DE102020101549A1 - CONTROL CIRCUIT FOR POWER SEMICONDUCTORS - Google Patents

CONTROL CIRCUIT FOR POWER SEMICONDUCTORS Download PDF

Info

Publication number
DE102020101549A1
DE102020101549A1 DE102020101549.6A DE102020101549A DE102020101549A1 DE 102020101549 A1 DE102020101549 A1 DE 102020101549A1 DE 102020101549 A DE102020101549 A DE 102020101549A DE 102020101549 A1 DE102020101549 A1 DE 102020101549A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
control circuit
power semiconductor
collector
signal
change
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
DE102020101549.6A
Other languages
German (de)
Inventor
Daniel Eckstein
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Schaeffler Technologies AG and Co KG
Original Assignee
Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Schaeffler Technologies AG and Co KG filed Critical Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority to DE102020101549.6A priority Critical patent/DE102020101549A1/en
Publication of DE102020101549A1 publication Critical patent/DE102020101549A1/en
Ceased legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/42—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
    • H02M7/44—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/53—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M7/537—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/08—Circuits specially adapted for the generation of control voltages for semiconductor devices incorporated in static converters
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/0003—Details of control, feedback or regulation circuits
    • H02M1/0009—Devices or circuits for detecting current in a converter
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/0048—Circuits or arrangements for reducing losses
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/44—Circuits or arrangements for compensating for electromagnetic interference in converters or inverters
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B70/00—Technologies for an efficient end-user side electric power management and consumption
    • Y02B70/10—Technologies improving the efficiency by using switched-mode power supplies [SMPS], i.e. efficient power electronics conversion e.g. power factor correction or reduction of losses in power supplies or efficient standby modes

Abstract

In einer Ansteuerschaltung (20) für einen Leistungshalbleiter (11) in einem Wechselrichter (100) ist eine Gegentaktendstufe (22) mit einem Gate des Leistungshalbleiters (11) verbunden. Mittels Referenzspannungswerten können die zeitliche Änderung des Kollektor-Stroms und die zeitliche Änderung der Kollektor-Emitter-Spannung des Leistungshalbleiters (11) über einen Gate-Strom auf vorgegebene Werte geregelt werden. Der Wechselrichter (100) kann insbesondere Teil eines elektrischen Antriebssystems sein.In a control circuit (20) for a power semiconductor (11) in an inverter (100), a push-pull output stage (22) is connected to a gate of the power semiconductor (11). By means of reference voltage values, the change in the collector current over time and the change over time in the collector-emitter voltage of the power semiconductor (11) can be regulated to predetermined values via a gate current. The inverter (100) can in particular be part of an electrical drive system.

Description

Die Erfindung betrifft eine Ansteuerschaltung für einen Leistungshalbleiter in einem elektrischen Antriebssystem, insbesondere für einen Leistungshalbleiter in einem Wechselrichter.The invention relates to a control circuit for a power semiconductor in an electrical drive system, in particular for a power semiconductor in an inverter.

In elektrischen Antriebssystemen, etwa für ein Kraftfahrzeug, wird eine elektrische Maschine von einer Batterie mit elektrischer Energie versorgt. Zwischen die Batterie und die elektrische Maschine ist ein Wechselrichter geschaltet, welcher den von der Batterie gelieferten Gleichstrom in einen Wechselstrom, häufig einen Drehstrom, wandelt. Dazu werden im Wechselrichter üblicherweise Leistungshalbleiter verwendet. Diese Leistungshalbleiter müssen in geeigneter Weise angesteuert werden, etwa über Pulswellenmodulation, um die je nach Beanspruchung (etwa je nach Fahrsituation bei einem Kraftfahrzeug) erforderliche Drehzahl und das erforderliche Drehmoment durch die elektrische Maschine bereitstellen zu können. Die wesentliche Rolle der Ansteuerschaltung ist dabei, die Leistungshalbleiter im richtigen Takt von einem sperrenden Zustand in einen leitenden Zustand zu schalten und umgekehrt. Nach dem Stand der Technik wird dazu eine ungeregelte Gegentaktendstufe verwendet, in Verbindung mit einem Vorwiderstand.In electrical drive systems, for example for a motor vehicle, an electrical machine is supplied with electrical energy from a battery. An inverter is connected between the battery and the electrical machine, which converts the direct current supplied by the battery into an alternating current, often a three-phase current. For this purpose, power semiconductors are usually used in the inverter. These power semiconductors must be controlled in a suitable manner, for example via pulse wave modulation, in order to be able to provide the required speed and torque by the electric machine depending on the load (e.g. depending on the driving situation in a motor vehicle). The main role of the control circuit is to switch the power semiconductors in the correct cycle from a blocking state to a conducting state and vice versa. According to the state of the art, an unregulated push-pull output stage is used in conjunction with a series resistor.

Die Ansteuerschaltung mit den Leistungshalbleitern wird aus Sicherheitsgründen auf Maximallast ausgelegt, d.h. es wird durch die Auslegung der Schaltung gewährleistet, dass die Leistungshalbleiter auch bei Maximallast des Wechselrichters noch innerhalb des sogenannten höchstzulässigen sicheren Arbeitsbereichs (Safe Operation Area, SOA), welcher vom jeweiligen Leistungshalbleiterelement abhängt und vom Hersteller angegeben wird, arbeiten. Dies wird insbesondere durch einen entsprechend dimensionierten Gate-Vorwiderstand erreicht. Gerade im Kraftfahrzeugbereich arbeitet das jeweilige Antriebssystem, also der Elektromotor des Kraftfahrzeugs für den Fahrantrieb, und damit der zugehörige Wechselrichter, während eines bei weitem überwiegenden Teils der Betriebszeit weit ab der Maximallast. Durch die Auslegung der Ansteuerschaltung auf Maximallast ergeben sich hierbei signifikante Verluste und somit ein deutlich verringerter Wirkungsgrad des Antriebssystems. Dies erfordert, bei festgesetzter Reichweite eines Fahrzeugs, eine größere, damit schwerere und ressourcenintensivere Batterie, und natürlich entsprechend mehr elektrische Energie beim Laden der Batterie. Die Auslegung der Ansteuerschaltung auf Maximallast umfasst es insbesondere auch, sicherzustellen, dass der höchstzulässige sichere Arbeitsbereich auch nicht durch Einschaltüberströme (wenn der Leistungshalbleiter vom sperrenden in den leitenden Zustand geschalten wird) oder Ausschaltüberspannungen (wenn der Leistungshalbleiter vom leitenden in den sperrenden Zustand geschalten wird) verlassen wird.The control circuit with the power semiconductors is designed for maximum load for safety reasons, i.e. the design of the circuit ensures that the power semiconductors are still within the so-called maximum permissible safe operating area (SOA), which depends on the respective power semiconductor element, even with the maximum load of the inverter and is specified by the manufacturer. This is achieved in particular by means of a correspondingly dimensioned gate series resistor. In the motor vehicle sector in particular, the respective drive system, that is to say the electric motor of the motor vehicle for the traction drive, and thus the associated inverter, work far from the maximum load during by far the majority of the operating time. The design of the control circuit for maximum load results in significant losses and thus a significantly reduced efficiency of the drive system. With a fixed range of a vehicle, this requires a larger and therefore heavier and more resource-intensive battery, and of course correspondingly more electrical energy when charging the battery. The design of the control circuit for maximum load also includes, in particular, ensuring that the maximum permissible safe working range is not caused by inrush overcurrents (when the power semiconductor is switched from the blocking to the conductive state) or switch-off overvoltages (when the power semiconductor is switched from the conductive to the blocking state) is left.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Ansteuerschaltung für einen Leistungshalbleiter in einem elektrischen Antriebssystem anzugeben, welcher einen Betrieb des Antriebssystems mit gegenüber dem Stand der Technik gesteigertem Wirkungsgrad ermöglicht.The object of the invention is therefore to specify a control circuit for a power semiconductor in an electrical drive system which enables the drive system to be operated with an efficiency that is higher than that of the prior art.

Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Ansteuerschaltung gemäß Anspruch 1. Die Unteransprüche enthalten vorteilhafte Weiterbildungen.This object is achieved by a control circuit according to claim 1. The subclaims contain advantageous developments.

Die erfindungsgemäße Ansteuerschaltung für einen Leistungshalbleiter in einem Wechselrichter, insbesondere für ein Antriebssystem, hat eine Gegentaktendstufe, die mit einem Gate des Leistungshalbleiters verbunden ist. Erfindungsgemäß ist die Ansteuerschaltung konfiguriert, eine zeitliche Änderung einer Kollektor-Emitter-Spannung des Leistungshalbleiters und eine zeitliche Änderung eines Kollektor-Stroms des Leistungshalbleiters zu regeln. Die Beeinflussung der zeitlichen Änderungen dieser Größen kann über eine Änderung eines Gate-Stroms des Leitungshalbleiters erfolgen. Die Regelung der zeitlichen Änderung der Kollektor-Emitter-Spannung und der zeitlichen Änderung des Kollektor-Stroms erlaubt es, von der statischen Auslegung der Ansteuerschaltung auf Maximallast abzurücken. Insbesondere kann der Gate-Vorwiderstand kleiner dimensioniert werden. In der Folge ergeben sich geringere Verluste, also ein erhöhter Wirkungsgrad, und der Betriebsbereich des Leistungshalbleiters kann besser ausgenutzt werden. Dies erleichtert es zusätzlich, den Leistungshalbleiter an Betriebspunkten zu betreiben, in denen elektromagnetische Störemissionen verringert sind, was zu einer verbesserten elektromagnetischen Verträglichkeit (EMV) des Antriebssystems führt. Insbesondere ermöglicht ein vergrößerter nutzbarer Anteil des Betriebsbereichs es, im Betrieb einen vertretbaren Kompromiss zwischen Wirkungsgrad und EMV zu finden.The control circuit according to the invention for a power semiconductor in an inverter, in particular for a drive system, has a push-pull output stage which is connected to a gate of the power semiconductor. According to the invention, the control circuit is configured to regulate a change over time in a collector-emitter voltage of the power semiconductor and a change over time in a collector current of the power semiconductor. The changes in these variables over time can be influenced by changing a gate current of the line semiconductor. The regulation of the change in the collector-emitter voltage over time and the change in the collector current over time makes it possible to move away from the static design of the control circuit to maximum load. In particular, the gate series resistor can be made smaller. As a result, there are lower losses, that is to say increased efficiency, and the operating range of the power semiconductor can be better utilized. This also makes it easier to operate the power semiconductor at operating points in which electromagnetic interference emissions are reduced, which leads to improved electromagnetic compatibility (EMC) of the drive system. In particular, an increased usable portion of the operating range makes it possible to find an acceptable compromise between efficiency and EMC during operation.

In einer Ausführungsform ist die Ansteuerschaltung dazu konfiguriert, die zeitliche Änderung des Kollektor-Stromes und / oder die zeitliche Änderung der Kollektor-Emitter-Spannung jeweils auf einen von einem Arbeitspunkt des Wechselrichters abhängigen vorgegebenen Wert zu regeln. Dies ermöglicht einen zuverlässigen und sicheren Betrieb des Leistungshalbleiters und damit der Ansteuerschaltung.In one embodiment, the control circuit is configured to regulate the change in the collector current over time and / or the change in the collector-emitter voltage over time to a predetermined value that is dependent on an operating point of the inverter. This enables reliable and safe operation of the power semiconductor and thus of the control circuit.

In einer konkreteren Weiterbildung ist die Ansteuerschaltung dabei derart konfiguriert, dass die zeitliche Änderung des Kollektor-Stromes und / oder die zeitliche Änderung der Kollektor-Emitter-Spannung durch eine Referenzspannung festgelegt wird, und zwar durch einen jeweils separaten Wert der Referenzspannung für die Schaltung des Leistungshalbleiters vom sperrenden in den leitenden Zustand und für die Schaltung des Leistungshalbleiters vom leitenden in den sperrenden Zustand.In a more specific development, the control circuit is configured in such a way that the change in the collector current over time and / or the change in the collector-emitter voltage over time is determined by a reference voltage, specifically by a separate value in each case Reference voltage for switching the power semiconductor from the blocking to the conductive state and for switching the power semiconductor from the conductive to the blocking state.

In einer Ausgestaltung beinhaltet die Ansteuerschaltung eine Signalerzeugungsschaltung. Die Signalerzeugungsschaltung hat jeweils einen Eingang für jede der vorgenannten Referenzspannungen, sowie einem Eingang für ein Pulsweitenmodulationssignal. Der Eingang für das Pulsweitenmodulationssignal ist mit einer CMOS-Schaltung in der Signalerzeugungsschaltung verbunden, die dazu konfiguriert ist, ein Ausgangssignal an einem Ausgang der Signalerzeugungsschaltung im Takt des Pulsweitenmodulationssignals zu schalten. Die Verwendung einer CMOS-Schaltung bietet dabei ausreichende Schaltgeschwindigkeit, um zwischen den beiden Referenzspannungen im Takt des Pulsweitenmodulationssignals zu schalten. Das Ausgangssignal der Signalerzeugungsschaltung erfüllt mehrere Aufgaben in der Ansteuerschaltung: Die Umschaltung zwischen den Referenzspannungen im Takt des Pulsweitenmodulationssignals bewirkt die Schaltung des Leistungshalbleiters zwischen sperrendem und leitendem Zustand im richtigen Takt für ein Antriebssystem, je nach dessen Betriebserfordernissen hinsichtlich Drehzahl und Drehmoment. Die Werte der Referenzspannungen, zwischen denen geschalten wird, bestimmen letztlich die Soll-Werte der zeitlichen Änderungen von Kollektor-Emitter-Spannung und / oder Kollektor-Strom, auf welche durch die Ansteuerschaltung eingeregelt werden soll. Das Pulsweitenmodulationssignal wird der Signalerzeugungsschaltung als elektrisches Signal zugeführt.In one embodiment, the control circuit contains a signal generation circuit. The signal generation circuit has an input for each of the aforementioned reference voltages, as well as an input for a pulse width modulation signal. The input for the pulse width modulation signal is connected to a CMOS circuit in the signal generation circuit, which is configured to switch an output signal at an output of the signal generation circuit in time with the pulse width modulation signal. The use of a CMOS circuit offers sufficient switching speed to switch between the two reference voltages in time with the pulse width modulation signal. The output signal of the signal generation circuit fulfills several tasks in the control circuit: Switching between the reference voltages in time with the pulse width modulation signal causes the power semiconductor to switch between the blocking and conducting state at the correct rate for a drive system, depending on its operating requirements in terms of speed and torque. The values of the reference voltages between which switching takes place ultimately determine the setpoint values of the temporal changes in collector-emitter voltage and / or collector current to which the control circuit is to regulate. The pulse width modulation signal is fed to the signal generation circuit as an electrical signal.

Um einen Wert zu regeln, muss außer dem Soll-Wert auch der Ist-Wert bekannt sein. Zur Erfassung der Kollektor-Emitter-Spannung kann im Grunde deren aktueller Wert selbst genutzt werden. Dieser ist in der Regel aber zu hoch, um ihn direkt in einer Auswerteschaltung zu nutzen. In einer vorteilhaften Ausgestaltung verfügt die Ansteuerschaltung daher über einen frequenzkompensierten Spannungsteiler, der zwischen einen Hilfskollektoranschluss und einen Hilfsemitteranschluss des Leistungshalbleiters geschalten ist und einen Ausgang aufweist, der mit einem Differenzierer verbunden ist. Die Frequenzkompensation ermöglicht eine frequenzunabhängige Übertragung des Messsignals und verhindert ein Tiefpassverhalten, welches ansonsten durch parasitäre Effekte aufgrund der Leiterbahnführung entstehen kann.In order to regulate a value, the actual value must be known in addition to the target value. Basically, the current value itself can be used to record the collector-emitter voltage. However, this is usually too high to be used directly in an evaluation circuit. In an advantageous embodiment, the control circuit therefore has a frequency-compensated voltage divider which is connected between an auxiliary collector connection and an auxiliary emitter connection of the power semiconductor and has an output which is connected to a differentiator. The frequency compensation enables a frequency-independent transmission of the measurement signal and prevents a low-pass behavior, which can otherwise arise from parasitic effects due to the conductor track routing.

In einer Weiterbildung ist der Differenzierer ein aktiver Hochpass mit Operationsverstärker. Die Amplitude eines Ausgangssignals des Differenzierers ist der Änderungsgeschwindigkeit eines Eingangssignals des Differenzierers proportional. Ein Differenzierer der genannten Konfiguration hat gegenüber einem bekannteren Differenzierer mit Differenzierglied am invertierenden Eingang des Operationsverstärkers den Vorteil, dass die Einstellung des Verstärkungsfaktors unabhängig vom Eingang bleibt. Damit können eine Zeitkonstante des Differenzierers und ein Verstärkungsfaktor unabhängig voneinander eingestellt werden. Die üblicherweise auftretenden hohen zeitlichen Änderungen der Spannungen am Leistungshalbleiter erfordern einen niedrigen Wert für die Zeitkonstante des Differenzierers (beispielsweise Zeitkonstante kleiner 10 ns für eine Änderung der Kollektor-Emitter-Spannung im Bereich von 1 kV/µs), um dem Differenzierer eine hinreichend schnelle Reaktion zu ermöglichen. Mit Verringerung der Zeitkonstante nimmt aber auch die Ausgangsspannung des Differenzierers ab, was durch eine adäquate Wahl des Verstärkungsfaktors ausgeglichen werden kann.In one development, the differentiator is an active high-pass filter with an operational amplifier. The amplitude of an output signal of the differentiator is proportional to the rate of change of an input signal of the differentiator. A differentiator of the configuration mentioned has the advantage over a more well-known differentiator with a differentiating element at the inverting input of the operational amplifier that the setting of the gain factor remains independent of the input. In this way, a time constant of the differentiator and a gain factor can be set independently of one another. The high temporal changes of the voltages on the power semiconductor that usually occur require a low value for the time constant of the differentiator (e.g. time constant less than 10 ns for a change in the collector-emitter voltage in the range of 1 kV / µs) in order to give the differentiator a sufficiently fast response to enable. However, as the time constant decreases, the output voltage of the differentiator also decreases, which can be compensated for by an adequate choice of the gain factor.

Zur Erfassung eines Ist-Werts des Kollektor-Stroms wird in einer Ausführungsform ein frequenzkompensierter Spannungsteiler verwendet, der zwischen einen Leistungsemitteranschluss und einen Hilfsemitteranschluss des Leistungshalbleiters geschalten ist. Die Änderung des Kollektor-Stroms wird über die an einer Emitterinduktivität induzierte Spannung erfasst, welche durch den Spannungsteiler auf ein verwendbares Ausgangssignal skaliert wird.To detect an actual value of the collector current, a frequency-compensated voltage divider is used in one embodiment, which is connected between a power emitter connection and an auxiliary emitter connection of the power semiconductor. The change in the collector current is detected via the voltage induced at an emitter inductance, which is scaled to a usable output signal by the voltage divider.

In einer Ausführungsform ist die Gegentaktendstufe mit einem Ausgang eines PI-Reglers verbunden. Der PI-Regler erhält als Eingangsgrößen die Referenzwertvorgaben, vorzugsweise ein wie vorstehend beschrieben zwischen zwei Referenzspannungen im Takt einer Pulsweitenmodulation geschaltetes Signal, sowie Signale, welche die Ist-Werte der zeitlichen Änderung der Kollektor-Emitter-Spannung und der zeitlichen Änderung des Kollektor-Stroms repräsentieren, etwa die Ausgangssignale des oben beschriebenen Differenzierers und des Spannungsteilers zwischen Leistungsemitteranschluss und einem Hilfsemitteranschluss. Ein PI-Regler bietet den Vorteil der schnellen Reaktion bei Änderung des Eingangssignals aufgrund des Proportional-Anteils des Reglers, und einer Ausregelung einer Regelabweichung durch den Integral-Anteil des Reglers.In one embodiment, the push-pull output stage is connected to an output of a PI controller. The PI controller receives the reference value specifications as input variables, preferably a signal switched between two reference voltages in the cycle of a pulse width modulation as described above, as well as signals which the actual values of the temporal change in the collector-emitter voltage and the temporal change in the collector current represent, for example, the output signals of the differentiator described above and of the voltage divider between the power emitter connection and an auxiliary emitter connection. A PI controller offers the advantage of a quick reaction when the input signal changes due to the proportional component of the controller, and a regulation of a control deviation by the integral component of the controller.

Eine Ansteuerschaltung in jedweder der oben beschriebenen Ausgestaltungen kann als Schaltung aus diskreten Schaltbausteinen aufgebaut sein. Die Ansteuerschaltung kann aber auch monolithisch in einen Gatetreiber-Baustein integriert sein.A control circuit in any of the configurations described above can be constructed as a circuit from discrete switching components. The control circuit can, however, also be monolithically integrated in a gate driver module.

Der Leistungshalbleiter kann beispielsweise ein MOSFET oder ein IGBT sein.The power semiconductor can be, for example, a MOSFET or an IGBT.

Nachfolgend werden die Erfindung und ihre Vorteile an Hand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert.

  • 1 zeigt ein Grundschema eines elektrischen Antriebssystems.
  • 2 zeigt eine Ansteuerschaltung nach dem Stand der Technik.
  • 3 zeigt ein Blockschaltbild der erfindungsgemäßen Ansteuerschaltung.
  • 4 zeigt ein Referenzsignal für die Ansteuerschaltung aus 3.
  • 5 zeigt eine Teilschaltung der erfindungsgemäßen Ansteuerschaltung.
  • 6 zeigt eine Teilschaltung der erfindungsgemäßen Ansteuerschaltung.
  • 7 zeigt einen Differenzierer mit Hochpass.
  • 8 zeigt eine Schaltung zur Verstärkung der gemessenen Kollektor-StromÄnderung.
  • 9 zeigt eine Signalerzeugungsschaltung.
The invention and its advantages are explained in more detail below with reference to the accompanying drawings.
  • 1 shows a basic diagram of an electric drive system.
  • 2 shows a control circuit according to the prior art.
  • 3 shows a block diagram of the control circuit according to the invention.
  • 4th shows a reference signal for the control circuit 3 .
  • 5 shows a partial circuit of the control circuit according to the invention.
  • 6th shows a partial circuit of the control circuit according to the invention.
  • 7th shows a differentiator with a high pass.
  • 8th shows a circuit for amplifying the measured collector current change.
  • 9 shows a signal generating circuit.

Die Zeichnungen stellen lediglich Ausführungsformen der Erfindung dar und sind nicht als Beschränkung der Erfindung auf die konkret dargestellten Ausführungsbeispiele aufzufassen.The drawings merely represent embodiments of the invention and are not to be construed as limiting the invention to the specifically illustrated embodiments.

1 zeigt ein Grundschema eines elektrischen Antriebssystems mit einer Batterie 200 (oder einem anderen elektrischen Energiespeicher), einer elektrischen Maschine 300 und einem Wechselrichter 100. Der Wechselrichter 100 ist zwischen Batterie 200 und elektrische Maschine 300 geschaltet und wandelt Gleichstrom von der Batterie 200 in einen Wechselstrom, hier einen Dreiphasen-Drehstrom, zur Speisung der elektrischen Maschine 300. 1 shows a basic diagram of an electric drive system with a battery 200 (or another electrical energy storage device), an electrical machine 300 and an inverter 100 . The inverter 100 is between battery 200 and electric machine 300 switched and converts direct current from the battery 200 into an alternating current, here a three-phase three-phase current, to feed the electrical machine 300 .

2 zeigt eine Ansteuerschaltung 10 nach dem Stand der Technik für einen Leistungshalbleiter 11, welcher als Anschlüsse Gate G, Emitter E, Kollektor C und Hilfsemitter e aufweist. Das Gate G wird über eine Gegentaktendstufe 12 und Vorwiderstände 16, 17 in Verbindung mit Dioden 18, 19 angesteuert. Der Vorwiderstand 16 kommt zum Tragen beim Schalten des Leistungshalbleiters 11 vom sperrenden in den leitenden Zustand (Einschaltvorgang), der Vorwiderstand 17 kommt zum Tragen beim Schalten des Leistungshalbleiters 11 vom leitenden in den sperrenden Zustand (Ausschaltvorgang). Die Gegentaktendstufe 12 verfügt über einen Eingang 15 für ein Pulsweitenmodulationssignal, einen Eingang 13 für eine positive Ansteuerspannung und einen Eingang 14 für eine negative Ansteuerspannung. Über diese Ansteuerspannungen und die Vorwiderstände 16, 17 werden die maximale Schaltgeschwindigkeit und die Steilheit der Schaltflanken eingestellt, in dem gezeigten Beispiel ist dies aufgrund der Verwendung zweier Vorwiderstände unabhängig für den Einschaltvorgang und den Ausschaltvorgang möglich. 2 shows a control circuit 10 according to the state of the art for a power semiconductor 11 , which has as connections gate G, emitter E, collector C and auxiliary emitter e. The gate G is powered by a push-pull output stage 12th and series resistors 16 , 17th in connection with diodes 18th , 19th controlled. The series resistor 16 comes into play when switching the power semiconductor 11 from the blocking to the conductive state (switch-on process), the series resistor 17th comes into play when switching the power semiconductor 11 from the conductive to the blocking state (switch-off process). The push-pull output stage 12th has an entrance 15th for a pulse width modulation signal, one input 13th for a positive control voltage and one input 14th for a negative control voltage. Via these control voltages and the series resistors 16 , 17th the maximum switching speed and the steepness of the switching edges are set; in the example shown this is possible independently for the switch-on and switch-off processes due to the use of two series resistors.

Diese Schaltung nach dem Stand der Technik hat keine Möglichkeit, die zeitlichen Änderungen der Kollektor-Emitter-Spannung und des Kollektor-Stromes zu regeln. Die Einstellung der Schaltung hat so zu erfolgen, dass sie auch unter vorgesehener Maximallast im höchstzulässigen sicheren Arbeitsbereich arbeitet. Dies geht, bei Einsatz in einem Wechselrichter 100 wie in 1 auf Kosten des Wirkungsgrads des Antriebssystems.This prior art circuit has no way of regulating the changes in the collector-emitter voltage and the collector current over time. The setting of the circuit has to be done in such a way that it also works under the intended maximum load in the maximum safe working range. This is possible when used in an inverter 100 as in 1 at the expense of the efficiency of the drive system.

3 zeigt ein Blockschaltbild der erfindungsgemäßen Ansteuerschaltung 20 mit Leistungshalbleiter 11, zu dem Gate G, Emitter E, Kollektor C, Hilfskollektor c, Hilfsemitter e und Emitterinduktivität LE dargestellt sind. Der Hilfsemitter e liegt in dem gezeigten Beispiel an der gemeinsamen Masse 110. Das Gate G wird über einen Vorwiderstand 26 durch eine Gegentaktendstufe 22 angesteuert, zu der die Anschlüsse 23 und 24 für eine Ansteuerspannung gezeigt sind. Ferner weist die Ansteuerschaltung 20 noch einen Eingang 27 für ein Referenzsignal auf, zu dem in 4 ein beispielhafter Verlauf gezeigt ist. 3 shows a block diagram of the control circuit according to the invention 20th with power semiconductor 11 , to which gate G, emitter E, collector C, auxiliary collector c, auxiliary emitter e and emitter inductance L E are shown. In the example shown, the auxiliary emitter e is connected to the common ground 110 . The gate G is via a series resistor 26th through a push-pull output stage 22nd controlled to which the connections 23 and 24 for a drive voltage are shown. Furthermore, the control circuit 20th another entrance 27 for a reference signal to which in 4th an exemplary course is shown.

In der Ansteuerschaltung 20 wird eine Kollektor-Emitter-Spannung, oder ein dazu proportionales Signal, an einen Differenzierer 28 geliefert, um ein Signal proportional zu einer zeitlichen Änderung der Kollektor-Emitter-Spannung zu erhalten. Die Kollektor-Emitter-Spannung kann zwischen Hilfskollektor c und Hilfsemitter e abgegriffen werden. Diese Spannung kann einem vorzugsweise frequenzkompensierten Spannungsteiler zugeführt werden, um eine reduzierte Spannung an den Differenzierer 28 zu liefern. Eine zeitliche Änderung 29 des Kollektor-Stromes ergibt sich direkt durch Abgriff eines Spannungsabfalls an der Emitterinduktivität LE; auch die dabei abgegriffene Spannung kann einem vorzugsweise frequenzkompensierten Spannungsteiler zugeführt werden, um einen dazu proportionalen, reduzierten Wert zu liefern.In the control circuit 20th a collector-emitter voltage, or a signal proportional to it, is sent to a differentiator 28 to obtain a signal proportional to a change in collector-emitter voltage with time. The collector-emitter voltage can be tapped between auxiliary collector c and auxiliary emitter e. This voltage can be fed to a preferably frequency-compensated voltage divider in order to apply a reduced voltage to the differentiator 28 to deliver. A change in time 29 of the collector current results directly from tapping a voltage drop across the emitter inductance L E ; The voltage tapped in the process can also be fed to a preferably frequency-compensated voltage divider in order to deliver a reduced value proportional to it.

Die Signale proportional zur zeitlichen Änderung der Kollektor-Emitter-Spannung und zur zeitlichen Änderung des Kollektor-Stromes werden, gegebenenfalls jeweils unabhängig voneinander verstärkt um Verstärkungsfaktoren Ku und Ki, zusammen mit dem über Eingang 27 bereitgestellten Referenzsignal zur Ansteuerung an die Gegentaktendstufe 22 geliefert. Dabei können nochmals Verstärkungen um Verstärkungsfaktoren Kref und Ka zwischengeschaltet sein.The signals proportional to the temporal change in the collector-emitter voltage and to the temporal change in the collector current are, if necessary, amplified independently of one another by gain factors K u and K i , together with the input 27 provided reference signal for control of the push-pull output stage 22nd delivered. Reinforcements by gain factors Kref and K a can again be interposed.

4 zeigt in einem Diagramm 400 eine Kurve 410, die den Verlauf eines Referenzsignals darstellt, das in den in 3 gezeigten Eingang 27 gespeist werden kann. Das Diagramm 400 zeigt auf der Abszisse 401 die Zeit, auf der Ordinate 402 eine Spannung. Das Referenzsignal wechselt zwischen einem positiven oberen Spannungswert 403 und einem negativen unteren Spannungswert 404. Der Wechsel zwischen den Spannungswerten bewirkt die Ein- und Ausschaltvorgänge am Leistungshalbleiter 11 im vorgegebenen Takt, die Werte der Spannungswerte 403 und 404 bestimmen dabei jeweils die Sollwerte der zeitlichen Änderung der Kollektor-Emitter-Spannung und der zeitlichen Änderung des Kollektor-Stroms. 4th shows in a diagram 400 a curve 410 , which shows the course of a reference signal that is included in the in 3 input shown 27 can be fed. The diagram 400 shows on the abscissa 401 the time on the ordinate 402 a tension. The reference signal alternates between a positive upper voltage value 403 and a negative lower voltage value 404 . The change between the voltage values causes the power semiconductor to be switched on and off 11 in the specified cycle, the values of the voltage values 403 and 404 determine the setpoints of the change in collector-emitter voltage over time and the change in collector current over time.

5 zeigt eine Teilschaltung der erfindungsgemäßen Ansteuerschaltung, welche das Referenzsignal am Eingang 27 mit dem Signal proportional zur zeitlichen Änderung des Kollektor-Stromes kombiniert und die Verstärkung Kref bewirkt. Wesentlich ist hier ein Operationsverstärker 50, der über Eingang 27 das in 4 dargestellte Signal 410 an seinen negativen Eingang erhält. Das Signal 410 ist hier bezogen auf die gemeinsame Masse 110 dargestellt, welche, vgl. 3, am Hilfsemitter e liegt. Am positiven Eingang 51 liegt das Signal proportional zur zeitlichen Änderung des Kollektor-Stromes an, am Ausgang 52 resultiert ein Signal 510. Ferner sind noch Widerstände 55, 56 dargestellt. 5 shows a partial circuit of the control circuit according to the invention, which the reference signal at the input 27 combined with the signal proportional to the temporal change in the collector current and causes the gain Kref. An operational amplifier is essential here 50 who is above entrance 27 this in 4th signal shown 410 to its negative input. The signal 410 is here related to the common ground 110 shown which, cf. 3 , on the auxiliary emitter e. At the positive input 51 if the signal is proportional to the temporal change in the collector current, the output 52 results in a signal 510 . There are also resistances 55 , 56 shown.

6 zeigt eine Teilschaltung der erfindungsgemäßen Ansteuerschaltung, mit einem Operationsverstärker 60. Dieser kombiniert das Signal 510 am Eingang 61 mit dem Signal proportional zur zeitlichen Änderung der Kollektor-Emitter-Spannung am Eingang 62 und bewirkt die Verstärkung Ka. Es sind noch Widerstände 65, 66 und Kapazität 67 dargestellt. Diese Anordnung stellt einen Proportional-Integral-Regler 69 dar, dessen Ausgangssignal 610 über einen Vorwiderstand 68 an die Gegentaktendstufe 22 gelegt wird. Für die Ansteuerspannung der Gegentaktendstufe 22 sind die Anschlüsse 23 und 24 vorgesehen. Über Vorwiderstand 26 wird das Gate G (siehe 3) angesteuert. Die Signale sind hier wiederum bezogen auf die gemeinsame Masse 110, welche am Hilfsemitter e liegt, dargestellt. Der Vorwiderstand 68 dient zur Einstellung der Stromverstärkung an der Gegentaktendstufe 22. Der Vorwiderstand 26 dient zur Begrenzung des Gate-Stroms bei maximaler Auslastung und begrenzt dadurch die maximalen Änderungsgeschwindigkeiten von Kollektor-Strom und Kollektor-Emitter-Spannung. 6th shows a partial circuit of the control circuit according to the invention, with an operational amplifier 60 . This combines the signal 510 at the entrance 61 with the signal proportional to the temporal change in the collector-emitter voltage at the input 62 and brings about the reinforcement K ”£‹ a There is still resistance 65 , 66 and capacity 67 shown. This arrangement represents a proportional-integral controller 69 represents, its output signal 610 via a series resistor 68 to the push-pull output stage 22nd is placed. For the control voltage of the push-pull output stage 22nd are the connections 23 and 24 intended. Via series resistor 26th the gate G (see 3 ) controlled. Again, the signals are related to the common ground 110 , which is located on the auxiliary emitter e. The series resistor 68 is used to set the current gain at the push-pull output stage 22nd . The series resistor 26th serves to limit the gate current at maximum load and thereby limits the maximum rate of change of collector current and collector-emitter voltage.

7 zeigt eine Schaltung zur Realisierung des Differenzierers 28 aus 3. An einem Eingang 71 liegt ein Signal proportional zur gemessenen Kollektor-Emitter-Spannung an. Über einen Hochpass aus Widerstand 72 und Kapazität 73 gelangt das Signal an den positiven Eingang von Operationsverstärker 70. Am Ausgang 74 resultiert ein Signal 710 proportional zur zeitlichen Änderung der Kollektor-Emitter-Spannung. Die Signale sind wiederum bezogen auf die gemeinsame Masse 110 dargestellt. Es sind noch Widerstände 75 und 76 gezeigt. 7th shows a circuit for realizing the differentiator 28 the end 3 . At an entrance 71 if there is a signal proportional to the measured collector-emitter voltage. Via a high pass of resistance 72 and capacity 73 the signal arrives at the positive input of operational amplifier 70. At the output 74 results in a signal 710 proportional to the change in collector-emitter voltage over time. The signals are in turn related to the common ground 110 shown. There is still resistance 75 and 76 shown.

8 zeigt eine Schaltung, welche die Verstärkung Ki (siehe 3) des Signals proportional zur gemessenen zeitlichen Änderung des Kollektor-Stromes bewirkt. An einem Eingang 81 liegt ein Signal proportional zur in der Emitterinduktivität LE (siehe 3) induzierten Spannung an und gelangt so an den negativen Eingang eines Operationsverstärkers 80. Am Ausgang 82 ergibt sich ein verstärktes (und invertiertes) Signal 810 proportional zur zeitlichen Änderung des Kollektor-Stromes. Ferner sind noch Widerstände 85, 86 dargestellt. Die Signale sind wiederum bezogen auf die gemeinsame Masse 110 dargestellt. 8th shows a circuit which the gain K i (see 3 ) of the signal is proportional to the measured change in the collector current over time. At an entrance 81 if a signal is proportional to the emitter inductance L E (see 3 ) induced voltage and thus reaches the negative input of an operational amplifier 80 . At the exit 82 the result is an amplified (and inverted) signal 810 proportional to the change in the collector current over time. There are also resistances 85 , 86 shown. The signals are in turn related to the common ground 110 shown.

9 zeigt eine Schaltung 90 zur Signalerzeugung, welche an ihrem Ausgang 91 das Referenzsignal 410 (siehe 3 und 4) bereitstellt. Das Referenzsignal 410 ist bezogen auf die gemeinsame Masse 110 dargestellt. Die Schaltung 90 umfasst Trennverstärker 92 mit Eingang 93 und Trennverstärker 94 mit Eingang 95. Über Eingang 93 wird der positive obere Spannungswert 403 (siehe 4) und über Eingang 95 wird der negative untere Spannungswert 404 (siehe 4) bereitgestellt. Elemente 99 dienen in diesem Ausführungsbeispiel zur Signalanpassung. Ein elektrisches Pulsweitenmodulationssignal wird über Eingang 98 der CMOS-Schaltung 97 zugeführt, die in der Lage ist, hinreichend schnell, d.h. im Takt des Pulsweitenmodulationssignals, zwischen den an den Eingängen 93 und 95 bereitgestellten Spannungen, bzw. den daraus durch die Elemente 99 erzeugten Spannungswerten, zu schalten, um am Ausgang 91 dann das Signal 410 bereitzustellen. 9 shows a circuit 90 for signal generation, which at their output 91 the reference signal 410 (please refer 3 and 4th ) provides. The reference signal 410 is related to the common mass 110 shown. The circuit 90 includes isolation amplifiers 92 with entrance 93 and isolation amplifier 94 with entrance 95 . About entrance 93 becomes the positive upper voltage value 403 (please refer 4th ) and via entrance 95 becomes the negative lower voltage value 404 (please refer 4th ) provided. elements 99 serve in this exemplary embodiment for signal adaptation. An electrical pulse width modulation signal is sent via the input 98 the CMOS circuit 97 fed, which is able to move sufficiently quickly, ie in time with the pulse width modulation signal, between the inputs 93 and 95 tensions provided, or the resulting stresses caused by the elements 99 generated voltage values, to switch to at the output 91 then the signal 410 provide.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

1010
AnsteuerschaltungControl circuit
1111
LeistungshalbleiterPower semiconductors
1212th
GegentaktendstufePush-pull output stage
1313th
Eingangentrance
1414th
Eingangentrance
1515th
Eingangentrance
1616
VorwiderstandSeries resistor
1717th
VorwiderstandSeries resistor
1818th
Diodediode
1919th
Diodediode
2020th
AnsteuerschaltungControl circuit
2222nd
GegentaktendstufePush-pull output stage
2323
Anschlussconnection
2424
Anschlussconnection
2626th
VorwiderstandSeries resistor
2727
Eingangentrance
2828
DifferenziererDifferentiator
2929
zeitliche Änderungtemporal change
5050
OperationsverstärkerOperational amplifier
5151
Eingangentrance
5252
Ausgangexit
5555
Widerstandresistance
5656
Widerstandresistance
6060
OperationsverstärkerOperational amplifier
6161
Eingangentrance
6262
Eingangentrance
6565
Widerstandresistance
6666
Widerstandresistance
6767
Kapazitätcapacity
6868
VorwiderstandSeries resistor
6969
Proportional-Integral-ReglerProportional-integral controller
7171
Eingangentrance
7272
Widerstandresistance
7373
Kapazitätcapacity
7474
Ausgangexit
7575
Widerstandresistance
7676
Widerstandresistance
8080
OperationsverstärkerOperational amplifier
8181
Eingangentrance
8282
Ausgangexit
8585
Widerstandresistance
8686
Widerstandresistance
9090
Schaltung zur SignalerzeugungCircuit for signal generation
9191
Ausgangexit
9292
TrennverstärkerIsolation amplifier
9393
Eingangentrance
9494
TrennverstärkerIsolation amplifier
9595
Eingangentrance
9797
CMOS-SchaltungCMOS circuit
9898
Eingangentrance
9999
SignalanpassungSignal adjustment
100100
WechselrichterInverter
110110
MasseDimensions
200200
Batteriebattery
300300
elektrische Maschineelectric machine
400400
Diagrammdiagram
401401
Abszisseabscissa
402402
Ordinateordinate
403403
positiver oberer Spannungswertpositive upper voltage value
404404
negativer unterer Spannungswertnegative lower voltage value
410410
KurveCurve
510510
Signalsignal
610610
AusgangssignalOutput signal
710710
Signalsignal
810810
Signalsignal

Claims (10)

Ansteuerschaltung (20) für einen Leistungshalbleiter (11) in einem Wechselrichter (100), mit einer Gegentaktendstufe (22), die mit einem Gate des Leistungshalbleiters (11) verbunden ist, die Ansteuerschaltung (20) dadurch gekennzeichnet, dass die Ansteuerschaltung (20) konfiguriert ist, eine zeitliche Änderung einer Kollektor-Emitter-Spannung des Leistungshalbleiters (11) und eine zeitliche Änderung eines Kollektor-Stroms des Leistungshalbleiters (11) zu regeln.Control circuit (20) for a power semiconductor (11) in an inverter (100), with a push-pull output stage (22) which is connected to a gate of the power semiconductor (11), the control circuit (20) characterized in that the control circuit (20) is configured to regulate a change over time in a collector-emitter voltage of the power semiconductor (11) and a change over time in a collector current of the power semiconductor (11). Ansteuerschaltung (20) nach Anspruch 1, dazu konfiguriert, die zeitliche Änderung des Kollektor-Stromes und / oder die zeitliche Änderung der Kollektor-Emitter-Spannung jeweils auf einen von einem Arbeitspunkt des Wechselrichters (100) abhängigen vorgegebenen Wert zu regeln.Control circuit (20) according to Claim 1 , configured to regulate the change in the collector current over time and / or the change in the collector-emitter voltage over time to a predetermined value that is dependent on an operating point of the inverter (100). Ansteuerschaltung (20) nach Anspruch 2, derart konfiguriert, dass die zeitliche Änderung des Kollektor-Stromes und / oder die zeitliche Änderung der Kollektor-Emitter-Spannung für die Schaltung des Leistungshalbleiters (11) vom sperrenden in den leitenden Zustand und für die Schaltung des Leistungshalbleiters (11) vom leitenden in den sperrenden Zustand jeweils durch eine Referenzspannung bestimmt wird, welche einen jeweiligen vorgegebenen Wert festlegt.Control circuit (20) according to Claim 2 , configured in such a way that the temporal change in the collector current and / or the temporal change in the collector-emitter voltage for the switching of the power semiconductor (11) from the blocking to the conductive state and for the switching of the power semiconductor (11) from the conductive to the blocking state is determined in each case by a reference voltage which defines a respective predetermined value. Ansteuerschaltung (20) nach Anspruch 3, wobei eine Signalerzeugungsschaltung (90) vorgesehen ist, mit einem Ausgang (91), mit jeweils einem Eingang (93, 95) für jede Referenzspannung sowie einem Eingang (98) für ein Pulsweitenmodulationssignal, der mit einer CMOS-Schaltung (97) in der Signalerzeugungsschaltung (90) verbunden ist, die dazu konfiguriert ist, ein Ausgangssignal (410) am Ausgang (91) der Signalerzeugungsschaltung (90) im Takt des Pulsweitenmodulationssignals zu schalten.Control circuit (20) according to Claim 3 , wherein a signal generating circuit (90) is provided with an output (91), each with an input (93, 95) for each reference voltage and an input (98) for a pulse width modulation signal which is connected to a CMOS circuit (97) in the Signal generation circuit (90) is connected, which is configured to switch an output signal (410) at the output (91) of the signal generation circuit (90) in time with the pulse width modulation signal. Ansteuerschaltung (20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einem frequenzkompensierten Spannungsteiler, der zwischen einen Hilfskollektoranschluss und einen Hilfsemitteranschluss des Leistungshalbleiters (11) geschalten ist und einen Ausgang aufweist, der mit einem Differenzierer (28) verbunden ist.Control circuit (20) according to one of the preceding claims, with a frequency-compensated voltage divider which is connected between an auxiliary collector connection and an auxiliary emitter connection of the power semiconductor (11) and has an output connected to a differentiator (28). Ansteuerschaltung (20) nach Anspruch 5, wobei der Differenzierer (28) ein aktiver Hochpass mit Operationsverstärker (70) ist.Control circuit (20) according to Claim 5 , wherein the differentiator (28) is an active high-pass filter with an operational amplifier (70). Ansteuerschaltung (20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einem frequenzkompensierten Spannungsteiler, der zwischen einen Leistungsemitteranschluss und einen Hilfsemitteranschluss des Leistungshalbleiters (11) geschalten ist.Control circuit (20) according to one of the preceding claims, with a frequency-compensated voltage divider which is connected between a power emitter connection and an auxiliary emitter connection of the power semiconductor (11). Ansteuerschaltung (20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Gegentaktendstufe (22) mit einem Ausgang eines Proportional-IntegralReglers (69) verbunden ist.Control circuit (20) according to one of the preceding claims, wherein the push-pull output stage (22) is connected to an output of a proportional-integral controller (69). Ansteuerschaltung (20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Ansteuerschaltung (20) monolithisch in einen Gatetreiber-Baustein integriert ist.Control circuit (20) according to one of the preceding claims, wherein the control circuit (20) is monolithically integrated in a gate driver module. Ansteuerschaltung (20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Leistungshalbleiter (11) ein MOSFET oder ein IGBT ist.Control circuit (20) according to one of the preceding claims, wherein the power semiconductor (11) is a MOSFET or an IGBT.
DE102020101549.6A 2020-01-23 2020-01-23 CONTROL CIRCUIT FOR POWER SEMICONDUCTORS Ceased DE102020101549A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102020101549.6A DE102020101549A1 (en) 2020-01-23 2020-01-23 CONTROL CIRCUIT FOR POWER SEMICONDUCTORS

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102020101549.6A DE102020101549A1 (en) 2020-01-23 2020-01-23 CONTROL CIRCUIT FOR POWER SEMICONDUCTORS

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102020101549A1 true DE102020101549A1 (en) 2021-07-29

Family

ID=76753262

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102020101549.6A Ceased DE102020101549A1 (en) 2020-01-23 2020-01-23 CONTROL CIRCUIT FOR POWER SEMICONDUCTORS

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102020101549A1 (en)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5390070A (en) 1991-04-11 1995-02-14 Siemens Aktiengesellschaft Clocked power end stage for inductive loads
DE19900383A1 (en) 1998-01-24 1999-07-29 Continental Teves Ag & Co Ohg Pulse flank setting device for semiconductor switch controlling servo braking amplifier magnetic valve
DE102007009734B3 (en) 2007-02-28 2008-06-19 Infineon Technologies Ag Method for control of load connections, and control terminal with field effect transistor, involves controlling control terminal during miller plateau phase of transistor with pulse width modulated control signal
US20130181750A1 (en) 2012-01-13 2013-07-18 Abb Research Ltd Active gate drive circuit
US20140015571A1 (en) 2012-07-13 2014-01-16 General Electric Company Systems and methods for regulating semiconductor devices
US10461732B1 (en) 2018-06-18 2019-10-29 Infineon Technologies Austria Ag System and method of driving a power switch in combination with regulated DI/DT and/or DV/DT

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5390070A (en) 1991-04-11 1995-02-14 Siemens Aktiengesellschaft Clocked power end stage for inductive loads
DE19900383A1 (en) 1998-01-24 1999-07-29 Continental Teves Ag & Co Ohg Pulse flank setting device for semiconductor switch controlling servo braking amplifier magnetic valve
DE102007009734B3 (en) 2007-02-28 2008-06-19 Infineon Technologies Ag Method for control of load connections, and control terminal with field effect transistor, involves controlling control terminal during miller plateau phase of transistor with pulse width modulated control signal
US20130181750A1 (en) 2012-01-13 2013-07-18 Abb Research Ltd Active gate drive circuit
US20140015571A1 (en) 2012-07-13 2014-01-16 General Electric Company Systems and methods for regulating semiconductor devices
US10461732B1 (en) 2018-06-18 2019-10-29 Infineon Technologies Austria Ag System and method of driving a power switch in combination with regulated DI/DT and/or DV/DT

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE10151177B4 (en) Device for controlling a motor-driven power steering device
DE102008034109B4 (en) Circuit for simulating an electrical load
EP2819285A1 (en) Power semiconductor circuit
EP1632454A2 (en) Battery operated ground conveyor
EP1700367A1 (en) Electric device and operating method
DE102020101549A1 (en) CONTROL CIRCUIT FOR POWER SEMICONDUCTORS
DE112014004562T5 (en) Device for controlling a consumer, vehicle air conditioning and load circuit for short-circuit protection
DE102017204091A1 (en) Switching device for switching an electrical excitation current for an electric machine with a rotor
DE102019120439A1 (en) Control device, inverter, arrangement with an inverter and an electrical machine, method for operating an inverter and computer program
EP3672053A1 (en) Control method for a dual active bridge series resonant converter and dual active bridge series resonant converter operating on the basis of this method
EP3763026A1 (en) Method for operating an electric drive system with stored energy source, and drive system for carrying out a method of this type
EP0373240A1 (en) Self regulating driver circuit with saturation level regulation for the base current of a power transistor
EP2135346B1 (en) Current balancing circuit, and method for balancing the phase currents for a multiphase dc-dc converter system
DE3238127A1 (en) ARRANGEMENT FOR CONTROLLING SEMICONDUCTOR CIRCUITS
DE102014213717A1 (en) Apparatus and method for operating an electro-active polymer actuator, braking system
DE102008026411B4 (en) Power supply device for an electromagnet and operating method (output current limitation)
EP1609236B1 (en) Method and control unit for controlling fan motors
DE2248122C2 (en) Anti-skid device for an electric traction vehicle
DE102004017239B4 (en) Method and circuit arrangement for controlling valve coils in electronic motor vehicle brake systems
WO2012146421A1 (en) Method for operating an induction machine
WO2022268591A1 (en) Control device for controlling an electric motor of a motor vehicle steering system
DE19848728B4 (en) Converter device for a DC machine
WO2024009230A1 (en) Method and circuit for current control
DE4106915C2 (en)
EP2907231A2 (en) Arrangement having a potential-isolated electrical power supply device

Legal Events

Date Code Title Description
R012 Request for examination validly filed
R002 Refusal decision in examination/registration proceedings
R003 Refusal decision now final