本發(fā)明涉及一種根據(jù)權(quán)利要求1的前序部分的具有功率電子器件連同驅(qū)動(dòng)器的電路布置，該驅(qū)動(dòng)器驅(qū)控在電源、dc-dc變換器、逆變器、升壓斬波器或者降壓斬波器或者類(lèi)似的供電裝置的橫向支路中的至少一個(gè)功率半導(dǎo)體，用以使負(fù)載的電流供應(yīng)或者電壓供應(yīng)安全。

背景技術(shù)：

已知功率半導(dǎo)體作為開(kāi)關(guān)元件用于dc-dc變換器、逆變器、電源或者類(lèi)似裝置中。通常這類(lèi)的電源具有針對(duì)過(guò)電壓的集成的精密保護(hù)。作為精密保護(hù)器件特別是使用可變電阻。

ep0757420b1示出了一種具有接通電流限制和/或過(guò)電壓保護(hù)的電子鎮(zhèn)流器。為了避免來(lái)自電源的過(guò)電壓而構(gòu)造自復(fù)位的保護(hù)電路，該保護(hù)電路也識(shí)別并引開(kāi)短時(shí)間的、脈沖型的出現(xiàn)在交流電網(wǎng)中的過(guò)電壓。就此而言設(shè)置如下的可變電阻，該可變電阻在過(guò)電壓情況下短時(shí)間地導(dǎo)通并且引開(kāi)相應(yīng)的沖擊電流脈沖。此外，存在mosfet，該mosfet可通過(guò)二極管出于縱向解耦目的而關(guān)斷。因此為了極為有效的保護(hù)始終需要在橫向支路中的可變電阻的布置。

在根據(jù)ep0637118b1的電子鎮(zhèn)流器的用于限制接通電流和過(guò)電壓的電路布置中應(yīng)當(dāng)保證針對(duì)過(guò)電壓的保護(hù)在器件上具有最小耗費(fèi)。

就此而言，開(kāi)關(guān)以n溝道場(chǎng)效應(yīng)晶體管來(lái)實(shí)現(xiàn)。當(dāng)施加在上述已知的電路布置的主連接端子上的電壓大于齊納二極管的截止電壓時(shí)，設(shè)置在后面的晶體管被導(dǎo)通并且由此使場(chǎng)效應(yīng)晶體管的柵極-源極-電壓短路。由此開(kāi)關(guān)保持打開(kāi)。當(dāng)在主連接端子上的電壓下降到低于齊納二極管的截止電壓時(shí)，晶體管喪失其導(dǎo)通功能，場(chǎng)效應(yīng)晶體管的柵極-源極-電壓可以升高并且使提及的開(kāi)關(guān)短路。根據(jù)ep0637118b1的標(biāo)記為s1的開(kāi)關(guān)由此實(shí)現(xiàn)兩個(gè)任務(wù)。一方面限制在那里的升壓斬波器的接通電流。當(dāng)電壓施加在主連接端子上時(shí)開(kāi)關(guān)s1首先閉合。開(kāi)關(guān)的打開(kāi)相對(duì)慢地通過(guò)電阻r2實(shí)現(xiàn)。在過(guò)電壓情況中——如已經(jīng)描述的那樣——打開(kāi)晶體管，這導(dǎo)致開(kāi)關(guān)的閉合，從而引起負(fù)載的縱向解耦。防止脈沖波形8/20μs或者10/350μs的過(guò)電壓的保護(hù)是不可能的，因?yàn)楸Ｗo(hù)元件以開(kāi)關(guān)s1的形式僅僅處在縱向線(xiàn)路中。此外，在縱向線(xiàn)路中這樣的布置的截止能力是有限的。

關(guān)于現(xiàn)有技術(shù)還可注意到de102004025420b4，該文獻(xiàn)公開(kāi)了用于保護(hù)負(fù)載電路的電路元件和具有這樣的電路元件的芯片。在保護(hù)事件中、例如過(guò)電壓或者過(guò)電流的保護(hù)事件中接通在負(fù)載前的晶閘管/igbt，從而大電流可以從負(fù)載旁流過(guò)并且不持久地影響負(fù)載。所述大通過(guò)電流可能燒壞設(shè)置在設(shè)計(jì)布局中的導(dǎo)線(xiàn)中的狹窄位置，從而產(chǎn)生過(guò)電流保護(hù)。問(wèn)題是，在燒壞導(dǎo)線(xiàn)之后負(fù)載持續(xù)地與電源保持分離。所使用的igbt最終僅僅用于觸發(fā)保險(xiǎn)元件。而無(wú)法保護(hù)以免脈沖波形8/20μs或者10/350μs的瞬態(tài)過(guò)電壓。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

因此從上述提及的內(nèi)容出發(fā)，本發(fā)明的任務(wù)是：給出一種改進(jìn)的具有功率電子器件的電路布置，該電路布置省去了用于精密保護(hù)的附加機(jī)構(gòu)例如熔斷元件、可變電阻或者類(lèi)似元件并且能實(shí)現(xiàn)保證針對(duì)瞬態(tài)過(guò)電壓、尤其是脈沖波形8/20μs或者10/350μs的瞬態(tài)過(guò)電壓的有效保護(hù)。

利用根據(jù)權(quán)利要求1的特征組合實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的任務(wù)的解決方案，其中，從屬權(quán)利要求是至少符合目的的設(shè)計(jì)方案和改進(jìn)方案。

因此，從具有功率電子器件的電路布置出發(fā)，所述電路布置包括驅(qū)動(dòng)器，其中，驅(qū)動(dòng)器驅(qū)控在電源、dc-dc變換器、逆變器、升壓斬波器或者降壓斬波器或者類(lèi)似的供電裝置的橫向支路中的至少一個(gè)功率半導(dǎo)體，用以使負(fù)載的電流供應(yīng)或者電壓供應(yīng)安全。

根據(jù)本發(fā)明，用于識(shí)別瞬態(tài)過(guò)電壓的傳感器與驅(qū)動(dòng)器連接，其中，隨著識(shí)別出過(guò)電壓事件，該驅(qū)動(dòng)器這樣引起在橫向支路中的所述至少一個(gè)功率半導(dǎo)體接通，使得相應(yīng)的過(guò)電壓事件不對(duì)電路布置的原本的功能造成不利的影響。

因此，本發(fā)明的基本構(gòu)思在于，出于過(guò)電壓保護(hù)的目的而主動(dòng)使用本來(lái)就存在于常規(guī)的電源的橫向支路中的功率半導(dǎo)體，由此可以節(jié)約附加的器件。經(jīng)使用或者經(jīng)調(diào)整的驅(qū)動(dòng)器必須能夠與提及的傳感器連接，用以可靠地識(shí)別出過(guò)電壓事件并且能實(shí)現(xiàn)對(duì)在納秒范圍內(nèi)的過(guò)電壓產(chǎn)生響應(yīng)。

當(dāng)存在過(guò)電壓事件時(shí)，根據(jù)本發(fā)明存在如下可行性方案：由過(guò)電壓事件的脈沖能量導(dǎo)出驅(qū)動(dòng)器和/或傳感器的供應(yīng)電壓。因此即使在電力故障期間也保證了過(guò)電壓保護(hù)。

此外確保，能實(shí)現(xiàn)區(qū)分瞬態(tài)過(guò)電壓和暫時(shí)過(guò)電壓。

功率半導(dǎo)體在過(guò)電壓時(shí)利用升高的柵極電壓接通。在接通過(guò)程之后通過(guò)邏輯電路確保，功率半導(dǎo)體不會(huì)立即再接通。就此而言能實(shí)現(xiàn)例如針對(duì)一分鐘的時(shí)間間隔的時(shí)間上的截止。

因此根據(jù)本發(fā)明教導(dǎo)，一方面作為開(kāi)關(guān)器件并且另一方面作為過(guò)電壓保護(hù)元件地雙重功能地使用所述功率半導(dǎo)體。由此本來(lái)就存在的功率半導(dǎo)體通過(guò)它的其他功能而能夠承擔(dān)所需的精密儀器保護(hù)的任務(wù)。

附圖說(shuō)明

接下來(lái)應(yīng)借助實(shí)施例以及附圖進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明。在此，

圖1示出了具有在那里處在橫向支路中的功率半導(dǎo)體的雙重用途的升壓斬波器的原理圖，以及

圖2示出了同樣具有處在橫向支路中的功率半導(dǎo)體(nmos)的降壓斬波器的原理圖。

具體實(shí)施方式

在圖1和圖2中示出的升壓斬波器或者降壓斬波器的例子中設(shè)有驅(qū)動(dòng)器電路1，該驅(qū)動(dòng)器電路相應(yīng)地連接功率半導(dǎo)體lh，用以實(shí)現(xiàn)期望的功能。

在根據(jù)圖1的示圖中功率晶體管lh通過(guò)其基極開(kāi)關(guān)。在根據(jù)圖2的例子中，nmos場(chǎng)效應(yīng)晶體管在柵極上施加有相應(yīng)的控制電壓。

根據(jù)圖1的升壓斬波器給負(fù)載r1供電，其中，根據(jù)圖2的降壓斬波器驅(qū)動(dòng)負(fù)載r2。器件l1、d1、c1、l2、c2以及設(shè)置在根據(jù)圖2的縱向分支中的其它晶體管2是已知的用于升壓斬波器或者降壓斬波器的電路組成部分。

當(dāng)識(shí)別到以瞬態(tài)過(guò)電壓(istoβ)的形式的沖擊電流事件時(shí)——對(duì)此可以使用未示出的傳感器——引起驅(qū)動(dòng)器1接通功率半導(dǎo)體lh。因?yàn)楣β拾雽?dǎo)體lh處在相應(yīng)的布置的橫向支路中，所以沖擊電流可以被可靠地引開(kāi)，而不會(huì)持久地?fù)p壞或者毀壞所涉及的電路布置的主要功能的部分。

利用前面提出的原理性的電路技術(shù)的可行性方案保證，實(shí)現(xiàn)避免脈沖波形8/20μs或者10/350μs的過(guò)電壓。

在過(guò)電壓事件后經(jīng)過(guò)預(yù)給定的時(shí)間之后，驅(qū)動(dòng)器又采取其最初按照規(guī)定的功能并且所涉及的電路布置保證所涉及的負(fù)載r1或者r2的供電。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及一種具有功率電子器件連同驅(qū)動(dòng)器的電路布置，所述驅(qū)動(dòng)器驅(qū)控在電源、DC?DC變換器、逆變器、升壓斬波器或降壓斬波器或者類(lèi)似的供電裝置的橫向支路中的至少一個(gè)功率半導(dǎo)體，用以使負(fù)載的電流供應(yīng)或者電壓供應(yīng)安全。根據(jù)本發(fā)明，用于識(shí)別瞬態(tài)過(guò)電壓的傳感器與所述驅(qū)動(dòng)器連接，其中，隨著識(shí)別出過(guò)電壓事件，所述驅(qū)動(dòng)器這樣引起在橫向支路中的所述至少一個(gè)功率半導(dǎo)體接通，使得相應(yīng)的過(guò)電壓事件不對(duì)電路布置的功能造成不利的影響。

技術(shù)研發(fā)人員：F·朔爾克;T·伯姆;D·多瑙爾;R·布羅克
受保護(hù)的技術(shù)使用者：德恩及索恩兩合股份有限公司
技術(shù)研發(fā)日：2015.12.22
技術(shù)公布日：2017.09.29