DE102017120399A1

DE102017120399A1 - Schaltvorrichtung

Info

Publication number: DE102017120399A1
Application number: DE102017120399.0A
Authority: DE
Inventors: Anton Mauder; Oliver Hellmund; Peter Irsigler; Sebastian Schmidt; Hans-Joachim Schulze; Martina SEIDER-SCHMIDT
Original assignee: Infineon Technologies Austria AG
Current assignee: Infineon Technologies Austria AG
Priority date: 2016-09-06
Filing date: 2017-09-05
Publication date: 2018-03-08
Also published as: US10707865B2; CN107800414A; CN107800414B; US20180069544A1; US20190074831A1; US10158356B2

Abstract

Vorrichtungen und Verfahren werden bereitgestellt, bei denen ein Steuerungsanschlusswiderstand einer Transistorvorrichtung in Abhängigkeit von Betriebsbedingungen innerhalb eines spezifizierten Bereichs von Betriebsbedingungen festgelegt wird.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Anmeldung bezieht sich auf Schaltvorrichtungen und auf zugehörige Verfahren.
HINTERGRUND
Schaltvorrichtungen werden im Allgemeinen verwendet, um zwei Anschlüsse der Schaltvorrichtung wahlweise elektrisch miteinander zu koppeln, um dadurch beispielsweise zwei Teile einer elektronischen Schaltung zu koppeln. Eine spezielle Art von Schaltvorrichtungen sind Leistungsschaltervorrichtungen, die dazu dienen, eine Last wahlweise mit einer Versorgungsspannung, wie etwa einer positiven Versorgungsspannung, einer negativen Versorgungsspannung oder Masse zu koppeln.
In elektronischen Schaltungen werden in vielen Fällen Transistoren als Schaltvorrichtungen verwendet, beispielsweise Feldeffekttransistoren (FETs) wie Metalloxid-Feldeffekttransistoren (MOSFETs), Bipolartransistoren oder Bipolartransistoren mit isolierter Gate-Elektrode (IGBTs). In einigen Anwendungen müssen solche Schaltvorrichtungen über einen breiten Temperaturbereich arbeiten. Beispielsweise müssen IGBT-Module in Kraftfahrzeuganwendungen, wie etwa in Elektrofahrzeugen oder Traktionskontrollanwendungen, über einen breiten Temperaturbereich arbeiten, beispielsweise von etwa –55 °C oder –40 °C bis 125 °C oder sogar 175 °C.
Bipolare Halbleitervorrichtungen, wie IGBTs, Bipolartransistoren oder Dioden ändern ihr Schaltverhalten in Abhängigkeit von der Temperatur. Insbesondere hat eine Trägerlebensdauer in solchen Vorrichtungen einen positiven Temperaturkoeffizienten. Dies führt z. B. dazu, dass eine Abschaltgeschwindigkeit dI/dt (Ableitung des Stroms I nach der Zeit t) bei niedrigeren Temperaturen schneller wird (d. h. größerer Absolutwert von dI/dt). Ein schnelles Schalten wiederum kann beim Schalten der Schaltvorrichtung Spannungsspitzen verursachen.
Ferner verringert sich ein Sperrverhalten der Halbleitervorrichtungen mit sinkender Temperatur, d. h. Durchbrüche oder andere Ereignisse, die bewirken, dass die Schaltvorrichtung Strom leitet, können bei niedrigeren Temperaturen bei niedrigeren Spannungen auftreten als bei höheren Temperaturen.
Um Spannungsspitzen zu verhindern oder abzuschwächen, wird in herkömmlichen Lösungen das Ein- und Ausschalten der Schaltvorrichtung langsam genug durchgeführt, um solche Spannungsspitzen innerhalb eines tolerierbaren Bereichs zu halten. Um dies zu erreichen, wurden Widerstände mit Steuerungsanschlüssen (beispielsweise Gate-Anschlüssen) von Schaltvorrichtungen gekoppelt. Allerdings wurden diese Widerstände für einen schlimmsten Fall ausgelegt, beispielsweise niedrigste Temperatur eines vorgegebenen Betriebsbereiches, was zu vergleichsweise hohen Widerständen im Zusammenhang mit zugehöriger hoher Verlustleistung der Schaltvorrichtung insbesondere bei höheren Betriebstemperaturen führte. Es ist eine Aufgabe, hier verbesserte Möglichkeiten zur Ansteuerung derartiger Schaltvorrichtungen zu schaffen.
KURZDARSTELLUNG
Es werden eine Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 10 sowie ein Verfahren nach Anspruch 17 bereitgestellt. Die Unteransprüche definieren weitere Ausführungsformen.
Gemäß einer Ausführungsform weist eine Vorrichtung eine Transistorvorrichtung, die einen Steuerungsanschluss, einen ersten Lastanschluss und einen zweiten Lastanschluss umfasst; eine Schaltung, die dazu ausgelegt ist, ein Schaltsteuersignal an einem Ausgang der Schaltung bereitzustellen; und eine zwischen dem Ausgang der Schaltung und dem Steuerungsanschluss der Transistorvorrichtung gekoppelte Steuerungsanschluss-Widerstandsanordnung auf. Die Schaltung ist dazu ausgelegt, die Steuerungsanschluss-Widerstandsanordnung zu steuern, um einen Widerstandswert der Steuerungsanschluss-Widerstandsanordnung in Abhängigkeit von Betriebsbedingungen der Transistorvorrichtung festzulegen, wobei die Betriebsbedingungen innerhalb eines vorgegebenen Bereichs von Betriebsbedingungen für die Transistorvorrichtung liegen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst eine Vorrichtung einen Schalttransistor, wobei der Schalttransistor einen ersten Lastanschluss, einen zweiten Lastanschluss und einen Steuerungsanschluss umfasst; einen ersten Widerstand, wobei ein erster Anschluss des ersten Widerstands mit dem Steuerungsanschluss gekoppelt ist und ein zweiter Anschluss des ersten Widerstands über einen ersten Schalter mit einer ersten Spannung gekoppelt ist, und die erste Spannung mit einem ersten Schaltzustand der Schaltvorrichtung verknüpft ist; einen zweiten Widerstand, wobei ein erster Anschluss des zweiten Widerstands mit dem Steuerungsanschluss gekoppelt ist und der zweite Anschluss des Widerstands über einen zweiten Schalter mit der ersten Spannung gekoppelt ist; und eine Schaltung zum Steuern des ersten und zweiten Schalters in Abhängigkeit von einem Schaltzustand, auf den die Transistorvorrichtung festzulegen ist, und in Abhängigkeit von einer mit der Temperatur verknüpften Betriebsbedingung.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst ein Verfahren das Bereitstellen eines ersten Steuerungsanschlusswiderstands für einen Transistorschalter mit einem Steuerungsanschluss und einem ersten und zweiten Lastanschluss bei ersten Betriebsbedingungen; und das Bereitstellen eines zweiten Steuerungsanschlusswiderstands bei zweiten Betriebsbedingungen, die sich von den ersten Betriebsbedingungen unterscheiden, wobei die ersten und zweiten Betriebsbedingungen innerhalb eines vorgegebenen Bereichs von Betriebsbedingungen liegen.
Die obige Kurzdarstellung ist lediglich dazu gedacht, einen kurzen Überblick über einige Merkmale einiger Ausführungsformen zu geben und ist nicht als begrenzend anzusehen. Insbesondere können andere Ausführungsformen andere Merkmale oder Komponenten als die oben erläuterten aufweisen.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist ein Blockdiagramm einer Schaltvorrichtung gemäß einer Ausführungsform;
2 ist ein Schaltplan, der eine Schaltvorrichtung gemäß einer Ausführungsform darstellt;
3 ist ein Schaltplan, der eine Schaltvorrichtung gemäß einer Ausführungsform darstellt;
4 ist ein Schaltplan, der eine Schaltvorrichtung gemäß einer Ausführungsform darstellt; und
5 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren gemäß einer Ausführungsform darstellt.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN
Verschiedene Ausführungsformen werden jetzt unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen ausführlich beschrieben. Diese Ausführungsformen sind lediglich als Beispiele gegeben und sind nicht als einschränkend aufzufassen. Während beispielsweise Ausführungsformen als mehrere Details oder Elemente umfassend beschrieben sein können, können bei anderen Ausführungsformen manche dieser Details oder Elemente weggelassen und/oder durch alternative Merkmale oder Elemente ersetzt sein. Sofern nicht anderweitig angegeben, können Merkmale oder Elemente von verschiedenen Ausführungsformen kombiniert werden, um weitere Ausführungsformen zu bilden. Variationen und Modifikationen, die im Hinblick auf eine der Ausführungsformen beschrieben werden, können ebenso auf andere Ausführungsformen angewendet werden.
In den gezeigten und beschriebenen Ausführungsformen kann jede direkte Verbindung oder Kopplung zwischen Komponenten, d. h. eine Verbindung oder Kopplung ohne Zwischenelemente, auch durch eine indirekte Verbindung oder Kopplung, d. h. eine Verbindung oder Kopplung mit einem oder mehreren zusätzlichen Zwischenelementen, ersetzt werden, solange der allgemeine Zweck der Verbindung oder Kopplung, beispielsweise das Übertragen einer bestimmten Art von Informationen, das Übertragen einer bestimmten Art von Signal oder das Bereitstellen einer bestimmten Art von Steuerung, im Wesentlichen erhalten wird.
Ausführungsformen beziehen sich auf Schaltvorrichtungen, die Transistorschalter umfassen. Schaltvorrichtungen und Transistoren werden allgemein als einen Steuerungsanschluss und mindestens zwei Lastanschlüsse aufweisend beschrieben. Durch Anwenden eines geeigneten Signals auf den Steuerungsanschluss kann wahlweise eine niederohmige elektrische Verbindung zwischen den Lastanschlüssen etabliert werden. Beispielsweise kann in einigen Anwendungen, wie etwa bei Leistungsschaltern, ein Lastanschluss mit einer Versorgungsspannung gekoppelt sein, und ein anderer Lastanschluss kann mit einer Last gekoppelt sein, und durch Anwenden geeigneter Signale auf den Steuerungsanschluss kann die Last wahlweise mit der Versorgungsspannung gekoppelt werden.
Im Falle eines Feldeffekttransistors, wie etwa eines MOSFET, entspricht der Steuerungsanschluss dem Gate-Anschluss, und die Lastanschlüsse entsprechen dem Source- und dem Drain-Anschluss. Im Falle eines Bipolartransistors entspricht der Steuerungsanschluss dem Basisanschluss, und die Lastanschlüsse entsprechen dem Emitter- und dem Kollektoranschluss. Im Falle eines Bipolartransistors mit isolierter Gate-Elektrode (IGBT – Insulated Gate Bipolar Transistor) entspricht der Steuerungsanschluss dem Gate-Anschluss, und die Lastanschlüsse entsprechen dem Kollektor- und Emitteranschluss.
Eine Transistor- oder Schaltvorrichtung wird als geschlossen oder eingeschaltet bezeichnet, wenn sie zwischen den Lastanschlüssen leitend ist. Sie wird als offen oder ausgeschaltet bezeichnet, wenn sie zwischen den Lastanschlüssen im Wesentlichen (d. h. abgesehen von einigen unerwünschten Leckströmen) nicht leitend ist.
Ein spezifizierter Bereich an Betriebsbedingungen (Betriebszuständen, englisch „operating conditions“), wie hier verwendet, bezieht sich auf Betriebsbedingungen, unter denen eine Vorrichtung verwendet werden soll, im Gegensatz zu Betriebsbedingungen außerhalb des spezifizierten Bereichs, wie etwa Überstrom oder Übertemperatur, die, beispielsweise, zu einer Beschädigung einer Vorrichtung führen können.
In einigen Ausführungsformen wird ein mit dem Steuerungsanschluss verknüpfter Widerstand in Abhängigkeit von Betriebsbedingungen festgelegt. Die Betriebsbedingungen können mit einer Temperatur verknüpft sein oder können einer Temperatur entsprechen. Insbesondere kann der Widerstand für Betriebsbedingungen, die mit niedrigeren Temperaturen verknüpft sind, erhöht werden. Dies kann, in einigen Ausführungsformen, Spannungsspitzen für niedrigere Temperaturen verringern, wohingegen Betriebsbedingungen, die mit höheren Temperaturen verknüpft sind, ein niedrigerer Widerstand verwendet werden kann, der Verlustleistung in einigen Ausführungsformen verringern kann.
Jetzt stellt, mit Zuwendung zu den Figuren, 1 ein Blockdiagramm einer Schaltvorrichtung gemäß einer Ausführungsform dar; die Schaltvorrichtung aus 1 umfasst eine Transistorvorrichtung 12 mit einem Steuerungsanschluss 13 und erstem und zweitem Lastanschluss 14, 15. In Abhängigkeit von einem auf den Steuerungsanschluss 13 angewendeten Signal s’ ist eine elektrische Verbindung zwischen den Lastanschlüssen 14, 15 geschlossen oder offen.
Die Transistorvorrichtung 12 wird durch eine Steuer- oder Treiberschaltung 10 gesteuert. Wie hier verwendet, kann sich eine Steuerschaltung oder Steuerung auf eine Schaltung beziehen, die ein Schalten (Öffnen und Schließen) der Transistorvorrichtung 12 durch Erzeugen von zugehörigen Signalimpulsen steuert. Eine Treiberschaltung bezieht sich auf Schaltungsteile, die dann das Steuersignal mit geeigneten Spannungspegeln zum Öffnen und Schließen der Transistorvorrichtung 12 ausgeben.
In der Ausführungsform aus 1 ist ferner eine Steuerungsanschluss-Widerstandsanordnung 11 zwischen der Steuer- und Treiberschaltung 10 und der Transistorvorrichtung 12 gekoppelt. Die Steuer- und Treiberschaltung 10 gibt ein Signal s zum Steuern des Schaltens der Transistorvorrichtung 12 aus, das dem Steuerungsanschluss 13 über die Widerstandsanordnung 11 bereitgestellt wird, wie das vorher erwähnte Signal s’. Ein Widerstandswert der Steuerungsanschluss-Widerstandsanordnung 11 beeinflusst eine Schaltgeschwindigkeit oder eine Transiente zwischen dem geschlossenen Zustand und dem offenen Zustand der Transistorvorrichtung 12 und umgekehrt. Die Widerstandsanordnung 11 in der Ausführungsform von 1 hat einen variablen Widerstandswert, der durch ein Steuersignal c der Steuer- und Treiberschaltung 10 gesteuert wird. Das Signal c kann in einem Steuerschaltungsteil oder einem Treiberschaltungsteil der Schaltung 10 erzeugt werden. Es sei darauf hingewiesen, dass die Widerstandsanordnung 11 separate Widerstände zum Einschalten und Ausschalten der Transistorvorrichtung 12 umfassen kann. In diesem Fall kann ein Variieren des Widerstands durch das Signal c für das Einschalten, das Ausschalten oder für das Einschalten und Ausschalten der Transistorvorrichtung 12 durchgeführt werden.
Insbesondere kann über das Steuersignal c ein Widerstandswert der Widerstandsanordnung 11 zum Einschalten der Transistorvorrichtung 12, zum Ausschalten der Transistorvorrichtung 12 oder beides für Betriebsbedingungen, die mit niedrigeren Temperaturen verknüpft sind, auf einen höheren Widerstandswert und für Betriebsbedingungen, die mit höheren Temperaturen verknüpft sind, auf niedrigere Widerstandswerte festgelegt werden.
In einigen Ausführungsformen kann die Temperatur direkt gemessen werden, und das Steuersignal c kann basierend auf einer Temperatur bestimmt werden. In anderen Ausführungsformen kann eine mit niedrigeren Temperaturen verknüpfte Betriebsbedingung ein Start einer Vorrichtung aus 1 sein und eine mit höherer Temperatur verknüpfte Betriebsbedingung kann eine Phase nach dem Start sein, beispielsweise nach einer bestimmten Zeit oder nach einer bestimmten Anzahl von Schaltereignissen, wie durch Signal s bestimmten Schaltimpulsen. Im letzteren Fall wird angenommen, dass sich die Vorrichtung aus 1 bei Betrieb aufheizt und beim Starten kalt sein kann. Beispielsweise können in Kraftfahrzeugumgebungen im Winter alle Vorrichtungen im Inneren eines Kraftfahrzeugs beim Starten kalt sein, sich aber nach einigem Fahren erwärmen.
In einigen Ausführungsformen können zum Wählen des Widerstands von Widerstandsanordnung 11 mehrere schaltbare Widerstände, die wahlweise aktiviert werden, bereitgestellt sein. Es sei darauf hingewiesen, dass, während in einigen Ausführungsformen zwei unterschiedliche Widerstandswerte zum Einschalten und/oder Ausschalten verwendet werden können, in anderen Ausführungsformen mehr als zwei unterschiedliche Werte, die mit mehr als zwei unterschiedlichen Betriebsbedingungen verknüpft sind, verwendet werden können. Daher ist eine Beschreibung einer Ausführungsform, die zwei unterschiedliche Betriebsbedingungen verwendet, nicht als die Möglichkeit von weiteren Betriebsbedingungen mit entsprechenden verknüpften Widerstandswerten ausschließend anzusehen.
Die 2 stellt einen Schaltplan einer Vorrichtung gemäß einer Ausführungsform dar. Die Vorrichtung aus 2 umfasst einen ersten Schalttransistor 29 und einen zweiten Schalttransistor 210, die in einer Halbbrückenkonfiguration angeordnet sind, um eine Last zu versorgen. Der erste Schalttransistor 29 und der zweite Schalttransistor 210 in der Ausführungsform von 2 sind als Bipolartransistoren mit isolierter Gate-Elektrode (IGBTs) umgesetzt. Der erste Schalttransistor 29 ist zwischen einer positiven Versorgungsspannung V+ und einer Last mit seinen Lastanschlüssen gekoppelt und der zweite Schalttransistor 210 ist zwischen der Last und einer negativen Versorgungsspannung V– oder Masse mit seinem Lastanschluss gekoppelt.
Eine Diode 211 ist parallel mit den Lastanschlüssen des ersten Schalttransistors 29 gekoppelt und eine Diode 212 ist parallel mit den Lastanschlüssen von Schalttransistor 210 gekoppelt. Diese Dioden ermöglichen im Fall von induktiven Lasten einen umgekehrten Stromfluss, wie im Fachgebiet hinlänglich bekannt.
Der erste Schalttransistor 29 wird auch als ein High-Side-Schalter bezeichnet (der die Last wahlweise mit einer positiven Versorgungsspannung koppelt) und der zweite Schalttransistor 210 wird auch als ein Low-Side-Schalter bezeichnet (der die Last mit einer negativen Versorgungsspannung oder Masse koppelt).
Der erste Schalttransistor 29 wird durch einen High-Side-Treiber 27 über zugehörige Gate-Widerstände (in 2 nicht gezeigt) angesteuert und der zweite Schalttransistor 210 wird durch einen Low-Side-Treiber 20 über zugehörige Gate-Widerstände 24, 25, 26 angesteuert. Da die Konfiguration des High-Side-Treibers 27 der Konfiguration des Low-Side-Treibers 20 entsprechen kann, sind nur der Low-Side-Treiber 20 und die zugehörigen Gate-Widerstände 24 bis 26 in 2 im Detail gezeigt und werden nachfolgend erläutert. Die Konfiguration des High-Side-Treibers 27 in einigen Ausführungsformen kann dieser Konfiguration des Low-Side-Treibers 20 entsprechen.
Der Low-Side-Treiber 20 umfasst die Schalter 21, 22 und 23. Die Schalter 21, 22 und 23 können als Transistorschalter umgesetzt sein. Der Schalter 21 kann geschlossen sein, um einen Gate-Anschluss des zweiten Schalttransistors 210 mit einer positiven Treiberspannung V_tr.+ zu koppeln. V_tr.+ kann niedriger als V+ sein, insbesondere in Hochspannungsanwendungen, wobei V+ eine vergleichsweise hohe Spannung ist, beispielsweise mehrere Zehn oder mehrere Hundert Volt. Insbesondere, wenn der Schalter 21 geschlossen ist, ist der Gate-Anschluss des zweiten Schalttransistors 210 über einen Widerstand 24 mit einem Widerstandswert R_G,on, der einen Gate-Widerstand bereitstellt, mit V_tr.+ gekoppelt, um den zweiten Schalttransistor 210 einzuschalten.
Ferner ist, um den zweiten Schalttransistor 210 auszuschalten, ein Schalter 22 geschlossen, um den Gate-Anschluss des zweiten Schalttransistors 210 über einen Widerstand 25 mit einer negativen Treiberspannung V_tr.– zu koppeln. Der Widerstand 25 stellt einen Gate-Widerstand R_G,off bereit.
In der Ausführungsform von 2 kann der Gate-Anschluss des zweiten Schalttransistors 210 durch Schließen eines Schalters 23 über einen Widerstand 26, der einen Gate-Widerstand R_G,safe bietet, ebenfalls mit V_tr.– gekoppelt sein. In Ausführungsformen ist R_G,safe größer als R_g,off, z. B. mindestens zweimal größer oder mindestens fünfmal größer, obwohl auch andere Beziehungen gelten können.
Bei herkömmlichen Lösungen ist der Schalter 23 bei bestimmten Fehlerbedingungen wie Überstrom- oder Kurzschlussbedingungen geschlossen, z. B. bei Betriebsbedingungen außerhalb eines Bereichs, für den der zweite Schalttransistor 210 spezifiziert ist. Dies verhindert eine Schaltüberspannung beim Ausschalten von Schalttransistor 210 in solchen Fehlerbedingungen. Bei solchen herkömmlichen Ansätzen wird dann ein entsprechendes Fehlersignal einer Steuerung bereitgestellt, die weitere Maßnahmen einleiten und beispielsweise die Vorrichtung in einen sicheren Zustand bringen kann.
In Ausführungsformen, zusätzlich oder alternativ zu diesem herkömmlichen Ansatz, wird der Schalter 23 auch innerhalb eines vorgegebenen Betriebsbereichs des Schalttransistors 210 für bestimmte Betriebsbedingungen verwendet, insbesondere für Betriebsbedingungen, die mit einer Temperatur verknüpft sind. Beispielsweise wird bei niedrigeren Temperaturen (beispielsweise Temperaturen unter einem Schwellwert) der Schalter 23 zum Ausschalten von Schalttransistor 210 verwendet, wohingegen bei anderen Betriebsbedingungen, beispielsweise Temperaturen über der Schwelle, der Schalter 22 verwendet wird. Mit anderen Worten, bei diesem Ansatz wirkt bei niedrigeren Temperaturen der Widerstand 26 als ein Gate-Widerstand und bei höheren Temperaturen wirkt der Widerstand 25 als ein Gate-Widerstand, sodass für niedrigere Temperaturen ein höherer Gate-Widerstand verwendet wird.
In anderen Ausführungsformen können die Betriebsbedingungen nicht direkt die Temperatur sein, sondern nur indirekt mit der Temperatur verknüpft sein. Beispielsweise kann während eines Startschaltens der Vorrichtung aus 2 der Schalter 23 verwendet werden und nach einer Startphase kann der Schalter 22 verwendet werden, um Schalttransistor 210 auszuschalten. Auch in diesem Fall sind die Betriebsbedingungen mit der Temperatur verknüpft, da Vorrichtungen beim Starten oft eine niedrigere Temperatur haben und sich dann während einer gewissen Betriebszeit aufheizen. Beispielsweise kann eine solche Startphase als eine Anzahl von Schaltimpulsen (d. h. eine Anzahl, wie häufig der Schalttransistor 210 ein- und ausgeschaltet wird) bestimmt sein oder kann durch eine Schwellzeit definiert sein.
Durch Verwenden eines höheren Gate-Widerstands beim Ausschalten unter Betriebsbedingungen, die mit niedrigeren Temperaturen verknüpft sind, können in einigen Ausführungsformen durch das Schalten verursachte Spannungsspitzen verhindert werden. Beim Ausschalten mit einem höheren Gate-Widerstand wird die Schalttransiente verlangsamt, was zu relativ höheren Schaltverlusten führt. Darüber hinaus kann in einigen Ausführungsformen durch Verwenden eines niedrigeren Gate-Widerstands unter Betriebsbedingungen, die mit höheren Temperaturen verknüpft sind, Verlustleistung verringert werden.
Die Temperatur kann durch einen herkömmlichen Temperatursensor gemessen werden, wie er in vielen IGBT-Modulen beispielsweise zum Bestimmen einer Übertemperatur eingesetzt wird. Dieser Temperatursensor kann beispielsweise die Temperatur eines Kühlkörpers oder einer Modulplatte messen. In anderen Ausführungsformen können spezielle Temperatursensoren vorgesehen sein. In einigen Ausführungsformen kann, selbst wenn die Betriebsbedingungen eine Startphase basierend auf einer Zeitschwelle oder einer Anzahl von Schaltvorgängen umfassen, das Verwenden von unterschiedlichen Betriebsbedingungen nur aktiviert sein, wenn die Temperatur zu Beginn des Startens unter einem Schwellwert liegt. In Kraftfahrzeuganwendungen kann beispielsweise im Sommer die Temperatur bereits beim Starten hoch genug sein, um nur der Widerstand 25 und den Schalter 22 zu verwenden, während im Winter, wenn die Temperaturen kälter sind, in Ausführungsformen der Schalter 24 und der Widerstand 26 verwendet werden können.
Andere herkömmliche Temperaturmessansätze für Halbleitervorrichtungen können ebenfalls verwendet werden.
In der Ausführungsform aus 2 hängt der Gate-Widerstand zum Ausschalten von Schalttransistor 210 von den Betriebsbedingungen ab, während der Gate-Widerstand zum Einschalten immer der gleiche ist (bestimmt durch den Widerstand 24). Dies ist in vielen Anwendungen ausreichend, bei denen das Ausschalten des Transistors im Hinblick auf Spannungsspitzen kritischer sein kann als das Einschalten. Beispielsweise in Umsetzungen, bei denen die Dioden 211, 212 als unipolare Dioden umgesetzt sind, wie etwa als Siliciumcarbid(SiC)-Schottky-Dioden, ist ihre Funktion in hohem Maße unabhängig von der Temperatur, was Spannungsspitzen beim Einschalten verhindert oder abschwächt. In anderen Ausführungsformen können die Dioden 211, 212 siliciumbasierte pn-, pn-n- oder pin-Dioden sein, die in ihren dynamischen elektrischen Eigenschaften ebenfalls eine signifikante Temperaturabhängigkeit aufweisen. In solchen Fällen kann auch ein variierender Gate-Widerstand zum Einschalten des zweiten Schalttransistors 210 vorgesehen sein. Ein Beispiel für eine solche Umsetzung wird jetzt unter Bezugnahme auf 3 beschrieben.
Die 3 stellt einen Schaltplan einer Vorrichtung gemäß einer Ausführungsform dar. Die Vorrichtung aus 3 umfasst einen ersten Schalttransistor 39 und einen zweiten Schalttransistor 310, die in einer Halbbrückenkonfiguration angeordnet sind, um eine Last zu versorgen. Der erste Schalttransistor 39 und der zweite Schalttransistor 310 in der Ausführungsform von 3 sind als Bipolartransistoren mit isolierter Gate-Elektrode (IGBTs) umgesetzt. Der erste Schalttransistor 39 ist zwischen einer positiven Versorgungsspannung V+ und einer Last mit seinen Lastanschlüssen gekoppelt und der zweite Schalttransistor 310 ist zwischen der Last und einer negativen Versorgungsspannung V– oder Masse mit seinem Lastanschluss gekoppelt.
Eine Diode 311 ist parallel mit den Lastanschlüssen des ersten Schalttransistors 39 gekoppelt und eine Diode 312 ist parallel mit den Lastanschlüssen von Schalttransistor 310 gekoppelt. Diese Dioden ermöglichen im Fall von induktiven Lasten einen umgekehrten Stromfluss, wie im Fachgebiet hinlänglich bekannt.
Der erste Schalttransistor 39 wird auch als ein High-Side-Schalter bezeichnet (der die Last wahlweise mit einer positiven Versorgungsspannung koppelt) und der zweite Schalttransistor 310 wird auch als ein Low-Side-Schalter bezeichnet (der die Last mit einer negativen Versorgungsspannung oder Masse koppelt).
Der erste Schalttransistor 39 wird durch einen High-Side-Treiber 37 über zugehörige Gate-Widerstände (in 3 nicht gezeigt) angesteuert und der zweite Schalttransistor 310 wird durch einen Low-Side-Treiber 30 über die zugehörigen Gate-Widerstände 34, 35, 36 angesteuert. Da die Konfiguration des High-Side-Treibers 37 der Konfiguration des Low-Side-Treibers 30 entsprechen kann, sind nur der Low-Side-Treiber 30 und die zugehörigen Gate-Widerstände 34 bis 36 in 3 im Detail gezeigt und werden nachfolgend erläutert. Die Konfiguration des High-Side-Treibers 37 in einigen Ausführungsformen kann dieser Konfiguration des Low-Side-Treibers 30 entsprechen.
Der Low-Side-Treiber 30 umfasst die Schalter 31, 32 und 33. Die Schalter 31, 32 und 33 können als Transistorschalter umgesetzt sein. Der Schalter 31 kann geschlossen sein, um einen Gate-Anschluss des zweiten Schalttransistors 310 mit einer positiven Treiberspannung V_tr.+ zu koppeln. V_tr.+ kann niedriger als V+ sein, insbesondere in Hochspannungsanwendungen, wobei V+ eine vergleichsweise hohe Spannung ist, beispielsweise mehrere Zehn oder mehrere Hundert Volt. Insbesondere, wenn der Schalter 31 geschlossen ist, ist der Gate-Anschluss des zweiten Schalttransistors 310 über einen Widerstand 34 mit einem Widerstandswert R_G,on, der einen Gate-Widerstand bereitstellt, mit V_tr.+ gekoppelt, um den zweiten Schalttransistor 310 einzuschalten.
Ferner ist, um den zweiten Schalttransistor 310 auszuschalten, ein Schalter 32 geschlossen, um den Gate-Anschluss des zweiten Schalttransistors 310 über einen Widerstand 35 mit einer negativen Treiberspannung V_tr.– zu koppeln. Der Widerstand 35 stellt einen Gate-Widerstand R_G,off bereit.
In der Ausführungsform von 3 kann der Gate-Anschluss des zweiten Schalttransistors 310 durch Schließen eines Schalters 33 über einen Widerstand 36, der einen Gate-Widerstand R_G,safe bietet, ebenfalls mit V_tr.– gekoppelt sein. In Ausführungsformen ist R_G,safe größer als R_g,off, z. B. mindestens zweimal größer oder mindestens fünfmal größer, obwohl auch andere Beziehungen gelten können.
Bei herkömmlichen Lösungen ist der Schalter 33 bei bestimmten Fehlerbedingungen wie Überstrom- oder Kurzschlussbedingungen geschlossen, d. h. bei Betriebsbedingungen außerhalb eines Bereichs, für den der zweite Schalttransistor 310 spezifiziert ist. Dies verhindert eine Schaltüberspannung beim Ausschalten des Schalttransistors 310 in solchen Fehlerbedingungen. Bei solchen herkömmlichen Ansätzen wird dann ein entsprechendes Fehlersignal einer Steuerung bereitgestellt, die weitere Maßnahmen einleiten und beispielsweise die Vorrichtung in einen sicheren Zustand bringen kann.
In Ausführungsformen, zusätzlich oder alternativ zu diesem herkömmlichen Ansatz, wird der Schalter 33 auch innerhalb eines vorgegebenen Betriebsbereichs des Schalttransistors 310 für bestimmte Betriebsbedingungen verwendet, insbesondere für Betriebsbedingungen, die mit einer Temperatur verknüpft sind. Beispielsweise wird bei niedrigeren Temperaturen (beispielsweise Temperaturen unter einem Schwellwert) der Schalter 33 zum Ausschalten des Schalttransistors 310 verwendet, wohingegen bei anderen Betriebsbedingungen, beispielsweise Temperaturen über der Schwelle, der Schalter 32 verwendet wird. Mit anderen Worten, bei diesem Ansatz wirkt bei niedrigeren Temperaturen der Widerstand 36 als ein Gate-Widerstand und bei höheren Temperaturen wirkt der Widerstand 35 als ein Gate-Widerstand, sodass für niedrigere Temperaturen ein höherer Gate-Widerstand verwendet wird.
In anderen Ausführungsformen können die Betriebsbedingungen nicht direkt die Temperatur sein, sondern nur indirekt mit der Temperatur verknüpft sein. Beispielsweise kann während eines Startschaltens der Vorrichtung aus 3 der Schalter 33 verwendet werden und nach einer Startphase kann der Schalter 32 verwendet werden, um Schalttransistor 310 auszuschalten. Auch in diesem Fall sind die Betriebsbedingungen mit der Temperatur verknüpft, da Vorrichtungen beim Starten oft eine niedrigere Temperatur haben und sich dann nach einer gewissen Betriebszeit aufheizen. Beispielsweise kann eine solche Startphase als eine Anzahl von Schaltimpulsen (d. h. eine Anzahl, wie häufig der Schalttransistor 310 ein- und ausgeschaltet wird) bestimmt sein oder kann durch eine Schwellzeit definiert sein.
Durch Verwenden eines höheren Gate-Widerstands beim Ausschalten unter Betriebsbedingungen, die mit niedrigeren Temperaturen verknüpft sind, können in einigen Ausführungsformen durch das Schalten verursachte Spannungsspitzen verhindert werden. Darüber hinaus kann in einigen Ausführungsformen durch Verwenden eines niedrigeren Gate-Widerstands unter Betriebsbedingungen, die mit höheren Temperaturen verknüpft sind, Verlustleistung verringert werden.
Die Temperatur kann durch einen herkömmlichen Temperatursensor gemessen werden, wie er in vielen IGBT-Modulen beispielsweise zum Bestimmen einer Übertemperatur eingesetzt wird. Dieser Temperatursensor kann beispielsweise die Temperatur eines Kühlkörpers oder einer Modulplatte messen. In anderen Ausführungsformen können spezielle Temperatursensoren vorgesehen sein. In einigen Ausführungsformen kann, selbst wenn die Betriebsbedingungen eine Startphase basierend auf einer Zeitschwelle oder einer Anzahl von Schaltvorgängen umfassen, das Verwenden von unterschiedlichen Betriebsbedingungen nur aktiviert sein, wenn die Temperatur zu Beginn des Startens unter einem Schwellwert liegt. In Kraftfahrzeuganwendungen kann beispielsweise im Sommer die Temperatur beim Starten hoch genug sein, um nur den Widerstand 35 und den Schalter 32 zu verwenden, während im Winter, wenn die Temperaturen kälter sind, in Ausführungsformen der Schalter 33 und der Widerstand 36 verwendet werden können.
Andere herkömmliche Temperaturmessansätze für Halbleitervorrichtungen können ebenfalls verwendet werden.
In der Ausführungsform aus 3 hängt der Gate-Widerstand zum Ausschalten des Schalttransistors 310 von den Betriebsbedingungen ab, während der Gate-Widerstand zum Einschalten immer der gleiche ist (bestimmt durch den Widerstand 34). Dies ist in vielen Anwendungen ausreichend, bei denen das Ausschalten des Transistors im Hinblick auf Spannungsspitzen kritischer sein kann als das Einschalten. Beispielsweise in Umsetzungen, bei denen die Dioden 311, 312 als unipolare Dioden umgesetzt sind, wie etwa als Siliciumcarbid(SiC)-Schottky-Dioden, ist ihre Funktion in hohem Maße unabhängig von der Temperatur, was Spannungsspitzen beim Einschalten verhindert oder abschwächt. In anderen Ausführungsformen können die Dioden 311, 312 siliciumbasierte pn-, pn-n- oder pin-Dioden sein, die in ihren dynamischen elektrischen Eigenschaften ebenfalls eine signifikante Temperaturabhängigkeit aufweisen. In solchen Fällen kann auch ein variierender Gate-Widerstand zum Einschalten des zweiten Schalttransistors 310 vorgesehen sein. Ein Beispiel für eine solche Umsetzung wird jetzt unter Bezugnahme auf 3 beschrieben.
Der oben beschriebene Betrieb der Ausführungsform aus 3 entspricht im Wesentlichen dem Betrieb der Ausführungsform aus 2. Zusätzlich umfasst die Ausführungsform aus 3 einen Schalter 38 zum wahlweiseen Koppeln des Gate-Anschlusses des zweiten Schalttransistors 310 mit der positiven Treiberspannung V_tr.+ über Widerstand 36. Ähnlich zu dem oben erläuterten Fall zum Ausschalten des zweiten Schalttransistors 310 kann durch Schließen des Schalters 38 der zweite Schalttransistor 310 unter Verwendung des höheren Gate-Widerstands 36 (im Vergleich zu Widerstand 34) in mit niedrigen Temperaturen verknüpften Betriebsbedingungen, beispielsweise beim Starten, eingeschaltet werden. In diesem Fall kann in bestimmten Betriebsphasen auch zum Einschalten ein höherer Gate-Widerstand vorgesehen sein und durch (Wieder-)Verwenden des Widerstands 36 muss kein zusätzlicher Widerstand vorgesehen werden. In anderen Ausführungsformen kann ein weiterer Widerstand mit einem höheren Widerstand als Widerstand 34 zum Einschalten von Schalttransistor 310 vorgesehen sein.
Die Betriebsbedingungen, die davon abhängen, ob Schalter 38 oder Schalter 31 zum Ausschalten des zweiten Schalttransistors 310 verwendet wird, können die gleichen sein, die zum Ausschalten verwendet werden (Verwenden von Schalter 32 oder 33), können aber auch unterschiedlich sein, beispielsweise unterschiedliche Temperatur- oder Zeitschwellen verwenden. In den Ausführungsformen aus 2 und 3 werden unterschiedliche Gate-Widerstände zum Steuern des zweiten Schalttransistors 210 oder 310 zumindest unter einigen Betriebsbedingungen, beispielsweise bei höheren Temperaturen, verwendet. In anderen Ausführungsformen können zumindest teilweise die gleichen Widerstände verwendet werden. Eine entsprechende Ausführungsform wird jetzt unter Bezugnahme auf 4 beschrieben.
Die Vorrichtung aus 4 umfasst einen ersten Schalttransistor 49 und einen zweiten Schalttransistor 410, die in einer Halbbrückenkonfiguration angeordnet sind, um eine Last zu versorgen. Der erste Schalttransistor 49 und der zweite Schalttransistor 410 in der Ausführungsform von 4 sind als Bipolartransistoren mit isolierter Gate-Elektrode (IGBTs) umgesetzt. Der erste Schalttransistor 49 ist zwischen einer positiven Versorgungsspannung V+ und einer Last mit seinen Lastanschlüssen gekoppelt und der zweite Schalttransistor 410 ist zwischen der Last und einer negativen Versorgungsspannung V– oder Masse mit seinem Lastanschluss gekoppelt.
Eine Diode 411 ist parallel mit den Lastanschlüssen des ersten Schalttransistors 49 gekoppelt und eine Diode 412 ist parallel mit den Lastanschlüssen von Schalttransistor 410 gekoppelt. Diese Dioden ermöglichen im Fall von induktiven Lasten einen umgekehrten Stromfluss, wie im Fachgebiet hinlänglich bekannt.
Der erste Schalttransistor 49 wird auch als ein High-Side-Schalter bezeichnet (der die Last wahlweise mit einer positiven Versorgungsspannung koppelt) und der zweite Schalttransistor 410 wird auch als ein Low-Side-Schalter bezeichnet (der die Last mit einer negativen Versorgungsspannung oder Masse koppelt).
Der erste Schalttransistor 49 wird durch einen High-Side-Treiber 47 über zugehörige Gate-Widerstände (in 2 nicht gezeigt) angesteuert und der zweite Schalttransistor 410 wird durch einen Low-Side-Treiber 40 über zugehörige Gate-Widerstände 44, 45 angesteuert. Da die Konfiguration des High-Side-Treibers 47 der Konfiguration des Low-Side-Treibers 40 entsprechen kann, sind nur der Low-Side-Treiber 40 und die zugehörigen Gate-Widerstände 44, 45 in 4 im Detail gezeigt und werden nachfolgend erläutert. Die Konfiguration des High-Side-Treibers 47 in einigen Ausführungsformen kann dieser Konfiguration von Low-Side-Treiber 40 entsprechen. Es sei darauf hingewiesen, dass Konfigurationen aus unterschiedlichen Ausführungsformen „gemischt“ sein können, z. B. kann ein High-Side-Treiber umgesetzt werden, wie im Hinblick auf 2 erörtert, und ein Low-Side-Treiber kann umgesetzt werden, wie unter Bezugnahme auf 4 erörtert, usw.
Der Treiber 40 umfasst einen Schalter 41, um den Transistor 410 durch Koppeln eines Gate-Anschlusses des zweiten Schalttransistors 410 mit V_tr.+ über den Widerstand 44 mit einem Widerstand R_G,on einzuschalten.
Ferner ist durch den zweiten Schalttransistor 410 der Gate-Anschluss des zweiten Schalttransistors 410 durch Schließen des Schalters 42 wahlweise mit V_tr.– gekoppelt. Der Gate-Anschluss von Transistor 410 ist dann auch über den Widerstand 44 mit V_tr gekoppelt.
Zusätzlich kann der Schalter 43 geschlossen sein, zusätzlich das Gate von Transistor 410 über die Diode 48 und einen Widerstand 45 mit einem Widerstandswert R_G,off mit V_tr.– koppelnd. Wenn der Schalter 43 geschlossen ist, entspricht der effektive Gate-Widerstand zum Öffnen des zweiten Schalttransistors 410 im Wesentlichen einer parallelen Verbindung der Widerstände 44, 45 mit einem effektiven Widerstand R = R_G,on × R_G,off/(R_G,on + R_G,off), was zu einem Widerstand führt, der kleiner als der Widerstand R_G,on ist. Es ist anzumerken, dass selbst wenn der Schalter 43 geschlossen ist, die Diode 48 verhindert, dass der Pfad über die Diode 48 und den Widerstand 45 effektiv zum Einschalten des zweiten Schalttransistors 410 ist.
In Ausführungsformen bei Betriebsbedingungen, die mit niedrigeren Temperaturen verknüpft sind, kann daher der Schalter 43 geöffnet werden, effektiv den Gate-Widerstand zum Ausschalten des zweiten Schalttransistors 410 erhöhend, und bei Betriebsbedingungen, die mit höheren Temperaturen verknüpft sind, kann der Schalter 43 geschlossen werden, effektiv den Gate-Widerstand verringernd. Die Betriebsbedingungen, wie im Hinblick auf 1 und 2 erläutert, können basierend auf einer Temperaturmessung oder auch basierend auf einer Zeit ab dem Starten bestimmt werden, beispielsweise durch Verwenden einer Zeitschwelle oder durch Zählen einer Anzahl von Schaltimpulsen.
Es sei auch darauf hingewiesen, dass in anderen Ausführungsformen die Diode 48 weggelassen sein kann, sodass sowohl zum Einschalten als auch zum Ausschalten des zweiten Schalttransistors 410 der effektive Gate-Widerstand variiert werden kann.
Wie aus den Ausführungsformen aus 2 bis 4 ersichtlich ist, können verschiedene Konfigurationen von Schaltern in einem Treiber und Gate-Widerständen verwendet werden, um einen variablen Gate-Widerstand in Abhängigkeit von Betriebsbedingungen bereitzustellen, insbesondere bei Betriebsbedingungen, die mit Temperatur verknüpft sind.
Die 5 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren gemäß einer Ausführungsform darstellt. Das Verfahren aus 5 kann unter Verwendung jeder der unter Bezugnahme auf 1 bis 4 erörterten Vorrichtungen umgesetzt werden, kann aber auch unabhängig davon umgesetzt werden. Nichtsdestotrotz wird, der Einfachheit der Bezugnahme halber und für ein besseres Verständnis, das Verfahren aus 5 unter Bezugnahme auf 1 bis 4 erläutert. Allerdings ist dies nicht als beschränkend aufzufassen.
Ferner ist, obwohl das Verfahren aus 5 als eine Reihe von Handlungen oder Ereignissen dargestellt wird, die Reihenfolge, in der diese Handlungen oder Ereignisse in 5 beschrieben und gezeigt sind, nicht als beschränkend aufzufassen.
Bei 50 umfasst das Verfahren aus 5 das Bereitstellen eines ersten Steuerungsanschlusswiderstands bei ersten Betriebsbedingungen. Der erste Steuerungsanschlusswiderstand kann beispielsweise bereitgestellt werden durch das Schließen entsprechender Schalter in Treibern, wie den Treibern 20, 30 und 40 aus 2 bis 4 oder durch das entsprechende Bereitstellen von Steuersignal c aus 1.
Der Steuerungsanschlusswiderstand ist ein Widerstand, über den Steuersignale einem Steuerungsanschluss einer Schaltvorrichtung, insbesondere einem Transistor, bereitgestellt werden.
Bei 51 umfasst das Verfahren das Bereitstellen eines zweiten Steuerungsanschlusswiderstands bei zweiten Betriebsbedingungen, die sich von den ersten Betriebsbedingungen unterscheiden. Das Bereitstellen des zweiten Steuerungsanschlusswiderstands kann das Schließen der Schalter und der Treiber 20, 30 oder 40 aus 2 bis 4 oder das entsprechende Einstellen eines Steuersignals c in 1 umfassen.
Die ersten und zweiten Betriebsbedingungen können mit Temperatur verknüpft sein, beispielsweise mit bestimmten Temperaturbereichen. Beispielsweise können die ersten Betriebsbedingungen mit niedrigeren Temperaturen verknüpft sein als die zweiten Betriebsbedingungen. In diesem Fall kann der erste Steuerungsanschlusswiderstand einen höheren Widerstandswert haben als der zweite Steuerungsanschlusswiderstand. Die ersten Betriebsbedingungen können beispielsweise mit einer Startphase verknüpft sein, während die zweiten Betriebsbedingungen mit einer Phase nach dem Start verknüpft sein können.
Der erste und zweite Steuerungsanschlusswiderstand können zum Einschalten einer Schaltvorrichtung, die den Steuerungsanschluss aufweist, oder zum Ausschalten einer Schaltvorrichtung, die den Steuerungsanschluss aufweist, oder zu beidem bereitgestellt sein. Unterschiedliche Widerstände können zum Einschalten und zum Ausschalten bereitgestellt sein.
Gemäß einiger Ausführungsformen werden die folgenden Beispiele bereitgestellt:
Beispiel 1. Vorrichtung, die Folgendes umfasst:
eine Transistorvorrichtung, die einen Steuerungsanschluss, einen ersten Lastanschluss und einen zweiten Lastanschluss umfasst,
eine Schaltung, die eingerichtet ist, ein Schaltsteuersignal an einem Ausgang der Schaltung bereitzustellen,
eine zwischen dem Ausgang der Schaltung und dem Steuerungsanschluss der Transistorvorrichtung gekoppelte Steuerungsanschluss-Widerstandsanordnung,
wobei die Schaltung eingerichtet ist, die Steuerungsanschluss-Widerstandsanordnung zu steuern, um einen Widerstandswert der Steuerungsanschluss-Widerstandsanordnung in Abhängigkeit von Betriebsbedingungen der Transistorvorrichtung festzulegen, wobei die Betriebsbedingungen innerhalb eines spezifizierten Bereichs von Betriebsbedingungen für die Transistorvorrichtung liegen.
Beispiel 2. Vorrichtung nach Beispiel 1, wobei die Transistorvorrichtung einen Bipolartransistor mit isolierter Gate-Elektrode umfasst.
Beispiel 3. Vorrichtung nach Beispiel 1 oder 2, wobei die Schaltung eingerichtet ist, die Steueranschluss-Widerstandsanordnung zu steuern, den Widerstand für das Einschalten der Transistorvorrichtung oder das Ausschalten der Transistorvorrichtung oder für beides festzulegen.
Beispiel 4. Vorrichtung nach einem der Beispiele 1–3, wobei die Betriebsbedingungen mit einer Temperatur der Transistorvorrichtung verknüpft sind (einer Temperatur zugeordnet sind).
Beispiel 5. Vorrichtung nach Beispiel 4, wobei das Festlegen des Widerstands das Festlegen des Widerstands auf einen höheren Widerstandswert bei niedrigeren Temperaturen und auf einen niedrigeren Widerstandswert bei höheren Temperaturen umfasst.
Beispiel 6. Vorrichtung nach Beispiel 4 oder 5, wobei mit einer niedrigeren Temperatur verknüpfte (zugeordnete) Betriebsbedingungen eine Startphase der Vorrichtung umfassen, und wobei mit höheren Temperaturen verknüpfte (zugeordnete) Betriebsbedingungen einen Betrieb nach der Startphase umfassen.
Beispiel 7. Vorrichtung nach Beispiel 6, wobei die Schaltung eingerichtet ist, den Widerstand basierend auf einer Zeit nach einem Start der Vorrichtung oder auf einer Anzahl von Schaltimpulsen nach dem Start festzulegen.
Beispiel 8. Vorrichtung nach einem der Beispiele 1–7, wobei die Schaltung einen Treiber umfasst, wobei der Treiber mehrere Schalter, um den Steuerungsanschluss wahlweise mit einer ersten Spannung zum Schließen des Schalttransistors oder einer zweiten Spannung zum Öffnen des Schalttransistors zu koppeln, und mindestens einen Schalter zum Festlegen des Widerstandswerts umfasst.
Beispiel 9. Vorrichtung nach einem der Beispiele 1–8, wobei die Steuerungsanschluss-Widerstandsanordnung mehrere Widerstände umfasst.
Beispiel 10. Vorrichtung, die Folgendes umfasst:
einen Schalttransistor, wobei der Schalttransistor einen ersten Lastanschluss, einen zweiten Lastanschluss und einen Steuerungsanschluss umfasst,
einen ersten Widerstand, wobei ein erster Anschluss des ersten Widerstands mit dem Steuerungsanschluss gekoppelt ist und ein zweiter Anschluss des ersten Widerstands über einen ersten Schalter mit einer ersten Spannung gekoppelt ist, wobei die erste Spannung mit einem ersten Schaltzustand der Schaltvorrichtung verknüpft ist,
einen zweiten Widerstand, wobei ein erster Anschluss des zweiten Widerstands mit dem Steuerungsanschluss gekoppelt ist und der zweite Anschluss des Widerstands über einen zweiten Schalter mit der ersten Spannung gekoppelt ist, und
eine Schaltung zum Steuern des ersten und zweiten Schalters in Abhängigkeit von einem Schaltzustand, auf den die Transistorvorrichtung zu setzen ist, und in Abhängigkeit von einer mit der Temperatur verknüpften (zugeordneten) Betriebsbedingung.
Beispiel 11. Vorrichtung nach Beispiel 10, wobei der erste Widerstand einen niedrigeren Widerstandswert als der zweite Widerstand hat, und wobei die Schaltung eingerichtet ist, den ersten Schalter bei mit höheren Temperaturen verknüpften Betriebsbedingungen und den zweiten Schalter bei mit niedrigeren Temperaturen verknüpften Betriebsbedingungen, zu betätigen.
Beispiel 12. Vorrichtung nach Beispiel 10 oder 11, wobei der zweite Anschluss des ersten Transistors mit einem ersten Anschluss des ersten Schalters gekoppelt ist, ein zweiter Anschluss des ersten Schalters mit der ersten Spannung gekoppelt ist, und wobei der zweite Anschluss des zweiten Widerstands mit einem ersten Anschluss des zweiten Schalters gekoppelt ist, wobei ein zweiter Anschluss des zweiten Schalters mit dem ersten Anschluss des ersten Schalters gekoppelt ist.
Beispiel 13. Vorrichtung nach Beispiel 12, die ferner eine zwischen den zweiten Widerstand und den zweiten Schalter gekoppelte Diode umfasst.
Beispiel 14. Vorrichtung nach Anspruch 13, die ferner einen dritten, zwischen den ersten Widerstand und eine zweite Spannung, die von der ersten Spannung verschieden ist, gekoppelten Schalter umfasst, wobei die zweite Spannung mit einem zweiten Schaltzustand der Transistorvorrichtung verknüpft ist.
Beispiel 15. Vorrichtung nach einem der Beispiele 10–14, die ferner einen dritten Widerstand umfasst, wobei ein erster Anschluss des dritten Widerstands mit einem Steuerungsanschluss der Transistorvorrichtung gekoppelt ist und ein zweiter Anschluss des dritten Widerstands über einen dritten Schalter mit einer zweiten Spannung gekoppelt ist, wobei die zweite Spannung mit einem zweiten Schaltzustand der Schaltvorrichtung verknüpft ist.
Beispiel 16. Vorrichtung nach Beispiel 15, die ferner einen vierten, zwischen die zweite Spannung und den zweiten Widerstand gekoppelten Schalter umfasst, wobei die Schaltung eingerichtet ist, den dritten Schalter und den vierten Schalter in Abhängigkeit vom Schaltzustand, auf den der Transistor zu setzen ist, und von den mit Temperatur verknüpften Betriebsbedingungen zu steuern.
Beispiel 17. Verfahren, das Folgendes umfasst:
Bereitstellen eines ersten Steuerungsanschlusswiderstands für einen Transistorschalter mit einem Steuerungsanschluss und erstem und zweitem Lastanschluss bei ersten Betriebsbedingungen, und
Bereitstellen eines zweiten Steuerungsanschlusswiderstands bei zweiten Betriebsbedingungen, die sich von den ersten Betriebsbedingungen unterscheiden, wobei die ersten und zweiten Betriebsbedingungen innerhalb eines spezifizierten Bereichs von Betriebsbedingungen des Transistorschalters liegen.
Beispiel 18. Verfahren nach Beispiel 17, wobei die ersten und zweiten Betriebsbedingungen mit unterschiedlichen Temperaturbereichen verknüpft sind.
Beispiel 19. Verfahren nach Beispiel 18, wobei die ersten Betriebsbedingungen mit niedrigeren Temperaturen verknüpft sind als die ersten Betriebsbedingungen und wobei der erste Steuerungsanschlusswiderstand höher als der zweite Steuerungsanschlusswiderstand ist.
Beispiel 20. Verfahren nach Beispiel 18 oder 19, wobei die ersten Betriebsbedingungen mit einer Startphase verknüpft sind und wobei die zweiten Betriebsbedingungen mit einer Phase nach dem Start verknüpft sind.
Die obigen Ausführungsformen dienen nur als Beispiele und sind nicht als einschränkend aufzufassen.

Claims

Vorrichtung, die Folgendes umfasst: eine Transistorvorrichtung, die einen Steuerungsanschluss, einen ersten Lastanschluss und einen zweiten Lastanschluss umfasst, eine Schaltung, die eingerichtet ist, ein Schaltsteuersignal an einem Ausgang der Schaltung bereitzustellen, eine zwischen dem Ausgang der Schaltung und dem Steuerungsanschluss der Transistorvorrichtung gekoppelte Steuerungsanschluss-Widerstandsanordnung, wobei die Schaltung eingerichtet ist, die Steuerungsanschluss-Widerstandsanordnung zu steuern, einen Widerstandswert der Steuerungsanschluss-Widerstandsanordnung in Abhängigkeit von Betriebsbedingungen der Transistorvorrichtung festzulegen, wobei die Betriebsbedingungen innerhalb eines spezifizierten Bereichs von Betriebsbedingungen für die Transistorvorrichtung liegen.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Transistorvorrichtung einen Bipolartransistor mit isolierter Gate-Elektrode umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Schaltung eingerichtet ist, die Steueranschluss-Widerstandsanordnung zu steuern, den Widerstandswert für das Einschalten der Transistorvorrichtung oder das Ausschalten der Transistorvorrichtung oder für beides festzulegen.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1–3, wobei die Betriebsbedingungen mit einer Temperatur der Transistorvorrichtung verknüpft sind (einer Temperatur zugeordnet sind).
Vorrichtung nach Anspruch 4, wobei das Festlegen des Widerstandswerts das Festlegen des Widerstandswerts auf einen höheren Widerstandswert bei niedrigeren Temperaturen und auf einen niedrigeren Widerstandswert bei höheren Temperaturen umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, wobei mit einer niedrigeren Temperatur verknüpfte (zugeordnete) Betriebsbedingungen eine Startphase der Vorrichtung umfassen, und wobei mit höheren Temperaturen verknüpfte (zugeordnete) Betriebsbedingungen einen Betrieb nach der Startphase umfassen.
Vorrichtung nach Anspruch 6, wobei die Schaltung eingerichtet ist, den Widerstandswert basierend auf einer Zeit nach einem Start der Vorrichtung oder auf einer Anzahl von Schaltimpulsen nach dem Start festzulegen.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1–7, wobei die Schaltung einen Treiber umfasst, wobei der Treiber mehrere Schalter, um den Steuerungsanschluss wahlweise mit einer ersten Spannung zum Schließen der Transistorvorrichtung oder einer zweiten Spannung zum Öffnen der Transistorvorrichtung zu koppeln, und mindestens einen Schalter zum Festlegen des Widerstandswerts umfasst.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1–8, wobei die Steuerungsanschluss-Widerstandsanordnung mehrere Widerstände umfasst.
Vorrichtung, die Folgendes umfasst: einen Schalttransistor, wobei der Schalttransistor einen ersten Lastanschluss, einen zweiten Lastanschluss und einen Steuerungsanschluss umfasst, einen ersten Widerstand, wobei ein erster Anschluss des ersten Widerstands mit dem Steuerungsanschluss gekoppelt ist und ein zweiter Anschluss des ersten Widerstands über einen ersten Schalter mit einer ersten Spannung gekoppelt ist, wobei die erste Spannung mit einem ersten Schaltzustand des Schalttransistors verknüpft ist, einen zweiten Widerstand, wobei ein erster Anschluss des zweiten Widerstands mit dem Steuerungsanschluss gekoppelt ist und der zweite Anschluss des zweiten Widerstands über einen zweiten Schalter mit der ersten Spannung gekoppelt ist, und eine Schaltung zum Steuern des ersten und zweiten Schalters in Abhängigkeit von einem Schaltzustand, auf den der Schalttransistor zu setzen ist, und in Abhängigkeit von einer mit der Temperatur verknüpften (zugeordneten) Betriebsbedingung.
Vorrichtung nach Anspruch 10, wobei der erste Widerstand einen niedrigeren Widerstandswert als der zweite Widerstand aufweist und wobei die Schaltung eingerichtet ist, den ersten Schalter bei mit höheren Temperaturen verknüpften Betriebsbedingungen und den zweiten Schalter bei mit niedrigeren Temperaturen verknüpften Betriebsbedingungen, zu betätigen.
Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, wobei der zweite Anschluss des ersten Widerstands mit einem ersten Anschluss des ersten Schalters gekoppelt ist, ein zweiter Anschluss des ersten Schalters mit der ersten Spannung gekoppelt ist und wobei der zweite Anschluss des zweiten Widerstands mit einem ersten Anschluss des zweiten Schalters gekoppelt ist, wobei ein zweiter Anschluss des zweiten Schalters mit dem ersten Anschluss des ersten Schalters gekoppelt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 12, die ferner eine zwischen den zweiten Widerstand und den zweiten Schalter gekoppelte Diode umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 13, die ferner einen dritten, zwischen den ersten Widerstand und eine zweite Spannung, die von der ersten Spannung verschieden ist, gekoppelten Schalter umfasst, wobei die zweite Spannung mit einem zweiten Schaltzustand des Schalttransistors verknüpft ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10–14, die ferner einen dritten Widerstand umfasst, wobei ein erster Anschluss des dritten Widerstands mit einem Steuerungsanschluss des Schalttransistors gekoppelt ist und ein zweiter Anschluss des dritten Widerstands über einen dritten Schalter mit einer zweiten Spannung gekoppelt ist, wobei die zweite Spannung mit einem zweiten Schaltzustand des Schalttransistors verknüpft ist.
Vorrichtung nach Anspruch 15, die ferner einen vierten, zwischen die zweite Spannung und den zweiten Widerstand gekoppelten Schalter umfasst, wobei die Schaltung eingerichtet ist, den dritten Schalter und den vierten Schalter in Abhängigkeit vom Schaltzustand, auf den der Schalttransistor zu setzen ist, und von den mit Temperatur verknüpften Betriebsbedingungen zu steuern.
Verfahren, das Folgendes umfasst: Bereitstellen eines ersten Steuerungsanschlusswiderstands für einen Transistorschalter mit einem Steuerungsanschluss und erstem und zweitem Lastanschluss bei ersten Betriebsbedingungen, und Bereitstellen eines zweiten Steuerungsanschlusswiderstands bei zweiten Betriebsbedingungen, die sich von den ersten Betriebsbedingungen unterscheiden, wobei die ersten und zweiten Betriebsbedingungen innerhalb eines spezifizierten Bereichs von Betriebsbedingungen des Transistorschalters liegen.
Verfahren nach Anspruch 17, wobei die ersten und zweiten Betriebsbedingungen mit unterschiedlichen Temperaturbereichen verknüpft sind.
Verfahren nach Anspruch 18, wobei die ersten Betriebsbedingungen mit niedrigeren Temperaturen verknüpft sind als die ersten Betriebsbedingungen und wobei der erste Steuerungsanschlusswiderstand höher als der zweite Steuerungsanschlusswiderstand ist.
Verfahren nach Anspruch 18, wobei die ersten Betriebsbedingungen mit einer Startphase verknüpft sind und wobei die zweiten Betriebsbedingungen mit einer Phase nach dem Start verknüpft sind.