用于切換半導(dǎo)體開關(guān)的方法和電路裝置制造方法
【專利摘要】公開了一種用于通過控制半導(dǎo)體開關(guān)（HS1）的控制端子（SHS）來將半導(dǎo)體開關(guān)從第一靜態(tài)開關(guān)狀態(tài)切換至第二靜態(tài)開關(guān)狀態(tài)的方法，包括：-在第一開關(guān)階段（S1,S2）中通過受控地在半導(dǎo)體開關(guān)（HS1）的控制端子（SHS）上外加至少一個(gè)預(yù)先確定的第一操控電流（IAS1）從第一靜態(tài)開關(guān)狀態(tài)出發(fā)受電流控制地切換（S410，S420，S440，S450）半導(dǎo)體開關(guān)，以及-在接著該第一開關(guān)階段（S1,S2）的第二開關(guān)階段（S3）中通過受控地在半導(dǎo)體開關(guān)（HS1）的控制端子（SHS）上施加至少一個(gè)預(yù)先確定的第一操控電壓（UAS1）受電壓控制地切換（S430，S460）該半導(dǎo)體開關(guān)，直至達(dá)到第二靜態(tài)開關(guān)狀態(tài)。由此減少了開關(guān)損耗。
【專利說明】用于切換半導(dǎo)體開關(guān)的方法和電路裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及用于切換半導(dǎo)體開關(guān)的方法和電路裝置。此外，本發(fā)明還涉及帶有所 述電路裝置的變流器和帶有所述變流器的驅(qū)動(dòng)設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002] 變流器、尤其是電動(dòng)車輛或混合動(dòng)力車輛的驅(qū)動(dòng)裝置的變流器包括半導(dǎo)體開關(guān)、 尤其是功率半導(dǎo)體開關(guān)，例如功率IGBT (帶有絕緣柵極的雙極性功率晶體管)，所述半導(dǎo)體 開關(guān)在變流器的運(yùn)行期間產(chǎn)生開關(guān)損耗。所述開關(guān)損耗導(dǎo)致在半導(dǎo)體開關(guān)中損害半導(dǎo)體開 關(guān)的功能的熱增長。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0003] 因此本發(fā)明的任務(wù)在于，提供一種用于低開關(guān)損耗地切換半導(dǎo)體開關(guān)的可能性。
[0004] 該任務(wù)通過獨(dú)立權(quán)利要求解決。有利的擴(kuò)展方案是從屬權(quán)利要求的主題。
[0005] 按照本發(fā)明的第一方面，提供了一種用于通過控制半導(dǎo)體開關(guān)的控制端子來將半 導(dǎo)體開關(guān)、尤其是功率IGBT從第一靜態(tài)開關(guān)狀態(tài)切換至第二靜態(tài)開關(guān)狀態(tài)的方法，包括： -在第一開關(guān)階段中通過受控地在半導(dǎo)體開關(guān)的控制端子上外加至少一個(gè)預(yù)先確定的 第一操控電流從第一靜態(tài)開關(guān)狀態(tài)出發(fā)受電流控制地切換半導(dǎo)體開關(guān)，以及 -在接著該第一開關(guān)階段的第二開關(guān)階段中通過受控地在半導(dǎo)體開關(guān)的控制端子上施 加至少一個(gè)預(yù)先確定的第一操控電壓受電壓控制地切換該半導(dǎo)體開關(guān)，直至達(dá)到第二靜態(tài) 開關(guān)狀態(tài)。
[0006] 相應(yīng)地，在第一開關(guān)階段中通過受控地在半導(dǎo)體開關(guān)的控制端子上外加至少一個(gè) 預(yù)先確定的第一操控電流而將半導(dǎo)體開關(guān)從第一靜態(tài)開關(guān)狀態(tài)(在切換之前該半導(dǎo)體開關(guān) 處于第一靜態(tài)開關(guān)狀態(tài)中）出發(fā)受電流控制地切換。在接著該第一開關(guān)階段的第二開關(guān)階 段中，通過受控地在半導(dǎo)體開關(guān)的控制端子上施加至少一個(gè)預(yù)先確定的第一操控電壓而受 電壓控制地切換該半導(dǎo)體開關(guān)，直至達(dá)到與第一開關(guān)狀態(tài)不同的第二靜態(tài)開關(guān)狀態(tài)。
[0007] 這里，概念"切換"意味著受控地從半導(dǎo)體開關(guān)的第一靜態(tài)開關(guān)狀態(tài)過渡到第二靜 態(tài)開關(guān)狀態(tài)。
[0008] 概念"外加"意味著將帶有被設(shè)定到恒定電流值上的電流強(qiáng)度的受控電流從半導(dǎo) 體開關(guān)的控制端子導(dǎo)入或者引導(dǎo)至半導(dǎo)體開關(guān)的控制端子。通過在第一開關(guān)階段中受控地 外加至少一個(gè)預(yù)先給定的第一操控電流，對(duì)在半導(dǎo)體開關(guān)的控制端子上的電容進(jìn)行電荷轉(zhuǎn) 運(yùn)、也即充電或放電。
[0009] 通過在第二開關(guān)階段中受控地在半導(dǎo)體開關(guān)的控制端子上施加至少一個(gè)預(yù)先給 定的第一操控電壓，半導(dǎo)體開關(guān)的控制端子被置于預(yù)先給定的電勢上，直至在半導(dǎo)體開關(guān) 的控制端子上的電容完全被電荷轉(zhuǎn)運(yùn)，也即完全被充電或放電，并且由此達(dá)到第二靜態(tài)開 關(guān)狀態(tài)。
[0010] 第一和第二開關(guān)階段是在半導(dǎo)體開關(guān)從第一靜態(tài)開關(guān)狀態(tài)至與第一開關(guān)狀態(tài)不 同的第二靜態(tài)開關(guān)狀態(tài)的過渡中的兩個(gè)時(shí)間上相繼的開關(guān)步驟。
[0011] 通過上述方法，提供了用于切換半導(dǎo)體開關(guān)的可能性，其中可以明顯地減少在半 導(dǎo)體開關(guān)中的開關(guān)損耗。此外，縮短了開關(guān)持續(xù)時(shí)間，這又減少了在半導(dǎo)體開關(guān)的開關(guān)過程 之間的延遲時(shí)間和干擾性的"死時(shí)間"。
[0012] 此外，通過該方法實(shí)現(xiàn)了半導(dǎo)體開關(guān)的受事件控制的開關(guān)。由此，可以省去在受時(shí) 間控制的開關(guān)情況下所需的時(shí)間測量和為該時(shí)間測量所需的電路組件。
[0013] 此外，通過在第二開關(guān)階段中的受電壓控制的切換直至達(dá)到所希望的靜態(tài)開關(guān)狀 態(tài)，還可以省去其他開關(guān)階段。此外，由于取消了用于否則需要的操控參量的其他參數(shù)的配 置要求，因此還可以減少在電路裝置生產(chǎn)中的循環(huán)時(shí)間。
[0014] 因?yàn)樵诎雽?dǎo)體開關(guān)的整個(gè)開關(guān)過程中只需要配置一個(gè)操控電流，因此取消了用于 產(chǎn)生和轉(zhuǎn)發(fā)否則需要的其他操控電流的電流值的數(shù)據(jù)寄存器和信號(hào)線路。
[0015] 在此，半導(dǎo)體開關(guān)優(yōu)選被構(gòu)造為帶有絕緣柵極端子作為控制端子的晶體管，尤其 是被構(gòu)造為功率IGBT。
[0016] 按照一種優(yōu)選的擴(kuò)展方案，第一靜態(tài)開關(guān)狀態(tài)是半導(dǎo)體開關(guān)的斷開開關(guān)狀態(tài)，第 二靜態(tài)開關(guān)狀態(tài)是半導(dǎo)體開關(guān)的閉合開關(guān)狀態(tài)，其中半導(dǎo)體開關(guān)在閉合開關(guān)狀態(tài)中被導(dǎo) 通，也即電流通過半導(dǎo)體開關(guān)的負(fù)載段導(dǎo)通，并且在斷開開關(guān)狀態(tài)中截止，也即阻止電流流 過負(fù)載段。代替地，第一靜止開關(guān)狀態(tài)可以是半導(dǎo)體開關(guān)的閉合開關(guān)狀態(tài)，第二靜止開關(guān)狀 態(tài)可以是半導(dǎo)體開關(guān)的斷開開關(guān)狀態(tài)。
[0017] 按照另一優(yōu)選的擴(kuò)展方案，在半導(dǎo)體開關(guān)的從斷開開關(guān)狀態(tài)至閉合開關(guān)狀態(tài)的第 一開關(guān)過程中根據(jù)在半導(dǎo)體開關(guān)的輸入電流端子和輸出電流端子之間施加的第一電壓或 根據(jù)表征該第一電壓的參數(shù)來進(jìn)行從第一開關(guān)階段至第二開關(guān)階段的過渡。
[0018] 按照另一優(yōu)選的擴(kuò)展方案，在半導(dǎo)體開關(guān)的從閉合開關(guān)狀態(tài)至斷開開關(guān)狀態(tài)的第 二開關(guān)過程中根據(jù)在半導(dǎo)體開關(guān)的控制端子和輸出電流端子之間施加的第二電壓或根據(jù) 表征該第二電壓的參數(shù)來進(jìn)行從第一開關(guān)階段至第二開關(guān)階段的過渡。
[0019] 后面所述的兩個(gè)擴(kuò)展方案提供了如下優(yōu)點(diǎn)：可以基于少量參數(shù)來受控地切換半導(dǎo) 體開關(guān)，這些參數(shù)是已經(jīng)存在的或者無論如何都要被確定來用于監(jiān)控半導(dǎo)體開關(guān)的開關(guān)行 為。由此，僅僅以微小的額外花費(fèi)就實(shí)現(xiàn)了半導(dǎo)體開關(guān)的受控的切換。
[0020] 按照另一優(yōu)選的擴(kuò)展方案，半導(dǎo)體開關(guān)通過接通可控的第一驅(qū)動(dòng)器開關(guān)受控地被 切換至斷開的靜態(tài)開關(guān)狀態(tài)，其中第一驅(qū)動(dòng)器開關(guān)在半導(dǎo)體開關(guān)的第一開關(guān)階段中利用至 少一個(gè)第一操控電流而受電流控制地被接通，并且在半導(dǎo)體開關(guān)的第二開關(guān)階段中利用至 少一個(gè)第一操控電壓而受電壓控制地被接通。
[0021] 按照另一優(yōu)選的擴(kuò)展方案，半導(dǎo)體開關(guān)通過接通可控的第二驅(qū)動(dòng)器開關(guān)受控地被 切換至閉合的靜態(tài)開關(guān)狀態(tài)，其中第二驅(qū)動(dòng)器開關(guān)在半導(dǎo)體開關(guān)的第一開關(guān)階段中利用至 少一個(gè)預(yù)先確定的第三操控電流而受電流控制地被接通，并且在半導(dǎo)體開關(guān)的第二開關(guān)階 段中利用至少一個(gè)第二操控電壓而受電壓控制地被接通。
[0022] 在此，第一和第二驅(qū)動(dòng)器開關(guān)一起構(gòu)成半橋驅(qū)動(dòng)級(jí)，其中第一驅(qū)動(dòng)器開關(guān)可以 布置在半導(dǎo)體開關(guān)的控制端子和電路裝置的負(fù)供電電壓端子(英文"low-side"）之間， 第二驅(qū)動(dòng)器開關(guān)可以布置在半導(dǎo)體開關(guān)的控制端子和電路裝置的正供電電壓端子(英文 "high-side"）之間。
[0023] 這里，概念"接通"意味著從第一或第二驅(qū)動(dòng)器開關(guān)的斷開的靜態(tài)開關(guān)狀態(tài)至各自 驅(qū)動(dòng)器開關(guān)的閉合的靜態(tài)開關(guān)狀態(tài)的過渡。
[0024] 在此，第一和第二驅(qū)動(dòng)器開關(guān)分別構(gòu)成電流阱或電流源并且能夠?qū)崿F(xiàn)帶有足夠電 流強(qiáng)度的電流，所述電流有助于半導(dǎo)體開關(guān)的控制端子的電容的快速電荷轉(zhuǎn)運(yùn)并且由此有 助于半導(dǎo)體開關(guān)的快速切換。
[0025] 按照又一優(yōu)選的擴(kuò)展方案，在控制信號(hào)的情況下識(shí)別信號(hào)邊緣或信號(hào)電平。此外， 確定第一電壓和第二電壓。接著將所確定的第一電壓與第一參考電壓比較。類似地，將所 確定的第二電壓與第二參考電壓比較。然后，根據(jù)在控制信號(hào)的情況下識(shí)別的信號(hào)邊緣或 信號(hào)電平、在第一電壓和第一參考電壓之間的比較結(jié)果、和在第二電壓和第二參考電壓之 間的比較結(jié)果，在第一開關(guān)階段中利用至少一個(gè)第一操控電流而受電流控制地和/或在第 二開關(guān)階段中利用至少一個(gè)第一操控電壓而受電壓控制地切換所述半導(dǎo)體開關(guān)。
[0026] 按照另一優(yōu)選的擴(kuò)展方案，當(dāng)存在控制信號(hào)的、指示或激勵(lì)來將半導(dǎo)體開關(guān)切換 至斷開開關(guān)狀態(tài)中的第一信號(hào)邊緣或第一信號(hào)電平時(shí)，并且當(dāng)?shù)诙妷旱陀诘诙⒖茧妷?時(shí)，利用至少一個(gè)第一操控電壓而受電壓控制地接通第一驅(qū)動(dòng)器開關(guān)。
[0027] 按照另一優(yōu)選的擴(kuò)展方案，當(dāng)存在控制信號(hào)的、指示或激勵(lì)來將半導(dǎo)體開關(guān)切換 至閉合開關(guān)狀態(tài)中的第二信號(hào)邊緣或第二信號(hào)電平時(shí)，并且當(dāng)?shù)谝浑妷旱陀诘谝粎⒖茧妷?時(shí)，利用預(yù)先確定的第二操控電壓而受電壓控制地接通第二驅(qū)動(dòng)器開關(guān)。
[0028] 在此情況下，控制信號(hào)的指示或激勵(lì)來將半導(dǎo)體開關(guān)切換至斷開開關(guān)狀態(tài)中的第 一信號(hào)邊緣可以是下降信號(hào)邊緣。在該情況下，指示或激勵(lì)來將半導(dǎo)體開關(guān)切換至閉合開 關(guān)狀態(tài)中的第二信號(hào)邊緣是上升信號(hào)邊緣。代替地，控制信號(hào)的第一信號(hào)邊緣可以是上升 信號(hào)邊緣，第二信號(hào)邊緣可以是下降信號(hào)邊緣?；谛盘?hào)邊緣的控制具有如下優(yōu)點(diǎn)：它們可 以以簡單的手段被識(shí)別。這又節(jié)省了花費(fèi)和成本。
[0029] 按照又另一優(yōu)選的擴(kuò)展方案，當(dāng)存在控制信號(hào)的第一信號(hào)邊緣或第一信號(hào)電平并 且第二電壓超過第二參考電壓時(shí)，并且只要該第一電壓低于第一參考電壓，就利用所述至 少一個(gè)第一操控電流而受電流控制地接通第一驅(qū)動(dòng)器開關(guān)。
[0030] 按照又一優(yōu)選的擴(kuò)展方案，當(dāng)存在控制信號(hào)的第一信號(hào)邊緣或第一信號(hào)電平并且 第一電壓超過第一參考電壓時(shí)，并且只要第二電壓不低于第二參考電壓，就利用與所述至 少一個(gè)第一操控電流不同的、尤其是更低的、預(yù)先確定的第二操控電流而受電流控制地接 通第一驅(qū)動(dòng)器開關(guān)。
[0031] 通過接通第一驅(qū)動(dòng)器開關(guān)，導(dǎo)入半導(dǎo)體開關(guān)的從閉合的靜態(tài)開關(guān)狀態(tài)至斷開的靜 態(tài)開關(guān)狀態(tài)的關(guān)斷過程。為此，第一驅(qū)動(dòng)器開關(guān)和因此該半導(dǎo)體開關(guān)被利用第一和第二操 控電流而受電流控制地切換，其中第一操控電流優(yōu)選在數(shù)值上大于第二操控電流。由此，半 導(dǎo)體開關(guān)在第一開關(guān)階段中開始被利用較高的第一操控電流并且隨后被利用較低的第二 操控電流而受電流控制地切換。利用較高的第一操控電流，可以縮短開關(guān)過程，從而開關(guān)損 耗又可以被減少。通過接著利用較低的第二操控電流進(jìn)行切換，可以減少在半導(dǎo)體開關(guān)的 輸入電流端子和輸出電流端子之間存在第一電壓的情況下的干擾性過壓峰值。
[0032] 按照又一優(yōu)選的擴(kuò)展方案，當(dāng)存在控制信號(hào)的第二信號(hào)邊緣或第二信號(hào)電平并且 第一電壓超過第一參考電壓時(shí)，并且只要該第二電壓低于第二參考電壓，就利用所述至少 一個(gè)第三操控電流而受電流控制地接通第二驅(qū)動(dòng)器開關(guān)。
[0033] 按照另一優(yōu)選的擴(kuò)展方案，當(dāng)存在控制信號(hào)的第二信號(hào)邊緣或第二信號(hào)電平并且 第二電壓超過第二參考電壓時(shí)，并且只要該第一電壓不低于第一參考電壓，就利用與所述 第三操控電流不同的、尤其是更低的、預(yù)先確定的第四操控電流而受電流控制地接通第二 驅(qū)動(dòng)器開關(guān)。
[0034] 通過接通第二驅(qū)動(dòng)器開關(guān)，導(dǎo)入半導(dǎo)體開關(guān)的從斷開的靜態(tài)開關(guān)狀態(tài)至閉合的靜 態(tài)開關(guān)狀態(tài)的接通過程。類似于第一和第二操控電流的情況，第三操控電流優(yōu)選在數(shù)值上 大于第四操控電流。由此，半導(dǎo)體開關(guān)在第一開關(guān)階段中開始被利用較高的第三操控電流 并且隨后被利用較低的第四操控電流而受電流控制地切換。利用較高的第三操控電流，可 以縮短開關(guān)過程，從而開關(guān)損耗又可以被減少。通過接著利用較低的第四操控電流進(jìn)行切 換，可以減少在從輸入電流端子至輸出電流端子的電流中的電流變化速度并且由此減少接 通過程期間的電磁干擾。
[0035] 按照本發(fā)明的第二方面，提供了一種用于通過控制半導(dǎo)體開關(guān)的控制端子將可經(jīng) 由控制端子控制的半導(dǎo)體開關(guān)、尤其是功率IGBT從第一靜態(tài)開關(guān)狀態(tài)切換到第二靜態(tài)開 關(guān)狀態(tài)的電路裝置，其中該電路裝置被構(gòu)造用于 -在第一開關(guān)階段中通過受控地在半導(dǎo)體開關(guān)的控制端子上外加至少一個(gè)預(yù)先確定的 第一操控電流從第一靜態(tài)開關(guān)狀態(tài)出發(fā)受電流控制地切換半導(dǎo)體開關(guān)，以及 -在接著該第一開關(guān)階段的第二開關(guān)階段中通過受控地在半導(dǎo)體開關(guān)的控制端子上施 加至少一個(gè)預(yù)先確定的第一操控電壓受電壓控制地切換該半導(dǎo)體開關(guān)，直至達(dá)到第二靜態(tài) 開關(guān)狀態(tài)。
[0036] 根據(jù)本發(fā)明的第三方面，提供了一種帶有至少一個(gè)半導(dǎo)體開關(guān)的、用于為電機(jī)提 供至少一個(gè)相電流的變流器，其中所述變流器具有至少一個(gè)上面描述的電路裝置、尤其是 用于每個(gè)半導(dǎo)體開關(guān)的各一個(gè)電路裝置，用于切換所述至少一個(gè)半導(dǎo)體開關(guān)。
[0037] 按照本發(fā)明的第三方面，提供了一種用于驅(qū)動(dòng)車輛、尤其是電動(dòng)車輛或混合動(dòng)力 車輛的驅(qū)動(dòng)設(shè)備，該驅(qū)動(dòng)設(shè)備帶有電機(jī)，其中驅(qū)動(dòng)設(shè)備具有用于為電機(jī)提供至少一個(gè)相電 流的變流器，該變流器具有至少一個(gè)半導(dǎo)體開關(guān)和至少一個(gè)上面描述的用于切換所述至少 一個(gè)半導(dǎo)體開關(guān)的電路裝置。
[0038] 上面描述的方法的有利的擴(kuò)展方案，就此而言還可以轉(zhuǎn)用到上面所述的電路裝 置、上面所述的變流器或者上面所述的驅(qū)動(dòng)設(shè)備上，也可以被看作電路裝置、變流器或驅(qū)動(dòng) 設(shè)備的有利的擴(kuò)展方案。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0039] 下面現(xiàn)在應(yīng)當(dāng)參照附圖進(jìn)一步闡述本發(fā)明的示例性實(shí)施方式。在圖中，僅僅示出 了對(duì)于描述本發(fā)明重要的組件或方法步驟。視擴(kuò)展方案而定地，在圖中示出的實(shí)施方式可 以具有其他的在這些圖中未示出的組件或方法步驟。這里： 圖1以電路圖示出了驅(qū)動(dòng)設(shè)備的示意圖，用于解釋包括六個(gè)按照本發(fā)明實(shí)施方式的電 路裝置的變流器； 圖2示出了用于表示按照本發(fā)明實(shí)施方式的方法的流程圖； 圖3示出了用于表示按照本發(fā)明實(shí)施方式的方法的信號(hào)圖。
【具體實(shí)施方式】
[0040] 首先，參照?qǐng)D1，在其中簡化并且示意性示出了驅(qū)動(dòng)設(shè)備AV，其帶有電機(jī)EM和變流 器SR。驅(qū)動(dòng)設(shè)備AV用于驅(qū)動(dòng)在圖中未示出的電動(dòng)車輛或混合動(dòng)力車輛。
[0041] 電機(jī)EM例如被構(gòu)造為同步電機(jī)并且與圖中未示出的、用于傳輸轉(zhuǎn)矩的車輛驅(qū)動(dòng) 軸機(jī)械耦合并且用于車輛的前進(jìn)運(yùn)動(dòng)。
[0042] 變流器SR用于為電機(jī)EM提供相電流Ip并且經(jīng)由三個(gè)電流相Pl、P2和P3與電機(jī) EM電連接。
[0043] 變流器SR包括三重半橋電路DHS，所述三重半橋電路DHS分別帶有正電壓側(cè)(英文 "high-side"）和負(fù)電壓側(cè)(英文"low-side"）半導(dǎo)體開關(guān)HSl和HS2、HS3和HS4、以及HS5 和HS6,這些半導(dǎo)體開關(guān)分別在串聯(lián)電路中。這六個(gè)半導(dǎo)體開關(guān)HS1、HS2、HS3、HS4、HS5、 HS6在該實(shí)施方式中被構(gòu)造為η溝道IGBT (帶有絕緣柵電極的雙極性晶體管）并且分別包 括作為輸入電流端子EHS的集電極端子、作為輸出電流端子AHS的發(fā)射極端子并且在輸入 電流端子EHS和輸出電流端子AHS之間具有用于導(dǎo)通作為相電流Ip至電機(jī)EM的負(fù)載電流 Io的負(fù)載段。
[0044] 半導(dǎo)體開關(guān)HS1、HS2、HS3、HS4、HS5、HS6此外分別具有柵極端子作為控制端子 SHS，各自的半導(dǎo)體開關(guān)HS1、HS2、HS3、HS4、HS5、HS6通過控制端子操控地實(shí)現(xiàn)或者截止各 自的負(fù)載電流Io流過各自的負(fù)載段。（在圖1中為了簡化的描述僅僅在半導(dǎo)體開關(guān)HSl中 示例性示出了輸入電流端子EHS、輸出電流端子AHS和控制端子SHS。） 針對(duì)這六個(gè)半導(dǎo)體開關(guān)HSl、HS2、HS3、HS4、HS5、HS6中的每個(gè)，變流器SR分別具有用 于控制各自半導(dǎo)體開關(guān)HS1、HS2、HS3、HS4、HS5、HS6的電路裝置SA1、SA2、SA3、SA4、SA5、 SA6,它們具有很大程度上彼此相同的功能。因此，為了簡化地描述這些電路裝置SA1、SA2、 SA3、SA4、SA5、SA6,下面僅僅示例性地詳細(xì)描述這些電路裝置中的一個(gè)SA1。
[0045] 如其余的五個(gè)電路裝置SA2、SA3、SA4、SA5、SA6 -樣，電路裝置SAl包括作為用于 控制半導(dǎo)體開關(guān)HSl的輸出級(jí)的半橋驅(qū)動(dòng)級(jí)HB、第一比較單元VE1、第二比較單元VE2、存儲(chǔ) 器單元SE以及用于操控半橋驅(qū)動(dòng)級(jí)HB的操控單元AE。
[0046] 電路裝置SAl除了半橋驅(qū)動(dòng)級(jí)HB之外被構(gòu)造在ASIC部件（ASIC :"專用集成電 路")、也即在集成電路中。
[0047] 半橋驅(qū)動(dòng)級(jí)HB自身具有在串聯(lián)電路中的負(fù)電壓側(cè)的第一驅(qū)動(dòng)器開關(guān)Tl和正電壓 側(cè)的第二驅(qū)動(dòng)器開關(guān)T2,其中在兩個(gè)驅(qū)動(dòng)器開關(guān)Tl和T2之間的、電連接這兩個(gè)驅(qū)動(dòng)器開 關(guān)Tl和T2的節(jié)點(diǎn)與半導(dǎo)體開關(guān)HSl的控制端子SHS電連接。由此，半導(dǎo)體開關(guān)HSl由半 橋驅(qū)動(dòng)級(jí)HB的驅(qū)動(dòng)器開關(guān)Tl和T2控制地切換、也即斷開并且閉合。
[0048] 這兩個(gè)驅(qū)動(dòng)器開關(guān)Tl和T2分別具有控制端子STl和ST2,并且被構(gòu)造為能夠分別 通過所述控制端子STl或ST2控制地接通和關(guān)斷。
[0049] 在該實(shí)施方式中，第一驅(qū)動(dòng)器開關(guān)Tl被構(gòu)造為帶有作為控制端子STl的柵極端子 的η溝道功率MOSFET (功率金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管)，第二驅(qū)動(dòng)器開關(guān)T2被構(gòu)造 為帶有作為控制端子ST2的柵極端子的ρ溝道功率M0SFET。
[0050] 第一比較單元VEl具有第一輸入端子Ell和第二輸入端子Ε12以及輸出端子All， 并且通過第一輸入端子Ell與半導(dǎo)體開關(guān)HSl的輸入電流端子EHS電連接。通過該第一輸 入端子Ell，第一比較單元VEl測量在半導(dǎo)體開關(guān)HSl的輸入電流端子EHS上的電勢，并且 因此確定在半導(dǎo)體開關(guān)HSl的輸入電流端子EHS和輸出電流端子AHS之間的第一電壓UE 或者確定半導(dǎo)體開關(guān)HSl的集電極-發(fā)射極電壓。通過第二輸入端子E12,第一比較單元 VEl從存儲(chǔ)器單元SE獲得第一參考電壓UE_TH，并且將該第一電壓UE與第一參考電壓UE_ TH進(jìn)行比較。根據(jù)比較結(jié)果，第一比較單元VEl在輸出端子All上輸出帶有相應(yīng)信號(hào)電平 的第一輸出信號(hào)ASll。
[0051] 第二比較單元VE2同樣具有第一輸入端子E21和第二輸入端子E22以及輸出端子 A21，并且通過第一輸入端子E21與半導(dǎo)體開關(guān)HSl的控制端子SHS電連接。通過該第一輸 入端子E21，第二比較單元VE2測量在半導(dǎo)體開關(guān)HSl的控制端子SHS上的電勢，并且因此 確定在半導(dǎo)體開關(guān)HSl的控制端子SHS和輸出電流端子AHS之間的第二電壓US或者確定 半導(dǎo)體開關(guān)HSl的柵極-發(fā)射極電壓。通過第二輸入端子E22,第二比較單元VEl從存儲(chǔ)器 單元SE獲得第二參考電壓US_TH，并且將該第二電壓US與第二參考電壓US_TH進(jìn)行比較， 并且第二比較單元VEl根據(jù)比較結(jié)果在輸出端子A21上輸出帶有相應(yīng)信號(hào)電平的第二輸出 信號(hào)AS21。
[0052] 操控單元AE具有第一輸入端子E31、第二輸入端子E32、第三輸入端子E33和第四 輸入端子E34、以及第一輸出端子A31和第二輸出端子A32。通過第一輸入端子E31，將操 控單元AE與第一比較單元VEl的輸出端子All電連接并且通過該第一輸入端子E31從第 一比較單元VEl獲得第一輸出信號(hào)ASl 1。通過第二輸入端子E32,將操控單元AE與第二比 較單元VE2的輸出端子A21電連接并且通過該第二輸入端子E32從第二比較單元VE2獲得 第二輸出信號(hào)AS21。通過第三輸入端子E33,操控單元AE從在該圖中未示出的信號(hào)發(fā)生器 獲得脈寬調(diào)制的控制信號(hào)PWM用于控制半導(dǎo)體開關(guān)HS1。通過第四輸入端子E34,將操控單 元AE與存儲(chǔ)器單元SE的輸出端子A41電連接并且通過該第四輸入端子E34從存儲(chǔ)器單元 SE獲得電流值IAS10、IAS20、IAS30、IAS40,操控單元AE借助這些電流值受控地切換半導(dǎo) 體開關(guān)HSl。通過第一輸出端子A31將操控單元AE與負(fù)電壓側(cè)的第一驅(qū)動(dòng)器開關(guān)Tl的控 制端子STl電連接并且借助第一控制信號(hào)來切換該驅(qū)動(dòng)器開關(guān)T1，其中操控單元AE通過第 一輸出端子A31以操控電流的形式將所述第一操控信號(hào)外加給驅(qū)動(dòng)器開關(guān)Tl的控制端子 STl或者以操控電壓的形式將其施加在驅(qū)動(dòng)器開關(guān)Tl的控制端子STl上。類似地，通過第 二輸出端子A32將操控單元AE與正電壓側(cè)的第二驅(qū)動(dòng)器開關(guān)T2的控制端子ST2電連接并 且借助第二控制信號(hào)來切換該驅(qū)動(dòng)器開關(guān)T2,其中操控單元AE通過第二輸出端子A32以操 控電流的形式將所述第二控制信號(hào)外加給驅(qū)動(dòng)器開關(guān)T2的控制端子ST2或者以操控電壓 的形式將其施加在驅(qū)動(dòng)器開關(guān)T2的控制端子ST2上。
[0053] 存儲(chǔ)器單元SE用于存儲(chǔ)和提供參考電壓UE_TH、US_TH的電壓值以及電流值 IAS10、IAS20、IAS30、IAS40用于受控地切換這兩個(gè)驅(qū)動(dòng)器開關(guān)Tl和T2并且由此受控地切 換半導(dǎo)體開關(guān)HS。
[0054] 在借助圖1詳細(xì)描述了電路裝置SAl的示例性實(shí)施方式之后，現(xiàn)在借助圖2和3 描述用于利用在圖1中所示電路裝置SAl來切換半導(dǎo)體開關(guān)HSl的示例性方法。在此，圖 2以流程圖示出了用于切換半導(dǎo)體開關(guān)HSl的方法的流程并且圖3以信號(hào)圖示出了在半導(dǎo) 體開關(guān)HSl的關(guān)斷過程期間相應(yīng)的信號(hào)和參數(shù)變化。
[0055] 在驅(qū)動(dòng)設(shè)備AV運(yùn)行期間，電機(jī)EM由三個(gè)脈寬調(diào)制的控制信號(hào)來加以操控，這些控 制信號(hào)成對(duì)地相位錯(cuò)開地并受邊緣控制地接通以及關(guān)斷或者說閉合以及斷開六個(gè)半導(dǎo)體 開關(guān)HS1、HS2、HS3、HS4、HS5、HS6、也即三個(gè)半橋電路中每個(gè)的相應(yīng)兩個(gè)半導(dǎo)體開關(guān)HSl和 HS2、HS3和HS4、以及HS5和HS6。通過所述控制信號(hào)對(duì)各自的半導(dǎo)體開關(guān)HS1、HS2、HS3、 HS4、HS5、HS6的控制通過各自的電路裝置SAl、SA2、SA3、SA4、SA5、SA6以相同的方式進(jìn)行。 因此，接著示例性地利用第一半導(dǎo)體開關(guān)HSl和與其關(guān)聯(lián)的電路裝置SAl來描述用于通過 各自的電路裝置SA1、SA2、SA3、SA4、SA5、SA6來切換半導(dǎo)體開關(guān)HS1、HS2、HS3、HS4、HS5、 HS6的方法。
[0056] 在驅(qū)動(dòng)設(shè)備AV運(yùn)行期間，電路裝置SAl的操控單元AE按照第一方法步驟SlOO從 脈寬調(diào)制的控制信號(hào)PWM中確定下降的或上升的信號(hào)邊緣FSF、SSF。
[0057] 此外，第一比較單元VEl按照第二方法步驟S200關(guān)于半導(dǎo)體開關(guān)HSl的輸出電流 端子AHS來確定或測量在半導(dǎo)體開關(guān)HSl的輸入電流端子EHS上的第一電壓UE。第一比較 單元VEl按照第三方法步驟S210將測量的第一電壓UE與第一參考電壓UE_TH進(jìn)行比較， 其中該第一參考電壓UE_TH的電壓值由存儲(chǔ)器單元SE提供。然后，第一比較單元VEl接著 將比較結(jié)果作為第一輸出信號(hào)AS 11提供給操控單元AE。
[0058] 類似地，第二比較單元VE2按照第四方法步驟S300關(guān)于半導(dǎo)體開關(guān)HSl的輸出電 流端子AHS來確定或測量在半導(dǎo)體開關(guān)HSl的控制端子SHS上的第二電壓UE。第二比較單 元VE2按照第五方法步驟S310將測量的第二電壓US與第二參考電壓US_TH進(jìn)行比較，其 中該第二參考電壓US_TH的電壓值同樣由存儲(chǔ)器單元SE提供。然后，第二比較單元VE2接 著將比較結(jié)果作為第二輸出信號(hào)AS21提供給操控單元AE。
[0059] 根據(jù)控制信號(hào)PWM的所確定的信號(hào)邊緣FSF、SSF、第一和第二比較單元VEl和VE2 的第一和第二輸出信號(hào)ASll和AS21，操控單元AE控制第一和第二驅(qū)動(dòng)器開關(guān)Tl和T2并 且因此控制半導(dǎo)體開關(guān)HSl。
[0060] 具體地，通過操控單元AE對(duì)半導(dǎo)體開關(guān)HSl的受控的切換如下面描述地來實(shí)現(xiàn)。
[0061] 在半導(dǎo)體開關(guān)HSl首先取閉合靜態(tài)開始開關(guān)狀態(tài)的情況下，該半導(dǎo)體開關(guān)HSl在 后面描述的關(guān)斷過程中受操控單元AE控制地在三個(gè)時(shí)間上相繼的開關(guān)步驟(也即第一開 關(guān)步驟S1、第二開關(guān)步驟S2和第三開關(guān)步驟S3)中逐步地被斷開或者說被引入斷開靜態(tài)開 關(guān)狀態(tài)中。在此，第一和第二開關(guān)步驟Sl和S2構(gòu)成關(guān)斷過程的受電流控制的第一開關(guān)階 段，第三開關(guān)步驟S3構(gòu)成半導(dǎo)體開關(guān)HSl的關(guān)斷過程的受電壓控制的第二開關(guān)階段。
[0062] 如果存在下降的信號(hào)邊緣FSF作為控制信號(hào)PWM的第一信號(hào)邊緣，其中該 下降的信號(hào)邊緣例如指示將半導(dǎo)體開關(guān)HSl關(guān)斷也即斷開，或者說，如果操控單元 AE在控制信號(hào)PWM中識(shí)別到下降的信號(hào)邊緣FSF，則操控單元AE在第一和第二比較 單元VEl和VE2的第一和第二輸出信號(hào)ASll和AS21中檢驗(yàn)：各自的輸出信號(hào)ASll 和AS12或者其信號(hào)電平是否指示第一電壓UE低于第一參考電壓UE_TH，并且同時(shí)指 示第二電壓US是否超過第二參考電壓US_TH，也即是否同時(shí)適用下面的兩個(gè)式子： UE<UE_TH und US>TJS-TH。
[0063] 如果是這種情況，則操控單元AE按照第六方法步驟S410從存儲(chǔ)器單元SE的第一 電流值IASlO中產(chǎn)生恒定的第一操控電流IASl，并且將該第一操控電流IASl外加給第一驅(qū) 動(dòng)器開關(guān)Tl的控制端子ST1。受第一操控電流IASl操控地，在第一開關(guān)步驟Sl中接通或 者閉合該第一驅(qū)動(dòng)器開關(guān)Tl。該第一驅(qū)動(dòng)器開關(guān)Tl在此將第一操控電流IASl放大至恒定 的第一柵極電流ISl (參見圖4)，其現(xiàn)在在該第一開關(guān)步驟Sl中從半導(dǎo)體開關(guān)HSl的控制 端子SHS流出。由此，第一驅(qū)動(dòng)器開關(guān)Tl構(gòu)成用于對(duì)半導(dǎo)體開關(guān)HSl的控制端子SHS的輸 入電容進(jìn)行放電的電流阱。因此，半導(dǎo)體開關(guān)HSl的控制端子SHS放電并且第二電壓US或 者半導(dǎo)體開關(guān)HSl的柵極-發(fā)射極電壓下降。結(jié)果，第一電壓UE或者半導(dǎo)體開關(guān)HSl的集 電極-發(fā)射極電壓上升并且集電極-發(fā)射極電流IE下降。只要第一電壓UE不超過第一參 考電壓，也即只要滿足下面的式子：UECUEJTH，第一驅(qū)動(dòng)器開關(guān)Tl或者半導(dǎo)體開關(guān)HSl 就被利用該第一操控電流IASl在該第一開關(guān)步驟Sl中又受電流控制地切換。
[0064] 上升的第一電壓UE此外由第一比較單元VEl來測量并且與第一參考電壓UE_TH 比較。只要第一電壓UE超過第一參考電壓UE_TH，則第一比較單元VEl改變第一輸出信號(hào) ASll的信號(hào)電平。操控單元AE識(shí)別在第一輸出信號(hào)ASll中的該電平變化并且接著按照第 七方法步驟S420從存儲(chǔ)器單元SE的第二電流值IAS20中產(chǎn)生恒定的第二操控電流IAS2 并且將該第二操控電流IAS2外加給第一驅(qū)動(dòng)器開關(guān)Tl的控制端子ST1。受第二操控電流 IAS2操控地，在第二開關(guān)步驟S2中又接通或者閉合該第一驅(qū)動(dòng)器開關(guān)T1。該第一驅(qū)動(dòng)器 開關(guān)Tl在此將第二操控電流IAS2放大至恒定的第二柵極電流IS2 (參見圖4)，該第二柵 極電流IS2現(xiàn)在在該第二開關(guān)步驟S2中從半導(dǎo)體開關(guān)HSl的控制端子SHS流出。因此，半 導(dǎo)體開關(guān)HSl的控制端子SHS進(jìn)一步放電并且半導(dǎo)體開關(guān)HSl的第二電壓US下降。結(jié)果， 半導(dǎo)體開關(guān)HSl的第一電壓UE進(jìn)一步上升并且集電極-發(fā)射極電流IE進(jìn)一步下降。只要 第二電壓UE超過第二參考電壓US_TH，也即只要滿足下面的式子：US>US TH，第一驅(qū)動(dòng) 器開關(guān)Tl或者半導(dǎo)體開關(guān)HSl就被利用該第二操控電流IAS2在該第二開關(guān)步驟S2中進(jìn) 一步受電流控制地切換。
[0065] 在此，第二電流值IAS20或者第二操控電流IAS2被預(yù)先給定，使得其小于或低于 第一電流值IASlO或第一操控電流IASl。由此，第一驅(qū)動(dòng)器開關(guān)Tl在第一開關(guān)步驟Sl中 比在第二開關(guān)步驟S2中更快速地接通，或半導(dǎo)體開關(guān)HSl在第一開關(guān)步驟Sl中比在第二 開關(guān)步驟S2中更快速地關(guān)斷。通過在第一開關(guān)步驟Sl中快速地關(guān)斷半導(dǎo)體開關(guān)HS1，減少 在第一驅(qū)動(dòng)器開關(guān)Tl和半導(dǎo)體開關(guān)HSl中的開關(guān)損耗能量并且也縮短了總的開關(guān)持續(xù)時(shí) 間。通過接著緩慢地接通第一驅(qū)動(dòng)器開關(guān)Tl和在接著的第二開關(guān)步驟S2中利用較低的第 二操控電流IS2緩慢地關(guān)斷半導(dǎo)體開關(guān)HSl，可以將在第二電壓UE或集電極-發(fā)射極電壓 中在第二開關(guān)步驟S2中出現(xiàn)的過壓峰值限制到對(duì)半導(dǎo)體開關(guān)HSl無害的電壓值上。
[0066] 下降的第二電壓US或者半導(dǎo)體開關(guān)HSl的柵極-發(fā)射極電壓此外被第二比較單 元VE2測量并且與第二參考電壓US_TH比較。只要第二電壓UE低于第二參考電壓US_TH， 第二比較單元VE2就改變第二輸出信號(hào)AS21的信號(hào)電平。操控單元AE識(shí)別在第二輸出信 號(hào)AS21中的該電平變化并且接著按照第八方法步驟S430關(guān)于在電路裝置SAl的負(fù)供給電 壓端子NA上的電勢將第一驅(qū)動(dòng)器開關(guān)Tl的控制端子STl置于預(yù)先確定的第一操控電壓 UASl上。受第一操控電流UASl控制地，現(xiàn)在在第三開關(guān)步驟S3中完全接通該第一驅(qū)動(dòng)器 開關(guān)Tl。因此，第二電壓US或者柵極-發(fā)射極電壓在短時(shí)間內(nèi)急劇被拉到在負(fù)供給電壓 端子NA上的電勢上，并且半導(dǎo)體開關(guān)HSl完全被斷開或者說被帶入斷開靜態(tài)開關(guān)狀態(tài)中。 通過快速地改變第二電壓US，進(jìn)一步減少了開關(guān)損耗能量并且進(jìn)一步縮短了在半導(dǎo)體開關(guān) HSl中總的開關(guān)持續(xù)時(shí)間。
[0067] 第一驅(qū)動(dòng)器開關(guān)Tl接著被利用第一操控電壓UASl進(jìn)一步保持在該閉合開關(guān)狀態(tài) 中，直至在控制信號(hào)PWM中識(shí)別出下一個(gè)信號(hào)邊緣。只要第一驅(qū)動(dòng)器開關(guān)Tl被第一操控電 壓UASl保持在閉合開關(guān)狀態(tài)中，半導(dǎo)體開關(guān)HSl就保留在斷開靜態(tài)開關(guān)狀態(tài)中。
[0068] 在半導(dǎo)體開關(guān)HSl的該關(guān)斷過程中，第二驅(qū)動(dòng)器開關(guān)T2以簡單的、技術(shù)人員已知 的開關(guān)方法受電流和/或電壓控制地被關(guān)斷或者說被帶入并且保持在斷開開關(guān)狀態(tài)中。
[0069] 從斷開開關(guān)狀態(tài)出發(fā)，半導(dǎo)體開關(guān)HSl在后面描述的接通過程中同樣在三個(gè)開關(guān) 步驟、也即在第一開關(guān)步驟S4、第二開關(guān)步驟S5和第三開關(guān)步驟S6中按步驟地被閉合或者 說被帶入到閉合靜態(tài)開關(guān)狀態(tài)中。在此，第一和第二開關(guān)步驟S4和S5構(gòu)成了半導(dǎo)體開關(guān) HSl的接通過程的受電流控制的第一開關(guān)階段，第三開關(guān)步驟S6構(gòu)成了接通過程的受電壓 控制的第二開關(guān)階段。
[0070] 如果存在上升的信號(hào)邊緣SFF作為控制信號(hào)PWM的指示來例如將半導(dǎo)體開關(guān)HSl 接通也即閉合的第二信號(hào)邊緣、或者如果操控單元AE在控制信號(hào)PWM中識(shí)別出上升的信 號(hào)邊緣SSF，那么操控單元AE在第一和第二輸出信號(hào)ASll和AS21中檢驗(yàn)：各自的輸出信 號(hào)ASll和AS12或者其信號(hào)電平是否指示第一電壓UE超過第一參考電壓UE_TH，并且同 時(shí)指示第二電壓US低于第二參考電壓US_TH，也即是否有下面的式子：?Ε>?Ε_ΤΗ和 USCUSJH。
[0071] 如果是這種情況，則操控單元AE按照第九方法步驟S440產(chǎn)生帶有存儲(chǔ)器單元SE 的第三電流值IAS30的恒定的第三操控電流IAS3,并且通過第二輸出端子A32將該第三操 控電流IAS3外加給第二驅(qū)動(dòng)器開關(guān)T2的控制端子ST2。受第三操控電流IAS3控制地，在 第一開關(guān)步驟S4中接通或者閉合該第二驅(qū)動(dòng)器開關(guān)T2。該第二驅(qū)動(dòng)器開關(guān)T2在此將第三 操控電流IAS3放大至恒定的第三柵極電流，在該第三柵極電流現(xiàn)在在該第一開關(guān)步驟S4 中流至半導(dǎo)體開關(guān)HSl的控制端子SHS。由此，第二驅(qū)動(dòng)器開關(guān)T2構(gòu)成用于對(duì)半導(dǎo)體開關(guān) HSl的控制端子SHS的輸入電容進(jìn)行充電的電流源。因此，半導(dǎo)體開關(guān)HSl的控制端子SHS 充電并且第二電壓US或者半導(dǎo)體開關(guān)HSl的柵極-發(fā)射極電壓上升。結(jié)果，第一電壓UE 或者半導(dǎo)體開關(guān)HSl的集電極-發(fā)射極電壓下降并且集電極-發(fā)射極電流上升。只要第二 電壓US不超過第二參考電壓US_TH，也即只要滿足下面的式子：US<US_TH，第二驅(qū)動(dòng)器 開關(guān)T2或者半導(dǎo)體開關(guān)HSl就被利用該第三操控電流IAS3在該第一開關(guān)步驟S4中進(jìn)一 步受電流控制地切換。
[0072] 上升的第二電壓US此外被第二比較單元VE2來測量并且與第二參考電壓US_TH 比較。只要第二電壓US超過第二參考電壓US_TH，第二比較單元VE2就改變第二輸出信號(hào) AS21的信號(hào)電平。操控單元AE識(shí)別在第二輸出信號(hào)AS21中的該電平變化并且接著按照第 十方法步驟S450將恒定的第四操控電流IAS4與存儲(chǔ)器單元SE的第四電流值IAS40比較， 該第四操控電流然后通過操控單元AE的第二輸出端子A32被外加給第二驅(qū)動(dòng)器開關(guān)T2的 控制端子ST2上。受第四操控電流UAS4操控地，在第二開關(guān)步驟S5中進(jìn)一步接通或者閉 合該第二驅(qū)動(dòng)器開關(guān)T2。第二驅(qū)動(dòng)器開關(guān)T在此放大該第四操控電流IAS4至恒定的第四 柵極電流，該第四柵極電流現(xiàn)在在第二開關(guān)步驟S5中流至半導(dǎo)體開關(guān)HSl的控制端子SHS。 因此，半導(dǎo)體開關(guān)HSl的控制端子SHS進(jìn)一步充電并且半導(dǎo)體開關(guān)HSl的第二電壓US進(jìn)一 步上升。結(jié)果，半導(dǎo)體開關(guān)HSl的第一電壓UE進(jìn)一步下降并且集電極-發(fā)射極電流進(jìn)一步 上升。只要第一電壓UE超過第一參考電壓UE_TH，也即只要滿足下面的式子：CE>US TH ，第二驅(qū)動(dòng)器開關(guān)T2或者半導(dǎo)體開關(guān)HSl在該第二開關(guān)步驟S5中被利用該第四操控電流 IAS4進(jìn)一步受電流控制地切換。
[0073] 在此，第四電流值IAS40或者第四操控電流IAS4被預(yù)先給定，使得其小于或低于 第三電流值IAS30或第三操控電流IAS3。由此，第二驅(qū)動(dòng)器開關(guān)T2或半導(dǎo)體開關(guān)HSl在 第一開關(guān)步驟S4中比在第二開關(guān)步驟S5中更快速地接通。通過在第一開關(guān)步驟S4中快 速地接通第二驅(qū)動(dòng)器開關(guān)T2和半導(dǎo)體開關(guān)HSl，在該開關(guān)步驟中降低在第二驅(qū)動(dòng)器開關(guān)T2 和半導(dǎo)體開關(guān)HSl中的開關(guān)損耗。通過在接著的第二開關(guān)步驟S5中利用較低的第二操控 電流IAS5接著緩慢地接通第二驅(qū)動(dòng)器開關(guān)T2和半導(dǎo)體開關(guān)HSl，可以限制在集電極-發(fā)射 極電流、也即從半導(dǎo)體開關(guān)HSl的輸入電流端子EHS至輸出電流端子AHS的電流中的電流 變化速度。由此減少或者避免電磁干擾。
[0074] 下降的第一電壓UE此外被第一比較單元VEl來測量并且與第一參考電壓UE_TH 比較。只要第一電壓US低于第一參考電壓UE_TH，第一比較單元VEl就改變第一輸出信號(hào) ASll的信號(hào)電平。操控單元AE識(shí)別在第一輸出信號(hào)ASll中的該電平變化并且接著按照 第十一方法步驟S460將恒定的第二操控電壓UAS2施加在第二驅(qū)動(dòng)器開關(guān)T2的控制端子 ST2上（關(guān)于在電路裝置SAl的負(fù)供給電壓端子NA上的電勢)。受第二操控電壓UAS2控制 地，現(xiàn)在在第三開關(guān)步驟S3中完全接通該第二驅(qū)動(dòng)器開關(guān)T2。因此，第二電壓US或者柵 極-發(fā)射極電壓在短時(shí)間內(nèi)被拉到電機(jī)EM的運(yùn)行電壓的電壓值上，并且半導(dǎo)體開關(guān)HSl完 全被閉合或者說被帶入閉合靜態(tài)開關(guān)狀態(tài)中。
[0075] 第二驅(qū)動(dòng)器開關(guān)T2接著被第二操控電壓UAS2進(jìn)一步保持在閉合開關(guān)狀態(tài)中，直 至在控制信號(hào)PWM中識(shí)別出下一個(gè)信號(hào)邊緣。只要第二驅(qū)動(dòng)器開關(guān)T2被第二操控電壓UAS2 保持在閉合開關(guān)狀態(tài)中，半導(dǎo)體開關(guān)HSl就保留在閉合靜態(tài)開關(guān)狀態(tài)中。通過快速地改變 第二電壓US或者半導(dǎo)體開關(guān)HSl的柵極-發(fā)射極電壓，進(jìn)一步減少了開關(guān)損耗并且進(jìn)一步 縮短了在半導(dǎo)體開關(guān)HSl中的總的開關(guān)持續(xù)時(shí)間。
[0076] 在半導(dǎo)體開關(guān)HSl的接通過程中，第一驅(qū)動(dòng)器開關(guān)Tl以簡單的、技術(shù)人員已知的 開關(guān)過程受電流和/或電壓控制地被關(guān)斷或者說被帶入并且保持在斷開開關(guān)狀態(tài)中。
[0077] 總之，因此如在下表1中所示地進(jìn)行半導(dǎo)體開關(guān)HSl的受電流和電壓控制的切換。
【權(quán)利要求】
1. 用于通過控制半導(dǎo)體開關(guān)（服1)的控制端子（S服）來將半導(dǎo)體開關(guān)（服1)從第一靜 態(tài)開關(guān)狀態(tài)切換至第二靜態(tài)開關(guān)狀態(tài)的方法，其中該方法具有下面的方法步驟： -在第一開關(guān)階段（S1，S2)中通過受控地在半導(dǎo)體開關(guān)（服1)的控制端子（甜S)上外 加至少一個(gè)預(yù)先確定的第一操控電流（IAS1)，從第一靜態(tài)開關(guān)狀態(tài)出發(fā)受電流控制地切換 (S410, S420, S440, S450)半導(dǎo)體開關(guān)（服1)，W及 -在接著該第一開關(guān)階段（S1，S2)的第二開關(guān)階段（S3)中通過受控地在半導(dǎo)體開關(guān) (服1)的控制端子（甜S)上施加至少一個(gè)預(yù)先確定的第一操控電壓（UAS1)，受電壓控制地 切換（S430, S460)該半導(dǎo)體開關(guān)（服1)，直至達(dá)到第二靜態(tài)開關(guān)狀態(tài)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中， -第一靜態(tài)開關(guān)狀態(tài)是半導(dǎo)體開關(guān)（HS1)的斷開開關(guān)狀態(tài)，第二靜態(tài)開關(guān)狀態(tài)是半導(dǎo) 體開關(guān)（服1)的閉合開關(guān)狀態(tài)，或者第一靜止開關(guān)狀態(tài)是半導(dǎo)體開關(guān)（服1)的閉合開關(guān)狀 態(tài)，第二靜止開關(guān)狀態(tài)是半導(dǎo)體開關(guān)（HS1)的斷開開關(guān)狀態(tài)， -其中半導(dǎo)體開關(guān)（HS1) -在閉合開關(guān)狀態(tài)中被導(dǎo)通，并且 -在斷開開關(guān)狀態(tài)中截止。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中，在半導(dǎo)體開關(guān)（HS1)的從斷開開關(guān)狀態(tài)至閉合開 關(guān)狀態(tài)的第一開關(guān)過程中，根據(jù)在半導(dǎo)體開關(guān)（HS1)的輸入電流端子（EHS)和輸出電流端 子（A服）之間施加的第一電壓（UE)或根據(jù)表征該第一電壓（UE)的參數(shù)來進(jìn)行從第一開關(guān) 階段（S4, S5)至第二開關(guān)階段（S6)的過渡。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的方法，其中，在半導(dǎo)體開關(guān)（HS1)的從閉合開關(guān)狀態(tài)至斷 開開關(guān)狀態(tài)的第二開關(guān)過程中，根據(jù)在半導(dǎo)體開關(guān)（HS1)的控制端子（SHS)和輸出電流端 子(AHS)之間施加的第二電壓（US)或根據(jù)表征該第二電壓（US)的參數(shù)來進(jìn)行從第一開關(guān) 階段（S1，S2)至第二開關(guān)階段（S3)的過渡。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2至4之一所述的方法，其中，半導(dǎo)體開關(guān)（HS1)通過接通可控的第一 驅(qū)動(dòng)器開關(guān)（TS1)受控地被切換至斷開靜態(tài)開關(guān)狀態(tài)，其中第一驅(qū)動(dòng)器開關(guān)（TS1) -在半導(dǎo)體開關(guān)（HS1)的第一開關(guān)階段（S1，S2)中被利用至少一個(gè)第一操控電流 (ISA1)而受電流控制地接通，并且 -在半導(dǎo)體開關(guān)（HS1)的第二開關(guān)階段（S3)中被利用至少一個(gè)第一操控電壓（USA1)而 受電壓控制地接通。
6. 根據(jù)權(quán)利要求2至5之一所述的方法，其中，半導(dǎo)體開關(guān)（HS1)通過接通可控的第二 驅(qū)動(dòng)器開關(guān)（TS2)受控地被切換至閉合靜態(tài)開關(guān)狀態(tài)，其中第二驅(qū)動(dòng)器開關(guān)（TS2) -在半導(dǎo)體開關(guān)（HS1)的第一開關(guān)階段（S4, S5)中被利用至少一個(gè)預(yù)先確定的第=操 控電流（IAS3)而受電流控制地接通，并且 -在半導(dǎo)體開關(guān)（HS1)的第二開關(guān)階段（S6)中被利用至少一個(gè)預(yù)先確定的第二操控電 壓（USA2)而受電壓控制地接通。
7. 根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的方法，其特征在于， -當(dāng)存在控制信號(hào)（PWM)的用于將半導(dǎo)體開關(guān)（服1)切換至斷開開關(guān)狀態(tài)的第一信號(hào) 邊緣（FSF)或第一信號(hào)電平時(shí)，并且 -當(dāng)?shù)诙妷海║S)低于第二參考電壓（US_TH)時(shí)， 利用至少一個(gè)第一操控電壓（UASl)接通（S430)第一驅(qū)動(dòng)器開關(guān)（TSl)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求5至7之一所述的方法，其特征在于， -當(dāng)存在控制信號(hào)（PWM)的用于將半導(dǎo)體開關(guān)（HS1)切換至閉合開關(guān)狀態(tài)的第二信號(hào) 邊緣（SSF)或第二信號(hào)電平時(shí)，并且 -當(dāng)?shù)谝浑妷海ǚ剩┑陀诘谝粎⒖茧妷海ǚ蔩TH)時(shí)， 利用第二操控電壓（UAS2 )接通（S460 )第二驅(qū)動(dòng)器開關(guān)（TS2 )。
9. 根據(jù)權(quán)利要求5至8之一所述的方法，其特征在于， -當(dāng)存在控制信號(hào)（PWM)的第一信號(hào)邊緣（FSF)或第一信號(hào)電平時(shí)， -當(dāng)?shù)诙妷海║S)超過第二參考電壓（US_TH)時(shí)，并且 -只要第一電壓（肥）低于第一參考電壓（肥_TH)， 利用所述至少一個(gè)第一操控電流（IASI)接通（S410)第一驅(qū)動(dòng)器開關(guān)（TS1)。
10. 根據(jù)權(quán)利要求5至9之一所述的方法，其特征在于， -當(dāng)存在控制信號(hào)（PWM)的第一信號(hào)邊緣（FSF)或第一信號(hào)電平時(shí)， -當(dāng)?shù)谝浑妷海ǚ剩┏^第一參考電壓（UE_TH)時(shí)，并且 -只要第二電壓（US)低于第二參考電壓（US_TH)， 利用與所述至少一個(gè)第一操控電流（IASI)不同的、尤其是更低的預(yù)先確定的第二操控 電流（IAS2)來接通（S420)第一驅(qū)動(dòng)器開關(guān)（TS1)。
11. 根據(jù)權(quán)利要求5至10之一所述的方法，其特征在于， -當(dāng)存在控制信號(hào)（PWM)的第二信號(hào)邊緣（SSF)或第二信號(hào)電平時(shí)， -當(dāng)?shù)谝浑妷海ǚ剩┏^第一參考電壓（UE_TH)時(shí)，并且 -只要第二電壓（US)低于第二參考電壓（US_TH)， 利用所述至少一個(gè)第S操控電流（IAS3 )接通（S440 )第二驅(qū)動(dòng)器開關(guān)（TS2 )。
12. 根據(jù)權(quán)利要求5至11之一所述的方法，其特征在于， -當(dāng)存在控制信號(hào)（PWM)的第二信號(hào)邊緣（SSF)或第二信號(hào)電平時(shí)， -當(dāng)?shù)诙妷海║S)超過第二參考電壓（US_TH)時(shí)，并且 -只要第一電壓（肥）不低于第一參考電壓（肥_TH)， 利用與所述第S操控電流（IAS3)不同的、尤其是更低的、預(yù)先確定的第四操控電流 (IAS4 )接通（S450 )第二驅(qū)動(dòng)器開關(guān)（TS2 )。
13. 用于通過控制半導(dǎo)體開關(guān)（HS1)的控制端子（甜S)將可經(jīng)由控制端子（甜S)控制 的半導(dǎo)體開關(guān)（HS1)從第一靜態(tài)開關(guān)狀態(tài)切換到第二靜態(tài)開關(guān)狀態(tài)的電路裝置（SA1)，其 中該電路裝置（SA1)被構(gòu)造用于 -在第一開關(guān)階段（S1，S2)中通過受控地在半導(dǎo)體開關(guān)（服1)的控制端子（甜S)上外 加至少一個(gè)預(yù)先確定的第一操控電流（IAS1)從第一靜態(tài)開關(guān)狀態(tài)出發(fā)受電流控制地切換 半導(dǎo)體開關(guān)（HS1)，W及 -在接著該第一開關(guān)階段（S1，S2)的第二開關(guān)階段（S3)中通過受控地在半導(dǎo)體開關(guān) (服1)的控制端子（S服）上施加至少一個(gè)預(yù)先確定的第一操控電壓（UAS1)受電壓控制地切 換該半導(dǎo)體開關(guān)（HS1 )，直至達(dá)到第二靜態(tài)開關(guān)狀態(tài)。
14. 用于為電機(jī)（E^O提供至少一個(gè)相電流（Ip)的變流器（SR)，該變流器帶有至少一 個(gè)半導(dǎo)體開關(guān)（HS1 )，其中所述變流器（SR)具有至少一個(gè)根據(jù)權(quán)利要求13所述的電路裝置 (SAl)用于切換所述至少一個(gè)半導(dǎo)體開關(guān)（服1)。
15.用于驅(qū)動(dòng)帶有電機(jī)（EM)的車輛的驅(qū)動(dòng)設(shè)備（AV)，其中該驅(qū)動(dòng)設(shè)備（AV)具有變流 器（SR)，該變流器具有至少一個(gè)半導(dǎo)體開關(guān)（HS1)用于為電機(jī)（E^0提供至少一個(gè)相電流 (吐）和至少一個(gè)根據(jù)權(quán)利要求13所述的電路裝置（SA1)用于切換所述至少一個(gè)半導(dǎo)體開 關(guān)(服1)。
【文檔編號(hào)】H03K17/567GK104471858SQ201380024968
【公開日】2015年3月25日 申請(qǐng)日期:2013年10月15日 優(yōu)先權(quán)日:2012年10月22日
【發(fā)明者】霍恩施泰因 C., 布利 U., 屈嫩 K. 申請(qǐng)人:大陸泰密克微電子有限責(zé)任公司