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Stand der Technik
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung, ein elektrisches System und ein Verfahren zum Ermitteln von Sperrschichttemperaturen Gate-gesteuerter Halbleiterbauelemente.
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Insbesondere für leistungselektronische Anwendungen ist eine aktuelle Sperrschichttemperatur von Leistungshalbleitern neben einem aktuell fließenden Strom die wichtigste Zustandsgröße. Bereits bei der Auslegung der Leistungshalbleiter wird daher die maximal zulässige Sperrschichttemperatur berücksichtigt, da nur unterhalb dieser Temperatur ein zuverlässiger Betrieb der Leistungshalbleiter gewährleistet werden kann.
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Vorzugsweise wird eine Leistungsfähigkeit solcher Leistungshalbleiter möglichst weit ausgeschöpft, d. h., die Leistungshalbleiter werden nach Möglichkeit so belastet, dass deren Temperaturen die maximal zulässige Sperrschichttemperatur gerade erreichen. Daher ist eine exakte Kenntnis der aktuellen Sperrschichttemperatur während des Betriebs erforderlich, um gegebenenfalls eine Lastreduktion oder davon abweichende Maßnahmen zum Verhindern eines unzulässigen Temperaturanstiegs durchzuführen.
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Üblicherweise werden die Sperrschichttemperaturen mithilfe eines Sensorelements (z. B. ein temperaturabhängiger Widerstand) in unmittelbarer Nähe des Halbleiters bestimmt.
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„IGBT Gate Driver with Accurate Measurement of Junction Temperature and Inverter Output Current“, M. Denk und M. M. Bakran, Proceedings of PCIM Europe 2017, beschreibt ein Verfahren, in welchem in einem ausgeschalteten Zustand eines IGBT auf eine negative Gate-Spannung des IGBT eine hochfrequente Wechselspannung mit kleiner Amplitude addiert wird. Durch Messen des Stroms im Gate-Stromkreis des IGBT ist es möglich, diesen als temperatursensitiven Parameter zu nutzen, da dieser durch die Temperaturabhängigkeit einer parasitären Impedanz des IGBT-internen Gate-Anschlusses beeinflusst wird.
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Offenbarung der Erfindung
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Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Schaltungsanordnung zum Ermitteln von Sperrschichttemperaturen Gate-gesteuerter Halbleiterbauelemente vorgeschlagen. Die Schaltungsanordnung weist ein erstes Halbleiterbauelement, ein zweites Halbleiterbauelement, eine Gate-Steuerschaltung, eine erste Strommessvorrichtung, eine zweite Strommessvorrichtung und eine Auswerteeinheit auf.
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Das erste Halbleiterbauelement und das zweite Halbleiterbauelement sind parallel geschaltete, Gate-gesteuerte Halbleiterbauelemente, deren jeweiliger Leitwert (d. h., der Leitwert jeweiliger Source-Drain-Strecken bzw. jeweiliger Emitter-Kollektor-Strecken, je nach Art der eingesetzten Halbleiterbauelemente) mittels der Gate-Steuerschaltung einstellbar ist. Hierfür verfügt die Gate-Steuerschaltung über separate Schaltungsteile mit separaten Ausgängen, welche elektrisch mit jeweiligen Gate-Anschlüssen der beiden Halbleiterbauelement verbunden sind, so dass eine unabhängige Ansteuerung der beiden Halbleiterbauelemente mittels der Gate-Steuerschaltung ermöglicht wird. Bevorzugt bilden das erste und zweite Halbleiterbauelement einen einzelnen topologischen Schalter aus, in welchem die beiden Halbleiterbauelemente stets gleichzeitig ein- /ausgeschaltet bzw. auf einen identischen Arbeitspunkt eingestellt werden, ohne die Schaltungsanordnung dadurch auf eine solche bevorzugte Ansteuerung der beiden Halbleiterbauelemente zu beschränken.
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Es ist sowohl möglich, die Gate-Steuerschaltung als einzelne Schaltungseinheit auszubilden, in welcher die jeweiligen Schaltungsteile zur unabhängigen Ansteuerung der beiden Halbleiterbauelement ggf. teilweise gemeinsame Komponenten verwenden, als auch die Gate-Steuerschaltung als zwei vollständige disjunkte Schaltungseinheiten auszubilden, welche beispielsweise auch eine räumliche Trennung zueinander aufweisen.
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Die Gate-Steuerschaltung ist eingerichtet, wenigstens innerhalb eines vordefinierten Zeitraums in einem aktiven Vorwärtsbetrieb der beiden Halbleiterbauelemente eine erste Gate-Spannung des ersten Halbleiterbauelements mittels eines ersten Signals und eine zweite Gate-Spannung des zweiten Halbleiterbauelements mittels eines zum ersten Signal gegenläufigen zweiten Signals zu variieren, wobei ein aus der Parallelschaltung der beiden Halbleiterbauelemente resultierender Gesamtleitwert (welcher entsprechend einen Gesamtarbeitsstrom der Parallelschaltung beeinflusst) im Wesentlichen konstant bleibt, während die Einzelleitwerte der jeweiligen Halbleiterbauelemente entsprechend der Gate-Ansteuerung variieren. Vorzugsweise sind das erste und das zweite Signal jeweils Wechselsignale, so dass das Variieren der jeweiligen Gate-Spannungen mittels des ersten und zweiten Signals eine Variation der jeweiligen Gate-Spannungen um jeweilige (vorzugsweise identisch eingestellte) Arbeitspunkte der Halbleiterbauelemente bewirkt. Die jeweiligen Arbeitspunkte werden beispielsweise durch eine gemeinsame Treiberschaltung oder durch separate Treiberschaltungen für jedes Halbleiterbauelement eingestellt. Zudem ist es denkbar, dass die Gate-Treiberschaltung und die Gate-Steuerschaltung eine gemeinsame Schaltungseinheit sind.
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Es sei zudem darauf hingewiesen, dass der Gesamtleitwert der beiden Halbleiterbauelemente grundsätzlich nur soweit konstant gehalten werden muss, wie es eine durch die kombinierten Drain-Ströme bzw. Kollektor-Ströme der beiden Halbleiterbauelemente angesteuerte Last (z. B. ein Elektromotor) für einen störungsfreien Betrieb erfordert. Mit anderen Worten ist es in Abhängigkeit eines jeweiligen Einsatzszenarios denkbar, dass gewisse Schwankungen des Gesamtleitwerts bewusst in Kauf genommen werden, um beispielsweise eine einfachere und/oder kostengünstigere Gate-Steuerschaltung einsetzen zu können. Solche Schwankungen ergeben sich beispielsweise aufgrund von Toleranzen der Halbleiterbauelemente und/oder der Gate-Steuerschaltung und/oder weiterer Einflüsse, die weiter unten im Zuge der Beschreibung vorteilhafter Ausführungsformen der Erfindung näher erläutert werden.
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Die Auswerteeinheit ist beispielsweise als ASIC, FPGA, Prozessor, digitaler Signalprozessor, Mikrocontroller, als diskrete analoge und/oder digitale Schaltung o. ä., ausgestaltet und sie ist informationstechnisch mit der ersten Strommessvorrichtung und der zweiten Strommessvorrichtung verbunden. Die erste und die zweite Strommessvorrichtung sind beispielsweise Messwiderstände (jeweils in Reihe zu den Gate-Impedanzen geschaltet) die in den jeweiligen Source-Gate-Kreisen der beiden Halbleiterbauelemente angeordnet sind, deren erzeugte Spannungsabfälle über jeweilige Spannungssensoren erfasst werden. In einer solchen Ausgestaltung der Strommessvorrichtungen werden jeweilige Messsignale einer Messung des Spannungsabfalls über die jeweiligen Messwiderstände an die Auswerteeinheit übertragen. Darüber hinaus ist es auch denkbar, die jeweiligen Gate-Ströme mittels davon abweichender Messvorrichtungen (z. B. Stromsensoren) zu erfassen.
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Die Auswerteeinheit ist auf dieser Basis eingerichtet, mittels der ersten Strommessvorrichtung einen ersten Gate-Strom des ersten Halbleiterbauelements und mittels der zweiten Strommessvorrichtung einen zweiten Gate-Strom des zweiten Halbleiterbauelements zu erfassen. Die Auswerteeinheit ist weiter eingerichtet, auf Basis der jeweiligen variierten Gate-Spannungen und der mit diesen jeweils korrespondierenden Gate-Strömen, jeweils eine Sperrschichttemperatur des ersten Halbleiterbauelements und des zweiten Halbleiterbauelements zu ermitteln. Hierfür ermittelt die Auswerteinheit auf Basis vorstehender Größen zunächst jeweilige parasitäre Gate-Impedanzen der beiden Halbleiterbauelemente. Mittels einer der Auswerteeinheit zur Verfügung stehenden Information über die Temperaturabhängigkeit der Gate-Impedanzen (z. B. in Form einer Nachschlagetabelle, engl.: „lookup-table) ist sie daraufhin in der Lage, jeweilige Sperrschichttemperaturen des ersten und des zweiten Halbleiterbauelements zu ermitteln.
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Es sei allgemein darauf hingewiesen, dass das erste Halbleiterbauelement und das zweite Halbleiterbauelement vorteilhaft identisch ausgebildete Halbleiterbauelemente sind, dass diese aber auch voneinander abweichende Halbleiterbauelemente sein können. Durch das separate Variieren der jeweiligen Gate-Spannungen ist es dementsprechend auch bei einer Verwendung unterschiedlich ausgebildeter Halbleiterbauelemente möglich, einen Gesamtleitwert bzw. Gesamtarbeitsstrom im Wesentlichen konstant zu halten.
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Jeweilige Amplituden des ersten Signals und des zweiten Signals entsprechen bevorzugt einem Bruchteil der verwendeten Arbeitspunktspannungen (z. B. bis zu 18 V) der Halbleiterbauelemente und liegen weiter bevorzugt in einem Bereich von einigen hundert Millivolt bis zu einigen Volt, ohne dadurch auf einen solchen Spannungsbereich eingeschränkt zu sein. Darüber hinaus werden die jeweiligen Amplituden vorzugsweise derart gewählt, dass bei der Variation der Gate-Spannungen um den Arbeitspunkt herum, näherungsweise eine lineare Kennlinie der Halbleiterbauelemente in diesem Bereich angenommen werden kann. Zudem wird die Amplitude vorzugsweise derart gewählt, dass eine geforderte Auflösung bzw. Genauigkeit und/oder ein erforderlicher Signal-Rauschabstand beim Ermitteln der Sperrschichttemperaturen eingehalten werden kann.
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Ferner ist es denkbar, die Temperaturmessungen der Halbleiterbauelemente wiederkehrend, insbesondere mit festen zeitlichen Abständen und/oder situationsabhängig, z. B. nur in Phasen mit besonders hoher Strombelastung der Halbleiterbauelemente, durchzuführen.
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Auf Basis der vorstehend beschriebenen erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung ergeben sich zahlreiche Vorteile, die sich insbesondere in einer quasi verzögerungsfreien und besonders hochaufgelösten Temperaturmessung äußern. Dies ergibt sich dadurch, dass die Temperaturmessung nicht durch ein thermisch gekoppeltes externes Sensorelement (wie z. B. einen NTC) erfolgt, dessen Temperaturmessung zwangsläufig mit einer gewissen zeitlichen Verzögerung und einem Tiefpassverhalten einhergeht. Zudem bietet die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung eine besonders kostengünstige Möglichkeit, unabhängige Temperaturmessungen für sämtliche relevanten Halbleiterbauelemente umzusetzen.
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Die Unteransprüche zeigen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung sind das erste Halbeiterbauelement und/oder das zweite Halbleierbauelement jeweils ein MOSFET (z. B. ein Si-, ein SiC-, ein GaN-MOSFET, usw.), oder ein IGBT oder ein HEMT. Im Falle einer Verwendung von MOSFETs ist ein Ermitteln der Temperatur auf Basis vorstehender Beschreibung insbesondere auch in einem aktiven Rückwärtsbetrieb der MOSFETs möglich, wodurch ein Ermitteln der Temperatur der MOSFETs bereits im ausgeschalteten Zustand durchführbar ist. Dies bietet den Vorteil, dass ein geplanter Einschaltvorgang bei ggf. vorhandenen unzulässigen Temperaturabweichungen entsprechend unterbunden oder anderweitig behandelt werden kann.
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Vorteilhaft ist der vordefinierte Zeitraum zur Variation der jeweiligen Gate-Spannungen des ersten und zweiten Halbleiterbauelements ein Messzeitraum zum Erfassen jeweiliger Sperrschichttemperaturen der Halbleiterbauelemente.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung sind das erste Signal und das zweite Signal um 180° zueinander phasenverschobene (d. h., bezüglich ihrer Amplituden gespiegelte) identische Signale und/oder sinusförmige Signale. Zur Erläuterung: das erste Signal und das identische, aber um 180° zum ersten Signal phasenverschobene zweite Signal, würden sich bei einer direkten Überlagerung der beiden Signale entsprechend auslöschen. Es ist auch denkbar das erste Signal und das zweite Signal derart auszubilden, dass ihre jeweiligen Amplituden zwar gegenläufig, ihre Kurvenverläufe aber nicht spiegelsymmetrisch sind. Letzteres ist beispielsweise im oben beschriebenen Zusammenhang einer Verwendung unterschiedlicher Halbleiterbauelemente für das erste und das zweite Halbleiterbauelement sinnvoll einsetzbar. Alternativ oder zusätzlich ist es auch möglich, dass jeweilige Halbwellen des ersten Signals und des zweiten Signals jeweils asymmetrisch zueinander aufgebaut sind. Letzteres ist insbesondere dann vorteilhaft anwendbar, wenn Auslenkungen der Gate-Spannungen um den Arbeitspunkt herum zu betragsmäßig identischen Veränderungen des Leitwertes der Halbleiterbauelemente führen sollen, welche mit halbwellensymmetrischen Signalen ggf. nicht erreichbar sind. Durch solche betragsmäßigen identischen aber gegenläufigen Einzelleitwertveränderungen lässt sich dementsprechend ein Gesamtleitwert mit besonders geringen Schwankungen erzielen.
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Besonders vorteilhaft ist die Auswerteeinheit eingerichtet, das erste Signal und/oder das zweite Signal in Abhängigkeit jeweiliger Einzelleitwerte und/oder Einzelarbeitsströme und/oder des Gesamtleitwerts und/oder des Gesamtarbeitsstroms und/oder jeweiliger Sperrschichttemperaturen und/oder jeweiliger Arbeitspunkte und/oder einer Gesamttemperatur des ersten Halbleiterbauelements und des zweiten Halbleiterbauelements anzupassen.
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Hierfür ist die Auswerteeinheit informationstechnisch mit der Gate-Steuerschaltung verbunden, so dass die Auswerteeinheit eingerichtet ist, Einfluss auf die jeweilige Ausprägung des ersten und des zweiten Signals zu nehmen. Alternativ ist die Auswerteeinheit ein Bestandteil der Gate-Steuerschaltung selbst. Da die Auswerteeinheit auf dieser Basis eingerichtet ist, sowohl die Gate-Spannungen und die Gate-Ströme zu erfassen, als auch einen Einfluss auf das erste und zweite Signal zu nehmen, wird durch die Auswerteeinheit eine Regelung hinsichtlich eines oder mehrerer der vorstehend genannten Regelungsziele ermöglicht. Im Falle einer beispielhaften Regelung bezüglich jeweiliger Einzelleitwerte, welche vorzugsweise sicherstellt, dass die jeweiligen Einzelleitwerte der beiden Halbleiterbauelemente stets übereinstimmen, ist es dementsprechend möglich, Abweichungen zwischen den Einzelleitwerten aufgrund von Bauteiltoleranzen und/oder Alterung, usw. mittels der Auswerteeinheit über die Zeit zu kompensieren. Hierfür sind grundsätzlich beliebige Anpassungen des ersten und/oder zweiten Signals durch die Auswerteinheit möglich, welche beispielsweise in Form von Amplituden- und/oder Frequenz- und/oder Gleichanteilanpassungen des ersten und/oder des zweiten Signals erfolgen. Es sei darauf hingewiesen, dass in Abhängigkeit jeweils verwendeter Regelungsziele unterschiedlich starke Einflüsse auf den Gesamtleitwert der Parallelschaltung der beiden Halbleiterbauelemente vorliegen können. Solche bewussten Abweichungen des Gesamtleitwerts in Abhängigkeit jeweiliger Regelungszielgrößen sind daher ebenfalls als zulässige Schwankungen des Gesamtleitwerts anzusehen, welche im Zuge der Beschreibung des Anspruchs 1 beschrieben sind und stehen somit nicht im Widerspruch zu einem „im Wesentlichen“ Konstanthalten des Gesamtleitwertes.
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Auf Basis vorstehend beschriebener Regelung ist es mittels der Auswerteeinheit zudem möglich, auf durch jeweilige Anpassungen des ersten Signals und/oder des zweiten Signals einen Zustand der beiden Halbleiterbauelemente und/oder korrespondierender Schaltungsbestandteile zu ermitteln. Mit anderen Worten ermöglicht eine Speicherung von Vergangenheitswerten und eine Auswertung der Veränderung dieser Werte über die Zeit einen Rückschluss auf einen aktuellen Gesundheitszustand und/oder Alterungszustand und/oder eine Degradation und/oder eine Drift usw. der jeweiligen Halbleiterbauelemente und/oder von weiteren Komponenten (Bauteile, Verbindungstechnik, usw.) der Schaltungsanordnung. Solche Abweichungen lassen sich mittels der Auswerteinheit z. B. mit vordefinierten Schwellenwerten abgleichen, so dass eine Überschreitung eines oder mehrerer dieser Schwellenwerte zu einer Abschaltung oder Leistungsreduzierung oder zu weiteren Maßnahmen führen kann, um die Schaltungsanordnung zu schützen.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung weist die Schaltungsanordnung darüber hinaus wenigstens eine weitere Parallelschaltung aus einem dritten Halbleiterbauelement und einem vierten Halbleiterbauelement auf, wobei jeweilige Sperrschichttemperaturen des dritten Halbleiterbauelements und des vierten Halbleiterbauelements analog zu den Sperrschichttemperaturen des ersten Halbleiterbauelements und des zweiten Halbleiterbauelements ermittelt werden. Vorzugsweise bilden das dritte und vierte Halbleiterbauelement eine Parallelschaltung mit dem ersten und zweiten Halbleiterbauelement, um beispielsweise besonders hohe Lasten zu schalten. Drüber hinaus ist es denkbar, fünfte und sechste Halbleiterbauelemente oder weitere Zweierpaarungen parallel geschalteter Halbleiterbauelemente innerhalb der Schaltungsanordnung zu kombinieren.
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Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein elektrisches System vorgeschlagen, welches eine Schaltungsanordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche aufweist, wobei das elektrische System eingerichtet ist, das erste Halbleiterbauelement und das zweite Halbleiterbauelement zumindest zeitweise, insbesondere wiederkehrend in einem Vorwärtsbetrieb zu betreiben. Die Merkmale, Merkmalskombinationen sowie die sich aus diesen ergebenden Vorteile entsprechen den in Verbindung mit dem erstgenannten Erfindungsaspekt ausgeführten derart ersichtlich, dass zur Vermeidung von Wiederholungen auf die obigen Ausführungen verwiesen wird.
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Vorteilhaft ist das elektrische System ein Antriebsumrichter und/oder ein DC/DC-Spannungswandler und/oder ein AC/AC-Spannungswandler und/oder ein Wechselrichter und/oder ein Gleichrichter und/oder ein Schaltnetzteil und/oder ein Bordnetz eines Fahrzeugs, ohne dadurch auf vorstehend genannte Ausgestaltungen des elektrischen Systems eingeschränkt zu sein.
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Gemäß einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Ermitteln von Sperrschichttemperaturen Gate-gesteuerter Halbleiterbauelemente vorgeschlagen. In einem ersten Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens wird eine erste Gate-Spannung eines ersten Halbleiterbauelements mittels eines ersten Signals und eine zweite Gate-Spannung eines zweiten Halbleiterbauelements mittels eines zum ersten Signal gegenläufigen zweiten Signals wenigstens innerhalb eines vordefinierten Zeitraums in einem aktiven Vorwärtsbetrieb der beiden Halbleiterbauelemente variiert, wobei ein aus der Parallelschaltung resultierender Gesamtleitwert der beiden Halbleiterbauelemente im Wesentlichen konstant bleibt. In einem zweiten Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens werden ein erster Gate-Strom des ersten Halbleiterbauelements und ein zweiter Gate-Strom des zweiten Halbleiterbauelements erfasst. In einem dritten Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens wird eine jeweilige Sperrschichttemperatur des ersten Halbleiterbauelements und des zweiten Halbleiterbauelements auf Basis der jeweiligen variierten Gate-Spannungen und der mit diesen jeweils korrespondierenden Gate-Strömen ermittelt. Die Merkmale, Merkmalskombinationen sowie die sich aus diesen ergebenden Vorteile entsprechen den in Verbindung mit dem erst- und zweitgenannten Erfindungsaspekt ausgeführten derart ersichtlich, dass zur Vermeidung von Wiederholungen auf die obigen Ausführungen verwiesen wird.
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Figurenliste
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Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung im Detail beschrieben. Dabei zeigen:
- 1 ein Schaltbild einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung; und
- 2 Kurvenverläufe eines erfindungsgemäßen ersten oder zweiten Signals in unterschiedlichen Ausführungsformen.
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Ausführungsformen der Erfindung
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1 zeigt ein Schaltbild einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung. Die Schaltungsanordnung der hier vorliegenden Ausführungsform weist einen ersten MOSFET 10 und einen zweiten MOSFET 20 auf, welche hier als baugleiche SiC-MOSFETs ausgebildet sind und welche parallel zueinander geschaltet sind.
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Die Schaltungsanordnung weist zudem eine Gate-Steuerschaltung 30 auf, welche eingerichtet ist, wenigstens innerhalb eines vordefinierten Messzeitraums in einem aktiven Vorwärtsbetriebs der beiden MOSFETs 10, 20 eine erste Gate-Source-Spannung UGS1 des ersten MOSFET 10 mittels eines ersten Signals S1 und eine zweite Gate-Source-Spannung UGS2 des zweiten MOSFET 20 mittels eines zum ersten Signal S1 gegenläufigen zweiten Signals S2 zu variieren, wobei ein aus der Parallelschaltung des ersten MOSFET 10 und des zweiten MOSFET 20 resultierender Gesamtleitwert und somit ein Gesamtarbeitsstrom IDS, mit welchem hier ein Elektromotor angesteuert wird, im Wesentlichen konstant bleibt. Das erste Signal S1 und das zweite Signal S2 sind hier sinusförmige Signale, wobei ein Signalverlauf des zweiten Signals S2 in Bezug auf das erste Signal S1 um 180° gedreht ist.
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Das Variieren der Gate-Source-Spannungen UGS1, UGS2 erfolgt um jeweilige voreingestellte Arbeitspunkte der MOSFETs 10, 20, welche durch einen gemeinsamen Gate-Treiber 70 stets gleichzeitig und identisch für den ersten MOSFET 10 und den zweiten MOSFET 20 eingestellt werden.
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Die Schaltungsanordnung weist ferner eine als Mikrocontroller ausgebildete Auswerteeinheit 60 auf, welche informationstechnisch mit einer ersten Strommessvorrichtung 40 und einer zweiten Strommessvorrichtung 50 verbunden ist. Die Strommessvorrichtungen 40, 50 sind in jeweiligen Gate-Source-Kreisen der MOSFETs 10, 20 angeordnet und setzen sich jeweils aus einem ersten Messwiderstand R1 und einem korrespondierenden A/D-Wandler 80, bzw. einem zweiten Messwiderstand R2 und einem korrespondierenden A/D-Wandler 90 zusammen. Die A/D-Wandler 80, 90 sind eingerichtet, jeweilige Spannungen über dem ersten Messwiderstand R1 und dem zweiten Messwiderstand R2 zu erfassen und Ergebnisse des Erfassens an die Auswerteeinheit 60 zu übertragen. Alternativ sind die A/D-Wandler 80, 90 in die Auswerteinheit 60 integrierte A/D-Wandler 80, 90.
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Auf Basis dieser Konfiguration ist die Auswerteeinheit 60 eingerichtet, mittels der ersten Strommessvorrichtung 40 einen ersten Gate-Strom IG1 des ersten MOSFET 10 und mittels der zweiten Strommessvorrichtung 50 einen zweiten Gate-Strom IG2 des zweiten MOSFET 20 zu erfassen und auf Basis der jeweiligen variierten Gate-Source-Spannungen UGS1, UGS2 und der mit diesen jeweils korrespondierenden Gate-Strömen IG1, IG2 jeweils eine Sperrschichttemperatur des ersten MOSFET 10 und des zweiten MOSFET 20 zu ermitteln.
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Vorteilhaft ist die Auswerteeinheit 60 wie hier gezeigt zusätzlich informationstechnisch mit der Gate-Steuerschaltung 30 verbunden, so dass die Auswerteeinheit 60 in die Lage versetzt wird, das erste Signal S1 und das zweite Signal S2 unabhängig voneinander anzupassen. Auf diese Weise ist die Auswerteeinheit 60 konkret eingerichtet, jeweilige Sperrschichttemperaturen der beiden MOSFETs 10, 20 im Bereich ihrer maximalen Belastungsgrenze zu betreiben, während gleichzeitig sichergestellt wird, dass der Gesamtarbeitsstrom IDS in einem Ein-Zustand der beiden MOSFETs 10, 20 im Wesentlichen konstant bleibt.
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Zusätzlich ist die Auswerteeinheit 60 eingerichtet, jeweilige gemessene Strom-, und Spannungswerte und ermittelte Sperrschichttemperaturwerte in einer (nicht gezeigten) Speichereinheit über die Zeit abzulegen und auf Basis einer Auswertung einer Vielzahl solcher Vergangenheitswerte einen jeweiligen Gesundheitszustand der beiden MOSFETs 10, 20 zu überwachen.
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Die hier gezeigte Schaltungsanordnung wird beispielsweise in einem (nicht gezeigten) elektrischen System eingesetzt, welches eingerichtet ist, den ersten MOSFET 10 und den zweiten MOSFET 20 wiederkehrend in einem Vorwärtsbetrieb zu betreiben. Das elektrische System ist beispielsweise als Wechselrichter ausgebildet.
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2 zeigt Kurvenverläufe eines erfindungsgemäßen ersten Signals S1 in unterschiedlichen Ausführungsformen. Es sei darauf hingewiesen, dass das erfindungsgemäße oben beschriebene zweite Signal S2 durch eine Drehung des ersten Signals S1 um 180° aus den hier gezeigten Kurvenverläufen ableitbar ist, aus Gründen der Übersichtlichkeit hier aber nicht gezeigt ist. Die Kurve S11 repräsentiert ein sinusförmiges erstes Signal S1, währen die Kurve S12 ein Signal mit asymmetrischen Halbwellen repräsentiert, welches für eine einheitliche Variation des Leitwertes des ersten MOSFET 10 verwendbar ist, da dieses Nichtlinearitäten der Kennlinie des ersten MOSFET 10 zumindest anteilig kompensiert. Vorstehende Erläuterungen gelten in analoger Weise für das zweite Signal S2, welches entsprechend für eine einheitliche Variation des Leitwertes des zweiten MOSFET 20 einsetzbar ist.
