided by a constant voltage source connected to a comparator as a comparison circuit 26 connected. The present value is the comparison value 28 to an inverting terminal of the comparator 26 connected.

Die Treibereinheit 20 ist ausgebildet zum Bereitstellen des Begrenzungspotentials das Vergleichssignal 30 mit dem Schaltpotential für den ausgeschalteten Zustand zu überlagern. Die Überlagerung erfolgt am Gate 14 des IGBT 12. Zu diesem Zweck weist die Treibereinheit 20 Reihenschaltungen 32, 34 aus jeweils einem elektrischen Widerstand 36, 38 mit jeweils einer elektrischen Diode 40, 42 auf. Die Reihenschaltungen 32, 34 sind mit einem ihrer Anschlüsse mit der Steuerelektrode 14 beziehungsweise einem weiteren Steueranschluss der Treibereinheit 20 gekoppelt und mit ihrem jeweiligen anderen der Anschlüsse an die Vergleichsschaltung 26, und hier einem Ausgangsanschluss des Komparators, angeschlossen, der das Vergleichssignal 30 bereitstellt. The driver unit 20 is designed to provide the limiting potential, the comparison signal 30 to be superimposed with the switching potential for the switched-off state. The superposition takes place at the gate 14 of the IGBT 12 , For this purpose, the driver unit 20 series circuits 32 . 34 each from an electrical resistance 36 . 38 each with an electric diode 40 . 42 on. The series connections 32 . 34 are with one of their connections to the control electrode 14 or a further control terminal of the driver unit 20 coupled and with their respective other of the connections to the comparison circuit 26 , and here an output terminal of the comparator, connected to the comparison signal 30 provides.

Der Spanungssensor 18 und der Temperatursensor 96 sind hier einstückig ausgebildet. Ein Mittelabgriff des Spanungssensors 18 ist an einen invertierenden Eingangsanschluss des Komparators angeschlossen. Übersteigt die Spannung am Mittelabgriff die Spannung der Konstantspannungsquelle. Liefert der Komparator als Vergleichssignal 30 ein Ausgangssignal, dessen Wert derart ist, dass über die Reihenschaltungen 32, 34 das Gate 14 mit einem Begrenzungspotential beaufschlagt wird, sodass die Schaltstreckenspannung auf die Maximalspannung 66 begrenzt wird. Die Maximalspannung 66 ist abhängig von den Widerstandswerten der Widerstände 16, 22 sowie der Spannung der Konstantspannungsquelle. Dadurch, dass der Widerstand 16 als NTC-Widerstand ausgebildet ist und dieser mit einem Halbleiter-Chip des IGBT’s 10 thermisch gekoppelt ist, ändert sich ein Widerstandswert des Widerstands 16 abhängig von der Temperatur des Halbleiter-Chips und damit abhängig von der Temperatur der Schaltstrecke 12. Aufgrund der Schaltungstopologie ändert sich dadurch auch die Maximalspannung 66 abhängig von der Temperatur der Schaltstrecke 12. Dadurch kann die gewünschte Anpassung der Maximalspannung 66 erreicht werden, sodass die Active-Clamping-Funktion verbessert ist. The voltage sensor 18 and the temperature sensor 96 are integrally formed here. A center tap of the voltage sensor 18 is connected to an inverting input terminal of the comparator. If the voltage at the center tap exceeds the voltage of the constant voltage source. Returns the comparator as a comparison signal 30 an output signal whose value is such that via the series circuits 32 . 34 the gate 14 is subjected to a limiting potential, so that the switching path voltage to the maximum voltage 66 is limited. The maximum voltage 66 depends on the resistance values of the resistors 16 . 22 and the voltage of the constant voltage source. Because of the resistance 16 is designed as an NTC resistor and this with a semiconductor chip of the IGBT's 10 thermally coupled, a resistance value of the resistor changes 16 depending on the temperature of the semiconductor chip and thus dependent on the temperature of the switching path 12 , Due to the circuit topology, this also changes the maximum voltage 66 depending on the temperature of the switching path 12 , This allows the desired adjustment of the maximum voltage 66 can be achieved so that the Active Clamping feature is improved.

Das oben angeführte Ausführungsbeispiel veranschaulicht das Prinzip des erfindungsgemäßen Verfahrens sowie der erfindungsgemäßen Steuerschaltung. Es soll die Erfindung lediglich erläutern und diese nicht beschränken. Selbstverständlich wird der Fachmann bei Bedarf entsprechende Variationen vorsehen, ohne den Kerngedanken der Erfindung zu verlassen. Natürlich können auch einzelne Merkmale bedarfsgerecht in beliebiger Weise miteinander kombiniert werden. Darüber hinaus ist die Erfindung natürlich nicht auch IGBT’s beschränkt, sondern kann auch bei anderen Schaltelementen, insbesondere Transistoren im Schaltbetrieb eingesetzt werden. Entsprechendes gilt für getaktete Energiewandler. The above-mentioned embodiment illustrates the principle of the method according to the invention and the control circuit according to the invention. It is intended merely to illustrate the invention and not to limit it. Of course, those skilled in the art will provide appropriate variations as needed without departing from the spirit of the invention. Of course, individual features can be combined as needed in any way with each other. In addition, of course, the invention is not limited to IGBT's, but can also be used in other switching elements, in particular transistors in switching operation. The same applies to clocked energy converters.

Schließlich können insbesondere für Verfahrensmerkmale entsprechende Vorrichtungsmerkmale oder umgekehrt vorgesehen sein. Finally, device features corresponding in particular to process features or vice versa can be provided.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list of the documents listed by the applicant has been generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.

Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

"Small Electronics Formulary for Radio Television Practitioners and Electronics" by Georg Rose, Franzis-Verlag Munich, 1977 [0029]

Claims

Method for controlling a semiconductor switch ( 10 ) in a switching operation in which a switching path ( 12 ) of the semiconductor switch ( 10 ) by means of an electrical switching potential at a control electrode ( 14 ) of the semiconductor switch ( 10 ) is controlled such that the switching path ( 12 ) assumes a switched-off or a switched-on state depending on the electrical switching potential, wherein during a switching operation of the switching path ( 12 ) from the switched-on state to the switched-off state, an electrical switching path voltage at the switching path ( 12 ) is detected and upon reaching a maximum voltage by the switching path voltage, the control electrode ( 14 ) is subjected to an electrical limiting potential that the switching path ( 12 ) in an electrically conductive state to limit the switching path voltage to the maximum voltage, characterized in that by means of a thermally with the switching path ( 12 ) coupled temperature sensor ( 96 ) a temperature of the switching path ( 12 ) is detected and the maximum voltage is determined depending on the detected temperature.

Method according to Claim 1, characterized in that the switching path ( 12 ) is operated by means of the limiting potential outside the switching operation.

A method according to claim 1 or 2, characterized in that a switching edge of the switching potential, at least during the switching operation of the switching path ( 12 ) is controlled by the switched-state to the off state depending on reaching the maximum voltage by the switching path voltage.

Control circuit ( 44 ) for controlling a semiconductor switch ( 10 ) in a switching operation, wherein the semiconductor switch ( 10 ) one via a control electrode ( 14 ) controllable switching path ( 12 ), which is formed, depending on an electrical switching potential at the control electrode ( 14 ) of the semiconductor switch ( 10 ) to assume a switched-off or a switched-on state, with a to the control electrode ( 14 ) connectable driver unit ( 20 ) for applying the control electrode ( 14 ) with the switching potential, the one to the switching path ( 12 ) connectable voltage sensor ( 18 ) for detecting an electrical switching path voltage, wherein the driver unit ( 20 ) is formed, at least during a switching operation of the switching path ( 12 ) from the switched-on state into the switched-off state when the maximum voltage is reached by the switching path voltage, the control electrode ( 14 ) to apply an electrical limiting potential by which the switching path voltage to the maximum voltage by offsetting the switching path ( 12 ) in an electrically conductive state, characterized in that the driver unit ( 20 ) thermally with the switching path ( 12 ) coupled temperature sensor ( 96 ) for detecting a temperature of the switching path ( 12 ) and the driver unit ( 20 ), the maximum voltage ( 66 ) depending on the detected temperature.

Control circuit according to claim 4, characterized in that the temperature sensor ( 96 ) at least two series-connected electrical resistors ( 16 . 22 ), wherein at least one of the resistors ( 16 ) a value of the electrical resistance is variable depending on the temperature.

Control circuit according to claim 5, characterized in that the temperature-dependent variable electrical resistance ( 16 ) is an NTC resistor or a PTC resistor.

Control circuit according to one of Claims 4 to 6, characterized in that the driver unit ( 20 ) a comparison circuit ( 26 ) to which the temperature sensor ( 96 ) is connected, and which is adapted to a value of a measuring signal of the temperature sensor ( 96 ) with a given reference value ( 28 ) and at a greater value of the measurement signal than the comparison value ( 28 ) a comparison signal ( 30 ) for the driver unit ( 20 ).

Control circuit according to claim 7, characterized in that the driver unit ( 20 ), for providing the limiting potential, the comparison signal ( 30 ) to superimpose the switching potential for the switched-off state.

Control circuit according to claim 8, characterized in that the driver unit ( 20 ) a series connection ( 32 . 34 ) from an electrical resistance ( 36 . 38 ) with an electrical diode ( 40 . 42 ), wherein the series circuit ( 32 . 34 ) with one of its connections to the control electrode ( 14 ) and with the other of its connections to the comparison circuit ( 26 ) connected.

Pulsed energy converter with a first and a second electrical connection, at least one semiconductor switch ( 10 ) and one to a control electrode ( 14 ) of the at least one semiconductor switch ( 10 ) connected control circuit, which is formed, the semiconductor switch ( 10 ) to control the power connection of the first connection with the second connection, characterized by a control circuit ( 44 ) according to one of claims 4 to 9.