[发明专利]用于操控至少一个半桥的半导体开关的方法和电路组件

说明书

本发明涉及一种用于操控至少一个半桥(3)的半导体开关(HS,LS)的方法，其中带有相应的反向二极管(HSD,LSD)的至少一个半桥(3)的两个半导体开关(HS,LS)借助于栅极驱动电路(2)被操控，其中半导体开关(HS,LS)中的相应一个半导体开关的操控电压(11)在考虑相应另一半导体开关(HS,LS)借助于通过电压(13)切换到通过的切换时间点的情况下从阻断电压(12)变为至少一个中间电压(14)。此外，本发明涉及一种电路组件(1)。

技术领域

本发明涉及一种用于操控至少一个半桥的半导体开关的方法和一种电路组件。

背景技术

脉冲变换器(或称为脉冲逆变器，即Pulswechselrichter)是电动交通(或称为电动汽车，即E-Mobilität)的关键部件。该部件的优化会影响交通工具的整个驱动系，且由此导致针对终端用户的真正的附加值。脉冲变换器的核心件是所谓的整流单元，其包括中间回路和半桥。脉冲变换器的优化不仅可以在机械(半桥的布局、到中间回路处的连接......)而且可以在电气(栅极驱动电路的优化、半导体特性的优化等)方面进行。

从US2021/0152158A1已知带有宽带隙(WBG)的功率半导体系统。在一个方面，该系统包括配置成生成开关控制信号的控制器和配置成接收开关控制信号并响应于开关控制信号生成开关驱动信号的栅极驱动器。该系统还包括WBG功率半导体结构元件，其与栅极驱动器耦合并且其包括用于接收开关驱动器信号的栅极端子并且其被配置为响应于开关驱动器信号而被切换。开关驱动信号具有三个信号电平中的一个：高于零电压电平的第一电压电平、低于零电压电平的第二电压电平、以及任意时间点的零电压电平。结果，栅极驱动器以三个电压电平控制WBG功率半导体结构元件。

发明内容

本发明基于如下目的，即提出一种用于操控至少一个半桥的半导体开关的方法和一种在其中改进操控的电路组件。

该目的根据本发明通过方法和电路组件来解决。本发明的有利的设计方案从本发明得出。

尤其，提供了一种用于操控至少一个半桥的半导体开关的方法，其中带有相应的反向二极管的至少一个半桥的两个半导体开关借助于栅极驱动电路被操控，其中半导体开关中的相应一个半导体开关的操控电压在考虑相应另一半导体开关借助通过电压切换到通过的切换时间点的情况下从阻断电压变为至少一个中间电压。

此外，尤其提出了一种电路组件，其包括具有带有相应的反向二极管的两个半导体开关的至少一个半桥，以及被设立用于操控半导体开关的栅极驱动电路，其中栅极驱动电路此外设立成将半导体开关中的相应一个半导体开关的操控电压在考虑相应另一半导体开关借助通过电压切换为通过的切换时间点的情况下从阻断电压变为至少一个中间电压。

该方法和电路组件能够实现，如此改善至少一个半桥的半导体开关的操控，使得可以减少在半导体开关接通时出现的振荡。由此，可以减少由振荡引起的过电压。此外，总体上可以减少振荡，从而它们尤其更快地衰减。其后存在的基本思想是，通过将阻断的半导体开关的操控电压在考虑应切换到通过或传导的半导体开关被切换的切换时间点的情况下从阻断电压变为至少一个中间电压，降低阻断的半导体开关的反向二极管的电阻。因为这减小了阻断的半导体开关的反向二极管的电阻，所以可以降低振荡幅度并因此降低过电压。例如，如果阻断电压(栅极电压)为-4V且通过电压为+15V，则可以选择0V的中间电压。例如，开关序列那么如下：两个半导体开关都处于阻断状态(栅极电压在-4V的情形中)。半导体开关中的一个半导体开关应被切换到通过，也就是说传导(栅极电压在+15V的情形中)。在考虑该半导体开关的切换时间点的情况下，(相应)另一半导体开关的操控电压从阻断电压(-4V)变为中间电压(0V)。同时或紧接着，应切换到通过的半导体开关的操控电压然后可以从阻断电压(-4V)变为通过电压(+15V)。在(相应)设置的(脉冲模式的)脉冲持续时间之后，半导体开关的操控电压又变为阻断电压。尤其，然后以相应的方式对两个半导体开关中的另一半导体开关重复该方式，其中相应的“角色”在操控时被交换。