[发明专利]功率半导体的过压保护电路和保护功率半导体不受过压损害的方法

说明书

本发明创造了一种过压保护电路5以及一种用于保护功率半导体（31，32）不受过压损害的方法。为此，在功率半导体开关上附着的电压首先借助电阻分压器被转换到与附在功率半导体开关上的电压相一致的低电压信号。于是，被减小的电压信号通过过压检测器（例如齐纳二极管或者抑制二极管）被分析，并且在超过该二极管的响应电压时，要被保护的功率半导体开关被操控。通过借助于分压器来降低电压水平，具有较低的电压水平的齐纳二极管或者抑制二极管能够被用来监控过压，所述齐纳二极管或者抑制二极管相对于相对应的具有较高的电压水平的二极管具有被改善的运行特性。

技术领域

本发明涉及一种用于功率半导体的过压保护电路和一种用于保护功率半导体不受过压损害的方法。

背景技术

基于半导体开关的功率开关是公知的。因为这种功率半导体开关不具有可移动的机械部分，所以这些功率半导体开关使得能够超过长时间段地在很短的开关时间的情况下耐磨损地运行。例如，具有绝缘栅的双极型晶体管（IGBT）或者金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）被用作这种功率半导体开关。为了保护这些晶体管，功率半导体开关额外地还被配备有续流二极管。因为这种功率半导体开关的耐压强度受限，所以必须利用额外的电路措施确保在所述功率半导体开关的输入端与输出端之间的电压始终低于所谓的击穿电压。如果在所述功率半导体开关的端子之间的电压升高到超过该击穿电压，那么存在功率半导体开关被毁坏的危险。这种毁坏是不可逆的。

因而，为了保护所述功率半导体开关不受这种危险的过压损害，所谓的齐纳二极管（Zener-Diode）或者抑制二极管（Suppressor-Diode）被采用。如果例如基于被中断的通过电流而在负载电感中应形成过压峰值，那么在超过齐纳二极管或者抑制二极管的击穿电压的情况下，相对应的功率半导体开关活跃地（aktiv）被操控（ansteuern）。因此，通过功率半导体开关的被更新的通过电流是可能的，由此所述电压峰值被限制到安全的值上。额外地，调节器常常位于开关电路中，所述调节器通过对所述功率半导体开关的控制电压的干预而限制在输出端上的电压。然而，这种调节器具有低的动力学，使得由此短的过压峰值没有被调整，由此采用之前所描述的齐纳二极管或抑制二极管成为必要的。

德国专利申请DE10 2010 008 815 A1公开了一种用于保护半导体不受过压损害的设备，其中只有当半导体开关切断时，该设备才被置于活跃的状态。在此，过压保护通过接线有齐纳二极管而被实现。

因而，对功率半导体开关的保护应得到重大意义。因而存在对功率半导体的可靠的过压保护的需求。尤其是形成对用于功率半导体的具有微小的温度相关性的过压保护的需求。除此之外，也存在对功率半导体开关的具有低的容差和高的防老化能力的过压保护的需求。

发明内容

对此，本发明按照第一方面创造了一种用于功率半导体的过压保护电路，该过压保护电路具有：第一电阻，其被布置在过压保护电路的第一端接线点和节点之间；第二电阻，其被布置在该节点与过压保护电路的第二端接线点之间；具有控制端子、输入端和输出端的半导体开关，其中输出端与过压保护电路的第二端接线点相连；和过压检测器，其被设计为在超过在过压检测器的两个端子之间的预先确定的电压的情况下转变到至少部分电导通的状态，其中该过压检测器被布置在该节点和半导体开关的控制端子之间的电流路径中。

本发明按照另一方面创造了一种用于保护功率半导体不受过压损害的方法，该方法具有步骤：提供具有第一电阻和第二电阻的分压器，该分压器利用第一电阻被电连接在节点上；通过分压器检测在功率半导体开关的端子上的电压；通过过压检测器监控在分压器的节点上的电压；如果由过压检测器所监控的在分压器的节点上的电压超过预先确定的电压，那么操控半导体开关；和输出过压保护控制信号。

本发明的优点