布置在載體上的具有溫度監(jiān)視的電路裝置和用于識別過熱的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及布置在載體(1)上、尤其是集成在半導(dǎo)體芯片上的電路裝置，該電路裝置具有至少兩個彼此相鄰布置的功率器件(2，3，4，5)，向所述功率器件分配至少一個溫度傳感器(16，17，18，19，20)。在數(shù)量為n個功率器件(2，3，4，5)的情況下，將至少n+1個溫度傳感器元件(16，17，18，19，20)布置在載體(1)上，使得至少n-1個溫度傳感器元件(17，18，19)中的每一個與兩個功率器件(2，3，4，5)具有近似相等的距離，或者n個功率器件(2，3，4，5)中的每一個與每兩個溫度傳感器元件(16，17，18，19，20)具有近似相等的距離，其中設(shè)置分析電路(15)來識別過熱，所述分析電路至少分析兩個最靠近功率器件(2，3，4，5)的溫度傳感器元件(16，17，18，19，20)是否過熱。
【專利說明】布置在載體上的具有溫度監(jiān)視的電路裝置和用于識別過熱的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及布置在載體上、尤其是集成在半導(dǎo)體芯片上的電路裝置，該電路裝置具有至少兩個彼此相鄰布置的功率器件，向所述功率器件分配至少一個溫度傳感器。本發(fā)明還涉及一種用于識別尤其是半導(dǎo)體芯片上的過熱的方法。

【背景技術(shù)】
[0002]從DE 197 43 253 Al已知這種集成在半導(dǎo)體芯片上的電路裝置和這種方法。在那里被實施為功率開關(guān)元件的功率器件在其核中具有溫度傳感器，其中在超過通過溫度傳感器指示的預(yù)定臨界溫度時借助于分析電路關(guān)斷功率開關(guān)元件。只有當(dāng)布置在功率開關(guān)裝置的核中的溫度傳感器以及另一個溫度傳感器(但是該另一個溫度傳感器在集成電路的其他溫敏電路元件的區(qū)域中與所述溫度傳感器相距一定距離的位置上)同樣指示出低于在那里預(yù)定的溫度閾值時，才能進行再次接通。
[0003]如果在半導(dǎo)體芯片上的狹窄空間上布置了較大數(shù)量的功率器件、尤其是功率晶體管作為外部負載的開關(guān)裝置，則通常不能再將溫度傳感器元件放置在這些功率器件的內(nèi)部，而是必須與它們相鄰布置。但是對于這些在半導(dǎo)體芯片上緊密相鄰的功率器件，由于熱傳播、也就是熱過耦，通常無法通過同樣布置在半導(dǎo)體芯片上的分析電路得出所述功率器件中的哪一個對溫度升高負責(zé)的可靠結(jié)論。
[0004]同樣的問題也可能對于布置在電路板上的、由于空間原因被緊密相鄰布置的離散器件出現(xiàn)。
[0005]原則上存在的可能性是，可以通過功率器件檢查信號的狀態(tài)對溫度傳感器元件的過熱信號進行核實。如果功率器件是不活躍的，則例如可以不采納過熱報告。然而該方法在功率器件活躍時失效。另一種核實的可能性提供識別例如短路情況下的過電流情況。但是該方案經(jīng)常不可用，因為盡管負載電流仍低于過電流識別閾值，也可能會出現(xiàn)過熱。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]因此本發(fā)明的任務(wù)在于說明一種簡單并且盡管如此仍可靠的過熱識別。
[0007]通過根據(jù)權(quán)利要求1所述的電路裝置以及根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法來解決該任務(wù)。在從屬權(quán)利要求中說明有益的擴展方案。
[0008]因此對于這種尤其是集成在半導(dǎo)體芯片上的電路裝置在數(shù)量為η個功率器件的情況下將至少η+1個溫度傳感器元件布置在半導(dǎo)體芯片上，使得至少n-Ι個溫度傳感器元件的每一個與兩個功率器件具有近似相等的距離，或者η個功率器件的每一個與每兩個溫度傳感器元件具有近似相等的距離，其中設(shè)置分析電路來識別功率器件的過熱，所述分析電路至少分析兩個最靠近功率器件的溫度傳感器元件是否過熱。
[0009]如果過熱應(yīng)當(dāng)識別為可靠探測的，則必須始終有兩個最靠近功率器件的溫度傳感器元件指示過熱。在大多數(shù)情況下，熱傳播不能以足夠的程度進行到位于明顯較遠的第三個溫度傳感器元件，從而該第三個溫度傳感器元件也指示過熱并且因此可能錯誤地將與過熱的功率器件相鄰的功率器件同樣歸為發(fā)熱的并且因此將其關(guān)斷。
[0010]如下電路裝置是特別有利的，其中將至少n-ι個溫度傳感器元件布置在η個功率器件之間。由此，與相鄰溫度傳感器元件的距離明顯小于僅僅與其他功率器件相鄰的那些溫度傳感器元件的距離。在此有利的是，將溫度傳感器元件大致等間距地布置在功率器件之間，但也所述溫度傳感器元件也可以與功率器件具有不同的距離，只要每兩個溫度傳感器元件與同一個功率器件具有大致相等的距離。
[0011]按照本發(fā)明的方式，僅當(dāng)至少兩個最靠近的溫度傳感器元件指示過熱時，才應(yīng)當(dāng)識別過熱。
[0012]當(dāng)溫度傳感器元件比功率器件多一個存在時，本發(fā)明是特別有利的，因為可以實現(xiàn)節(jié)省成本。但是顯而易見，也可以設(shè)置更多的溫度傳感器元件。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]以下將借助于附圖根據(jù)實施例詳細描述本發(fā)明。
[0014]在此:
[0015]圖1示出根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的半導(dǎo)體芯片上的電路裝置，
[0016]圖2示出第一種實施方式中的本發(fā)明電路裝置，以及
[0017]圖3示出第二種實施方式中的本發(fā)明電路裝置。

【具體實施方式】
[0018]圖1示出在其上集成了例如四個功率器件2、3、4、5的半導(dǎo)體芯片I。向功率器件
2、3、4、5分別分配溫度傳感器元件6、7、8、9，所述溫度傳感器元件6、7、8、9通過示意性表示的線路11、12、13、14與分析單元10相連。分析單元10確定，由溫度傳感器元件6、7、8、9所指示的溫度是否高于預(yù)定的閾值，并且必要時關(guān)斷所分配的功率器件。但是由于通過半導(dǎo)體芯片中的熱傳播引起的熱過耦，溫度傳感器7可以指示溫度高于其預(yù)定的閾值，盡管溫度源并非在直接鄰接的功率器件3中而是在與此相鄰的功率器件2或者4中。因此也可能會錯誤地關(guān)斷功率器件3。
[0019]因此通過根據(jù)本發(fā)明的方式按照圖2，現(xiàn)在將五個溫度傳感器元件16、17、18、19、20分配給半導(dǎo)體芯片I上的又四個功率器件2、3、4、5，這五個溫度傳感器元件通過示意性表示的線路21、22、23、24、25與分析單元15相連。只有當(dāng)兩個與功率器件相鄰的溫度傳感器元件均指示過熱時，才會指示過熱。如果例如功率器件3過熱，溫度傳感器元件17和18就會指示過熱，并且對這兩個值的分析會導(dǎo)致功率器件3的關(guān)斷。由于兩個分配給相鄰功率器件2和4的溫度傳感器元件16和17或18和19僅有一個指示過熱，因此不會將這些功率器件2和4檢測為過熱的。
[0020]通過這種方式能夠以高可靠性通過簡單方式識別過熱的功率器件并且將其禁用，而不需要借助于外部信號的附加花費，例如通過觀測過電流或者輸出電壓。
[0021]圖3示出溫度傳感器元件16、17、18、19、20在功率器件2、3、4、5之間的特別有利的布置。在該布置的情況下，與相鄰溫度傳感器元件的距離明顯小于較遠的溫度傳感器元件，從而能夠進行更加可靠的過熱識別。此外這里還表明了變型方案，其中每一個功率器件2、3、4、5與每兩個溫度傳感器元件16、17、18、19、20具有大致相等的距離，但是溫度傳感器元件16、17、18、19、20居中地位于功率器件2、3、4、5之間。
[0022]這些實施例涉及在半導(dǎo)體芯片上的實現(xiàn)，在半導(dǎo)體芯片處能夠特別有利地實現(xiàn)本發(fā)明。當(dāng)然本發(fā)明同樣可以應(yīng)用于其它電路裝置，所述電路裝置例如分立地構(gòu)建在電路板上。
[0023]作為識別過熱時的措施列舉了對過熱的功率器件禁用。但同樣可能的是，激活冷卻裝置或者必要時更強地接通功率器件，以便減少其損耗功率。
【權(quán)利要求】
1.布置在載體(I)上的電路裝置，所述電路裝置具有至少兩個彼此相鄰布置的功率器件(2，3，4，5)，向所述功率器件分配至少一個溫度傳感器(16，17，18，19，20)， 其特征在于， 在數(shù)量為η個功率器件(2，3，4，5)的情況下，將至少η+1個溫度傳感器元件(16，17，18，19，20)布置在載體(I)上，使得至少n-Ι個溫度傳感器元件(17，18，19)中的每一個與兩個功率器件(2，3，4，5)具有近似相等的距離，或者 η個功率器件(2，3，4，5)中的每一個與每兩個溫度傳感器元件(16，17，18，19，20)具有近似相等的距離，并且 設(shè)置分析電路(15)來識別過熱，所述分析電路至少分析兩個最靠近功率器件(2，3，4，5)的溫度傳感器元件(16，17，18，19，20)是否過熱。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電路裝置，其特征在于，將至少n-Ι個溫度傳感器元件(16，17，18，19，20)布置在η個功率器件(2，3，4，5)之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電路裝置，其特征在于，載體(I)是半導(dǎo)體芯片。
4.用于識別根據(jù)權(quán)利要求1至3之一所述的電路裝置處的過熱的方法，其中僅當(dāng)至少最靠近功率器件(2，3，4，5)的兩個溫度傳感器元件(16，17，18，19，20)指示過熱時，才識別出過熱。
【文檔編號】H03K17/082GK104081665SQ201280065377
【公開日】2014年10月1日 申請日期:2012年12月18日 優(yōu)先權(quán)日:2011年12月29日
【發(fā)明者】C·韋伯, G·沃爾法特 申請人:大陸汽車有限公司