EP2989476A1 - Device and method for monitoring a power semiconductor switch - Google Patents

Device and method for monitoring a power semiconductor switch

Info

Publication number
EP2989476A1
EP2989476A1 EP14726091.3A EP14726091A EP2989476A1 EP 2989476 A1 EP2989476 A1 EP 2989476A1 EP 14726091 A EP14726091 A EP 14726091A EP 2989476 A1 EP2989476 A1 EP 2989476A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
power semiconductor
semiconductor switch
current
voltage
expected
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP14726091.3A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Mark-Matthias Bakran
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens Mobility GmbH
Original Assignee
Siemens AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
Publication of EP2989476A1 publication Critical patent/EP2989476A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/26—Testing of individual semiconductor devices
    • G01R31/27—Testing of devices without physical removal from the circuit of which they form part, e.g. compensating for effects surrounding elements
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/327—Testing of circuit interrupters, switches or circuit-breakers
    • G01R31/3271—Testing of circuit interrupters, switches or circuit-breakers of high voltage or medium voltage devices
    • G01R31/3275—Fault detection or status indication
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03K—PULSE TECHNIQUE
    • H03K17/00—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
    • H03K17/18—Modifications for indicating state of switch

Definitions

  • the invention relates to a device and a method for monitoring a power semiconductor switch for the purpose of ensuring the functional safety of the respective power semiconductor.
  • the invention is based on the problem that, in the case of a device with a switching element, there must be a possibility with which it is possible to check whether the switching element is available if the device is to meet an increased safety level. The same applies if you want find a power ⁇ semiconductor switch used as a switching element. Accordingly, there is for a device with a power semiconductor switch as a switching element, such as an inverter, the emergency ⁇ necessity, the function of the power semiconductor switch re- regularly be inspected to ensure that it is available.
  • the invention is therefore based on the object to provide a Vorrich ⁇ device and a method for monitoring a power semiconductor switch, or the no interference with the power circuit of the power semiconductor switch neces ⁇ ed.
  • a device for monitoring a power semiconductor switch there is vorgese ⁇ hen that this the following functional units comprises: first means for applying the power semiconductor switch with a high-frequency voltage (RF voltage U HF) at a frequency above a switching threshold of the power semiconductor ⁇ conductor switch additionally to a control of the power semiconductor switch by means of an external An Kunststoffsig-, wherein the external drive signal leads to a drive signal corresponding to the switching state of the power semiconductor switch. Then means for detecting a due to the application of the power semiconductor switch with the RF voltage (U HF ) resulting RF current (I HF , i st) - The Wei ⁇ nic means for comparing the resulting RF current
  • the Leis ⁇ semiconductor switch in addition to a control means of an external drive signal with a fructfrequen ⁇ th voltage (RF voltage U HF) having a frequency above a switching threshold of the power semiconductor switch is ⁇ controls.
  • the external control signal leads to the on ⁇ control signal corresponding switching state of the power semiconductors switch.
  • the resulting HF current ( ⁇ HF , i st) is supplied with a state of tion semiconductor switch due to the application of the power semiconductor switch with the RF voltage (U H F) erwar ⁇ teten HF current (I HF, S O II) compared. Depending on the result of this comparison He ⁇ a tripodleiterzu- status signal is generated.
  • the advantage of the invention is that with the approach presented here, a device and a method are specified, which or which tests by means of the control of the power semiconductor switch whose functionality, without thereby engage in the actual power circuit ⁇ .
  • FIG. 1 shows an equivalent circuit diagram of a power semiconductor switch in the form of a MOSFET
  • FIG. 2 shows an equivalent circuit of a power semiconductor scarf ⁇ ters in the form of an IGBT
  • 3 shows a drive circuit for driving a power semiconductor switch
  • FIG. 4 shows a drive circuit of Figure 3 with a scarf ⁇ processing part for controlling the power semiconductor switch to the test of its ability to function
  • FIG. 5 shows a monitoring circuit for evaluating the activation of the power semiconductor switch taking place by means of the circuit part in FIG. 4,
  • FIG 6 shows a semiconductor module with a power semiconductor switch, a circuit part according to FIG 4 and a monitoring circuit according to FIG 5 and
  • FIG. 1 and FIG. 2 show equivalent circuit diagrams of power semiconductor switches (power semiconductors) 10, which are suitable for safety functions today.
  • the illustration in FIG. 1 shows the equivalent circuit diagram of a MOSFET 12 and the illustration in FIG. 2 shows the equivalent circuit diagram of an IGBT 14.
  • a power semiconductor switch 10 in the form of a MOSFET 12 has a gate connection (G), a source connection (S) and a drain connection (D).
  • a power semiconductor switch 10 in the form of an IGBT 14 has a gate terminal (G), a collector terminal (C) and an emitter terminal (E).
  • the ent ⁇ speaking resultant of the component characteristics of capacitance is located in the equivalent circuits specifically for a MOSFET 12 in the form of a capacitor having the capacitance C G s between the gate terminal (G) and (the source terminal S ), a capacitor with the Capacitance C GD between the gate terminal (G) and the drain terminal (D) and a capacitor with the capacitance C D s between the drain terminal (D) and the source terminal (S).
  • a capacitor with the Capacitance C GD between the gate terminal (G) and the drain terminal (D)
  • a capacitor with the capacitance C D s between the drain terminal (D) and the source terminal (S).
  • FIG. 1 the equivalent circuit diagram of an inverse diode 16 included in such a power semiconductor switch 10 is shown for the representation of the equivalent circuit diagram of a power semiconductor switch 10 in the form of a MOSFET 12.
  • a power semiconductor switch 10 in particular a power semiconductor switch 10 in the form of a MOSFET 12 or in the form of an IGBT 14 is disturbed, this is reflected in an altered capacitive behavior.
  • a disturbance of the power semiconductor switch 10 is understood a partial destruction of the respective component, but also a loss of at least one contact.
  • a destruction of cell areas of a power semiconductor scarf ⁇ ters 10 has, for example, a reduction in the broughtskapa ⁇ capacity, so the gate capacitance C G s in the MOSFET 12 or ⁇ gate capacitance C GE in the IGBT 14, the consequence. Even smaller Störun ⁇ gen can be recognized.
  • FIG. 3 and FIG. 4 show drive circuits 20 for driving a power semiconductor switch 10.
  • the power semiconductor switch 10 is shown together with a parallel-connected inverse diode 16, as is the case, for example, in an input converter or an output converter of an AC / AC converter.
  • the power semiconductor switch 10 is, depending on the switching position of one of the driving circuit 20 included the switch 22 with a positive or a negative driving potential, here in the form of a first, for example, +15 V supplied voltage source 24 and a second, for example, -15 V lie ⁇ fernden voltage source 26 shown, acted / driven.
  • the drive circuit 20 shown in FIG. 3 corresponds to a drive circuit 20, as is known in the prior art.
  • the drive circuit 20 shown in FIG. 3 corresponds to a drive circuit 20, as is known in the prior art.
  • the drive circuit 20 shown in FIG. 3 corresponds to a drive circuit 20, as is known in the prior art.
  • the drive circuit 20 shown in FIG. 3 corresponds to a drive circuit 20, as is known in the prior art.
  • the drive circuit 20 shown in FIG. 3 corresponds to a drive circuit 20, as is known in the prior art.
  • the circuit part 30 is correspondingly an example of means 30 for acting on the power semiconductor switch 10 with an RF voltage
  • an HF voltage source 32 is shown as the basis for the high-frequency voltage (UHF). This is by means of one of the circuit portion 30 in a series circuit with the RF voltage source 32 included Abkoppelkondensators 34 with the capacity CHF combinfrequenzchip decoupled from the gate terminal of jewei ⁇ ligen power semiconductor switch 10.
  • a current (I HF) resulting from the high-frequency voltage (UHF), which is referred to below as HF current is detected by means of a shunt resistor (RHF) 36.
  • RHF shunt resistor
  • the detection of the HF current (I HF) can also be done inductively, for example.
  • the shunt resistor (RHF) 36 or an inductive Erfas ⁇ solution of the RF current (I HF) are in accordance with Examples of tel ⁇ for detecting the result of the impingement of the performance tion semiconductor switch (10) with the RF voltage (U HF ) re ⁇ sultierenden HF current (I H F, i st) -
  • Frequency and amplitude of the high-frequency voltage (U HF ) are chosen so that the frequency is far above the switching frequency of the power semiconductor switch 10. Accordingly, the frequency is, for example, a frequency greater than 10 MHz into consideration.
  • the amplitude of the high-frequency voltage (U HF) is provided, that this is far below the normal voltage values, such as are used for driving a power semiconductor switch ⁇ 10th Accordingly, an amplitude of about 1 V, for example, comes into consideration.
  • the control circuit 20 is assigned a monitoring circuit 40.
  • the monitoring circuit 40 is at a first input 42, the switching state of the switch 22 of the An Kunststoffschal ⁇ device 20 is supplied.
  • the monitoring circuit 40 is fed directly or indirectly to the current (I HF ) resulting from the high-frequency voltage (U HF ) at a second input 44, for example in the form of a measure of the voltage which can be tapped across the shunt resistor 36. If the monitoring circuit 40 is a measure of the above
  • the monitoring circuit 40 includes an HF current Istwert- determination device 46.
  • the functionality of the RF current Istwertresvortechnisch 46 consists, for example, that from the supplied at the second input 44 measure for the tapped off the shunt resistor 36 and the voltage Known value of the resistance of the shunt resistor 36 of the Quo ⁇ tient is formed.
  • the current HF current resulting from the high-frequency voltage (U HF ) is available at the output of the HF current actual value determination device 46 ( ⁇ HF, i st ) or a measure of the resulting current RF current ( ⁇ HF, is).
  • the current RF current (LHF, i st) by means of a comparator 48 with a result of the high-frequency voltage (U HF) he ⁇ waiting RF current (I HF, soii) compared.
  • the expected RF current (IHF, SOII) or a measure of the expected RF current (I H F, SOII) is provided by means of an RF current setpoint determination device 50. This processed as an input to the monitoring circuit 40 at the first input 42 supplied
  • the functionality of the RF current setpoint determination device 50 may, for example, be realized in the form of a table which in a first table element is a measure of the expected HF current (I HF , SOIII ) for a first switch position the Schal ⁇ ters 22 and in a second table element, a measure of the expected RF current (I HF , SOII2 ) for a second switching position of the switch 22 includes.
  • the comparator 48 carries out the actual comparison between the respectively expected HF current (I HF , SOII ) and the respective actual HF current (I HF , ist ) due to the high-frequency voltage (U HF ).
  • the monitoring circuit 40 and which comprised Kompara- gate 48 are thus an example of means to compare the resulting RF current (LHF, i st) w ith the result of the Be ⁇ aufschlagung of the power semiconductor switch depending on the switching ⁇ state of the power semiconductor switch 10 10 the HF voltage (U H F) expected HF current (IHF, SOII) -
  • the comparator 48 When the comparator 48 detects equality or equality within a predetermined or predeterminable tolerance range, the comparator 48 outputs at its output as the output. output 52 of the monitoring circuit 40 acting output from a good signal. If there is no equality or sufficient equality of the two currents or current values compared by means of the comparator 48, the comparator 48 outputs an error signal accordingly.
  • a good signal and as Def ⁇ lersignal for example come a first defined signal level and a second of defined signal level into consideration, so that the signal provided at the output 52 of the monitoring circuit 40 can be processed as a binary signal and shows the state of each monitored power semiconductor switch 10 at ⁇ ,
  • the monitoring circuit 40 may be implemented and operate on an analog or digital basis.
  • the advantage of the proposed solution is that for monitoring the function of the power semiconductor switch 10 is not intervened in the respective power circuit 56, 58 (FIG 6).
  • the monitoring circuit 40, together with the circuit part 30, can be integrated into an "intelligent" semiconductor module 60, as shown schematically in FIG. 6.
  • FIG. 6 shows, in the form of a schematically simplified block diagram, a semiconductor module 60 which operates according to the approach described here.
  • the semiconductor module 60 is correspondingly an example of a device for
  • the semiconductor module 60 comprises at least the respective power semiconductor switch 10, possibly the power semiconductor switch 10 and the inverse diode 16, the circuit part 30 explained with reference to FIG. 4 and the monitoring circuit 40 explained with reference to FIG. 5.
  • Such a semiconductor module 60 is provided by means of a switch 22 or the like controllable. A respectively resulting on control signal 62 is supplied to the power semiconductor switch 10 and the monitoring circuit 40.
  • the cruschlei ⁇ terschalter 10 is also by means of the circuit part 30 and the generated there high-frequency voltage (U H F) with a RF signal 64 is driven at a frequency above the switching threshold of the power semiconductor switch 10 (horizontal arrow pointing to the right of the circuit portion 30 for Leis ⁇ semiconductor switch 10).
  • a thereby flowing RF current (I HF) depends on the input capacitance of the power semiconductor switch ⁇ 10, by means of the circuit part 30, for example by means of a local shunt resistor 36, detected (horizontally to the left arrow from the power semiconductor switch ⁇ 10th to the circuit part 30) and to the monitoring circuit 40 (vertically downward white- emitting arrow from the circuit part 30 to the monitoring circuit 40).
  • the drive signal 62 is the power semiconductor scarf ⁇ ter 10 and also supplied to the monitoring circuit 40 in parallel.
  • a status-dependent expected HF current or a status-dependent measure for an expected HF current results within the monitoring circuit 40. This or this is compared by means of the monitoring circuit 40 with the actual HF current obtained by the circuit part 30 or the measure of the actual HF current received by the circuit part 30.
  • At the output 52 of the monitoring circuit 40 and the coincident output of the semiconductor module 60 is dependent on the Er ⁇ result of comparison dependent linen HalbleiterSullivans- signal 66, which is evaluable for monitoring the power semiconductor switch 10 and evaluated during operation.
  • the encompassed by the monitoring circuit 40 comparator 48 is therefore an example of a means for generating a power semiconductor status signal 66 in response to the He ⁇ result of comparing actual and expected RF power.
  • the respective power circuit 56, 58 is connected to the drain and source terminal or to the collector and emitter terminal of the respective power semiconductor switch 10.
  • At the output 52 of the monitoring circuit 40 of such a semiconductor module 60 can be tapped examschleiterSch- signal 66 indicates the functionality of the respective Leis ⁇ tung semiconductor switch 10th As long as there is a signal is indicative of an equality or an adequate DC ⁇ plurality of expected and actual RF current comprised of the semiconductor module 60 power semiconductor switch can 10 as safe
  • the RF voltage can also be impressed there.
  • the Dar ⁇ position in FIG 7 shows a corresponding circuit part 30 '.
  • the ⁇ ses comprises a Abkoppeldiode 68 and one of the Abkoppeldiode 68 parallel-connected capacitance (the drive circuit 20 according to FIG 3 is shown in FIG 7, only as a function block).
  • the functionality realized by means of the circuit part 30 ' can also be understood as a disconnection circuit.
  • the capacitances included therein may not be much lower than the capacitance of the power semiconductor switch 10 to be measured, so that a sufficient measuring accuracy can be achieved.
  • Switching threshold of the power semiconductor switch 10 means 36 for detecting a due to the application of the power semiconductor switch 10 with the RF voltage (U HF ) RF power (lHF, is) / means (40, 48) for comparing the resulting RF current (lHF, is) with one depending on
  • Switching state of the power semiconductor switch 10 due to the application of the power semiconductor switch 10 with the RF voltage (U H F) expected RF current (I H F, S O II) and means 48 for generating a power semiconductor condition signal 66 depending on the result of the comparison includes, and a corresponding method for monitoring a power semiconductor switch ⁇ 10.

Abstract

The invention relates to a device for monitoring a power semiconductor switch (10) which has means (30) for applying an HF voltage (UHF) with a frequency above a switching threshold of the power semiconductor switch (10) to the power semiconductor switch (10), means (36) for detecting an HF current (IHF,Ist) resulting from the application of the HF voltage (UHF) to the power semiconductor switch (10), means (40, 48) for comparing the resulting HF current (IHF,Ist) with an HF current (IHF,Soll) which is expected according to the switch state of the power semiconductor switch (10) on the basis of the application of the HF voltage (UHF) to the power semiconductor switch (10), and means (48) for generating a power semiconductor state signal (66) dependent on the result of the comparison. The invention also relates to a corresponding method for monitoring a power semiconductor switch (10).

Description

Beschreibung description
Vorrichtung und Verfahren zur Überwachung eines Leistungshalbleiterschalters Device and method for monitoring a power semiconductor switch
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Überwachung eines Leistungshalbleiterschalters zur Sicher¬ stellung der funktionalen Sicherheit des jeweiligen Leistungshalbleiters . The invention relates to a device and a method for monitoring a power semiconductor switch for the purpose of ensuring the functional safety of the respective power semiconductor.
Die Erfindung geht von dem Problem aus, dass bei einem Gerät mit einem Schaltelement eine Möglichkeit bestehen muss, mit der sich prüfen lässt, ob das Schaltelement zur Verfügung steht, wenn das Gerät einem erhöhten Sicherheitslevel genügen soll. Gleiches gilt, wenn als Schaltelement ein Leistungs¬ halbleiterschalter Verwendung finden soll. Entsprechend besteht bei einem Gerät mit einem Leistungshalbleiterschalter als Schaltelement, zum Beispiel einem Stromrichter, die Not¬ wendigkeit, die Funktion des Leistungshalbleiterschalters re- gelmäßig zu prüfen, um sicherzustellen, dass dieser zur Verfügung steht. The invention is based on the problem that, in the case of a device with a switching element, there must be a possibility with which it is possible to check whether the switching element is available if the device is to meet an increased safety level. The same applies if you want find a power ¬ semiconductor switch used as a switching element. Accordingly, there is for a device with a power semiconductor switch as a switching element, such as an inverter, the emergency ¬ necessity, the function of the power semiconductor switch re- regularly be inspected to ensure that it is available.
Eine Vorrichtung und ein Verfahren für eine solche Überwachung eines Leistungshalbleiterschalters sind bisher nicht bekannt. Bisher wurden für sicherheitsrelevante Aufgaben zu¬ meist mechanische Relais verwendet. Eine zusätzliche mechani¬ sche Kontakteinheit in einem solchen Relais ermöglicht dabei die Überwachung des Relais auf korrekte Funktion. Wenn Leis¬ tungshalbleiterschalter für Sicherheitsfunktionen verwendet werden, kann bisher eine Überwachung des Leistungshalbleiterschalters auf Funktionsfähigkeit nur durch ein „Probeschal¬ ten" realisiert werden. Dieses Schalten greift aber in den Leistungskreis, in dem sich der Leistungshalbleiterschalter befindet, ein und ist damit eher unerwünscht. An apparatus and a method for such monitoring of a power semiconductor switch are not yet known. So far, used for safety-related tasks ¬ mostly mechanical relays. An additional mechanical ¬ cal contact unit in such a relay allows it to monitor the relay for proper operation. If Leis ¬ semiconductor switches are used for safety functions can be realized only through a "sample scarf ¬ ten" been monitoring the power semiconductor switch for functionality. However, this switch is engaged with the power circuit in which the power semiconductor switch is located, and is thus more desirable.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrich¬ tung und ein Verfahren zur Überwachung eines Leistungshalbleiterschalters anzugeben, die bzw. das keinen Eingriff in den Leistungskreis des Leistungshalbleiterschalters erfor¬ dert . The invention is therefore based on the object to provide a Vorrich ¬ device and a method for monitoring a power semiconductor switch, or the no interference with the power circuit of the power semiconductor switch neces ¬ ed.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen der un- abhängigen Ansprüche gelöst. Bei einer Vorrichtung zur Überwachung eines Leistungshalbleiterschalters ist dabei vorgese¬ hen, dass diese folgende Funktionseinheiten umfasst: Zunächst Mittel zur Beaufschlagung des Leistungshalbleiterschalters mit einer hochfrequenten Spannung (HF-Spannung; UHF) mit ei- ner Frequenz oberhalb einer Schaltschwelle des Leistungshalb¬ leiterschalters zusätzlich zu einer Ansteuerung des Leistungshalbleiterschalters mittels eines externen Ansteuersig- nals, wobei das externe Ansteuersignal zu einem dem Ansteuer- signal entsprechenden Schalt zustand des Leistungshalbleiter- Schalters führt. Sodann Mittel zur Erfassung eines aufgrund der Beaufschlagung des Leistungshalbleiterschalters mit der HF-Spannung (UHF) resultierenden HF-Stroms ( IHF, i st ) - Des Wei¬ teren Mittel zum Vergleich des resultierenden HF-Stroms This object is achieved according to the invention by the features of the independent claims. In a device for monitoring a power semiconductor switch there is vorgese ¬ hen that this the following functional units comprises: first means for applying the power semiconductor switch with a high-frequency voltage (RF voltage U HF) at a frequency above a switching threshold of the power semiconductor ¬ conductor switch additionally to a control of the power semiconductor switch by means of an external Ansteuersig-, wherein the external drive signal leads to a drive signal corresponding to the switching state of the power semiconductor switch. Then means for detecting a due to the application of the power semiconductor switch with the RF voltage (U HF ) resulting RF current (I HF , i st) - The Wei ¬ teren means for comparing the resulting RF current
(±HF, i st ) mit einem je nach Schalt zustand des Leistungshalblei- terschalters aufgrund der Beaufschlagung des Leistungshalb¬ leiterschalters mit der HF-Spannung (UHF) erwarteten HF-Strom (IHF,SOII) · Schließlich Mittel zum Generieren eines Leistungs- halbleiterzustandssignals in Abhängigkeit vom Ergebnis des Vergleichs . (± HF, i st) w ith a depending on the switching of the power semiconductors state terschalters due to exposure of the power semiconductor ¬ conductor switch with the RF voltage (U HF) expected RF current (I HF, SO II) · Finally, means for generating a power semiconductor state signal depending on the result of the comparison.
Bei einem Verfahren zur Überwachung eines Leistungshalbleiterschalters ist entsprechend vorgesehen, dass das Verfahren zumindest die folgenden Verfahrensschritte umfasst: Der Leis¬ tungshalbleiterschalter wird zusätzlich zu einer Ansteuerung mittels eines externen Ansteuersignais mit einer hochfrequen¬ ten Spannung (HF-Spannung; UHF) mit einer Frequenz oberhalb einer Schaltschwelle des Leistungshalbleiterschalters ange¬ steuert. Das externe Ansteuersignal führt zu einem dem An¬ steuersignal entsprechenden Schalt zustand des Leistungshalb- leiterschalters . Ein aufgrund der Beaufschlagung des Leis¬ tungshalbleiterschalters mit der HF-Spannung (UHF) resultie¬ render HF-Strom (±HF, i st ) wird erfasst. Der resultierende HF- Strom (±HF, i st ) wird mit einem je nach Schalt zustand des Leis- tungshalbleiterschalters aufgrund der Beaufschlagung des Leistungshalbleiterschalters mit der HF-Spannung (UHF) erwar¬ teten HF-Strom (I HF , SOII) verglichen. In Abhängigkeit vom Er¬ gebnis dieses Vergleichs wird ein Leistungshalbleiterzu- Standssignal generiert. In a method for monitoring a power semiconductor switch is accordingly intended that the method comprises at least the following process steps: The Leis ¬ semiconductor switch in addition to a control means of an external drive signal with a hochfrequen ¬ th voltage (RF voltage U HF) having a frequency above a switching threshold of the power semiconductor switch is ¬ controls. The external control signal leads to the on ¬ control signal corresponding switching state of the power semiconductors switch. A result of the impingement of the Leis ¬ tung semiconductor switch and the RF voltage (U HF) resultie ¬ render RF current (± HF, i st) is detected. The resulting HF current (± HF , i st) is supplied with a state of tion semiconductor switch due to the application of the power semiconductor switch with the RF voltage (U H F) erwar ¬ teten HF current (I HF, S O II) compared. Depending on the result of this comparison He ¬ a Leistungshalbleiterzu- status signal is generated.
Der Vorteil der Erfindung besteht darin, dass mit dem hier vorgestellten Ansatz eine Vorrichtung und ein Verfahren angegeben werden, welche bzw. welches mithilfe der Ansteuerung des Leistungshalbleiterschalters dessen Funktionsfähigkeit testet, ohne dabei in den eigentlichen Leistungskreis einzu¬ greifen . The advantage of the invention is that with the approach presented here, a device and a method are specified, which or which tests by means of the control of the power semiconductor switch whose functionality, without thereby engage in the actual power circuit ¬ .
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche. Dabei verwendete Rückbeziehungen weisen auf die weitere Ausbildung des Gegenstandes des Hauptanspru¬ ches durch die Merkmale des jeweiligen Unteranspruches hin. Sie sind nicht als ein Verzicht auf die Erzielung eines selb¬ ständigen, gegenständlichen Schutzes für die Merkmalskombinationen der rückbezogenen Unteransprüche zu verstehen. Des Weiteren ist im Hinblick auf eine Auslegung der Ansprüche bei einer näheren Konkretisierung eines Merkmals in einem nachgeordneten Anspruch davon auszugehen, dass eine derartige Beschränkung in den jeweils vorangehenden Ansprüchen nicht vorhanden ist. Advantageous embodiments of the invention are the subject of the dependent claims. The references used in this case point to the further development of the subject of the Hauptanspru ¬ ches by the features of the respective sub-claim. They are not to be understood as a waiver of the attainment of a self ¬ constant, representational protection for the combinations of features of the related subclaims. Furthermore, with a view to an interpretation of the claims in a closer specification of a feature in a subordinate claim, it is to be assumed that such a restriction does not exist in the respective preceding claims.
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Einander entsprechende Gegenstände oder Elemente sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen. An embodiment of the invention will be explained in more detail with reference to the drawing. Corresponding objects or elements are provided in all figures with the same reference numerals.
Es zeigen Show it
FIG 1 ein Ersatzschaltbild eines Leistungshalbleiterschal- ters in Form eines MOSFET, 1 shows an equivalent circuit diagram of a power semiconductor switch in the form of a MOSFET,
FIG 2 ein Ersatzschaltbild eines Leistungshalbleiterschal¬ ters in Form eines IGBT, FIG 3 eine Ansteuerschaltung zum Ansteuern eines Leistungshalbleiterschalters, 2 shows an equivalent circuit of a power semiconductor scarf ¬ ters in the form of an IGBT, 3 shows a drive circuit for driving a power semiconductor switch,
FIG 4 eine Ansteuerschaltung gemäß FIG 3 mit einem Schal¬ tungsteil zur Ansteuerung des Leistungshalbleiterschalters zum Test von dessen Funktionsfähigkeit,4 shows a drive circuit of Figure 3 with a scarf ¬ processing part for controlling the power semiconductor switch to the test of its ability to function,
FIG 5 eine Überwachungsschaltung zur Auswertung der mittels des Schaltungsteils in FIG 4 erfolgenden Ansteuerung des Leistungshalbleiterschalters , FIG. 5 shows a monitoring circuit for evaluating the activation of the power semiconductor switch taking place by means of the circuit part in FIG. 4,
FIG 6 ein Halbleitermodul mit einem Leistungshalbleiterschalter, einem Schaltungsteil gemäß FIG 4 und einer Überwachungsschaltung gemäß FIG 5 sowie  6 shows a semiconductor module with a power semiconductor switch, a circuit part according to FIG 4 and a monitoring circuit according to FIG 5 and
FIG 7 ein zusätzlich oder alternativ zu dem Schaltungsteil in FIG 6 zur Ansteuerung des Leistungshalbleiterschalters zum Test von dessen Funktionsfähigkeit in Betracht kommendes Schaltungsteil.  7 shows an additional or alternative to the circuit part in Figure 6 for driving the power semiconductor switch for testing its functionality coming into consideration circuit part.
Die Darstellungen in FIG 1 und FIG 2 zeigen Ersatzschaltbil¬ der von Leistungshalbleiterschaltern (Leistungshalbleitern) 10, die heute für Sicherheitsfunktionen infrage kommen. Die Darstellung in FIG 1 zeigt das Ersatzschaltbild eines MOSFET 12 und die Darstellung in FIG 2 zeigt das Ersatzschaltbild eines IGBT 14. The illustrations in FIG. 1 and FIG. 2 show equivalent circuit diagrams of power semiconductor switches (power semiconductors) 10, which are suitable for safety functions today. The illustration in FIG. 1 shows the equivalent circuit diagram of a MOSFET 12 and the illustration in FIG. 2 shows the equivalent circuit diagram of an IGBT 14.
Für die beiden Leistungshalbleiterschalter 10 sind jeweils die üblichen Anschlüsse gezeigt und in der üblichen Termino¬ logie bezeichnet. Demnach weist ein Leistungshalbleiterschal¬ ter 10 in Form eines MOSFET 12 einen Gateanschluss (G) , einen Sourceanschluss (S) und einen Drainanschluss (D) auf. Ent¬ sprechend weist ein Leistungshalbleiterschalter 10 in Form eines IGBT 14 einen Gateanschluss (G) , einen Kollektoran- schluss (C) und einen Emitteranschluss (E) auf. The usual terminals are shown for the two power semiconductor switches 10 and referred to in the usual termino ¬ logy. Accordingly, a power semiconductor switch 10 in the form of a MOSFET 12 has a gate connection (G), a source connection (S) and a drain connection (D). Accordingly , a power semiconductor switch 10 in the form of an IGBT 14 has a gate terminal (G), a collector terminal (C) and an emitter terminal (E).
Zwischen jeweils zwei dieser Anschlüsse eines Leistungshalb¬ leiterschalters 10 ist in den Ersatzschaltbildern die ent¬ sprechend der Bauteilcharakteristika resultierende Kapazität eingezeichnet und zwar für einen MOSFET 12 in Form eines Kondensators mit der Kapazität CGs zwischen dem Gateanschluss (G) und dem Sourceanschluss (S) , eines Kondensators mit der Kapazität CGD zwischen dem Gateanschluss (G) und dem Drain- anschluss (D) sowie eines Kondensators mit der Kapazität CDs zwischen dem Drainanschluss (D) und dem Sourceanschluss (S) . Für das Ersatzschaltbild des IGBT 14 gilt dies entsprechend. Demgemäß ist dort ein Kondensator mit der Kapazität CGE ZWl sehen dem Gateanschluss (G) und dem Emitteranschluss (E) , ein Kondensator mit der Kapazität CGc zwischen dem Gateanschluss (G) und dem Kollektoranschluss (C) sowie ein Kondensator mit der Kapazität CCE zwischen dem Kollektoranschluss (C) und dem Emitteranschluss (E) gezeigt. Between any two of these terminals of a power semiconductor ¬ conductor switch 10, the ent ¬ speaking resultant of the component characteristics of capacitance is located in the equivalent circuits specifically for a MOSFET 12 in the form of a capacitor having the capacitance C G s between the gate terminal (G) and (the source terminal S ), a capacitor with the Capacitance C GD between the gate terminal (G) and the drain terminal (D) and a capacitor with the capacitance C D s between the drain terminal (D) and the source terminal (S). For the equivalent circuit of the IGBT 14 this applies accordingly. Accordingly, there is a capacitor with the capacitance C GE ZWl see the gate terminal (G) and the emitter terminal (E), a capacitor with the capacitance C G c between the gate terminal (G) and the collector terminal (C) and a capacitor with the capacitance CCE between the collector terminal (C) and the emitter terminal (E) shown.
In FIG 1 ist für die Darstellung des dort gezeigten Ersatzschaltbildes eines Leistungshalbleiterschalters 10 in Form eines MOSFET 12 auch das Ersatzschaltbild einer von einem solchen Leistungshalbleiterschalter 10 umfassten Inversdiode 16 gezeigt. In FIG. 1, the equivalent circuit diagram of an inverse diode 16 included in such a power semiconductor switch 10 is shown for the representation of the equivalent circuit diagram of a power semiconductor switch 10 in the form of a MOSFET 12.
Für den Fall, dass ein Leistungshalbleiterschalter 10, insbesondere ein Leistungshalbleiterschalter 10 in Form eines MOSFET 12 oder in Form eines IGBT 14, gestört ist, schlägt sich dies in einem veränderten kapazitiven Verhalten nieder. Als Störung des Leistungshalbleiterschalters 10 wird dabei eine partielle Zerstörung des jeweiligen Bauelements, aber auch ein Verlust zumindest eines Kontaktes verstanden. Eine Zerstörung von Zellbereichen eines Leistungshalbleiterschal¬ ters 10 hat zum Beispiel eine Verringerung der Eingangskapa¬ zität, also der Gatekapazität CGs beim MOSFET 12 oder Gate¬ kapazität CGE beim IGBT 14, zur Folge. Auch kleinere Störun¬ gen können so erkannt werden. In the event that a power semiconductor switch 10, in particular a power semiconductor switch 10 in the form of a MOSFET 12 or in the form of an IGBT 14, is disturbed, this is reflected in an altered capacitive behavior. As a disturbance of the power semiconductor switch 10 is understood a partial destruction of the respective component, but also a loss of at least one contact. A destruction of cell areas of a power semiconductor scarf ¬ ters 10 has, for example, a reduction in the Eingangskapa ¬ capacity, so the gate capacitance C G s in the MOSFET 12 or ¬ gate capacitance C GE in the IGBT 14, the consequence. Even smaller Störun ¬ gen can be recognized.
Die Darstellungen in FIG 3 und FIG 4 zeigen Ansteuerschaltungen 20 zur Ansteuerung eines Leistungshalbleiterschalters 10. Der Leistungshalbleiterschalter 10 ist zusammen mit einer parallelgeschalteten Inversdiode 16 gezeigt, wie dies zum Beispiel in einem Eingangsstromrichter oder einem Ausgangsstromrichter eines AC/AC-Konverters der Fall ist. Der Leistungshalbleiterschalter 10 wird je nach Schaltstellung eines von der Ansteuerschaltung 20 umfassten Schalters 22 mit einem positiven oder einem negativen Ansteuerpotential, hier in Form einer ersten, zum Beispiel +15 V liefernden Spannungsquelle 24 und einer zweiten, zum Beispiel -15 V lie¬ fernden Spannungsquelle 26 gezeigt, beaufschlagt/angesteuert . The diagrams in FIG. 3 and FIG. 4 show drive circuits 20 for driving a power semiconductor switch 10. The power semiconductor switch 10 is shown together with a parallel-connected inverse diode 16, as is the case, for example, in an input converter or an output converter of an AC / AC converter. The power semiconductor switch 10 is, depending on the switching position of one of the driving circuit 20 included the switch 22 with a positive or a negative driving potential, here in the form of a first, for example, +15 V supplied voltage source 24 and a second, for example, -15 V lie ¬ fernden voltage source 26 shown, acted / driven.
Die in FIG 3 gezeigte Ansteuerschaltung 20 entspricht einer Ansteuerschaltung 20, wie sie im Stand der Technik bekannt ist. Die in FIG 4 gezeigte Ansteuerschaltung 20 umfasst imThe drive circuit 20 shown in FIG. 3 corresponds to a drive circuit 20, as is known in the prior art. The drive circuit 20 shown in FIG
Vergleich zu der Ansteuerschaltung 20 in FIG 3 einen zusätzlichen Schaltungsteil 30, welcher eine hochfrequente Spannung (HF-Spannung; UHF) in den Gatekreis des jeweiligen Leistungs¬ halbleiterschalters 10 einprägt. Der Schaltungsteil 30 ist entsprechend ein Beispiel für Mittel 30 zur Beaufschlagung des Leistungshalbleiterschalters 10 mit einer HF-Spannung Compared to the driving circuit 20 an additional circuit portion 30, which a high frequency voltage (RF voltage U H F) in FIG 3 imprinted in the gate circuit of the respective power semiconductor switch ¬ 10th The circuit part 30 is correspondingly an example of means 30 for acting on the power semiconductor switch 10 with an RF voltage
( UHF ) mit einer Frequenz oberhalb einer Schaltschwelle des Leistungshalbleiterschalters 10. Die Beaufschlagung mit der HF-Spannung erfolgt dabei parallel zu einer Ansteuerung des Leistungshalbleiterschalters 10 aufgrund einer jeweiligen Schaltstellung des Schalters 22 oder einer entsprechenden Signalquelle . (UHF) with a frequency above a switching threshold of the power semiconductor switch 10. The application of the RF voltage takes place in parallel to a control of the power semiconductor switch 10 due to a respective switching position of the switch 22 or a corresponding signal source.
Als Basis für die hochfrequente Spannung ( UHF ) ist dabei eine HF-Spannungsquelle 32 gezeigt. Diese ist mittels eines von dem Schaltungsteil 30 in einer Reihenschaltung mit der HF- Spannungsquelle 32 umfassten Abkoppelkondensators 34 mit der Kapazität CHF hochfrequenzmäßig vom Gateanschluss des jewei¬ ligen Leistungshalbleiterschalters 10 abgekoppelt. Ein auf- grund der hochfrequenten Spannung ( UHF ) resultierender Strom ( I HF ) der im Folgenden als HF-Strom bezeichnet wird, wird mittels eines Shunt-Widerstands ( RHF ) 36 erfasst. Anstelle eines Shunt-Widerstands 36 kann die Erfassung des HF-Stroms ( I HF) allerdings genauso zum Beispiel auch induktiv gesche- hen. Der Shunt-Widerstand (RHF) 36 oder eine induktive Erfas¬ sung des HF-Stroms (I HF) sind entsprechend Beispiele für Mit¬ tel zur Erfassung des aufgrund der Beaufschlagung des Leis- tungshalbleiterschalters (10) mit der HF-Spannung (UHF) re¬ sultierenden HF-Stroms ( IHF, i st ) - In this case, an HF voltage source 32 is shown as the basis for the high-frequency voltage (UHF). This is by means of one of the circuit portion 30 in a series circuit with the RF voltage source 32 included Abkoppelkondensators 34 with the capacity CHF hochfrequenzmäßig decoupled from the gate terminal of jewei ¬ ligen power semiconductor switch 10. A current (I HF) resulting from the high-frequency voltage (UHF), which is referred to below as HF current, is detected by means of a shunt resistor (RHF) 36. However, instead of a shunt resistor 36, the detection of the HF current (I HF) can also be done inductively, for example. The shunt resistor (RHF) 36 or an inductive Erfas ¬ solution of the RF current (I HF) are in accordance with Examples of tel ¬ for detecting the result of the impingement of the performance tion semiconductor switch (10) with the RF voltage (U HF ) re ¬ sultierenden HF current (I H F, i st) -
Frequenz und Amplitude der hochfrequenten Spannung (UHF) sind so gewählt, dass die Frequenz weit über der Schaltfrequenz des Leistungshalbleiterschalters 10 liegt. Als Frequenz kommt demnach zum Beispiel eine Frequenz größer als 10 MHz in Betracht. Für die Amplitude der hochfrequenten Spannung (UHF) ist vorgesehen, dass diese weit unterhalb der normalen Span- nungswerte liegt, wie sie zur Ansteuerung eines Leistungs¬ halbleiterschalters 10 verwendet werden. Als Amplitude kommt demnach zum Beispiel eine Amplitude von etwa 1 V in Betracht. Frequency and amplitude of the high-frequency voltage (U HF ) are chosen so that the frequency is far above the switching frequency of the power semiconductor switch 10. Accordingly, the frequency is, for example, a frequency greater than 10 MHz into consideration. For the amplitude of the high-frequency voltage (U HF) is provided, that this is far below the normal voltage values, such as are used for driving a power semiconductor switch ¬ 10th Accordingly, an amplitude of about 1 V, for example, comes into consideration.
Zur Überwachung des jeweiligen Leistungshalbleiterschalters 10 ist der Ansteuerschaltung 20 eine Überwachungsschaltung 40 zugeordnet. Diese ist schematisch vereinfacht in FIG 5 ge¬ zeigt. Der Überwachungsschaltung 40 wird an einem ersten Eingang 42 der Schaltzustand des Schalters 22 der Ansteuerschal¬ tung 20 zugeführt. An einem zweiten Eingang 44 wird der Über- wachungsschaltung 40 mittelbar oder unmittelbar der aufgrund der hochfrequenten Spannung (UHF) resultierende Strom (IHF) zugeführt, zum Beispiel in Form eines Maßes der über dem Shunt-Widerstand 36 abgreifbaren Spannung. Wenn der Überwachungsschaltung 40 ein Maß für die über demIn order to monitor the respective power semiconductor switch 10, the control circuit 20 is assigned a monitoring circuit 40. This is schematically simplified in FIG 5 ge ¬ shows. The monitoring circuit 40 is at a first input 42, the switching state of the switch 22 of the Ansteuerschal ¬ device 20 is supplied. The monitoring circuit 40 is fed directly or indirectly to the current (I HF ) resulting from the high-frequency voltage (U HF ) at a second input 44, for example in the form of a measure of the voltage which can be tapped across the shunt resistor 36. If the monitoring circuit 40 is a measure of the above
Shunt-Widerstand 36 abgreifbare Spannung zugeführt wird, wird mittels dieser und dem bekannten Widerstandswert des Shunt- Widerstands 36 ein tatsächlich aufgrund der hochfrequenten Spannung (UHF) resultierender Strom (±HF,ist) ermittelt. Dafür umfasst die Überwachungsschaltung 40 eine HF-Strom-Istwert- ermittlungsvorrichtung 46. Die Funktionalität der HF-Strom- Istwertermittlungsvorrichtung 46 besteht zum Beispiel darin, dass aus dem am zweiten Eingang 44 zugeführten Maß für die über dem Shunt-Widerstand 36 abgreifbare Spannung und dem be- kannten Wert des Widerstands des Shunt-Widerstand 36 der Quo¬ tient gebildet wird. Am Ausgang der HF-Strom-Istwertermitt- lungsvorrichtung 46 steht jedenfalls der aufgrund der hochfrequenten Spannung (UHF) resultierende aktuelle HF-Strom (±HF, ist ) oder ein Maß für den resultierenden aktuellen HF- Strom (±HF, ist ) an. Shunt resistor 36 tapped voltage is supplied by means of this and the known resistance value of the shunt resistor 36 is actually due to the high-frequency voltage (U HF ) resulting current (± HF, is) determined. For this purpose, the monitoring circuit 40 includes an HF current Istwert- determination device 46. The functionality of the RF current Istwertermittlungsvorrichtung 46 consists, for example, that from the supplied at the second input 44 measure for the tapped off the shunt resistor 36 and the voltage Known value of the resistance of the shunt resistor 36 of the Quo ¬ tient is formed. In any case, the current HF current resulting from the high-frequency voltage (U HF ) is available at the output of the HF current actual value determination device 46 (± HF, i st ) or a measure of the resulting current RF current (± HF, is).
Der aktuelle HF-Strom (lHF, ist ) wird mittels eines Komparators 48 mit einem aufgrund der hochfrequenten Spannung (UHF) er¬ warteten HF-Strom (IHF,SOII) verglichen. Der erwartete HF-Strom (IHF,SOII) oder ein Maß für den erwarteten HF-Strom (IHF,SOII) wird mittels einer HF-Strom-Sollwertermittlungsvorrichtung 50 bereitgestellt. Diese verarbeitet als Eingangssignal den der Überwachungsschaltung 40 am ersten Eingang 42 zugeführtenThe current RF current (LHF, i st) by means of a comparator 48 with a result of the high-frequency voltage (U HF) he ¬ waiting RF current (I HF, soii) compared. The expected RF current (IHF, SOII) or a measure of the expected RF current (I H F, SOII) is provided by means of an RF current setpoint determination device 50. This processed as an input to the monitoring circuit 40 at the first input 42 supplied
Schaltzustand des Schalters 22 der Ansteuerschaltung 20. Die Funktionalität der HF-Strom-Sollwertermittlungsvorrichtung 50 kann zum Beispiel in Form einer Tabelle realisiert sein, die in einem ersten Tabellenelement ein Maß für den erwarteten HF-Strom (IHF,SOIII) für eine erste Schaltstellung des Schal¬ ters 22 und in einem zweiten Tabellenelement ein Maß für den erwarteten HF-Strom (IHF,SOII2) für eine zweite Schaltstellung des Schalters 22 umfasst. Je nach am ersten Eingang 42 zuge¬ führter Schaltstellung des Schalters 22 gibt die HF-Strom- Sollwertermittlungsvorrichtung 50 demnach den bei der jeweiligen Schaltstellung erwarteten HF-Strom (IHF,SOII = [IHF,SOIII/ IHF,SOII2]) oder ein Maß für den erwarteten HF-Strom (IHF,SOII = [IHF,SOIII/ IHF,SOII2]) aus und leitet diesen bzw. dieses an den Komparator 48 weiter. Der Komparator 48 führt den eigentli- chen Vergleich zwischen jeweils erwartetem HF-Strom (IHF,SOII) und dem jeweils tatsächlichen aufgrund der hochfrequenten Spannung (UHF) resultierenden HF-Strom (I HF, ist ) aus . Switching state of the switch 22 of the drive circuit 20. The functionality of the RF current setpoint determination device 50 may, for example, be realized in the form of a table which in a first table element is a measure of the expected HF current (I HF , SOIII ) for a first switch position the Schal ¬ ters 22 and in a second table element, a measure of the expected RF current (I HF , SOII2 ) for a second switching position of the switch 22 includes. Depending on the first input 42 fed ¬ convicted switching position of the switch 22, the RF power is desired value determination apparatus 50 accordingly expected at the respective switching position of the RF current (I H F, soii = [IHF, SOIII / IHF, SOII2]) or a Measure the expected RF current (I H F, SO II = [IHF, SO III / IHF, SO II 2]) and forward this or this to the comparator 48 on. The comparator 48 carries out the actual comparison between the respectively expected HF current (I HF , SOII ) and the respective actual HF current (I HF , ist ) due to the high-frequency voltage (U HF ).
Die Überwachungsschaltung 40 und der davon umfasste Kompara- tor 48 sind demgemäß ein Beispiel für Mittel zum Vergleich des resultierenden HF-Stroms (lHF, ist ) mit dem je nach Schalt¬ zustand des Leistungshalbleiterschalters 10 aufgrund der Be¬ aufschlagung des Leistungshalbleiterschalters 10 mit der HF- Spannung (UHF) erwarteten HF-Strom (IHF,SOII) - The monitoring circuit 40 and which comprised Kompara- gate 48 are thus an example of means to compare the resulting RF current (LHF, i st) w ith the result of the Be ¬ aufschlagung of the power semiconductor switch depending on the switching ¬ state of the power semiconductor switch 10 10 the HF voltage (U H F) expected HF current (IHF, SOII) -
Wenn der Komparator 48 eine Gleichheit oder eine Gleichheit innerhalb eines vorgegebenen oder vorgebbaren Toleranzbereichs feststellt, gibt der Komparator 48 an seinem als Aus- gang 52 der Überwachungsschaltung 40 fungierenden Ausgang ein Gut-Signal aus. Wenn keine Gleichheit oder keine ausreichende Gleichheit der beiden mittels des Komparators 48 verglichenen Ströme oder Stromwerte besteht, gibt der Komparator 48 ent- sprechend ein Fehlersignal aus. Als Gut-Signal und als Feh¬ lersignal kommen zum Beispiel ein erster definierter Signalpegel und ein zweiter definierter Signalpegel in Betracht, so dass das am Ausgang 52 der Überwachungsschaltung 40 gelieferte Signal als Binärsignal verarbeitbar ist und den Zustand des jeweils überwachten Leistungshalbleiterschalters 10 an¬ zeigt . When the comparator 48 detects equality or equality within a predetermined or predeterminable tolerance range, the comparator 48 outputs at its output as the output. output 52 of the monitoring circuit 40 acting output from a good signal. If there is no equality or sufficient equality of the two currents or current values compared by means of the comparator 48, the comparator 48 outputs an error signal accordingly. As a good signal and as Def ¬ lersignal for example come a first defined signal level and a second of defined signal level into consideration, so that the signal provided at the output 52 of the monitoring circuit 40 can be processed as a binary signal and shows the state of each monitored power semiconductor switch 10 at ¬ ,
Die Überwachungsschaltung 40 kann auf analoger Basis oder auf digitaler Basis realisiert sein und arbeiten. Der Vorteil der vorgeschlagenen Lösung besteht darin, dass zur Überwachung der Funktion des Leistungshalbleiterschalters 10 nicht in den jeweiligen Leistungskreis 56, 58 (FIG 6) eingegriffen wird. Die Überwachungsschaltung 40 ist zusammen mit dem Schaltungsteil 30 in ein „intelligentes" Halbleitermodul 60 integrier- bar, wie dies schematisch vereinfacht in FIG 6 gezeigt ist. The monitoring circuit 40 may be implemented and operate on an analog or digital basis. The advantage of the proposed solution is that for monitoring the function of the power semiconductor switch 10 is not intervened in the respective power circuit 56, 58 (FIG 6). The monitoring circuit 40, together with the circuit part 30, can be integrated into an "intelligent" semiconductor module 60, as shown schematically in FIG. 6.
Die Darstellung in FIG 6 zeigt in Form eines schematisch vereinfachten Blockschaltbilds ein Halbleitermodul 60, das nach dem hier beschriebenen Ansatz arbeitet. Das Halbleitermodul 60 ist entsprechend ein Beispiel für eine Vorrichtung zurThe representation in FIG. 6 shows, in the form of a schematically simplified block diagram, a semiconductor module 60 which operates according to the approach described here. The semiconductor module 60 is correspondingly an example of a device for
Überwachung eines Leistungshalbleiterschalters 10, die sämt¬ liche bisher beschriebenen Funktionseinheiten insbesondere in integrierter Form umfasst. Das Halbleitermodul 60 umfasst demnach zumindest den jeweiligen Leistungshalbleiterschalter 10, ggf. den Leistungshalbleiterschalter 10 und die Inversdi- ode 16, den anhand von FIG 4 erläuterten Schaltungsteil 30 und die anhand von FIG 5 erläuterte Überwachungsschaltung 40. Ein solches Halbleitermodul 60 ist mittels eines Schalters 22 oder dergleichen ansteuerbar. Ein jeweils resultierendes An- Steuersignal 62 wird dem Leistungshalbleiterschalter 10 und der Überwachungsschaltung 40 zugeführt. Der Leistungshalblei¬ terschalter 10 wird zudem mittels des Schaltungsteils 30 und der dort generierten hochfrequenten Spannung (UHF) mit einem HF-Signal 64 mit einer Frequenz oberhalb der Schaltschwelle des Leistungshalbleiterschalters 10 angesteuert (horizontal nach rechts weisender Pfeil vom Schaltungsteil 30 zum Leis¬ tungshalbleiterschalter 10). Ein dabei fließender HF-Strom ( I HF ) der von der Eingangskapazität des Leistungshalbleiter¬ schalters 10 abhängig ist, wird mittels des Schaltungsteils 30, zum Beispiel mittels eines dortigen Shunt-Widerstands 36, erfasst (horizontal nach links weisender Pfeil vom Leistungs¬ halbleiterschalter 10 zum Schaltungsteil 30) und an die Über- wachungsschaltung 40 weitergeleitet (vertikal nach unten wei¬ sender Pfeil vom Schaltungsteil 30 zur Überwachungsschaltung 40). Das Ansteuersignal 62 wird dem Leistungshalbleiterschal¬ ter 10 und parallel auch der Überwachungsschaltung 40 zugeführt. Je nach Status des Ansteuersignais 62 resultiert in- nerhalb der Überwachungsschaltung 40 ein statusabhängiger erwarteter HF-Strom oder ein statusabhängiges Maß für einen erwarteten HF-Strom. Dieser bzw. dieses wird mittels der Überwachungsschaltung 40 mit dem vom Schaltungsteil 30 erhaltenen tatsächlichen HF-Strom oder dem vom Schaltungsteil 30 erhal- tenen Maß für den tatsächlichen HF-Strom verglichen. Am Ausgang 52 der Überwachungsschaltung 40 und am damit zusammenfallenden Ausgang des Halbleitermoduls 60 steht ein vom Er¬ gebnis des Vergleichs abhängiges Leistungshalbleiterzustands- signal 66 an, das zur Überwachung des Leistungshalbleiter- Schalters 10 auswertbar ist und im Betrieb ausgewertet wird. Der von der Überwachungsschaltung 40 umfasste Komparator 48 ist demgemäß ein Beispiel für ein Mittel zum Generieren eines Leistungshalbleiterzustandssignals 66 in Abhängigkeit vom Er¬ gebnis des Vergleichs von tatsächlichem und erwartetem HF- Strom. Monitoring of a power semiconductor switch 10, which includes all ¬ previously described functional units in particular in an integrated form. Accordingly, the semiconductor module 60 comprises at least the respective power semiconductor switch 10, possibly the power semiconductor switch 10 and the inverse diode 16, the circuit part 30 explained with reference to FIG. 4 and the monitoring circuit 40 explained with reference to FIG. 5. Such a semiconductor module 60 is provided by means of a switch 22 or the like controllable. A respectively resulting on control signal 62 is supplied to the power semiconductor switch 10 and the monitoring circuit 40. The Leistungshalblei ¬ terschalter 10 is also by means of the circuit part 30 and the generated there high-frequency voltage (U H F) with a RF signal 64 is driven at a frequency above the switching threshold of the power semiconductor switch 10 (horizontal arrow pointing to the right of the circuit portion 30 for Leis ¬ semiconductor switch 10). A thereby flowing RF current (I HF) depends on the input capacitance of the power semiconductor switch ¬ 10, by means of the circuit part 30, for example by means of a local shunt resistor 36, detected (horizontally to the left arrow from the power semiconductor switch ¬ 10th to the circuit part 30) and to the monitoring circuit 40 (vertically downward white- emitting arrow from the circuit part 30 to the monitoring circuit 40). The drive signal 62 is the power semiconductor scarf ¬ ter 10 and also supplied to the monitoring circuit 40 in parallel. Depending on the status of the activation signal 62, a status-dependent expected HF current or a status-dependent measure for an expected HF current results within the monitoring circuit 40. This or this is compared by means of the monitoring circuit 40 with the actual HF current obtained by the circuit part 30 or the measure of the actual HF current received by the circuit part 30. At the output 52 of the monitoring circuit 40 and the coincident output of the semiconductor module 60 is dependent on the Er ¬ result of comparison dependent Leistungshalbleiterzustands- signal 66, which is evaluable for monitoring the power semiconductor switch 10 and evaluated during operation. The encompassed by the monitoring circuit 40 comparator 48 is therefore an example of a means for generating a power semiconductor status signal 66 in response to the He ¬ result of comparing actual and expected RF power.
Der jeweilige Leistungskreis 56, 58 ist an den Drain- und Sourceanschluss oder an den Kollektor- und Emitteranschluss des jeweiligen Leistungshalbleiterschalters 10 angeschlossen. Das am Ausgang 52 der Überwachungsschaltung 40 eines solchen Halbleitermoduls 60 abgreifbare Leistungshalbleiterzustands- signal 66 zeigt die Funktionstüchtigkeit des jeweiligen Leis¬ tungshalbleiterschalters 10 an. Solange dort ein Signal an- steht, das auf eine Gleichheit oder eine ausreichende Gleich¬ heit von erwartetem und tatsächlichem HF-Strom hinweist, kann der von dem Halbleitermodul 60 umfasste Leistungshalbleiter- schalter 10 als sicher The respective power circuit 56, 58 is connected to the drain and source terminal or to the collector and emitter terminal of the respective power semiconductor switch 10. At the output 52 of the monitoring circuit 40 of such a semiconductor module 60 can be tapped Leistungshalbleiterzustands- signal 66 indicates the functionality of the respective Leis ¬ tung semiconductor switch 10th As long as there is a signal is indicative of an equality or an adequate DC ¬ plurality of expected and actual RF current comprised of the semiconductor module 60 power semiconductor switch can 10 as safe
Um zusätzlich oder alternativ zur Gatekapazität des Leistungshalbleiterschalters 10 auch die Kapazität zwischen Drain und Source bzw. Kollektor und Emitter zu erfassen, kann die HF-Spannung auch dort eingeprägt werden. Dazu zeigt die Dar¬ Stellung in FIG 7 ein entsprechendes Schaltungsteil 30 ' . Die¬ ses umfasst eine Abkoppeldiode 68 und eine der Abkoppeldiode 68 parallel geschaltete Kapazität (die Ansteuerschaltung 20 gemäß FIG 3 ist in FIG 7 nur als Funktionsblock gezeigt) . Die mittels des Schaltungsteils 30 ' realisierte Funktionalität kann auch als Abkoppelschaltung aufgefasst werden. Die davon umfassten Kapazitäten dürfen nicht wesentlich unter der zu messenden Kapazität des Leistungshalbleiterschalters 10 lie¬ gen, damit eine ausreichende Messgenauigkeit erreichbar ist. Obwohl die Erfindung im Detail durch das Ausführungsbeispiel näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch das oder die offenbarten Beispiele eingeschränkt und Variationen für andere Bauelemente mit kapazitivem Verhalten können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen. Zum Beispiel lassen sich mit dem hier vorgestellten Ansatz auch Leistungshalbleiter in Form sogenannter JFETs überprüfen. In order additionally or alternatively to detect the gate capacitance of the power semiconductor switch 10 and the capacitance between drain and source or collector and emitter, the RF voltage can also be impressed there. For this purpose, the Dar ¬ position in FIG 7 shows a corresponding circuit part 30 '. The ¬ ses comprises a Abkoppeldiode 68 and one of the Abkoppeldiode 68 parallel-connected capacitance (the drive circuit 20 according to FIG 3 is shown in FIG 7, only as a function block). The functionality realized by means of the circuit part 30 'can also be understood as a disconnection circuit. The capacitances included therein may not be much lower than the capacitance of the power semiconductor switch 10 to be measured, so that a sufficient measuring accuracy can be achieved. Although the invention has been further illustrated and described in detail by the exemplary embodiment, the invention is not limited by the disclosed example (s), and variations for other capacitive behavior devices can be deduced therefrom by those skilled in the art without departing from the scope of the invention. For example, the approach presented here can also be used to check power semiconductors in the form of so-called JFETs.
Einzelne im Vordergrund stehende Aspekte der hier eingereich- ten Beschreibung lassen sich damit kurz wie folgt zusammenfassen : Individual aspects of the description given here can be briefly summarized as follows:
Angegeben werden eine Vorrichtung zur Überwachung eines Leistungshalbleiterschalters 10, wobei die Vorrichtung Mittel 30 zur Beaufschlagung des Leistungshalbleiterschalters 10 mit einer HF-Spannung (UHF) mit einer Frequenz oberhalb einerDisclosed are a device for monitoring a power semiconductor switch 10, wherein the device means 30 for acting on the power semiconductor switch 10 with an RF voltage (U HF ) having a frequency above one
Schaltschwelle des Leistungshalbleiterschalters 10, Mittel 36 zur Erfassung eines aufgrund der Beaufschlagung des Leistungshalbleiterschalters 10 mit der HF-Spannung (UHF) resul- tierenden HF-Stroms (lHF,ist) / Mittel (40, 48) zum Vergleich des resultierenden HF-Stroms (lHF,ist) mit einem je nach Switching threshold of the power semiconductor switch 10, means 36 for detecting a due to the application of the power semiconductor switch 10 with the RF voltage (U HF ) RF power (lHF, is) / means (40, 48) for comparing the resulting RF current (lHF, is) with one depending on
Schaltzustand des Leistungshalbleiterschalters 10 aufgrund der Beaufschlagung des Leistungshalbleiterschalters 10 mit der HF-Spannung (UHF) erwarteten HF-Strom (I HF , SOII) und Mittel 48 zum Generieren eines Leistungshalbleiterzustandssignals 66 in Abhängigkeit vom Ergebnis des Vergleichs umfasst, sowie ein entsprechendes Verfahren zur Überwachung eines Leistungs¬ halbleiterschalters 10. Switching state of the power semiconductor switch 10 due to the application of the power semiconductor switch 10 with the RF voltage (U H F) expected RF current (I H F, S O II) and means 48 for generating a power semiconductor condition signal 66 depending on the result of the comparison includes, and a corresponding method for monitoring a power semiconductor switch ¬ 10.

Claims

Patentansprüche claims
1. Vorrichtung zur Überwachung eines Leistungshalbleiterschalters (10), 1. Device for monitoring a power semiconductor switch (10),
- mit Mitteln (30) zur Beaufschlagung des Leistungshalblei¬ terschalters (10) mit einer HF-Spannung (UHF) mit einer Frequenz oberhalb einer Schaltschwelle des Leistungshalb¬ leiterschalters (10), - With means (30) for acting on the Leistungshalblei ¬ terschalters (10) with an RF voltage (U HF ) having a frequency above a switching threshold of Leistungshalb ¬ conductor switch (10),
- mit Mitteln (36) zur Erfassung eines aufgrund der Beauf- schlagung des Leistungshalbleiterschalters (10) mit der HF- - means (36) for detecting a due to the imposition of the power semiconductor switch (10) with the HF
Spannung (UHF) resultierenden HF-Stroms (lHF, ist ) und Voltage (U HF ) resulting HF current (lHF, i st ) and
- Mitteln (40,48) zum Vergleich des resultierenden HF-Stroms (±HF, ist ) mit einem je nach Schaltzustand des Leistungshalb¬ leiterschalters (10) aufgrund der Beaufschlagung des Leis- tungshalbleiterschalters (10) mit der HF-Spannung (UHF) er¬ warteten HF-Strom (IHF,SOII) sowie Means (40, 48) for comparing the resulting HF current (± HF, i st ) with a depending on the switching state of the power half ¬ conductor switch (10) due to the loading of the power semiconductor switch (10) with the RF voltage ( U HF ) he expected HF current (I HF , SOII ) and
- Mitteln (48) zum Generieren eines Leistungshalbleiterzu- standssignals (66) in Abhängigkeit vom Ergebnis des Ver¬ gleichs . - means (48) for generating a signal Leistungshalbleiterzu- stand (66) in dependence on the result of the equalization ¬ Ver.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei als Mittel (30) zur Beaufschlagung des Leistungshalbleiterschalters (10) mit einer HF-Spannung (UHF) mit einer Frequenz oberhalb einer Schalt¬ schwelle des Leistungshalbleiterschalters (10) ein Schal- tungsteil (30) mit einer HF-Spannungsquelle (32) und einem in Serie geschalteten Abkoppelkondensator (34) fungiert. 2. Device according to claim 1, wherein as a means (30) for acting on the power semiconductor switch (10) with an RF voltage (U HF ) with a frequency above a switching threshold ¬ of the power semiconductor switch (10) a circuit part (30) with an RF voltage source (32) and a series-connected decoupling capacitor (34).
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei als Mittel (36) zur Erfassung eines aufgrund der Beaufschlagung des Leis- tungshalbleiterschalters (10) mit der HF-Spannung (UHF) re¬ sultierenden HF-Stroms (lHF, ist ) ein Shunt-Widerstand (36) fun¬ giert . 3. A device according to claim 1 or 2, wherein as means (36) for detecting a due to the loading of the power semiconductor switch (10) with the RF voltage (U HF ) re ¬ sulting RF current (lHF, i st ) a Shunt resistor (36) fun ¬ giert.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, wobei als Mittel (40, 48) zum Vergleich des resultierenden HF-Stroms (lHF, ist ) mit einem je nach Schaltzustand des Leistungshalbleiterschal¬ ters (10) aufgrund der Beaufschlagung des Leistungshalblei¬ terschalters (10) mit der HF-Spannung (UHF) erwarteten HF- Strom (IHF,SOII) eine Überwachungsschaltung (40) mit einer HF- Strom-Istwertermittlungsvorrichtung (46) , einer HF-Strom- Sollwertermittlungsvorrichtung (50) und einem Komparator (48) fungiert . 4. Apparatus according to claim 1, 2 or 3, wherein as means (40, 48) for comparing the resulting HF current (lHF, i st ) with a depending on the switching state of the power semiconductor scarf ¬ ters (10) due to the application of Leistungshalblei ¬ switch (10) with the HF voltage (U HF ) expected Current (I HF , SOII ) a monitoring circuit (40) with a HF current Istwertermittlungsvorrichtung (46), an RF current setpoint determination device (50) and a comparator (48) acts.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, wobei die HF-Strom-Sollwert¬ ermittlungsvorrichtung (50) eine erste und eine zweite Spei¬ cherstelle umfasst, wobei der ersten Speicherstelle ein Maß für einen bei einem ersten Schaltzustand des Leistungshalb- leiterschalters (10) erwarteten HF-Strom (IHF,SOIII) und der zweiten Speicherstelle ein Maß für einen bei einem zweiten Schaltzustand des Leistungshalbleiterschalters (10) erwarte¬ ten HF-Strom (IHF,soii2) eingeprägt ist und wobei die erste oder die zweite Speicherstelle in Abhängigkeit von einem dem Leistungshalbleiterschalter (10) zuführbaren Ansteuersignal (62) auswählbar ist. 5. The apparatus of claim 4, wherein the RF current setpoint ¬ determination device (50) comprises a first and a second memory ¬ cherstelle, wherein the first memory location is a measure of a in a first switching state of the power semiconductor switch (10) expected HF current (I HF, SOIII) and the second memory location a measure for a case of a second switching state of the power semiconductor switch (10) expect ¬ th RF current (I HF, soii2) is embossed and wherein the first or the second memory location in response to a drive signal (62) which can be supplied to the power semiconductor switch (10) can be selected.
6. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei als Mittel (48) zum Generieren eines Leistungshalbleiterzu- Standssignals (66) in Abhängigkeit vom Ergebnis des Ver¬ gleichs des jeweils resultierenden HF-Stroms (lHF, i st ) und des erwarteten HF-Stroms (IHF,SOII) ein Komparator (48) fungiert. 6. Device according to one of the preceding claims, wherein the means (48) for generating a Leistungshalbleiterzu- status signal (66) depending on the result of the Ver ¬ equalization of each resultant RF current (LHF, i st) and the expected RF current (I HF , SOII ) a comparator (48) acts.
7. Verfahren zur Überwachung eines Leistungshalbleiterschal- ters (10) , 7. Method for monitoring a power semiconductor switch (10),
- wobei der Leistungshalbleiterschalter (10) mit einer HF- Spannung (UHF) mit einer Frequenz oberhalb einer Schalt¬ schwelle des Leistungshalbleiterschalters (10) angesteuert wird, - Wherein the power semiconductor switch (10) with an RF voltage (U HF ) is driven with a frequency above a switching ¬ threshold of the power semiconductor switch (10),
- wobei ein aufgrund der Beaufschlagung des Leistungshalblei¬ terschalters (10) mit der HF-Spannung (UHF) resultierender HF-Strom ( IHF, i st ) erfasst wird, - whereby a resulting due to the impingement of the Leistungshalblei ¬ terschalters (10) with the RF voltage (U HF) RF current (I H F, i st) is detected,
- wobei der resultierende HF-Strom (±HF, i st ) mit einem je nach Schaltzustand des Leistungshalbleiterschalters (10) auf- grund der Beaufschlagung des Leistungshalbleiterschalters (10) mit der HF-Spannung (UHF) erwarteten HF-Strom (IHF,SOII) verglichen wird und - wobei in Abhängigkeit vom Ergebnis des Vergleichs ein Leis- tungshalbleiterzustandssignal (66) generiert wird. - Wherein the resulting HF current (± HF, i st) m with an depending on the switching state of the power semiconductor switch (10) due to the application of the power semiconductor switch (10) with the RF voltage (U HF ) expected HF current (I HF , SOII ) and - Wherein, depending on the result of the comparison, a power semiconductor state signal (66) is generated.
8. Verfahren nach Anspruch 7, wobei der Leistungshalbleiter- Schalter (10) mittels eines Schaltungsteils (30) mit einer8. The method of claim 7, wherein the power semiconductor switch (10) by means of a circuit part (30) with a
HF-Spannungsquelle (32) und einem in Serie geschalteten Ab¬ koppelkondensator (34) mit der HF-Spannung (UHF) mit einer Frequenz oberhalb der Schaltschwelle des Leistungshalbleiterschalters (10) angesteuert wird. RF voltage source (32) and a series-connected from ¬ coupling capacitor (34) with the RF voltage (U HF ) with a frequency above the switching threshold of the power semiconductor switch (10) is driven.
9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, wobei der Vergleich des resultierenden HF-Stroms (lHF, i st ) mit dem je nach Schaltzu¬ stand des Leistungshalbleiterschalters (10) aufgrund der Be¬ aufschlagung des Leistungshalbleiterschalters (10) mit der HF-Spannung (UHF) erwarteten HF-Strom (IHF,SOII) mittels einer Überwachungsschaltung (40) erfolgt, die eine HF-Strom-Ist- wertermittlungsvorrichtung (46) , eine HF-Strom-Sollwert¬ ermittlungsvorrichtung (50) und einen Komparator (48) um- fasst . 9. The method of claim 7 or 8, wherein the comparison of the resulting RF current (lHF, i st) m with the depending on Schaltzu ¬ state of the power semiconductor switch (10) due to the Be ¬ aufschlagung the power semiconductor switch (10) with the HF Voltage (U HF ) expected HF current (I HF , SOII ) by means of a monitoring circuit (40), which comprises an HF current actual value determination device (46), an RF current setpoint ¬ determination device (50) and a comparator (48).
10. Verfahren nach Anspruch 7, 8 oder 9, wobei der aufgrund der Beaufschlagung des Leistungshalbleiterschalters (10) mit der HF-Spannung (UHF) erwartete HF-Strom (IHF,SOII) mittels ei¬ ner HF-Strom-Sollwertermittlungsvorrichtung (50) generiert wird, die eine erste und eine zweite Speicherstelle umfasst, wobei der ersten Speicherstelle ein Maß für einen bei einem ersten Schaltzustand des Leistungshalbleiterschalters (10) erwarteten HF-Strom (IHF,SOIII) und der zweiten Speicherstelle ein Maß für einen bei einem zweiten Schaltzustand des Leis- tungshalbleiterschalters (10) erwarteten HF-Strom (IHF,soii2) eingeprägt ist und wobei die erste oder die zweite Speicher¬ stelle in Abhängigkeit von einem dem Leistungshalbleiterschalter (10) zuführbaren Ansteuersignal (62) ausgewählt wird . 10. The method of claim 7, 8 or 9, wherein the due to the application of the power semiconductor switch (10) with the RF voltage (U HF ) expected RF current (I HF , SOII ) by means of ei ¬ ner RF power setpoint determination device ( 50) is generated, which comprises a first and a second memory location, wherein the first memory location is a measure of an expected in a first switching state of the power semiconductor switch (10) RF current (I HF , SOIII ) and the second memory location a measure of at a second switching state of the power semiconductor switch (10) expected RF current (I HF , soii2) is impressed and wherein the first or the second memory ¬ location in response to a power semiconductor switch (10) can be supplied to the drive signal (62) is selected.
11. Halbleitermodul (60) mit einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6 und/oder Mitteln (30, 40) zur Ausführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 7 bis 10. 11. Semiconductor module (60) with a device according to one of claims 1 to 6 and / or means (30, 40) for carrying out a method according to one of claims 7 to 10.
EP14726091.3A 2013-06-18 2014-05-07 Device and method for monitoring a power semiconductor switch Withdrawn EP2989476A1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102013211411.7A DE102013211411A1 (en) 2013-06-18 2013-06-18 Device and method for monitoring a power semiconductor switch
PCT/EP2014/059283 WO2014202274A1 (en) 2013-06-18 2014-05-07 Device and method for monitoring a power semiconductor switch

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP2989476A1 true EP2989476A1 (en) 2016-03-02

Family

ID=50792416

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP14726091.3A Withdrawn EP2989476A1 (en) 2013-06-18 2014-05-07 Device and method for monitoring a power semiconductor switch

Country Status (6)

Country Link
US (1) US9829534B2 (en)
EP (1) EP2989476A1 (en)
CN (1) CN105324675B (en)
DE (1) DE102013211411A1 (en)
RU (1) RU2633294C2 (en)
WO (1) WO2014202274A1 (en)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR3039905B1 (en) 2015-08-07 2019-01-25 STMicroelectronics (Alps) SAS VOLTAGE SOURCE
DE102017219897A1 (en) * 2017-11-09 2019-05-09 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Protection circuit for a high-voltage vehicle electrical system, high-voltage vehicle electrical system and motor vehicle
FR3084466B1 (en) * 2018-07-26 2021-01-15 Continental Automotive France IN SITU DETECTION PROCESS OF MALFUNCTIONING OF A RADIOFREQUENCY DEVICE
EP3696558A1 (en) * 2019-02-15 2020-08-19 Siemens Aktiengesellschaft Device and method for automatic testing of a switching body
DE102019113717A1 (en) * 2019-05-23 2020-11-26 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Protection circuit for a high-voltage electrical system of a motor vehicle, high-voltage electrical system and motor vehicle

Family Cites Families (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1075201A1 (en) 1982-02-16 1984-02-23 Предприятие П/Я Х-5734 Device for measuring critical current of transistors
EP1083658B1 (en) 1999-09-08 2007-02-14 Rolf Dr.-Ing. Melcher Circuit arrangement for monitoring an electronic switch intended for controlling a load
JP2001125943A (en) * 1999-10-28 2001-05-11 Nec Corp Method for designing power supply decoupling circuit and design aiding system
US6405154B1 (en) 1999-12-29 2002-06-11 General Electric Company Method and apparatus for power electronics health monitoring
US6337804B1 (en) * 2000-09-26 2002-01-08 General Electric Company Multilevel PWM voltage source inverter control at low output frequencies
JP2004205301A (en) * 2002-12-25 2004-07-22 Nec Corp Evaluation device and circuit designing method used therefor
DE10308313B4 (en) 2003-02-26 2010-08-19 Siemens Ag Semiconductor diode, electronic component, voltage source inverter and control method
DE10351387A1 (en) 2003-11-04 2005-06-23 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. switch device
DE102004035789B4 (en) 2004-07-23 2016-04-07 Siemens Aktiengesellschaft Traction converter with a network-side four-quadrant controller
DE102005045957A1 (en) 2005-09-26 2006-11-16 Siemens Ag Signal transmission method between a central control and decentralized controls and device uses power semiconductor having at least two switch condition and radio or light guide transmission
EP2178340B1 (en) 2006-06-02 2016-06-29 Panasonic Corporation Power Control Unit for High-Frequency Dielectric Heating
DE102006042945B4 (en) 2006-09-13 2011-07-21 Siemens AG, 80333 Method for increasing the efficiency of diesel-electric vehicles and vehicle for carrying out the method
DE102007006840B3 (en) 2007-02-12 2008-04-24 Siemens Ag Traction power converter's damping unit for electrical locomotive, has two rail pieces and two conductor pieces, where rail pieces are arranged in parallel such that rail pieces are spatially distant from each other
DE102007026784A1 (en) 2007-06-09 2008-12-24 Isle Gmbh Electronic switch unit's capacitance-voltage-characteristic curve determining method, involves determining inter electrode capacitance-current intensity by difference of static inter electrode current intensity and dynamic current intensity
US20090085542A1 (en) * 2007-09-27 2009-04-02 Kabushiki Kaisha Toshiba Drive system for power semiconductor device
DE102007060188A1 (en) 2007-12-14 2009-06-25 Siemens Ag Drive system and associated control method
DE102009006970A1 (en) 2009-02-02 2010-08-05 Siemens Aktiengesellschaft Potential-separated functional test for components
EP2443468B1 (en) 2009-06-16 2013-10-16 ABB Technology AG An arrangement for testing a switching cell
JP5007754B2 (en) 2010-05-14 2012-08-22 株式会社デンソー Discharge control device for power conversion system
DE102011105112A1 (en) * 2011-06-21 2012-12-27 Volkswagen Aktiengesellschaft Device for monitoring switching state of positive pole-side power switch utilized for e.g. disconnecting high volt battery system in electrical vehicle, has signal generator and detection device electrically connected to power switch
US9150108B2 (en) * 2012-04-16 2015-10-06 Ford Global Technologies, Llc High-frequency signal injection based high voltage interlock

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See references of WO2014202274A1 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN105324675B (en) 2018-07-27
RU2633294C2 (en) 2017-10-11
CN105324675A (en) 2016-02-10
WO2014202274A1 (en) 2014-12-24
RU2016101071A (en) 2017-08-02
US20160124040A1 (en) 2016-05-05
US9829534B2 (en) 2017-11-28
DE102013211411A1 (en) 2014-12-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1909368B1 (en) Switching assembly and method for insulation monitoring for converter applications
DE102018119727A1 (en) Testing MOS Circuit Breakers
EP3637114B1 (en) High voltage system and method for monitoring insulating defects in a high voltage system
EP2989476A1 (en) Device and method for monitoring a power semiconductor switch
DE102010007784A1 (en) Device for electrical circuit monitoring
DE102019121794A1 (en) INTELLIGENT ELECTRONIC SWITCH
WO2007096219A1 (en) Circuit arrangement comprising feedback protection for switching in power applications
DE102016109137B3 (en) Monitoring device and monitoring method
DE102019114071A1 (en) METHOD AND CIRCUIT FOR DETECTING A LOSS OF A BONDED WIRE IN A CIRCUIT BREAKER
DE102016112361A1 (en) ELECTRIC POWER CONVERSION DEVICE
DE102014005524A1 (en) Interruption of a stream
DE112018005588T5 (en) OVERCURRENT DETECTING DEVICE, CONTROL DEVICE AND OVERCURRENT DETECTING METHOD
EP2678912B1 (en) Surge protection circuit and method for testing a surge protection circuit
DE102012224336A1 (en) Method for operating an electric power converter and electric power converters
WO2015049276A1 (en) Method and apparatus for monitoring at least one electronic switching contact for a vehicle
DE102011088912A1 (en) Circuit arrangement for detecting a short circuit in a circuit breaker assembly
EP3887835B1 (en) Device and method for automatic testing of a switching body
DE102011055545B4 (en) Test device
WO2016142484A2 (en) Device for determining a switch state, switching device, method for determining a switch state and computer program
DE102020103874B3 (en) PROCEDURE AND CIRCUIT FOR CHECKING THE FUNCTIONALITY OF A TRANSISTOR COMPONENT
DE102011018229A1 (en) Circuit arrangement for electrical isolation of an electrical device from the network
WO2020120312A1 (en) Discharging an inverter intermediate circuit capacitor by means of bridge short-circuit pulses
EP3723221A1 (en) Detection of an earth fault in a dc network
DE112016005736T5 (en) Vehicle control device
DE102020124902A1 (en) Control of a holding brake

Legal Events

Date Code Title Description
PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

17P Request for examination filed

Effective date: 20151126

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR

AX Request for extension of the european patent

Extension state: BA ME

DAX Request for extension of the european patent (deleted)
RAP1 Party data changed (applicant data changed or rights of an application transferred)

Owner name: SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT

RAP1 Party data changed (applicant data changed or rights of an application transferred)

Owner name: SIEMENS MOBILITY GMBH

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE APPLICATION IS DEEMED TO BE WITHDRAWN

18D Application deemed to be withdrawn

Effective date: 20191203