半导体开关的保护的制作方法

技术特征：
1.一种用于半导体开关(3)的保护电路(9)，所述半导体开关具有通过栅极驱动器(7)能够驱控的栅极(5)，所述保护电路(9)包括：
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经由积分器(15)的积分器输出电压(u3)用于检测所述栅极(5)的栅极电荷的积分器(15)；
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根据栅极电荷相对于参考电荷的值用于关断所述半导体开关(3)的比较单元(19)；和
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通过所述比较单元(19)用于设置在接通所述半导体开关(3)与关断所述半导体开关(3)之间的最短持续时间的计时器(17)；其中
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所述参考电荷与时间无关并且所述比较单元(19)对此被构造用于，如果所述栅极电荷未超过所述参考电荷，则关断所述半导体开关(3)；并且
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选择所述最短持续时间，使得在所述最短持续时间期间，所述半导体开关(3)的栅极电容和密勒电容在接通所述半导体开关(3)的正常运行之后至少近乎完全地被再充电、例如至少被再充电到90％。2.根据权利要求1所述的保护电路(9)，其中，所述计时器(17)具有计时电阻(r1)、计时电容器(c2)和计时二极管(d2)，所述计时二极管(d2)的阳极与所述计时电阻(r1)的第一极(r1_1)和所述计时电容器(c2)的第一电极(c2_1)连接，并且所述积分器(15)的输出端与输出二极管(d3)的阴极连接，所述输出二极管的阳极与所述计时二极管(d2)的阳极、所述计时电阻(r1)的第一极(r1_1)和所述计时电容器(c2)的第一电极(c2_1)连接。3.根据权利要求2所述的保护电路(9)，其中，所述比较单元(19)具有npn双极型晶体管(q3)、pnp双极型晶体管(q4)、第一比较二极管(d1)、第二比较二极管(d4)、比较电容器(c3)、第一比较电阻(r8)、第二比较电阻(r6)和第三比较电阻(r7)，所述npn双极型晶体管(q3)的集电极与所述pnp双极型晶体管(q4)的基极连接，所述pnp双极型晶体管(q4)的集电极与所述npn双极型晶体管(q3)的基极和所述第一比较二极管(d1)的阳极连接，所述比较电容器(c3)和所述第一比较电阻(r8)分别与所述pnp双极型晶体管(q4)的基极发射极路径并联接通，所述第二比较电阻(r6)与所述npn双极型晶体管(q3)的基极发射极路径并联接通，所述第一比较二极管(d1)的阴极与所述输出二极管(d3)的阳极连接，所述npn双极型晶体管(q3)的发射极与所述计时电容器(c2)的第二电极(c2_2)连接，所述pnp双极型晶体管(q4)的发射极经由所述第三比较电阻(r7)与所述计时电阻(r1)的第二极(r1_2)连接，并且所述pnp双极型晶体管(q4)的基极与所述第二比较二极管(d4)的阴极连接。4.一种用于半导体开关(3)的保护电路(9)，所述半导体开关具有通过栅极驱动器(7)能够驱控的栅极(5)，所述保护电路(9)包括：
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经由积分器(15)的积分输出电压(u3)用于检测所述栅极(5)的栅极电荷的积分器(15)；
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根据栅极电荷相对于参考电荷的值，用于关断所述半导体开关(3)的比较单元(19)；和
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参考充电电路(18)，通过所述参考充电电路，参考电荷在接通所述半导体开关(3)后在上升持续时间期间由零升高到终值；
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其中，所述比较单元(19)对此被构造用于，如果所述栅极电荷未超过所述参考电荷，关断所述半导体开关(3)。5.根据权利要求4所述的保护电路(9)，其中，选择所述上升持续时间，使得所述半导体
开关(3)的栅极电容和密勒电容在接通所述半导体开关(3)的正常运行之后的上升持续时间过去之后，至少近乎完全地被再充电、例如至少被再充电到90％。6.根据权利要求4或5所述的保护电路(9)，其中，所述比较单元(19)具有比较运算放大器(o2)和比较二极管(d4)，所述参考充电电路(18)具有参考充电电容器(c4)、参考充电电阻(r9)、第一参考充电二极管(d5)和第二参考充电二极管(d6)，所述比较运算放大器(o2)的正极输入端与所述积分器(15)的输出端连接，所述比较运算放大器(o2)的负极输入端与所述参考充电电阻(r9)的第一极(r9_1)、所述参考充电电容器(c4)的第一电极(c4_1)和所述第一参考充电二极管(d5)的阳极连接，所述比较运算放大器(o2)的输出端与所述比较二极管(d4)的阴极连接，所述第一参考充电二极管(d5)的阴极与所述第二参考充电二极管(d6)的阴极连接，并且所述第二参考充电二极管(d6)的阳极与所述积分器(15)的输入端连接。7.一种电路布置(1)，包括：
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具有栅极(5)的半导体开关(3)；
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用于驱控所述栅极(5)的栅极驱动器(7)，其中，所述栅极驱动器(7)具有通过所述栅极驱动器(7)的驱动电压能够控制的电子开关单元(11)，利用所述电子开关单元，为了接通所述半导体开关(3)，所述栅极(5)与接通电势连接并且为了关断所述半导体开关(3)，所述栅极与关断电势连接；和
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根据前述权利要求中任一项所述的保护电路(9)。8.根据权利要求7和3所述的电路布置(1)，其中，所述npn双极型晶体管(q3)的发射极与所述关断电势连接，所述计时电阻(r1)的第二极(r1_2)与所述接通电势连接，并且所述第二比较二极管(d4)的阳极与所述电子开关单元(11)的控制输入端(13)连接。9.根据权利要求7和6所述的电路布置(1)，其中，所述参考充电电阻(r9)的第二极(r9_2)与所述接通电势连接，所述参考充电电容器(c4)的第二电极(c4_2)与所述关断电势连接并且所述比较二极管(d4)的阳极与所述电子开关单元(11)的控制输入端(13)连接。10.一种用于保护半导体开关(3)的方法，所述半导体开关具有通过栅极驱动器(7)能够驱控的栅极(5)，其中，
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检测所述栅极(5)的栅极电荷并且
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根据所述栅极电荷相对于参考电荷的值关断所述半导体开关(3)；其中
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所述参考电荷与时间无关并且
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如果在接通所述半导体开关(3)之后的最短持续时间过去之后，所述栅极电荷未超过所述参考电荷，则关断所述半导体开关(3)。11.一种用于保护半导体开关(3)的方法，所述半导体开关具有通过栅极驱动器(7)能够驱控的栅极(5)，其中，
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检测所述栅极(5)的栅极电荷并且
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根据所述栅极电荷相对于参考电荷的值关断所述半导体开关(3)；其中
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在接通所述半导体开关(3)之后，所述参考电荷在上升持续时间期间由零升高到终值，并且如果所述栅极电荷未超过所述参考电荷，则关断所述半导体开关(3)。

技术总结
本发明涉及一种用于半导体开关(3)的保护电路(9)，半导体开关具有通过栅极驱动器(7)能够驱控的栅极(5)。保护电路(9)包括用于检测栅极(5)的栅极电荷的积分器(15)和用于根据栅极电荷相对于参考电荷的值来关断半导体开关(3)的比较单元(19)。的比较单元(19)。的比较单元(19)。


技术研发人员：诺伯特
受保护的技术使用者：西门子股份公司
技术研发日：2020.02.17
技术公布日：2021/11/4