[发明专利]用于切换半导体开关的方法和电路装置

说明书

技术领域

本发明涉及用于切换半导体开关的方法和电路装置。此外，本发明还涉及带有所述电路装置的变流器和带有所述变流器的驱动设备。

背景技术

变流器、尤其是电动车辆或混合动力车辆的驱动装置的变流器包括半导体开关、尤其是功率半导体开关，例如功率IGBT（带有绝缘栅极的双极性功率晶体管），所述半导体开关在变流器的运行期间产生开关损耗。所述开关损耗导致在半导体开关中损害半导体开关的功能的热增长。

发明内容

因此本发明的任务在于，提供一种用于低开关损耗地切换半导体开关的可能性。

该任务通过独立权利要求解决。有利的扩展方案是从属权利要求的主题。

按照本发明的第一方面，提供了一种用于通过控制半导体开关的控制端子来将半导体开关、尤其是功率IGBT从第一静态开关状态切换至第二静态开关状态的方法，包括：

-在第一开关阶段中通过受控地在半导体开关的控制端子上外加至少一个预先确定的第一操控电流从第一静态开关状态出发受电流控制地切换半导体开关，以及

-在接着该第一开关阶段的第二开关阶段中通过受控地在半导体开关的控制端子上施加至少一个预先确定的第一操控电压受电压控制地切换该半导体开关，直至达到第二静态开关状态。

相应地，在第一开关阶段中通过受控地在半导体开关的控制端子上外加至少一个预先确定的第一操控电流而将半导体开关从第一静态开关状态（在切换之前该半导体开关处于第一静态开关状态中）出发受电流控制地切换。在接着该第一开关阶段的第二开关阶段中，通过受控地在半导体开关的控制端子上施加至少一个预先确定的第一操控电压而受电压控制地切换该半导体开关，直至达到与第一开关状态不同的第二静态开关状态。

这里，概念“切换”意味着受控地从半导体开关的第一静态开关状态过渡到第二静态开关状态。

概念“外加”意味着将带有被设定到恒定电流值上的电流强度的受控电流从半导体开关的控制端子导入或者引导至半导体开关的控制端子。通过在第一开关阶段中受控地外加至少一个预先给定的第一操控电流，对在半导体开关的控制端子上的电容进行电荷转运、也即充电或放电。

通过在第二开关阶段中受控地在半导体开关的控制端子上施加至少一个预先给定的第一操控电压，半导体开关的控制端子被置于预先给定的电势上，直至在半导体开关的控制端子上的电容完全被电荷转运，也即完全被充电或放电，并且由此达到第二静态开关状态。

第一和第二开关阶段是在半导体开关从第一静态开关状态至与第一开关状态不同的第二静态开关状态的过渡中的两个时间上相继的开关步骤。

通过上述方法，提供了用于切换半导体开关的可能性，其中可以明显地减少在半导体开关中的开关损耗。此外，缩短了开关持续时间，这又减少了在半导体开关的开关过程之间的延迟时间和干扰性的“死时间”。

此外，通过该方法实现了半导体开关的受事件控制的开关。由此，可以省去在受时间控制的开关情况下所需的时间测量和为该时间测量所需的电路组件。

此外，通过在第二开关阶段中的受电压控制的切换直至达到所希望的静态开关状态，还可以省去其他开关阶段。此外，由于取消了用于否则需要的操控参量的其他参数的配置要求，因此还可以减少在电路装置生产中的循环时间。

因为在半导体开关的整个开关过程中只需要配置一个操控电流，因此取消了用于产生和转发否则需要的其他操控电流的电流值的数据寄存器和信号线路。

在此，半导体开关优选被构造为带有绝缘栅极端子作为控制端子的晶体管，尤其是被构造为功率IGBT。

按照一种优选的扩展方案，第一静态开关状态是半导体开关的断开开关状态，第二静态开关状态是半导体开关的闭合开关状态，其中半导体开关在闭合开关状态中被导通，也即电流通过半导体开关的负载段导通，并且在断开开关状态中截止，也即阻止电流流过负载段。代替地，第一静止开关状态可以是半导体开关的闭合开关状态，第二静止开关状态可以是半导体开关的断开开关状态。

按照另一优选的扩展方案，在半导体开关的从断开开关状态至闭合开关状态的第一开关过程中根据在半导体开关的输入电流端子和输出电流端子之间施加的第一电压或根据表征该第一电压的参数来进行从第一开关阶段至第二开关阶段的过渡。

按照另一优选的扩展方案，在半导体开关的从闭合开关状态至断开开关状态的第二开关过程中根据在半导体开关的控制端子和输出电流端子之间施加的第二电压或根据表征该第二电压的参数来进行从第一开关阶段至第二开关阶段的过渡。