DE102020207886A1 - Power output stage for a device for supplying energy to an electrical load - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Leistungsendstufe (10) für eine Vorrichtung (1) zur Energieversorgung einer elektrischen Last (3), mit einer Leistungsschaltvorrichtung (12), welche mindestens eine Halbbrücke (12.1) umfasst und basierend auf der Galliumnitrid-auf-Silizium-Technologie ausgeführt ist, und einer Ansteuerschaltung (15) für die Leistungsschaltvorrichtung (12), wobei Halbleiterleistungsschalter der mindestens einen Halbbrücke (12.1) als Gallium-Nitrit-Halbleiter auf einer Vorderseite eines Trägersubstrats ausgebildet sind, sowie eine Vorrichtung (1) zur Energieversorgung einer elektrischen Last (3) mit einer solchen Leistungsendstufe (10) und ein Verfahren zur Ermittlung eines spannungslosen Schaltzeitpunkts für eine solche Leistungsendstufe (10). Hierbei umfasst die Ansteuerschaltung (15) für die mindestens eine Halbbrücke (12.1) jeweils ein ARCP-Modul (16B), welches zwei Hilfsschalter und eine Drosselspule aufweist und ausgeführt ist, die Halbleiterleistungsschalter der korrespondierenden Halbbrücke (12.1) an einem spannungslosen Schaltzeitpunkt zu schalten, wobei die Ansteuerschaltung (15) ausgeführt ist, den spannungslosen Schaltzeitpunkt durch eine integrierte Strommessung und/oder durch eine adaptive Verzögerungskette zu ermitteln.The invention relates to a power output stage (10) for a device (1) for supplying energy to an electrical load (3), with a power switching device (12) which comprises at least one half-bridge (12.1) and is based on gallium nitride-on-silicon technology and a drive circuit (15) for the power switching device (12), semiconductor power switches of the at least one half-bridge (12.1) being embodied as gallium nitrite semiconductors on a front side of a carrier substrate, and a device (1) for supplying energy to an electrical load ( 3) with such a power output stage (10) and a method for determining a voltage-free switching time for such a power output stage (10). The control circuit (15) for the at least one half-bridge (12.1) includes an ARCP module (16B) which has two auxiliary switches and an inductor and is designed to switch the semiconductor power switches of the corresponding half-bridge (12.1) at a voltage-free switching time. wherein the drive circuit (15) is designed to determine the no-voltage switching time by an integrated current measurement and/or by an adaptive delay chain.

Description

Die Erfindung geht aus von einer Leistungsendstufe für eine Vorrichtung zur Energieversorgung einer elektrischen Last nach Gattung des unabhängigen Patentanspruchs 1. Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind auch eine korrespondierende Vorrichtung zur Energieversorgung einer elektrischen Last mit einer solchen Leistungsendstufe sowie ein Verfahren zur Ermittlung eines spannungslosen Schaltzeitpunkts für eine Leistungsendstufe.The invention is based on a power output stage for a device for supplying energy to an electrical load according to the preamble of independent claim 1. The present invention also relates to a corresponding device for supplying energy to an electrical load with such a power output stage and a method for determining a voltage-free switching time for a Power output stage.

Dreiphasige bürstenlose Gleichstrommotoren werden in der Regel von einer Leistungsendstufe, welche vorzugsweise als B6-Inverter auf Basis von Silizium-Leistungshalbleitern ausgeführt ist, vorzugsweise mit einer feldorientierten Regelung angesteuert. Um die elektrische Last, hier den Gleichstrommotor, anzusteuern, wird neben den eigentlichen Halbleiterleistungsschaltern ein Brückentreiber eingesetzt, welcher die Halbleiterleistungsschalter ein- und ausschaltet. Typischerweise geschieht das bei Kleinmotoren mit einer Spannung von unter 60V und einer Leistung von unter 3kW mit einer Frequenz von ca. 20 kHz. Aufgrund von Schaltverlusten sollte die Frequenz so niedrig wie möglich aber oberhalb der menschlichen Hörschwelle gewählt werden.Three-phase brushless DC motors are generally controlled by a power output stage, which is preferably designed as a B6 inverter based on silicon power semiconductors, preferably with a field-oriented control. In order to control the electrical load, in this case the DC motor, a bridge driver is used in addition to the actual semiconductor power switches, which switches the semiconductor power switches on and off. Typically this happens with small motors with a voltage of less than 60V and a power of less than 3kW with a frequency of approx. 20 kHz. Due to switching losses, the frequency should be as low as possible but above the human hearing threshold.

Die aus dem Stand der Technik bekannte Galliumnitrid-auf-Silizium-Technologie ermöglicht für die Leistungshalbleiterschalter sehr viel höhere Schaltfrequenzen und niedrigere Widerstände pro Fläche als reine Silizium-Halbleiterschalter. Weiterhin ermöglicht die korrespondierende laterale Technologie eine Integration von weiteren aktiven und passiven Elementen auf dem gleichen Siliziumsubstrat, auf dem sich auch die Leistungshalbleiter befinden.The gallium nitride-on-silicon technology known from the prior art enables very much higher switching frequencies and lower resistances per area than pure silicon semiconductor switches for the power semiconductor switches. Furthermore, the corresponding lateral technology enables the integration of further active and passive elements on the same silicon substrate on which the power semiconductors are located.

Aus der DE 10 2016 113 121 A1 ist eine Energieversorgungsvorrichtung bekannt, welche ein Energiemodul und einen Kondensator aufweist. Das Energiemodul weist invertierende Schaltungen auf und ist dafür ausgestaltet, einer elektrischen Maschine elektrische Energie zuzuführen. Der Kondensator ist dem Energiemodul benachbart angeordnet und dafür eingerichtet, eine Spannungsänderung aufgrund von Wellenstrom an dem Eingang der invertierenden Schaltungen zu begrenzen. Die invertierenden Schaltungen und der Kondensator sind mit einem monolithischen isolierenden Epoxid umspritzt und durch dieses gekapselt, so dass eine Spannungsisolierung zwischen dem Energiemodul und dem Kondensator bereitgestellt wird.From the DE 10 2016 113 121 A1 an energy supply device is known which has an energy module and a capacitor. The energy module has inverting circuits and is designed to supply electrical energy to an electrical machine. The capacitor is arranged adjacent to the energy module and is designed to limit a voltage change due to ripple current at the input of the inverting circuits. The inverting circuits and the capacitor are overmolded and encapsulated by a monolithic insulating epoxy, so that voltage isolation is provided between the power module and the capacitor.

Aus der DE 10 2015 208 150 A1 ist eine gattungsgemäße Leistungsendstufe für eine Vorrichtung zur Energieversorgung einer elektrischen Last bekannt. Die Leistungsendstufe umfasst eine Leistungsschaltvorrichtung, welche mindestens eine Halbbrücke umfasst und basierend auf der Galliumnitrid-auf-Silizium-Technologie ausgeführt ist, und eine Ansteuerschaltung für die Leistungsschaltvorrichtung. Halbleiterleistungsschalter der mindestens einen Halbbrücke sind als Gallium-Nitrit-Halbleiter auf einer Vorderseite eines Siliziumsubstrats ausgebildet.From the DE 10 2015 208 150 A1 a generic power output stage for a device for supplying energy to an electrical load is known. The power output stage comprises a power switching device, which comprises at least one half-bridge and is based on gallium nitride-on-silicon technology, and a control circuit for the power switching device. Semiconductor power switches of the at least one half bridge are designed as gallium nitrite semiconductors on a front side of a silicon substrate.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Die Leistungsendstufe für eine Vorrichtung zur Energieversorgung einer elektrischen Last mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 1 sowie die Vorrichtung zur Energieversorgung einer elektrischen Last mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 15 und die Verfahren zur Ermittlung eines spannungslosen Schaltzeitpunkts für eine Leistungsendstufe mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche 18 und 19 haben jeweils den Vorteil, dass ein ARCP-Modul (ARCP: Auxiliary Resonant Commutated Pole) dynamische Arbeitspunkte ermittelt, welche ein weiches Schalten ermöglichen, auch wenn eine Mittenspannung eines geteilten Zwischenkreises über viele Parameter (Lastpunkt, Zwischenkreisspannung, Dynamik, Temperatur usw.) variiert und somit eine „Ladezeit“ einer Induktivität bzw. Drosselspule sich verändert. Dadurch kann sichergestellt werden, dass die richtigen spanungslosen Zeitpunkte für das Ein- und Ausschalten der Halbleiterleistungsschalter getroffen werden. Durch Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann ein hartes Einschalten mit einem hohen Spannungssprung vermieden und ein weiches Einschalten an einem quasi spannungslosen Schaltzeitpunkt umgesetzt werden. Ein großer Vorteil des ARCP-Moduls besteht darin, dass durch den Wegfall der Schaltverluste in der mindestens einen Halbbrücke deren Schaltfrequenz deutlich erhöht werden kann. Dadurch können die passiven Bauelemente, wie beispielsweise die Kondensatoren der Zwischenkreiskapazität oder ein eventuell vorhandener Sinus- oder Flankenfilter deutlich kleiner und günstiger ausgeführt werden. Zudem kann durch die geringere Verlustleistung die Halbleiterfläche reduziert werden.The power output stage for a device for supplying energy to an electrical load with the features of independent claim 1 and the device for supplying energy to an electrical load with the features of independent claim 15 and the method for determining a voltage-free switching time for a power output stage with the features of independent claims 18 and 19 each have the advantage that an ARCP module (ARCP: Auxiliary Resonant Commutated Pole) determines dynamic operating points, which enable smooth switching, even if an average voltage of a divided intermediate circuit is determined by many parameters (load point, intermediate circuit voltage, dynamics, temperature, etc. ) varies and thus the "charging time" of an inductance or choke coil changes. This ensures that the correct dead times for switching the semiconductor power switches on and off are taken. By means of embodiments of the present invention, a hard switch-on with a high voltage jump can be avoided and a soft switch-on at a virtually voltage-free switching time can be implemented. A great advantage of the ARCP module is that, by eliminating the switching losses in the at least one half-bridge, its switching frequency can be increased significantly. As a result, the passive components, such as the capacitors of the intermediate circuit capacitance or any sine or edge filters that may be present, can be made significantly smaller and cheaper. In addition, the semiconductor area can be reduced due to the lower power loss.

Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung stellen eine Leistungsendstufe für eine Vorrichtung zur Energieversorgung einer elektrischen Last, mit einer Leistungsschaltvorrichtung, welche mindestens eine Halbbrücke umfasst und basierend auf der Galliumnitrid-auf-Silizium-Technologie ausgeführt ist, und einer Ansteuerschaltung für die Leistungsschaltvorrichtung zur Verfügung. Halbleiterleistungsschalter der mindestens einen Halbbrücke sind als Gallium-Nitrit-Halbleiter auf einer Vorderseite eines Trägersubstrats ausgebildet. Hierbei umfasst die Ansteuerschaltung für die mindestens eine Halbbrücke jeweils ein ARCP-Modul, welches zwei Hilfsschalter und eine Drosselspule aufweist und ausgeführt ist, die Halbleiterleistungsschalter der korrespondierenden Halbbrücke an einem spannungslosen Schaltzeitpunkt zu schalten, wobei die Ansteuerschaltung ausgeführt ist, den spannungslosen Schaltzeitpunkt durch eine adaptive Verzögerungskette und/oder durch eine integrierte Strommessung zu ermitteln.Embodiments of the present invention provide a power output stage for a device for supplying energy to an electrical load, with a power switching device which comprises at least one half bridge and is based on gallium nitride-on-silicon technology, and a control circuit for the power switching device. Semiconductor power switches of the at least one half bridge are designed as gallium nitrite semiconductors on a front side of a carrier substrate. Here, the control circuit for the at least one half bridge each comprises an ARCP module, which has two auxiliary switches and a choke coil and is designed, the semiconductor power switch of to switch the corresponding half-bridge at a voltage-free switching time, wherein the control circuit is designed to determine the voltage-free switching time by an adaptive delay chain and / or by an integrated current measurement.

Zudem wird eine Vorrichtung zur Energieversorgung einer elektrischen Last, mit einer Energieversorgung, einem Steuergerät und einer solchen Leistungsendstufe vorgeschlagen.In addition, a device for supplying energy to an electrical load with an energy supply, a control device and such a power output stage is proposed.

Des Weiteren wird ein Verfahren zur Ermittlung eines spannungslosen Schaltzeitpunkts für eine Leistungsendstufe mit den Schritten vorgeschlagen: Empfangen eines Schaltbefehls und Einschalten des ersten oder zweiten Hilfsschalters in Abhängigkeit des empfangenen Schaltbefehls. Ermitteln und Aktivieren einer Verzögerungszeitspanne. Ausschalten des korrespondierenden der beiden Halbleiterleistungsschalter der mindestens einen Halbbrücke und Aktivieren einer Totzeitmessung mit einem vorgegebenen Stoppwert, welcher einer maximalen Totzeitspanne entspricht, wenn die erste Verzögerungszeitspanne abgelaufen ist. Furthermore, a method for determining a voltage-free switching point in time for a power output stage is proposed with the following steps: receiving a switching command and switching on the first or second auxiliary switch as a function of the received switching command. Determine and activate a delay period. Switching off the corresponding of the two semiconductor power switches of the at least one half bridge and activating a dead time measurement with a predetermined stop value which corresponds to a maximum dead time period when the first delay period has expired.

Messen einer Knotenspannung über dem ersten Halbleiterleistungsschalter und Einschalten des anderen der beiden Halbleiterleistungsschalter der mindestens einen Halbbrücke und Stoppen der Totzeitmessung, wenn die gemessene Knotenspannung einem vorgegebenen Spannungsschwellwert entspricht oder die Totzeitmessung den Stoppwert erreicht hat. Hierbei bleibt der eingeschaltete Hilfsschalter nach dem Einschalten des anderen der beiden Halbleiterleistungsschalter der mindestens einen Halbbrücke für die Dauer der Verzögerungszeitspanne eingeschaltet und wird nach Ablauf der Verzögerungszeitspanne abgeschaltet.Measuring a node voltage across the first semiconductor power switch and switching on the other of the two semiconductor power switches of the at least one half-bridge and stopping the dead time measurement when the measured node voltage corresponds to a predetermined voltage threshold value or the dead time measurement has reached the stop value. In this case, the switched-on auxiliary switch remains switched on for the duration of the delay period after switching on the other of the two semiconductor power switches of the at least one half-bridge and is switched off after the delay period has elapsed.

Vorzugsweise kann der erste Hilfsschalter zum Ausschalten des ersten Halbleiterleistungsschalters und zum Einschalten des zweiten Halbleiterleistungsschalters eingeschaltet werden, und der zweite Hilfsschalter kann zum Ausschalten des zweiten Halbleiterleistungsschalters und zum Einschalten des ersten Halbleiterleistungsschalters eingeschaltet werden.The first auxiliary switch can preferably be switched on to switch off the first semiconductor power switch and to switch on the second semiconductor power switch, and the second auxiliary switch can be switched on to switch off the second semiconductor power switch and to switch on the first semiconductor power switch.

Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen und Weiterbildungen sind vorteilhafte Verbesserungen der im unabhängigen Patentanspruch 1 angegebenen Leistungsendstufe für eine Vorrichtung zur Energieversorgung einer elektrischen Last und der im unabhängigen Patentanspruch 15 angegebenen Vorrichtung zur Energieversorgung einer elektrischen Last sowie des im unabhängigen Patentanspruch 18 angegebenen Verfahrens zur Ermittlung eines spannungslosen Schaltzeitpunkts für eine Leistungsendstufe möglich.The measures and developments listed in the dependent claims are advantageous improvements of the power output stage specified in the independent claim 1 for a device for supplying energy to an electrical load and the device specified in the independent claim 15 for supplying energy to an electrical load and the method specified in the independent claim 18 Determination of a voltage-free switching point for a power output stage is possible.

Besonders vorteilhaft ist, dass die Leistungsschaltvorrichtung und die Ansteuerschaltung basierend auf der Galliumnitrid-auf-Silizium-Technologie als monolithisches Schaltungsmodul ausgeführt werden kann, wobei zumindest die einzelnen aktiven Komponenten des monolithischen Schaltungsmoduls auf einem gemeinsamen Trägersubstrat angeordnet werden können. Hierbei sind zumindest die beiden Hilfsschalter in das monolithische Schaltungsmodul integriert und mit den Halbleiterleistungsschaltern der jeweiligen Halbbrücke auf dem gemeinsamen Trägersubstrat angeordnet. Dies hat den Vorteil, dass weitere Funktionalitäten zur Ansteuerung der Vorrichtung in dem monolithischen Schaltungsmodul integriert werden können und eine weitere Miniaturisierung ermöglicht wird. So können zur Ansteuerung einer beliebigen elektrischen Last beispielsweise mit Hilfe der Galliumnitrid-auf-Silizium-Technologie mehrere Halbbrücken der Leistungsschaltvorrichtung und die korrespondierenden Treiber für diese Halbbrücken auf ein gemeinsames Trägersubstrat, vorzugsweise ein Siliziumsubstrat, aufgebracht werden. So können beispielsweise drei Halbbrücken einer B6-Brücke mit einer korrespondierenden Ansteuerschaltung zur Energieversorgung eines dreiphasigen Motors auf dem gemeinsamen Trägersubstrat angeordnet werden. Selbstverständlich kann auch jede andere beliebige Anzahl an für die Versorgung der elektrischen Last erforderlichen Halbbrücken auf dem gemeinsamen Trägersubstrat angeordnet werden. Zusätzlich können Schutzfunktionalitäten, wie beispielsweise eine Überstromschutzfunktion, Übertemperaturschutzfunktion usw., mit auf das gemeinsame Trägersubstrat aufgebracht werden.It is particularly advantageous that the power switching device and the control circuit based on gallium nitride-on-silicon technology can be designed as a monolithic circuit module, with at least the individual active components of the monolithic circuit module being able to be arranged on a common carrier substrate. In this case, at least the two auxiliary switches are integrated into the monolithic circuit module and arranged with the semiconductor power switches of the respective half-bridge on the common carrier substrate. This has the advantage that further functionalities for controlling the device can be integrated in the monolithic circuit module and further miniaturization is made possible. For example, using gallium nitride-on-silicon technology, several half-bridges of the power switching device and the corresponding drivers for these half-bridges can be applied to a common carrier substrate, preferably a silicon substrate, to control any electrical load. For example, three half bridges of a B6 bridge with a corresponding control circuit for supplying energy to a three-phase motor can be arranged on the common carrier substrate. Of course, any other number of half bridges required for supplying the electrical load can also be arranged on the common carrier substrate. In addition, protection functions, such as an overcurrent protection function, an excess temperature protection function, etc., can also be applied to the common carrier substrate.

Zudem können durch die Verschiebung der Ansteuerschaltung, welche auch eine Stromregelung für die Leistungsschaltvorrichtung ausführen kann, in das monolithische Schaltungsmodul Ansteuerleitungen entfallen, welche normalerweise zu einer Brückentreiberschaltung geleitet werden müssen, und es ist keinerlei Modulation seitens eines übergeordneten Steuergerätes erforderlich. Alle schnellen Signale und deren Schaltflanken „verlassen“ das monolithische Schaltungsmodul somit nicht. Hierdurch ist zu erwarten, dass das EMV-Verhalten positiv beeinflusst wird. Durch die geringe Anzahl an erforderlichen Kontakten ist eine besonders kompakte Realisierung möglich, da Kontaktpads eine minimale Größe schwer unterschreiten können. Zusätzlich ermöglicht es der vorgeschlagene Aufbau, dass EMV-Störungen reduziert werden können, welche sich durch springende Potentiale an den einzelnen Halbrücken über korrespondierende Koppelkapazitäten mit einem Kühlkörper im System ausbreiten können. Hierzu kann beispielsweise eine Kühlfläche der Leistungsschaltvorrichtung entweder direkt hart auf Masse gelegt werden, falls möglich, oder im monolithischen Schaltungsmodul kapazitiv direkt über Koppelkondensatoren definiert mit Masse verbunden werden. Zusätzliche Entstörkondensatoren bzw. Y-Kondensatoren sowie Kontaktierungselemente (z.B. SMD-Federn) werden dadurch überflüssig. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass eine leitfähige Wärmeleitpaste eingesetzt werden kann; diese sind mit sehr viel höheren Wärmeleitfähigkeiten als isolierende Pasten erhältlich.In addition, by shifting the control circuit, which can also perform current regulation for the power switching device, in the monolithic circuit module, control lines are dispensed with, which normally have to be routed to a bridge driver circuit, and no modulation on the part of a higher-level control device is required. All fast signals and their switching edges therefore do not "leave" the monolithic circuit module. This can be expected to have a positive effect on the EMC behavior. Due to the small number of contacts required, a particularly compact implementation is possible, since contact pads can hardly fall below a minimum size. In addition, the proposed structure enables EMC interference to be reduced, which can spread in the system through jumping potentials on the individual half bridges via corresponding coupling capacitances with a heat sink. For this purpose, for example, a cooling surface of the power switching device can either be connected directly to ground, if possible, or in the monolithic circuit module capacitively connected directly to ground via coupling capacitors in a defined manner will. Additional interference suppression capacitors or Y capacitors as well as contacting elements (eg SMD springs) are thus superfluous. Another advantage is that a conductive thermal paste can be used; these are available with much higher thermal conductivities than insulating pastes.

In vorteilhafter Ausgestaltung der Leistungsendstufe können Kondensatoren einer Zwischenkreiskapazität als Silizium-Kondensatoren ausgebildet und auf der Vorderseite und/oder Rückseite des Trägersubstrats angeordnet werden. Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform werden diese Silizium-Kondensatoren in Deep-Trench-Technologie auf der Rückseite des gemeinsamen Trägersubstrates ausgebildet, um die Versorgungsspannung zu puffern. Durch die hohen möglichen Schaltfrequenzen können die Silizium-Kondensatoren in Deep-Trench-Technologie auch bei Niedervoltinvertern bei einer Spannung von unter 60V für kleinere Leistungen von wenigen Kilowatt zur Darstellung eines Zwischenkreises eingesetzt werden. Durch die Anordnung der als Silizium-Kondensatoren ausgebildeten Zwischenkreiskapazität auf dem gemeinsamen Trägersubstrat ist eine extrem niederinduktive Anbindung an die Leistungsschaltvorrichtung möglich. So können die Silizium-Kondensatoren auf der Rückseite des gemeinsamen Trägersubstrats beispielsweise mittels Durchkontaktierungen durch das Trägersubstrat mit den Halbleiterleistungsschaltern auf der Vorderseite elektrisch kontaktiert werden. Bei einer lateralen Anordnung der als Silizium-Kondensatoren ausgebildeten Zwischenkreiskapazität auf der Vorderseite des gemeinsamen Trägersubstrats ist ebenfalls eine einfache elektrische Kontaktierung möglich. Hierdurch ist ein Aufbau ohne Durchkontaktierungen im Trägersubstrat möglich.In an advantageous embodiment of the power output stage, capacitors of an intermediate circuit capacitance can be designed as silicon capacitors and arranged on the front and / or rear of the carrier substrate. In a particularly advantageous embodiment, these silicon capacitors are formed using deep trench technology on the rear side of the common carrier substrate in order to buffer the supply voltage. Due to the high possible switching frequencies, the silicon capacitors in deep trench technology can also be used in low-voltage inverters with a voltage of less than 60V for smaller outputs of a few kilowatts to represent an intermediate circuit. The arrangement of the intermediate circuit capacitance in the form of silicon capacitors on the common carrier substrate enables an extremely low-inductance connection to the power switching device. For example, the silicon capacitors on the rear side of the common carrier substrate can be electrically contacted with the semiconductor power switches on the front side by means of plated-through holes through the carrier substrate. With a lateral arrangement of the intermediate circuit capacitance in the form of silicon capacitors on the front side of the common carrier substrate, simple electrical contacting is also possible. This enables a structure without plated-through holes in the carrier substrate.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Leistungsendstufe kann das monolithische Schaltungsmodul in eine mehrlagige Leiterplatte eingebettet oder auf der mehrlagigen Leiterplatte angeordnet werden. Bei dieser Ausgestaltung der Leistungsendstufe können Kondensatoren der Zwischenkreiskapazität als Silizium-Kondensatoren auf separaten Trägersubstraten angeordnet und wie das monolithische Schaltungsmodul in die mehrlagige Leiterplatte eingebettet oder auf der mehrlagigen Leiterplatte angeordnet werden. Alternativ können die Kondensatoren der Zwischenkreiskapazität als mehrlagige Keramik-Kondensatoren in Chip-Bauweise (MLCC: Multi Layer Ceramic Capacitor) ausgebildet und in die mehrlagige Leiterplatte eingebettet oder auf der mehrlagigen Leiterplatte angeordnet werden.In a further advantageous embodiment of the power output stage, the monolithic circuit module can be embedded in a multilayer printed circuit board or arranged on the multilayer printed circuit board. In this configuration of the power output stage, capacitors of the intermediate circuit capacitance can be arranged as silicon capacitors on separate carrier substrates and, like the monolithic circuit module, embedded in the multilayer printed circuit board or arranged on the multilayer printed circuit board. Alternatively, the capacitors of the intermediate circuit capacitance can be designed as multi-layer ceramic capacitors in chip design (MLCC: Multi Layer Ceramic Capacitor) and embedded in the multi-layer circuit board or arranged on the multi-layer circuit board.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Leistungsendstufe können die beiden als Gallium-Nitrit-Halbleiter ausgeführten Hilfsschalter zu einem bidirektional sperrenden Hilfsschalter zusammengefasst und auf der Vorderseite des Trägersubstrats ausgebildet werden. Durch die Ausführung als bidirektional sperrender Hilfsschalter kann im Vergleich zu einem klassischen ARCP-Modul, bei welchem zwei antiparallele Schalter als Hilfsschalter eingesetzt werden, die erforderliche Halbleiterfläche halbiert werden.In a further advantageous embodiment of the power output stage, the two auxiliary switches designed as gallium nitrite semiconductors can be combined to form a bidirectionally blocking auxiliary switch and formed on the front side of the carrier substrate. Due to the design as a bidirectional blocking auxiliary switch, the required semiconductor area can be halved compared to a classic ARCP module, in which two anti-parallel switches are used as auxiliary switches.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Leistungsendstufe kann die Drosselspule kernlos als Leiterbahn im Trägersubstrat ausgebildet werden. Dies wird durch die hohen Schaltfrequenzen ermöglicht. Da keinerlei Kernmaterialien erforderlich sind, kann ein komplexer Aufbau der Drosselspule vermieden werden. Alternativ kann die Drosselspule kernlos als Leiterbahn der mehrlagigen Leiterplatte der Leistungsendstufe ausgebildet werden. Das bedeutet, dass die Drosselspule wie die Kondensatoren der Zwischenkreiskapazität in die mehrlagige Leiterplatte eingebettet oder auf der mehrlagigen Leiterplatte angeordnet werden kann, in welche das monolithische Schaltungsmodul eingebettet oder auf welcher das monolithische Schaltungsmodul angeordnet ist.In a further advantageous embodiment of the power output stage, the choke coil can be designed without a core as a conductor track in the carrier substrate. This is made possible by the high switching frequencies. Since no core materials are required, a complex structure of the choke coil can be avoided. Alternatively, the choke coil can be designed without a core as a conductor track on the multi-layer circuit board of the power output stage. This means that the choke coil, like the capacitors of the intermediate circuit capacitance, can be embedded in the multilayer printed circuit board or arranged on the multilayer printed circuit board in which the monolithic circuit module is embedded or on which the monolithic circuit module is arranged.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Leistungsendstufe kann die Ansteuerschaltung eine Stromregelung umfassen, welche ausgeführt ist, mindestens einen Messstrom, welcher einen korrespondierenden aktuellen Ausgangsstrom repräsentiert, und mindestens einen Referenzstrom als analoges Signal zu empfangen und miteinander zu vergleichen und in Abhängigkeit des Vergleichs mindestens ein korrespondierendes Schaltsignal zu erzeugen und auszugeben. Hierbei kann der mindestens eine Messstrom vorzugsweise innerhalb des monolithischen Schaltungsmoduls erfasst werden. Zudem kann die Ansteuerschaltung eine Treiberstufe umfassen, welche ausgeführt ist, das mindestens eine Schaltsignal von der Stromregelung zu empfangen, aufzubereiten und an die Leistungsschaltvorrichtung auszugeben. Durch die hohen Schaltfrequenzen werden andere Regelungsverfahren wie beispielsweise direktschaltende Verfahren möglich. Daher kann die Stromregelung für jede der Halbbrücken der Leistungsschaltvorrichtung einen Komparator umfassen, welcher ausgeführt ist, die korrespondierende Halbbrücke abzuschalten, wenn der Messstrom den korrespondierenden Referenzstrom überschreitet, und die korrespondierende Halbbrücke anzuschalten, wenn der Messstrom den korrespondierenden Referenzstrom unterschreitet.In a further advantageous embodiment of the power output stage, the control circuit can include a current control that is designed to receive at least one measurement current, which represents a corresponding current output current, and at least one reference current as an analog signal and to compare it with one another and, depending on the comparison, at least one corresponding switching signal to generate and output. In this case, the at least one measurement current can preferably be recorded within the monolithic circuit module. In addition, the control circuit can include a driver stage which is designed to receive the at least one switching signal from the current regulator, to process it and to output it to the power switching device. The high switching frequencies make other control methods such as direct switching methods possible. The current regulation can therefore include a comparator for each of the half bridges of the power switching device, which is designed to switch off the corresponding half bridge when the measurement current exceeds the corresponding reference current, and to switch on the corresponding half bridge when the measurement current falls below the corresponding reference current.

Hierdurch wird es möglich, direkt über eine Sollwertvorgabe an die korrespondierenden Komparatoren die Halbleiterleistungsschalter direkt anzusteuern. Bei einem dreiphasigen Motor als elektrische Last werden daher nur noch drei analoge Referenzsignale für die Phasenströme an das monolithische Schaltungsmodul gesendet. Die Stromregelung findet mit Hilfe der Komparatoren direkt im monolithischen Schaltungsmodul statt. Der Referenzwert wird mit dem gemessenen Wert des Phasenstromes verglichen. Wird der Referenzwert überschritten wird ausgeschaltet, bei Unterschreitung wird angeschaltet. Somit stellt sich im Mittel der geforderte Referenzstrom ein. Zur Begrenzung der Schaltfrequenz können die einzelnen Komparatoren gesampelt und/oder mit Hysterese ausgeführt werden. Das digitale Ausgangssignal der Komparatoren kann dann direkt als Schaltzustandsbefehl für die einzelnen Halbleiterleistungsschalter dienen. Das jeweilige Referenzsignal ist ein analoges Signal, welches direkt den Strom in der elektrischen Last bzw. in den einzelnen Stator-Wicklungen des dreiphasigen Motors vorgibt. Es kann von einem zentralen Steuergerät vorgegeben werden, und enthält maximal die Maschinenfrequenzen (inklusive explizit eingeprägter Oberwellen). Die Freiheitsgrade für die Ansteuerung der elektrischen Last liegen so weiterhin im Steuergerät, die schnelle Stromdynamik wird jedoch in das monolithische Schaltungsmodul verschoben, was die Anforderungen an die Dynamik und Rechenleistung des Steuergerätes deutlich senken und zu einem Kostenvorteil führen kann. Gleichzeitig kann man durch die schnellen Hardware-Komparatoren einen sehr dynamischen Stromregler mit hoher Bandbreite erhalten, welcher sich die erhöhte Aktuator-Bandbreite, welche durch die Erhöhung der Schaltfrequenz entsteht, auch kostengünstig zu Nutze machen kann. Würde man die Stromregelung weiterhin im Steuergerät ausführen, wäre für eine Erhöhung der Bandbreite der Stromregelung automatisch ein leistungsfähigeres Steuergerät notwendig, was Mehrkosten verursacht.This makes it possible to control the semiconductor power switches directly via a setpoint specification to the corresponding comparators. With a three-phase motor as the electrical load, only three analog reference signals for the phase currents are therefore sent to the monolithic circuit module. The current control takes place with the help of the comparators directly in the monolithic circuit module instead. The reference value is compared with the measured value of the phase current. If the reference value is exceeded, it is switched off, if it falls below the reference value, it is switched on. The required reference current is thus set on average. To limit the switching frequency, the individual comparators can be sampled and / or implemented with hysteresis. The digital output signal of the comparators can then be used directly as a switching status command for the individual semiconductor power switches. The respective reference signal is an analog signal which directly specifies the current in the electrical load or in the individual stator windings of the three-phase motor. It can be specified by a central control unit and contains a maximum of the machine frequencies (including explicitly applied harmonics). The degrees of freedom for controlling the electrical load are still in the control device, but the fast current dynamics are shifted to the monolithic circuit module, which can significantly reduce the demands on the dynamics and computing power of the control device and lead to a cost advantage. At the same time, the fast hardware comparators can be used to obtain a very dynamic current regulator with a high bandwidth, which can also make inexpensive use of the increased actuator bandwidth that is created by increasing the switching frequency. If the current control were to continue to be carried out in the control device, a more powerful control device would automatically be required to increase the bandwidth of the current control, which would incur additional costs.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Leistungsendstufe kann das monolithische Schaltungsmodul eine elektrische Schnittstelle umfassen, welche ausgeführt ist, Signale von externen Komponenten und/oder Baugruppen zu empfangen. Hierbei kann die elektrische Schnittstelle ein Versorgungsspannungspotential, ein Massepotential und den mindestens einen Referenzstrom empfangen.In a further advantageous embodiment of the power output stage, the monolithic circuit module can comprise an electrical interface which is designed to receive signals from external components and / or assemblies. Here, the electrical interface can receive a supply voltage potential, a ground potential and the at least one reference current.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Leistungsendstufe kann die Leistungsschaltvorrichtung beispielsweise als B6-Inverter mit drei Halbbrücken ausgeführt werden. Hierbei kann eine Kühlfläche des B6-Inverters direkt oder über mindestens einen Koppelkondensator, welcher eine definierte Kapazität aufweist, mit Masse verbunden werden.In a further advantageous embodiment of the power output stage, the power switching device can be designed, for example, as a B6 inverter with three half bridges. A cooling surface of the B6 inverter can be connected to ground directly or via at least one coupling capacitor, which has a defined capacitance.

In vorteilhafter Ausgestaltung der Vorrichtung zur Energieversorgung einer elektrischen Last kann die elektrische Schnittstelle ausgeführt sein, ein Versorgungsspannungspotential und ein Massepotential der Energieversorgung und den mindestens einen Referenzstrom von dem Steuergerät zu empfangen.In an advantageous embodiment of the device for supplying energy to an electrical load, the electrical interface can be designed to receive a supply voltage potential and a ground potential of the energy supply and the at least one reference current from the control device.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Vorrichtung zur Energieversorgung einer elektrischen Last kann die elektrische Last als dreiphasiger bürstenlosen Gleichstrommotor ausgeführt sein, wobei die Halbbrücken des B6-Inverters jeweils mit einer Phase des dreiphasigen bürstenlosen Gleichstrommotors verbindbar sind.In a further advantageous embodiment of the device for supplying energy to an electrical load, the electrical load can be designed as a three-phase brushless DC motor, the half-bridges of the B6 inverter each being connectable to a phase of the three-phase brushless DC motor.

In vorteilhafter Ausgestaltung des Verfahren kann die Verzögerungszeitspanne durch eine adaptive Verzögerungskette ermittelt werden, welche durch eine Anzahl von Verzögerungsschritten mit identischen Zeitspannen vorgegebenen werden kann. Hierbei kann die Anzahl der Verzögerungsschritte der Verzögerungszeitspanne um eins erhöht werden, wenn die Totzeitmessung den vorgegebenen Stoppwert bzw. die maximalen Totzeitspanne erreicht hat. Die Anzahl der Verzögerungsschritte der Verzögerungszeitspanne kann um eins reduziert werden, wenn die Totzeitmessung eine vorgegebene minimale Totzeitspanne nicht erreicht hat. Die Anzahl der Verzögerungsschritte der Verzögerungszeitspanne kann sonst gleich bleiben.In an advantageous embodiment of the method, the delay time span can be determined by an adaptive delay chain, which can be predetermined by a number of delay steps with identical time spans. In this case, the number of delay steps of the delay time span can be increased by one when the dead time measurement has reached the specified stop value or the maximum dead time span. The number of delay steps of the delay time span can be reduced by one if the dead time measurement has not reached a predetermined minimum dead time span. The number of delay steps of the delay time span can otherwise remain the same.

Zusätzlich oder alternativ kann die Verzögerungszeitspanne durch eine integrierte Strommessung ermittelt werden. Hierbei kann nach dem Einschalten des ersten oder zweiten Hilfsschalters eine Zeitmessung zur Ermittlung der Verzögerungszeitspanne und eine Messung eines Stroms durch einen korrespondierenden der beiden Halbleiterleistungsschalter der mindestens einen Halbbrücke aktiviert werden, wobei der gemessene Strom mit einem vorgegebenen Schwellwert verglichen werden kann. Die Zeitmessung kann gestoppt und das Messergebnis als abgelaufene Verzögerungszeitspanne vorgegeben werden, wenn der gemessene Strom den vorgegebenen Schwellwert überschreitet.Additionally or alternatively, the delay time span can be determined by an integrated current measurement. Here, after switching on the first or second auxiliary switch, a time measurement to determine the delay period and a measurement of a current through a corresponding one of the two semiconductor power switches of the at least one half bridge can be activated, the measured current being able to be compared with a predetermined threshold value. The time measurement can be stopped and the measurement result can be specified as the elapsed delay period if the measured current exceeds the specified threshold value.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. In der Zeichnung bezeichnen gleiche Bezugszeichen Komponenten bzw. Elemente, die gleiche bzw. analoge Funktionen ausführen.Exemplary embodiments of the invention are shown in the drawing and are explained in more detail in the description below. In the drawing, the same reference symbols designate components or elements that perform the same or analogous functions.

FigurenlisteFigure list

  • 1 zeigt ein schematisches Blockdiagramm eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Energieversorgung einer elektrischen Last mit einem Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Leistungsendstufe. 1 shows a schematic block diagram of an embodiment of a device according to the invention for supplying energy to an electrical load with an embodiment of a power output stage according to the invention.
  • 2 zeigt ein schematisches Schaltbild einer Ansteuerschaltung für eine Halbbrücke der erfindungsgemäßen Leistungsendstufe aus 1. 2 shows a schematic circuit diagram of a control circuit for a half bridge of the power output stage according to the invention 1 .
  • 3 zeigt ein schematisches Schaltbild eines ARCP-Moduls für eine Halbbrücke der erfindungsgemäßen Leistungsendstufe aus 1. 3 shows a schematic circuit diagram of an ARCP module for a half bridge of the power output stage according to the invention 1 .
  • 4 zeigt eine schematische und perspektivische Darstellung der als monolithisches Schaltungsmodul ausgeführten Leistungsendstufe aus 1. 4th shows a schematic and perspective illustration of the power output stage designed as a monolithic circuit module 1 .
  • 5 zeigt ein schematisches Ablaufdiagramm eines ersten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Ermittlung eines spannungslosen Schaltzeitpunkts für die erfindungsgemäße Leistungsendstufe aus 1. 5 shows a schematic flow diagram of a first exemplary embodiment of a method according to the invention for determining a voltage-free switching time for the power output stage according to the invention 1 .
  • 6 zeigt ein schematisches Ablaufdiagramm eines zweiten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Ermittlung eines spannungslosen Schaltzeitpunkts für die erfindungsgemäße Leistungsendstufe aus 1. 6th shows a schematic flow diagram of a second exemplary embodiment of a method according to the invention for determining a voltage-free switching point in time for the power output stage according to the invention 1 .

Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention

Wie aus 1 ersichtlich ist, umfasst das dargestellte Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 zur Energieversorgung einer elektrischen Last 3, jeweils eine Energieversorgung 5, ein Steuergerät 7 und eine erfindungsgemäße Leistungsendstufe 10.How out 1 As can be seen, the illustrated embodiment comprises a device according to the invention 1 for supplying energy to an electrical load 3 , one power supply each 5 , a control unit 7th and a power output stage according to the invention 10 .

Wie aus 1 bis 3 weiter ersichtlich ist, umfasst das dargestellte Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Leistungsendstufe 10 für die Vorrichtung 1 zur Energieversorgung einer elektrischen Last 3, eine Leistungsschaltvorrichtung 12, welche mindestens eine Halbbrücke 12.1 umfasst und basierend auf der Galliumnitrid-auf-Silizium-Technologie ausgeführt ist, und eine Ansteuerschaltung 15 für die Leistungsschaltvorrichtung 12, wobei Halbleiterleistungsschalter T1, T2 der mindestens einen Halbbrücke 12.1 als Gallium-Nitrit-Halbleiter auf einer Vorderseite eines Trägersubstrats SiS ausgebildet sind. Hierbei umfasst die Ansteuerschaltung 15 für die mindestens eine Halbbrücke 12.1 jeweils ein ARCP-Modul 16B, welches zwei Hilfsschalter T3, T4 und eine Drosselspule 16.2 aufweist und ausgeführt ist, die Halbleiterleistungsschalter T1, T2 der korrespondierenden Halbbrücke 12.1 an einem spannungslosen Schaltzeitpunkt zu schalten, wobei die Ansteuerschaltung 15 ausgeführt ist, den spannungslosen Schaltzeitpunkt durch eine integrierte Strommessung und/oder durch eine adaptive Verzögerungskette zu ermitteln.How out 1 until 3 It can also be seen that the illustrated embodiment comprises the power output stage according to the invention 10 for the device 1 for supplying energy to an electrical load 3 , a power switching device 12th , which is at least a half bridge 12.1 comprises and is based on the gallium nitride-on-silicon technology, and a control circuit 15th for the circuit breaker 12th , being semiconductor power switch T1 , T2 of at least one half bridge 12.1 are designed as gallium nitrite semiconductors on a front side of a carrier substrate SiS. Here, the control circuit includes 15th for the at least one half bridge 12.1 one ARCP module each 16B , which has two auxiliary switches T3 , T4 and a choke coil 16.2 has and is implemented, the semiconductor power switch T1 , T2 the corresponding half bridge 12.1 to switch at a voltage-free switching point in time, the control circuit 15th is designed to determine the de-energized switching time by an integrated current measurement and / or by an adaptive delay chain.

Wie insbesondere aus 1 und 4 weiter ersichtlich ist, sind die Leistungsschaltvorrichtung 12 und die Ansteuerschaltung 15 basierend auf der Galliumnitrid-auf-Silizium-Technologie als monolithisches Schaltungsmodul ausgeführt. Hierbei sind zumindest die einzelnen aktiven Komponenten des monolithischen Schaltungsmoduls auf einem gemeinsamen Trägersubstrat SiS angeordnet.Like in particular from 1 and 4th can also be seen are the power switching device 12th and the control circuit 15th based on gallium nitride-on-silicon technology, designed as a monolithic circuit module. In this case, at least the individual active components of the monolithic circuit module are arranged on a common SiS carrier substrate.

Wie aus 1 weiter ersichtlich ist, ist die elektrische Last 3 im dargestellten Ausführungsbeispiel der Vorrichtung 1 als dreiphasiger bürstenloser Gleichstrommotor 3A ausgeführt. Die Leistungsschaltvorrichtung 12 ist als B6-Inverter 12A mit drei Halbbrücken 12.1 ausgeführt, wobei die Halbbrücken 12.1 des B6-Inverters 12A jeweils mit einer Phase U, V, W des dreiphasigen bürstenlosen Gleichstrommotors 3A verbunden sind. Zudem ist eine Kühlfläche des B6-Inverters 12A direkt oder über mindestens einen Koppelkondensator, welcher eine definierte Kapazität aufweist, mit Masse GND verbunden. Bei alternativen nicht dargestellten Ausführungsbeispielen kann die Leistungsschaltvorrichtung 12 auch weniger oder mehr als drei Halbbrücken 12.1 aufweisen. Zudem kann die Vorrichtung 1 zur Energieversorgung einer elektrischen Last 3 auch eine andere elektrische Last 3 als einen dreiphasigen Gleichstrommotor 3A mit Energie versorgen.How out 1 can also be seen is the electrical load 3 in the illustrated embodiment of the device 1 as a three-phase brushless DC motor 3A executed. The power switching device 12th is as a B6 inverter 12A with three half bridges 12.1 executed with the half bridges 12.1 of the B6 inverter 12A each with a phase U, V, W of the three-phase brushless DC motor 3A are connected. In addition, a cooling surface of the B6 inverter 12A is connected to ground GND directly or via at least one coupling capacitor, which has a defined capacitance. In alternative exemplary embodiments, not shown, the power switching device 12th also fewer or more than three half bridges 12.1 exhibit. In addition, the device 1 for supplying energy to an electrical load 3 also another electrical load 3 as a three-phase DC motor 3A supply with energy.

Wie aus 1 und 5 weiter ersichtlich ist, sind Kondensatoren C1, C2 einer Zwischenkreiskapazität 14 zur Pufferung einer Versorgungsspannung UBat in den dargestellten Ausführungsbeispielen jeweils auf dem Trägersubstrat SiS angeordnet. Somit ist die Zwischenkreiskapazität 14 im dargestellten Ausführungsbeispiel ebenfalls in das monolithische Schaltungsmodul integriert.How out 1 and 5 Can also be seen are capacitors C1 , C2 an intermediate circuit capacitance 14th for buffering a supply voltage UBat in the illustrated embodiments each arranged on the carrier substrate SiS. This is the DC link capacitance 14th in the illustrated embodiment also integrated into the monolithic circuit module.

Bei nicht dargestellten Ausführungsbeispielen der Leistungsendstufe 10 ist das monolithische Schaltungsmodul in eine mehrlagige Leiterplatte eingebettet oder auf der mehrlagigen Leiterplatte angeordnet. Bei diesen Ausführungsbeispielen können die Kondensatoren C1, C2 der Zwischenkreiskapazität 14 auf separaten Trägersubstraten angeordnet und in die mehrlagige Leiterplatte eingebettet oder auf der mehrlagigen Leiterplatte angeordnet werden. Alternativ können die Kondensatoren C1, C2 der Zwischenkreiskapazität 14 bei diesen Ausführungsbeispielen direkt in die mehrlagige Leiterplatte eingebettet oder auf der mehrlagigen Leiterplatte angeordnet werden.In embodiments of the power output stage not shown 10 the monolithic circuit module is embedded in a multilayer printed circuit board or arranged on the multilayer printed circuit board. In these embodiments, the capacitors C1 , C2 the DC link capacitance 14th arranged on separate carrier substrates and embedded in the multilayer printed circuit board or arranged on the multilayer printed circuit board. Alternatively, the capacitors C1 , C2 the DC link capacitance 14th In these exemplary embodiments, they can be embedded directly into the multilayer printed circuit board or arranged on the multilayer printed circuit board.

Wie aus 1 und 2 weiter ersichtlich ist, umfasst die Ansteuerschaltung 15 eine Stromregelung 18, welche ausgeführt ist, mindestens einen Messstrom Im(U,V,W, welcher einen korrespondierenden aktuellen Ausgangsstrom Io(U,V,W) repräsentiert, und mindestens einen Referenzstrom Ir(U,V,W) als analoges Signal zu empfangen und miteinander zu vergleichen und in Abhängigkeit des Vergleichs mindestens ein korrespondierendes Schaltsignal zu erzeugen und auszugeben. Hierzu umfasst die Stromregelung 18 im dargestellten Ausführungsbeispiel für jede der Halbbrücken 12.1 der Leistungsschaltvorrichtung 12 einen Komparator 18.1, welcher ausgeführt ist, die korrespondierende Halbbrücke 12.1 abzuschalten, wenn der Messstrom Im(U,V,W den korrespondierenden Referenzstrom Ir(U,V,W) überschreitet, und die korrespondierende Halbbrücke 12.1 anzuschalten, wenn der Messstrom Im(U,V,W) den korrespondierenden Referenzstrom Ir(U,V,W) unterschreitet. Im dargestellten Ausführungsbeispiel der Stromregelung 18 ist der Komparator 18.1 durch ein Taktsignal TS getaktet. Wie aus 1 weiter ersichtlich ist, wird der mindestens eine Messstrom Im(U,V,W) im dargestellten Ausführungsbeispiel innerhalb des monolithischen Schaltungsmoduls erfasst.How out 1 and 2 can also be seen, comprises the control circuit 15th a current control 18th , which is designed to receive at least one measurement current Im (U, V, W), which represents a corresponding current output current Io (U, V, W), and at least one reference current Ir (U, V, W) as an analog signal and to each other to compare and to generate and output at least one corresponding switching signal as a function of the comparison 18th in the illustrated embodiment for each of the half bridges 12.1 the circuit breaker 12th a comparator 18.1 , which is executed, the corresponding half bridge 12.1 switch off when the measuring current Im (U, V, W exceeds the corresponding reference current Ir (U, V, W), and the corresponding half-bridge 12.1 to be switched on when the measuring current Im (U, V, W) falls below the corresponding reference current Ir (U, V, W). In the illustrated embodiment of the current control 18th is the comparator 18.1 clocked by a clock signal TS. How out 1 As can also be seen, the at least one measurement current Im (U, V, W) is detected within the monolithic circuit module in the exemplary embodiment shown.

Wie aus 1 und 2 weiter ersichtlich ist, umfasst die Ansteuerschaltung 15 im dargestellten Ausführungsbeispiel eine Treiberstufe 16, welche eine Gate-Ansteuerung 16A umfasst und ausgeführt ist, das mindestens eine Schaltsignal von der Stromregelung 18 bzw. dem korrespondierenden Komparator 18.1 zu empfangen, aufzubereiten und an die beiden Halbleiterleistungsschalter T1, T2 der korrespondierenden Halbbrücke 12.1 der Leistungsschaltvorrichtung 12 auszugeben.How out 1 and 2 can also be seen, comprises the control circuit 15th in the illustrated embodiment, a driver stage 16 , which is a gate control 16A comprises and is implemented, the at least one switching signal from the current control 18th or the corresponding comparator 18.1 to receive, to process and to the two semiconductor power switches T1 , T2 the corresponding half bridge 12.1 the circuit breaker 12th to spend.

Wie aus 1 weiter ersichtlich ist, umfasst das monolithische Schaltungsmodul eine elektrische Schnittstelle 13, welche ausgeführt ist, Signale von externen Komponenten und/oder Baugruppen zu empfangen. In den dargestellten Ausführungsbeispielen empfängt die elektrische Schnittstelle 13 jeweils das Versorgungsspannungspotential UBat und ein Massepotential GND von der Energieversorgung 5 und den mindestens einen Referenzstrom Ir(U,V,W) von dem Steuergerät 7. Zur Erzeugung des mindestens einen Referenzstroms Ir(U,V,W) wertet das Steuergerät 7 Ausgangssignale einer Sensorik DWM aus, welche im dargestellten Ausführungsbeispiel den Drehwinkel des dreiphasigen Gleichstrommotors 3A erfasst und die korrespondieren Ausgangssignale erzeugt.How out 1 As can also be seen, the monolithic circuit module comprises an electrical interface 13th , which is designed to receive signals from external components and / or assemblies. In the exemplary embodiments shown, the electrical interface receives 13th the supply voltage potential UBat and a ground potential GND from the power supply 5 and the at least one reference current Ir (U, V, W) from the control device 7th . The control unit evaluates to generate the at least one reference current Ir (U, V, W) 7th Output signals from a sensor system DWM, which in the illustrated embodiment, the angle of rotation of the three-phase DC motor 3A detected and the corresponding output signals generated.

Wie aus 1 und 3 weiter ersichtlich ist, ist die Zwischenkreiskapazität 14 im dargestellten Ausführungsbeispiel der Leistungsendstufe 10 geteilt ausgeführt und umfasst zwei Kondensatoren C1, C2, welche jeweils als Silizium-Kondensatoren in Deep-Trench-Technologie auf der Rückseite des gemeinsamen Trägersubstrates SiS ausgebildet sind, um die Versorgungsspannung UBat zu puffern. Hierbei sind die Silizium-Kondensatoren C1, C2 mittels nicht dargestellter Durchkontaktierungen durch das Trägersubstrat SiS mit der Leistungsschaltvorrichtung 12B elektrisch kontaktiert.How out 1 and 3 can also be seen, is the DC link capacitance 14th in the illustrated embodiment of the power output stage 10 designed divided and comprises two capacitors C1 , C2 , which are each designed as silicon capacitors in deep trench technology on the back of the common carrier substrate SiS in order to buffer the supply voltage UBat. Here are the silicon capacitors C1 , C2 by means of vias, not shown, through the carrier substrate SiS with the power switching device 12B electrically contacted.

Bei alternativen nicht dargestellten Ausführungsbeispielen der Leistungsendstufe 10 ist das monolithische Schaltungsmodul in eine mehrlagige Leiterplatte eingebettet oder auf der mehrlagigen Leiterplatte angeordnet. Bei diesen Ausführungsbeispielen können die Kondensatoren C1, C2 der Zwischenkreiskapazität 14 als Silizium-Kondensatoren auf separaten Trägersubstraten ausgebildet werden und in die mehrlagige Leiterplatte eingebettet oder auf der mehrlagigen Leiterplatte angeordnet werden. Bei diesen Ausführungsbeispielen können die Kondensatoren C1, C2 der Zwischenkreiskapazität 14 alternativ als mehrlagige Keramik-Kondensatoren in Chip-Bauweise (MLCC: Multi Layer Ceramic Capacitor) ausgebildet und direkt in die mehrlagige Leiterplatte eingebettet oder auf der mehrlagigen Leiterplatte angeordnet werden.In alternative exemplary embodiments, not shown, of the power output stage 10 the monolithic circuit module is embedded in a multilayer printed circuit board or arranged on the multilayer printed circuit board. In these embodiments, the capacitors C1 , C2 the DC link capacitance 14th be formed as silicon capacitors on separate carrier substrates and embedded in the multilayer printed circuit board or arranged on the multilayer printed circuit board. In these embodiments, the capacitors C1 , C2 the DC link capacitance 14th alternatively designed as multi-layer ceramic capacitors in chip design (MLCC: Multi Layer Ceramic Capacitor) and embedded directly in the multi-layer circuit board or arranged on the multi-layer circuit board.

Wie aus 1 und 3 weiter ersichtlich ist, ist das ARCP-Modul 16 als Teil der Treiberstufe 16 ausgeführt und in das monolithische Schaltungsmodul integriert. Hierzu sind die beiden Hilfsschalter T3, T4 als Gallium-Nitrit-Halbleiter zu einem bidirektional sperrenden Hilfsschalter 16.1 zusammengefasst und mit den Halbleiterleistungsschaltern T1, T2 der einzelnen Halbbrücken 12.1B auf der Vorderseite des Trägersubstrats SiS ausgebildet. Die Drosselspule 16.2 ist kernlos als Leiterbahn im Trägersubstrat SiS ausgebildet.How out 1 and 3 can also be seen is the ARCP module 16 as part of the driver stage 16 executed and integrated into the monolithic circuit module. The two auxiliary switches are for this purpose T3 , T4 as a gallium nitrite semiconductor to a bidirectional blocking auxiliary switch 16.1 summarized and with the semiconductor power switches T1 , T2 of the individual half bridges 12.1B formed on the front side of the carrier substrate SiS. The choke coil 16.2 is designed without a core as a conductor track in the SiS carrier substrate.

Bei einem alternativen nicht dargestellten Ausführungsbeispiel der Leistungsendstufe 10, bei welchem das monolithische Schaltungsmodul in eine mehrlagige Leiterplatte eingebettet oder auf der mehrlagigen Leiterplatte angeordnet ist, ist die Drosselspule 16.2 kernlos als Leiterbahn der mehrlagigen Leiterplatte ausgebildet.In an alternative embodiment, not shown, of the power output stage 10 , in which the monolithic circuit module is embedded in a multilayer printed circuit board or arranged on the multilayer printed circuit board, is the choke coil 16.2 Coreless designed as a conductor track of the multilayer circuit board.

Das in 5 dargestellte erste Ausführungsbeispiel des Verfahrens 100 zur Ermittlung eines spannungslosen Schaltzeitpunkts für die oben beschriebene Leistungsendstufe 10 basiert auf einer adaptiven Verzögerungskette. Hierbei wird das Verfahren 100 in einem Schritt S100 beispielsweise durch den Start des Fahrzeugs gestartet. Anschließend wird im Schritt S110 gewartet, bis ein Schaltbefehl für einen der beiden Hilfsschalter T3, T4 empfangen wird. Im Schritt S120 wird dann geprüft, ob ein erster Schaltbefehl, welcher beispielsweise einen Übergang von einem ersten auf einen zweiten logischen Zustand repräsentiert, oder ob ein zweiter Schaltbefehl empfangen wurde, welcher beispielsweise einen Übergang von dem zweiten auf den ersten logischen Zustand repräsentiert. Wurde im Schritt S120 der erste Schaltbefehl erkannt, dann wird das Verfahren mit dem Schritt S130 fortgesetzt. Wurde im Schritt S120 der zweite Schaltbefehl erkannt, dann wird das Verfahren mit dem Schritt S230 fortgesetzt.This in 5 illustrated first embodiment of the method 100 to determine a voltage-free switching time for the power output stage described above 10 is based on an adaptive delay chain. Here is the procedure 100 in one step S100 for example started by starting the vehicle. Then in step S110 waited until a switching command for one of the two auxiliary switches T3 , T4 Will be received. In step S120 it is then checked whether a first switching command, which for example represents a transition from a first to a second logic state, or whether a second switching command has been received, which for example represents a transition from the second to the first logic state. Has been in the crotch S120 the first switching command is recognized, then the procedure with step S130 continued. Has been in the crotch S120 the second switching command is recognized, then the procedure with step S230 continued.

Im Schritt S130 wird der erste Hilfsschalter T3 in Abhängigkeit des empfangenen ersten Schaltbefehls eingeschaltet bzw. leitend geschaltet. Dadurch steigt ein Spulenstrom IL durch die Drosselspule 16.2 an. Im Schritt S140 wird eine Verzögerungszeitspanne TV aktiviert, welche durch eine Anzahl X von Verzögerungsschritten mit identischen Zeitspannen vorgegeben ist, und der Spulenstrom IL durch die Drosselspule 16.2 steigt weiter. Nach Ablauf der Verzögerungszeitspanne TV ist der Strom IL durch die Drosselspule 16.2 größer als der korrespondierende Ausgangsstrom Io(U,V,W) und ein korrespondierender Strom IT1 durch den korrespondierenden, hier den ersten Halbleiterleistungsschalter T1, der beiden Halbleiterleistungsschalter T1, T2 der mindestens einen Halbbrücke 12.1 ist größer als Null und eine Knotenspannung US über dem ersten Halbleiterschalter T1 entspricht einem Massepotential GND. Daher wird der erste Halbleiterleistungsschalter T1 im Schritt S150 ausgeschaltet bzw. sperrend geschaltet und eine Totzeitmessung mit einem vorgegebenen Stoppwert wird aktiviert, welcher einem maximalen Wert für eine Totzeitspanne TS entspricht. Dadurch steigt die Knotenspannung US über dem ersten Halbleiterleistungsschalter T1 an, welche im Schritt S160 gemessen und mit einem ersten Spannungsschwellwert verglichen wird. Dieser erste Spannungsschwellwert entspricht beispielsweise ungefähr dem Versorgungsspannungspotential UBat bzw. ist etwas niedriger als das Versorgungsspannungspotential UBat gewählt. Im Schritt S170 wird der andere, hier der zweite Halbleiterleistungsschalter T2, der beiden Halbleiterleistungsschalter T1, T2 der mindestens einen Halbbrücke 12.1 eingeschaltet bzw. leitend geschaltet und die Totzeitmessung gestoppt, wenn die gemessene Knotenspannung US dem vorgegebenen ersten Spannungsschwellwert entspricht oder die Totzeitmessung den vorgegebenen Stoppwert bzw. die maximale Totzeitspanne TS erreicht hat. Zum Einschaltzeitpunkt ist ein Spannungsabfall über dem zweiten Halbleiterleistungsschalter T2 im Idealfall gleich Null. Dadurch ist der zweite Halbleiterleistungsschalter T2 spannungslos und kann verlustlos leitend bzw. eingeschaltet werden. Zudem wird im Schritt S170 die Anzahl X der Verzögerungsschritte der Verzögerungszeitspanne VT um eins erhöht, wenn die Totzeitmessung den vorgegebenen Stoppwert bzw. die maximale Totzeitspanne TS erreicht hat. Die Anzahl X der Verzögerungsschritte der ersten Verzögerungszeitspanne VT1 wird um eins reduziert, wenn die abgelaufene Zeitspanne kleiner als ein minimaler Wert für die Totzeitspanne TS ist, wobei die Anzahl X der Verzögerungsschritte der Verzögerungszeitspanne TV sonst konstant gehalten wird. Das bedeutet, dass die Verzögerungszeitspanne TV1 nicht verändert wird, wenn die gestoppte Zeitdauer der Totzeitmessung zwischen dem minimalen Wert und dem maximalen Wert der Totzeitspanne TS liegt. Nach dem Einschalten des zweiten Halbleiterleistungsschalter T2 wird im Schritt S180 die Verzögerungszeitspanne TV aktiviert. Nach Ablauf der Verzögerungszeitspanne TV wird im Schritt S190 der eingeschaltete erste Hilfsschalter T3 abgeschaltet bzw. sperrend geschaltet. Das bedeutet, dass der erste Hilfsschalter T3 nach dem Einschalten des zweiten Halbleiterleistungsschalters T2 noch für die Dauer der Verzögerungszeitspanne TV eingeschaltet bleibt, damit sich der Spulenstrom IL durch die Drosselspule 16.2 abbauen kann. Anschließend wird das Verfahren 100 mit dem Schritt S110 fortgesetzt und auf den Empfang des nächsten Schaltbefehls gewartet.In step S130 becomes the first auxiliary switch T3 switched on or switched on depending on the received first switching command. As a result, a coil current IL increases through the choke coil 16.2 on. In step S140 a delay time span TV is activated, which is predetermined by a number X of delay steps with identical time spans, and the coil current IL through the choke coil 16.2 keep on climbing. After the delay period TV has elapsed, the current IL is through the choke coil 16.2 bigger than that Corresponding output current Io (U, V, W) and a corresponding current IT1 through the corresponding, here the first semiconductor power switch T1 , the two semiconductor power switches T1 , T2 of at least one half bridge 12.1 is greater than zero and a nodal tension US above the first semiconductor switch T1 corresponds to a ground potential GND. Therefore, the first semiconductor power switch T1 in step S150 switched off or switched to blocking and a dead time measurement with a predetermined stop value is activated, which corresponds to a maximum value for a dead time period TS. This increases the node tension US above the first semiconductor power switch T1 which in the crotch S160 is measured and compared with a first voltage threshold value. This first voltage threshold value corresponds approximately to the supply voltage potential UBat or is selected to be somewhat lower than the supply voltage potential UBat. In step S170 becomes the other, here the second semiconductor power switch T2 , the two semiconductor power switches T1 , T2 of at least one half bridge 12.1 switched on or switched on and the dead time measurement stopped when the measured node voltage US corresponds to the predefined first voltage threshold value or the dead time measurement has reached the predefined stop value or the maximum dead time period TS. At the time of switch-on there is a voltage drop across the second semiconductor power switch T2 ideally equal to zero. This is the second semiconductor power switch T2 de-energized and can be switched on or conductive without loss. In addition, in the step S170 the number X of the delay steps of the delay time span VT is increased by one when the dead time measurement has reached the specified stop value or the maximum dead time span TS. The number X of delay steps of the first delay time span VT1 is reduced by one if the elapsed time span is less than a minimum value for the dead time span TS, the number X of delay steps of the delay time span TV otherwise being kept constant. This means that the delay period TV1 is not changed if the stopped period of the dead time measurement lies between the minimum value and the maximum value of the dead period TS. After switching on the second semiconductor power switch T2 will be in crotch S180 the delay period TV is activated. After the delay period TV has elapsed, step S190 the switched on first auxiliary switch T3 switched off or switched to blocking. That means that the first auxiliary switch T3 after switching on the second semiconductor power switch T2 remains switched on for the duration of the delay period TV so that the coil current IL through the choke coil 16.2 can break down. Then the procedure 100 with the step S110 continued and waited for the next switching command to be received.

Im Schritt S230 wird der zweite Hilfsschalter T4 in Abhängigkeit des empfangenen zweiten Schaltbefehls eingeschaltet bzw. leitend geschaltet. Dadurch sinkt der Spulenstrom IL durch die Drosselspule 16.2 ab. Im Schritt S240 wird die Verzögerungszeitspanne TV aktiviert und der Spulenstrom IL durch die Drosselspule 16.2 sinkt weiter ab. Nach Ablauf der Verzögerungszeitspanne TV ist der Strom IL durch die Drosselspule 16.2 größer als der korrespondierende Ausgangsstrom Io(U,V,W) und ein korrespondierender Strom IT2 durch den korrespondierenden, hier den zweiten Halbleiterleistungsschalter T2, der beiden Halbleiterleistungsschalter T1, T2 der mindestens einen Halbbrücke 12.1 ist kleiner als Null. Daher wird der zweite Halbleiterleistungsschalter T2 im Schritt S250 sperrend bzw. ausgeschaltet und die Totzeitmessung mit dem vorgegebenen Stoppwert aktiviert, welcher dem maximalen Wert für die Totzeitspanne TS entspricht. Dadurch sinkt die Knotenspannung US über dem ersten Halbleiterleistungsschalter T1 ab, welche im Schritt S260 gemessen und mit einem zweiten Spannungsschwellwert verglichen wird. Dieser zweite Spannungsschwellwert entspricht beispielsweise ungefähr dem Massepotential GND bzw. ist etwas höher als das Massepotential GND gewählt. Im Schritt S270 wird der andere, hier der erste Halbleiterleistungsschalter T1, der beiden Halbleiterleistungsschalter T1, T2 der mindestens einen Halbbrücke 12.1 eingeschaltet bzw. leitend geschaltet und die Totzeitmessung gestoppt, wenn die gemessene Knotenspannung US dem vorgegebenen zweiten Spannungsschwellwert entspricht oder die Totzeitmessung den vorgegebenen Stoppwert erreicht hat. Zum Einschaltzeitpunkt ist ein Spannungsabfall über dem ersten Halbleiterleistungsschalter T1 im Idealfall gleich Null. Dadurch ist der erste Halbleiterleistungsschalter T1 spannungslos und kann verlustlos leitend bzw. eingeschaltet werden. Zudem wird im Schritt S270 die Anzahl X der Verzögerungsschritte der Verzögerungszeitspanne VT um eins erhöht, wenn die Totzeitmessung den vorgegebenen Stoppwert erreicht hat. Die Anzahl X der Verzögerungsschritte der ersten Verzögerungszeitspanne VT1 wird um eins reduziert, wenn die abgelaufene Zeitspanne kleiner als der minimale Wert für die Totzeitspanne TS ist, wobei die Anzahl X der Verzögerungsschritte der Verzögerungszeitspanne TV sonst konstant gehalten wird. Das bedeutet, dass die Verzögerungszeitspanne TV nicht verändert wird, wenn die gestoppte Zeitdauer der Zeitmessung zwischen dem minimalen Wert und dem maximalen Wert der Totzeitspanne TS liegt. Nach dem Einschalten des ersten Halbleiterleistungsschalter T1 wird im Schritt S280 die Verzögerungszeitspanne TV aktiviert. Nach Ablauf der Verzögerungszeitspanne TV wird im Schritt S290 der eingeschaltete zweite Hilfsschalter T4 abgeschaltet. Das bedeutet, dass der zweite Hilfsschalter T4 nach dem Einschalten des ersten Halbleiterleistungsschalters T1 noch für die Dauer der Verzögerungszeitspanne TV eingeschaltet bleibt. Anschließend wird das Verfahren 100 mit dem Schritt S110 fortgesetzt und auf den Empfang des nächsten Schaltbefehls gewartet.In step S230 becomes the second auxiliary switch T4 switched on or switched on depending on the received second switching command. This reduces the coil current IL through the choke coil 16.2 away. In step S240 the delay period TV is activated and the coil current IL through the choke coil 16.2 continues to sink. After the delay period TV has elapsed, the current IL is through the choke coil 16.2 greater than the corresponding output current Io (U, V, W) and a corresponding current IT2 through the corresponding, here the second semiconductor power switch T2 , the two semiconductor power switches T1 , T2 of at least one half bridge 12.1 is less than zero. Therefore, the second semiconductor power switch T2 in step S250 blocking or switched off and the dead time measurement is activated with the specified stop value, which corresponds to the maximum value for the dead time period TS. This reduces the node tension US above the first semiconductor power switch T1 from which in the crotch S260 is measured and compared with a second voltage threshold value. This second voltage threshold value corresponds approximately to the ground potential GND or is selected to be somewhat higher than the ground potential GND. In step S270 becomes the other, here the first semiconductor power switch T1 , the two semiconductor power switches T1 , T2 of at least one half bridge 12.1 switched on or switched on and the dead time measurement stopped when the measured node voltage US corresponds to the predefined second voltage threshold value or the dead time measurement has reached the predefined stop value. At the time of switch-on there is a voltage drop across the first semiconductor power switch T1 ideally equal to zero. This is the first semiconductor power switch T1 de-energized and can be switched on or conductive without loss. In addition, in the step S270 the number X of the delay steps of the delay period VT is increased by one when the dead time measurement has reached the specified stop value. The number X of delay steps of the first delay time span VT1 is reduced by one if the elapsed time span is smaller than the minimum value for the dead time span TS, the number X of delay steps of the delay time span TV otherwise being kept constant. This means that the delay time span TV is not changed if the stopped time duration of the time measurement lies between the minimum value and the maximum value of the dead time span TS. After switching on the first semiconductor power switch T1 will be in crotch S280 the delay period TV is activated. After the delay period TV has elapsed, step S290 the switched on second auxiliary switch T4 switched off. That means that the second auxiliary switch T4 after turning on the first semiconductor power switch T1 TV remains switched on for the duration of the delay period. Then the procedure 100 with the step S110 continued and waited for the next switching command to be received.

Das in 6 dargestellte zweite Ausführungsbeispiel des Verfahrens 200 zur Ermittlung eines spannungslosen Schaltzeitpunkts für die oben beschriebene Leistungsendstufe 10 basiert auf einer integrierten Strommessung. Hierbei wird das Verfahren 200 in einem Schritt S300 beispielsweise durch den Start des Fahrzeugs gestartet. Anschließend wird im Schritt S310 gewartet, bis ein Schaltbefehl für einen der beiden Hilfsschalter empfangen wird. Im Schritt S320 wird dann geprüft, ob ein erster Schaltbefehl, welcher beispielsweise einen Übergang von einem ersten auf einen zweiten logischen Zustand repräsentiert, oder ob ein zweiter Schaltbefehl empfangen wurde, welcher beispielsweise einen Übergang von dem zweiten auf den ersten logischen Zustand repräsentiert. Wurde im Schritt S320 der erste Schaltbefehl erkannt, dann wird das Verfahren mit dem Schritt S330 fortgesetzt. Wurde im Schritt S320 der zweite Schaltbefehl erkannt, dann wird das Verfahren mit dem Schritt S430 fortgesetzt.This in 6th illustrated second embodiment of the method 200 to determine a voltage-free switching time for the power output stage described above 10 is based on an integrated current measurement. Here is the procedure 200 in one step S300 for example started by starting the vehicle. Then in step S310 waited until a switching command for one of the two auxiliary switches is received. In step S320 it is then checked whether a first switching command, which for example represents a transition from a first to a second logic state, or whether a second switching command has been received, which for example represents a transition from the second to the first logic state. Has been in the crotch S320 the first switching command is recognized, then the procedure with step S330 continued. Has been in the crotch S320 the second switching command is recognized, then the procedure with step S430 continued.

Im Schritt S330 wird der erste Hilfsschalter T3 in Abhängigkeit des empfangenen ersten Schaltbefehls eingeschaltet bzw. leitend geschaltet und eine Zeitmessung zur Ermittlung der Verzögerungszeitspanne TV aktiviert bzw. gestartet. Dadurch steigt ein Spulenstrom IL durch die Drosselspule 16.2 an und ein Strom IT1 durch den korrespondierenden, hier den ersten Halbleiterleistungsschalter T1 der beiden Halbleiterleistungsschalter T1, T2 der mindestens einen Halbbrücke 12.1 wird im Schritt S340 gemessen. Im Schritt S350 wird der erste Halbleiterleistungsschalter T1 ausgeschaltet bzw. sperrend geschaltet und die Totzeitmessung mit einem vorgegebenen Stoppwert aktiviert, welcher dem maximalen Wert für die Totzeitspanne TS entspricht, sowie die Zeitmessung gestoppt und das Messergebnis als abgelaufene Verzögerungszeitspanne VT vorgegeben, wenn der Strom IT1 durch den ersten Halbleiterleistungsschalter T1 einen vorgegebenen Stromschwellwert überschreitet. Das bedeutet, dass der Strom IL durch die Drosselspule 16.2 größer als der korrespondierende Ausgangsstrom Io(U,V,W) ist und die Knotenspannung US über dem ersten Halbleiterschalter T1 ungefähr dem Massepotential GND entspricht. Im Schritt S360 wird die Knotenspannung US über dem ersten Halbleiterleistungsschalter T1 gemessen und mit dem ersten Spannungsschwellwert verglichen, welcher beispielsweise ungefähr dem Versorgungsspannungspotential UBat entspricht bzw. etwas niedriger als das Versorgungsspannungspotential UBat gewählt ist. Im Schritt S370 wird der andere, hier der zweite Halbleiterleistungsschalter T2, der beiden Halbleiterleistungsschalter T1, T2 der mindestens einen Halbbrücke 12.1 eingeschaltet bzw. leitend geschaltet und die Totzeitmessung gestoppt, wenn die gemessene Knotenspannung US dem vorgegebenen ersten Spannungsschwellwert entspricht oder die Totzeitmessung den vorgegebenen Stoppwert erreicht hat. Zum Einschaltzeitpunkt ist ein Spannungsabfall über dem zweiten Halbleiterleistungsschalter T2 im Idealfall gleich Null. Dadurch ist der zweite Halbleiterleistungsschalter T2 spannungslos und kann verlustlos leitend bzw. eingeschaltet werden. Nach dem Einschalten des zweiten Halbleiterleistungsschalter T2 wird im Schritt S380 die durch die Zeitmessung ermittelte Verzögerungszeitspanne TV aktiviert. Nach Ablauf der Verzögerungszeitspanne TV wird im Schritt S390 der eingeschaltete erste Hilfsschalter T3 abgeschaltet bzw. sperrend geschaltet. Das bedeutet, dass der erste Hilfsschalter T3 nach dem Einschalten des zweiten Halbleiterleistungsschalters T2 noch für die Dauer der Verzögerungszeitspanne TV eingeschaltet bleibt, damit sich der Spulenstrom IL durch die Drosselspule 16.2 abbauen kann. Anschließend wird das Verfahren 200 mit dem Schritt S310 fortgesetzt und auf den Empfang des nächsten Schaltbefehls gewartet.In step S330 becomes the first auxiliary switch T3 switched on or switched on as a function of the received first switching command and a time measurement for determining the delay time span TV is activated or started. As a result, a coil current IL increases through the choke coil 16.2 on and a current IT1 through the corresponding, here the first semiconductor power switch T1 of the two semiconductor power switches T1 , T2 of at least one half bridge 12.1 will be in crotch S340 measured. In step S350 becomes the first semiconductor power switch T1 switched off or switched to blocking and the dead time measurement is activated with a predetermined stop value, which corresponds to the maximum value for the dead time period TS, and the time measurement is stopped and the measurement result is specified as the elapsed delay time period VT when the current IT1 through the first semiconductor power switch T1 exceeds a predetermined current threshold. This means that the current IL through the reactor 16.2 is greater than the corresponding output current Io (U, V, W) and the node voltage US above the first semiconductor switch T1 corresponds approximately to the ground potential GND. In step S360 becomes the node tension US above the first semiconductor power switch T1 measured and compared with the first voltage threshold value, which for example corresponds approximately to the supply voltage potential UBat or is selected to be somewhat lower than the supply voltage potential UBat. In step S370 becomes the other, here the second semiconductor power switch T2 , the two semiconductor power switches T1 , T2 of at least one half bridge 12.1 switched on or switched on and the dead time measurement stopped when the measured node voltage US corresponds to the predetermined first voltage threshold value or the Dead time measurement has reached the specified stop value. At the time of switch-on there is a voltage drop across the second semiconductor power switch T2 ideally equal to zero. This is the second semiconductor power switch T2 de-energized and can be switched on or conductive without loss. After switching on the second semiconductor power switch T2 will be in crotch S380 the delay time span TV determined by the time measurement is activated. After the delay period TV has elapsed, step S390 the switched on first auxiliary switch T3 switched off or switched to blocking. That means that the first auxiliary switch T3 after switching on the second semiconductor power switch T2 remains switched on for the duration of the delay period TV so that the coil current IL through the choke coil 16.2 can break down. Then the procedure 200 with the step S310 continued and waited for the next switching command to be received.

Im Schritt S430 wird der zweite Hilfsschalter T4 in Abhängigkeit des empfangenen zweiten Schaltbefehls eingeschaltet bzw. leitend geschaltet und die Zeitmessung zur Ermittlung der Verzögerungszeitspanne TV aktiviert bzw. gestartet. Dadurch sinkt ein Spulenstrom IL durch die Drosselspule 16.2 ab und ein Strom durch den korrespondierenden, hier den zweiten Halbleiterleistungsschalter T2 der beiden Halbleiterleistungsschalter T1, T2 der mindestens einen Halbbrücke 12.1 wird im Schritt S440 gemessen. Im Schritt S450 wird der zweite Halbleiterleistungsschalter T2 ausgeschaltet bzw. sperrend geschaltet und die Totzeitmessung mit dem vorgegebenen Stoppwert aktiviert, welcher dem maximalen Wert für die Totzeitspanne TS entspricht, sowie die Zeitmessung gestoppt und das Messergebnis als abgelaufene Verzögerungszeitspanne VT vorgegeben, wenn der Strom durch den zweiten Halbleiterleistungsschalter T2 den vorgegebenen Stromschwellwert überschreitet. Das bedeutet, dass der Strom IL durch die Drosselspule 16.2 größer als der korrespondierende Ausgangsstrom Io(U,V,W) ist. Im Schritt S460 wird die Knotenspannung US über dem ersten Halbleiterleistungsschalter T1 gemessen und mit dem zweiten Spannungsschwellwert verglichen, welcher beispielsweise ungefähr dem Massepotential GND entspricht bzw. etwas größer als das Massepotential GND gewählt ist. Im Schritt S470 wird der andere, hier der erste Halbleiterleistungsschalter T1, der beiden Halbleiterleistungsschalter T1, T2 der mindestens einen Halbbrücke 12.1 eingeschaltet bzw. leitend geschaltet, wenn die gemessene Knotenspannung US dem vorgegebenen zweiten Spannungsschwellwert entspricht oder die Totzeitmessung den vorgegebenen Stoppwert erreicht hat. Zum Einschaltzeitpunkt ist ein Spannungsabfall über dem ersten Halbleiterleistungsschalter T1 im Idealfall gleich Null. Dadurch ist der erste Halbleiterleistungsschalter T1 spannungslos und kann verlustlos leitend bzw. eingeschaltet werden. Nach dem Einschalten des ersten Halbleiterleistungsschalter T1 wird im Schritt S480 die durch die Zeitmessung ermittelte Verzögerungszeitspanne TV aktiviert. Nach Ablauf der Verzögerungszeitspanne TV wird im Schritt S490 der eingeschaltete zweite Hilfsschalter T4 abgeschaltet bzw. sperrend geschaltet. Das bedeutet, dass der zweite Hilfsschalter T4 nach dem Einschalten des ersten Halbleiterleistungsschalters T1 noch für die Dauer der Verzögerungszeitspanne TV eingeschaltet bleibt. Anschließend wird das Verfahren 200 mit dem Schritt S310 fortgesetzt und auf den Empfang des nächsten Schaltbefehls gewartet.In step S430 becomes the second auxiliary switch T4 switched on or switched on as a function of the received second switching command and the time measurement for determining the delay time span TV is activated or started. As a result, a coil current IL falls through the choke coil 16.2 off and a current through the corresponding, here the second semiconductor power switch T2 of the two semiconductor power switches T1 , T2 of at least one half bridge 12.1 will be in crotch S440 measured. In step S450 becomes the second semiconductor power switch T2 switched off or switched to blocking and the dead time measurement is activated with the specified stop value, which corresponds to the maximum value for the dead time period TS, as well as the time measurement is stopped and the measurement result is specified as the elapsed delay time period VT when the current through the second semiconductor power switch T2 exceeds the specified current threshold. This means that the current IL through the reactor 16.2 is greater than the corresponding output current Io (U, V, W). In step S460 becomes the node tension US above the first semiconductor power switch T1 measured and compared with the second voltage threshold value, which for example corresponds approximately to the ground potential GND or is selected to be somewhat greater than the ground potential GND. In step S470 becomes the other, here the first semiconductor power switch T1 , the two semiconductor power switches T1 , T2 of at least one half bridge 12.1 switched on or switched on when the measured node voltage US corresponds to the predefined second voltage threshold value or the dead time measurement has reached the predefined stop value. At the time of switch-on there is a voltage drop across the first semiconductor power switch T1 ideally equal to zero. This is the first semiconductor power switch T1 de-energized and can be switched on or conductive without loss. After switching on the first semiconductor power switch T1 will be in crotch S480 the delay time span TV determined by the time measurement is activated. After the delay period TV has elapsed, step S490 the switched on second auxiliary switch T4 switched off or switched to blocking. That means that the second auxiliary switch T4 after switching on the first semiconductor power switch T1 TV remains switched on for the duration of the delay period. Then the procedure 200 with the step S310 continued and waited for the next switching command to be received.

Die Verzögerungszeitspanne VT kann beispielsweise mit einem geschalteten Schieberegister umgesetzt werden. Die Totzeitspanne TS kann beispielsweise mit einer monostabilen Kippstufe umgesetzt werden.The delay time span VT can be implemented, for example, with a switched shift register. The dead time TS can be implemented, for example, with a monostable multivibrator.

Die beiden beschriebenen Ausführungsbeispiele des Verfahrens sind prinzipiell in NMOS-Logik realisierbar. Das erste Ausführungsbeispiel des Verfahrens 100 ist durch ihre adaptive Natur unempfindlicher gegen Parameterstreuungen, benötigt aber insgesamt mehr Logikelemente als das zweite Ausführungsbeispiel des Verfahrens 200. Das zweite Ausführungsbeispiel des Verfahrens 200 kann jedoch nur bei ausreichend genauer Strommessung verwendet werden. Es können auch beide Verfahren 100, 200 kombiniert werden, wenn beispielsweise die Strommessung allein nicht ausreichend genau ist, aber dennoch dazu verwendet werden kann, das Einstellen der adaptiven Verzögerungskette zu unterstützen bzw. zu verifizieren.The two described exemplary embodiments of the method can in principle be implemented in NMOS logic. The first embodiment of the method 100 Due to its adaptive nature, it is less sensitive to parameter spreads, but requires a total of more logic elements than the second exemplary embodiment of the method 200 . The second embodiment of the method 200 however, it can only be used if the current measurement is sufficiently accurate. It can also use both methods 100 , 200 can be combined if, for example, the current measurement alone is not sufficiently accurate, but can still be used to support or verify the setting of the adaptive delay chain.

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Claims (20)

Leistungsendstufe (10) für eine Vorrichtung (1) zur Energieversorgung einer elektrischen Last (3), mit einer Leistungsschaltvorrichtung (12), welche mindestens eine Halbbrücke (12.1) umfasst und basierend auf der Galliumnitrid-auf-Silizium-Technologie ausgeführt ist, und einer Ansteuerschaltung (15) für die Leistungsschaltvorrichtung (12), wobei Halbleiterleistungsschalter (T1, T2) der mindestens einen Halbbrücke (12.1) als Gallium-Nitrit-Halbleiter auf einer Vorderseite eines Trägersubstrats (SiS) ausgebildet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Ansteuerschaltung (15) für die mindestens eine Halbbrücke (12.1) jeweils ein ARCP-Modul (16B) umfasst, welches zwei Hilfsschalter (T3, T4) und eine Drosselspule (16.2) aufweist und ausgeführt ist, die Halbleiterleistungsschalter (T1, T2) der korrespondierenden Halbbrücke (12.1) an einem spannungslosen Schaltzeitpunkt zu schalten, wobei die Ansteuerschaltung (15) ausgeführt ist, den spannungslosen Schaltzeitpunkt durch eine integrierte Strommessung und/oder durch eine adaptive Verzögerungskette zu ermitteln.Power output stage (10) for a device (1) for supplying energy to an electrical load (3), with a power switching device (12) which comprises at least one half-bridge (12.1) and is based on gallium nitride-on-silicon technology, and a Control circuit (15) for the power switching device (12), semiconductor power switches (T1, T2) of the at least one half-bridge (12.1) being designed as gallium-nitrite semiconductors on a front side of a carrier substrate (SiS), characterized in that the control circuit (15 ) for the at least one half bridge (12.1) each comprises an ARCP module (16B) which has two auxiliary switches (T3, T4) and a choke coil (16.2) and is designed, the semiconductor power switches (T1, T2) of the corresponding half bridge (12.1 ) to switch at a voltage-free switching time, the control circuit (15) being designed to switch the voltage-free switching time by means of an integrated current measurement and / or to be determined by an adaptive delay chain. Leistungsendstufe (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Leistungsschaltvorrichtung (12) und die Ansteuerschaltung (15) basierend auf der Galliumnitrid-auf-Silizium-Technologie als monolithisches Schaltungsmodul ausgeführt sind, wobei zumindest die einzelnen aktiven Komponenten des monolithischen Schaltungsmoduls auf einem gemeinsamen Trägersubstrat (SiS) angeordnet sind.Power output stage (10) Claim 1 , characterized in that the power switching device (12) and the control circuit (15) based on gallium nitride-on-silicon technology are designed as a monolithic circuit module, at least the individual active components of the monolithic circuit module being arranged on a common carrier substrate (SiS) . Leistungsendstufe (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass Kondensatoren (C1, C2) einer Zwischenkreiskapazität (14) als Silizium-Kondensatoren ausgebildet und auf der Vorderseite und/oder Rückseite des Trägersubstrats (SiS) angeordnet sind.Power output stage (10) Claim 1 or 2 , characterized in that capacitors (C1, C2) of an intermediate circuit capacitance (14) are designed as silicon capacitors and are arranged on the front and / or rear of the carrier substrate (SiS). Leistungsendstufe (10) nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das monolithische Schaltungsmodul in eine mehrlagige Leiterplatte eingebettet oder auf der mehrlagigen Leiterplatte angeordnet ist.Power output stage (10) Claim 2 or 3 , characterized in that the monolithic circuit module is embedded in a multilayer printed circuit board or is arranged on the multilayer printed circuit board. Leistungsendstufe (10) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Kondensatoren (C1, C2) der Zwischenkreiskapazität (14) als Silizium-Kondensatoren auf separaten Trägersubstraten oder als mehrlagige Keramik-Kondensatoren in Chip-Bauweise ausgebildet und in die mehrlagige Leiterplatte eingebettet oder auf der mehrlagigen Leiterplatte angeordnet sind.Power output stage (10) Claim 4 , characterized in that the capacitors (C1, C2) of the intermediate circuit capacitance (14) are designed as silicon capacitors on separate carrier substrates or as multilayer ceramic capacitors in chip design and are embedded in the multilayer circuit board or arranged on the multilayer circuit board. Leistungsendstufe (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden als Gallium-Nitrit-Halbleiter ausgeführten Hilfsschalter (T3, T4) zu einem bidirektional sperrenden Hilfsschalter (16.1) zusammengefasst und auf der Vorderseite des Trägersubstrats (SiS) ausgebildet sind.Power output stage (10) after one of the Claims 1 until 5 , characterized in that the two auxiliary switches (T3, T4) designed as gallium nitrite semiconductors are combined to form a bidirectionally blocking auxiliary switch (16.1) and are formed on the front side of the carrier substrate (SiS). Leistungsendstufe (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Drosselspule (16.2) kernlos als Leiterbahn im Trägersubstrat (SiS) ausgebildet ist.Power output stage (10) after one of the Claims 1 until 6th , characterized in that the choke coil (16.2) is designed without a core as a conductor track in the carrier substrate (SiS). Leistungsendstufe (10) nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Drosselspule (16.2) kernlos als Leiterbahn der mehrlagigen Leiterplatte ausgebildet ist.Power output stage (10) after one of the Claims 4 until 6th , characterized in that the choke coil (16.2) is designed without a core as a conductor track of the multi-layer printed circuit board. Leistungsendstufe (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Ansteuerschaltung (15) eine Stromregelung (18) umfasst, welche ausgeführt ist, mindestens einen Messstrom (Im(U,V,W)), welcher einen korrespondierenden aktuellen Ausgangsstrom (Io(U,V,W)) repräsentiert, und mindestens einen Referenzstrom (Ir(U,V,W)) als analoges Signal zu empfangen und miteinander zu vergleichen und in Abhängigkeit des Vergleichs mindestens ein korrespondierendes Schaltsignal zu erzeugen und auszugeben.Power output stage (10) after one of the Claims 1 until 8th , characterized in that the control circuit (15) comprises a current regulator (18) which is designed to include at least one measurement current (Im (U, V, W)) which has a corresponding current output current (Io (U, V, W)) and to receive and compare at least one reference current (Ir (U, V, W)) as an analog signal and to generate and output at least one corresponding switching signal as a function of the comparison. Leistungsendstufe (10) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Messstrom (Im(U,V,W)) innerhalb des monolithischen Schaltungsmoduls erfassbar ist.Power output stage (10) Claim 9 , characterized in that the at least one measurement current (Im (U, V, W)) can be detected within the monolithic circuit module. Leistungsendstufe (10) nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Stromregelung (18) für jede der Halbbrücken (12.1) der Leistungsschaltvorrichtung (12) einen Komparator (18.1) umfasst, welcher ausgeführt ist, die korrespondierende Halbbrücke (12.1) abzuschalten, wenn der Messstrom (Im(U,V,W)) den korrespondierenden Referenzstrom (Ir(U,V,W)) überschreitet, und die korrespondierende Halbbrücke (12.1) anzuschalten, wenn der Messstrom (Im(U, V,W)) den korrespondierenden Referenzstrom (Ir(U, V, W)) unterschreitet.Power output stage (10) Claim 9 or 10 , characterized in that the current regulation (18) for each of the half bridges (12.1) of the power switching device (12) comprises a comparator (18.1) which is designed to switch off the corresponding half bridge (12.1) when the measuring current (Im (U, V , W)) exceeds the corresponding reference current (Ir (U, V, W)) and to switch on the corresponding half-bridge (12.1) when the measuring current (Im (U, V, W)) exceeds the corresponding reference current (Ir (U, V , W)). Leistungsendstufe (10) nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Ansteuerschaltung (15) eine Treiberstufe (16) umfasst, welche ausgeführt ist, das mindestens eine Schaltsignal von der Stromregelung (18) zu empfangen, aufzubereiten und an die Leistungsschaltvorrichtung (12) auszugeben.Power output stage (10) after one of the Claims 9 until 11th , characterized in that the control circuit (15) comprises a driver stage (16) which is designed to receive the at least one switching signal from the current regulator (18), to process it and to output it to the power switching device (12). Leistungsendstufe (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das monolithische Schaltungsmodul eine elektrische Schnittstelle (13) umfasst, welche ausgeführt ist, Signale von externen Komponenten und/oder Baugruppen zu empfangen.Power output stage (10) after one of the Claims 1 until 12th , characterized in that the monolithic circuit module comprises an electrical interface (13) which is designed to receive signals from external components and / or assemblies. Leistungsendstufe (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Leistungsschaltvorrichtung (12) als B6-Inverter (12A) mit drei Halbbrücken (12.1) ausgeführt ist.Power output stage (10) after one of the Claims 1 until 13th , characterized in that the power switching device (12) is designed as a B6 inverter (12A) with three half bridges (12.1). Vorrichtung (1) zur Energieversorgung einer elektrischen Last (3), mit einer Energieversorgung (5), einem Steuergerät (7) und einer Leistungsendstufe (10), dadurch gekennzeichnet, dass die Leistungsendstufe (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 14 ausgeführt ist.Device (1) for supplying energy to an electrical load (3), with an energy supply (5), a control device (7) and a power output stage (10), characterized in that the power output stage (10) according to one of the Claims 1 until 14th is executed. Vorrichtung (1) nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Schnittstelle (13) ausgeführt ist, ein Versorgungsspannungspotential (UBat) und ein Massepotential (GND) der Energieversorgung (5) und den mindestens einen Referenzstrom (lr(U,V,W)) von dem Steuergerät (7) zu empfangen.Device (1) according to Claim 15 , characterized in that the electrical interface (13) is designed, a supply voltage potential (UBat) and a ground potential (GND) of the energy supply (5) and the at least one reference current (Ir (U, V, W)) from the control unit (7 ) to recieve. Vorrichtung (1) nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Last (3) als dreiphasiger bürstenlosen Gleichstrommotor (3A) ausgeführt ist, wobei die Halbbrücken (12.1) des B6-Inverters (12A) jeweils mit einer Phase (U, V, W) des dreiphasigen bürstenlosen Gleichstrommotors (3A) verbindbar sind.Device (1) according to Claim 15 or 16 , characterized in that the electrical load (3) is designed as a three-phase brushless DC motor (3A), the half bridges (12.1) of the B6 inverter (12A) each with a phase (U, V, W) of the three-phase brushless DC motor ( 3A) can be connected. Verfahren (100, 200) zur Ermittlung eines spannungslosen Schaltzeitpunkts für eine Leistungsendstufe (10), welche nach einem der Ansprüche 1 bis 14 ausgeführt ist, mit den Schritten: Empfangen eines Schaltbefehls und Einschalten des ersten oder zweiten Hilfsschalters (T3, T4) in Abhängigkeit des empfangenen Schaltbefehls, Ermitteln und Aktivieren einer Verzögerungszeitspanne (TV), Ausschalten des korrespondierenden der beiden Halbleiterleistungsschalter (T1, T2) der mindestens einen Halbbrücke (12.1) und Aktivieren einer Totzeitmessung mit einem vorgegebenen Stoppwert, welcher einer maximalen Totzeitspanne (TS) entspricht, wenn die erste Verzögerungszeitspanne (TV) abgelaufen ist, Messen einer Knotenspannung (US) über dem ersten Halbleiterleistungsschalter (T1) und Einschalten des anderen der beiden Halbleiterleistungsschalter (T1, T2) der mindestens einen Halbbrücke (12.1) und Stoppen der Totzeitmessung, wenn die gemessene Knotenspannung (US) einem vorgegebenen Spannungsschwellwert entspricht oder die Totzeitmessung den Stoppwert erreicht hat, wobei der eingeschaltete Hilfsschalter (T3, T4) nach dem Einschalten des anderen der beiden Halbleiterleistungsschalter (T1, T2) der mindestens einen Halbbrücke (12.1) für die Dauer der Verzögerungszeitspanne (VT) eingeschaltet bleibt und nach Ablauf der Verzögerungszeitspanne (VT) abgeschaltet wird.Method (100, 200) for determining a voltage-free switching point in time for a power output stage (10) which, after one of the Claims 1 until 14th is executed, with the following steps: receiving a switching command and switching on the first or second auxiliary switch (T3, T4) depending on the received switching command, determining and activating a delay period (TV), switching off the corresponding of the two semiconductor power switches (T1, T2) of the at least a half bridge (12.1) and activating a dead time measurement with a predetermined stop value which corresponds to a maximum dead time period (TS) when the first delay period (TV) has expired, measuring a node voltage (US) across the first semiconductor power switch (T1) and switching on the other the two semiconductor power switches (T1, T2) of the at least one half bridge (12.1) and stopping the dead time measurement when the measured node voltage (US) corresponds to a predetermined voltage threshold value or the dead time measurement has reached the stop value, with the auxiliary switch (T3, T4) switched on after Switching on the other of the be iden semiconductor power switch (T1, T2) of at least one half bridge (12.1) remains switched on for the duration of the delay period (VT) and is switched off after the delay period (VT) has elapsed. Verfahren (100, 200) nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Verzögerungszeitspanne (TV) durch eine adaptive Verzögerungskette ermittelt wird, welche durch eine Anzahl (X) von Verzögerungsschritten mit identischen Zeitspannen vorgegebenen ist, wobei die Anzahl (X) der Verzögerungsschritte der Verzögerungszeitspanne (VT) um eins erhöht wird, wenn die Totzeitmessung den vorgegebenen Stoppwert bzw. die maximalen Totzeitspanne (TS) erreicht hat, wobei die Anzahl (X) der Verzögerungsschritte der Verzögerungszeitspanne (VT) um eins reduziert wird, wenn die Totzeitmessung eine vorgegebene minimale Totzeitspanne (TS) nicht erreicht hat, wobei die Anzahl (X) der Verzögerungsschritte der Verzögerungszeitspanne (VT) sonst gleich bleibt.Method (100, 200) according to Claim 18 , characterized in that the delay time span (TV) is determined by an adaptive delay chain which is predetermined by a number (X) of delay steps with identical time spans, the number (X) of delay steps of the delay time span (VT) being increased by one, if the dead time measurement has reached the specified stop value or the maximum dead time span (TS), the number (X) of the delay steps of the delay time span (VT) being reduced by one if the dead time measurement has not reached a specified minimum dead time span (TS), whereby the number (X) of the delay steps of the delay time span (VT) otherwise remains the same. Verfahren (100, 200) nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Verzögerungszeitspanne (TV) durch eine integrierte Strommessung ermittelt wird, wobei nach dem Einschalten des ersten oder zweiten Hilfsschalters (T3, T4) eine Zeitmessung zur Ermittlung der Verzögerungszeitspanne (VT) und eine Messung eines Stroms (IT1, IT2) durch einen korrespondierenden der beiden Halbleiterleistungsschalter (T1, T2) der mindestens einen Halbbrücke (12.1) aktiviert werden, wobei der gemessene Strom (IT1, IT2) mit einem vorgegebenen Schwellwert verglichen wird, und wobei die Zeitmessung gestoppt und das Messergebnis als abgelaufene Verzögerungszeitspanne (VT) vorgegeben wird, wenn der gemessene Strom (IT1, IT2) den vorgegebenen Schwellwert überschreitet.Method (100, 200) according to Claim 18 or 19th , characterized in that the delay time span (TV) is determined by an integrated current measurement, wherein after switching on the first or second auxiliary switch (T3, T4) a time measurement to determine the delay time span (VT) and a measurement of a current (IT1, IT2) are activated by a corresponding one of the two semiconductor power switches (T1, T2) of the at least one half bridge (12.1), the measured current (IT1, IT2) being compared with a predetermined threshold value, and the time measurement being stopped and the measurement result as the elapsed delay period (VT ) is specified when the measured current (IT1, IT2) exceeds the specified threshold value.
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