DE102014201584A1 - Halbleiterschalter und Verfahren zum Bestimmen eines Stroms durch einen Halbleiterschalter - Google Patents

Halbleiterschalter und Verfahren zum Bestimmen eines Stroms durch einen Halbleiterschalter Download PDF

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Abstract

die vorliegende Erfindung einen Halbleiterschalter und ein Verfahren zum Bestimmen eines Stroms in dem Leistungspfad eines Halbleiterschalters. Hierzu wird ein Halbleiterschalter vorgeschlagen, der über mehrere Sense-Anschlüsse verfügt, wobei jeder dieser Sense-Anschlüsse ein individuelles Ausgangssignal liefert, das proportional zu dem Strom in dem Leistungspfad des Halbleiterschalters ist. Durch eine geeignete Auswahl eines der mehreren Sense-Anschlüsse in Abhängigkeit von dem Strom in dem Leistungspfad des Halbleiterschalters kann die Auswertung des Stroms in dem Leistungspfad optimiert werden.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft einen Halbleiterschalter und ein Verfahren zum Bestimmen eines Stroms zwischen einem Eingangsanschluss und einem Ausgangsanschluss eines Halbleiterschalters.
  • Stand der Technik
  • Für die Messung und Auswertung eines Stroms durch einen Halbleiterschalter, wie zum Beispiel durch ein IGBT-Modul (IGBT = Bipolarer Transistor mit einem isolierten Gate), ist es bekannt, den Halbleiterschalter mit einem zusätzlichen Sense-Anschluss zu versehen. Der Strom, der an diesem Sense-Anschluss bereitgestellt wird, ist dabei in etwa proportional zu dem Hauptstrom durch den Halbleiterschalter.
  • Die Europäische Patentanmeldung EP 0 467 681 A2 offenbart eine Ansteuerschaltung für einen solchen IGBT mit einem Sense-Anschluss zur Ermittlung eines Emitterstroms. Basierend auf der so ermittelten Stromstärke wird eine Steuerspannung an dem IGBT angepasst, um Überströme zu vermeiden.
  • Da der Zusammenhang zwischen Kollektor-Emitterstrom und Kollektor-Emitterspannung eines derartigen IGBT nicht linear ist, ist auch das Übertragungsverhältnis zwischen Emitterstrom und Sense-Strom nur dann annähernd konstant, wenn die Spannung zwischen Kollektor und Emitter identisch zu der Spannung zwischen Kollektor und Sense-Anschluss ist. Um diese erforderlichen Spannungsverhältnisse richtig einzustellen, wird der Sense-Anschluss durch eine geeignete Kompensationsschaltung so mit einem Strom belastet, dass die Kollektor-Emitterspannung und die Kollektor-Sense-Spannung gleich groß sind.
  • Dabei stellt es eine Herausforderung dar, ein geeignetes Übersetzungsverhältnis zwischen Emitterstrom und Sense-Strom zu finden. Wird, ausgehend von sehr großen Maximal- bzw. Spitzenströmen, ein relativ großes Übersetzungsverhältnis gewählt, so kann die erforderliche Genauigkeit bei kleinen Strömen nur bedingt erreicht werden, da Störeffekte des IGBT, Offsetfehler der Auswerteschaltung und Toleranzen der Bauelemente in diesem Fall einen relativ großen Einfluss haben. Bei einem kleinen Übersetzungsverhältnis dagegen kann zwar bei geringen Strömen eine große Genauigkeit erreicht werden, jedoch steigt auch der Kompensationsstrom am Sense-Ausschluss. Ferner können gegebenenfalls auch sehr große Maximalströme nicht mehr richtig gemessen werden, da in diesem Fall das Stromausgangssignal in eine Begrenzung laufen kann.
  • Es besteht daher ein Bedarf nach einem Halbleiterschalter, dessen Leistungsstrom über einen großen Dynamikbereich zuverlässig und effizient ermittelt werden kann.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung schafft in einem Aspekt einen Halbleiterschalter mit einem Eingangsanschluss, einem Ausgangsanschluss, und einem Steueranschluss, der dazu ausgelegt ist, einen Strom zwischen dem Eingangsanschluss und dem Ausgangsanschluss basierend auf einem an dem Steueranschluss anliegenden Spannungssignal einzustellen, sowie einer Mehrzahl von Sense-Anschlüssen, die dazu ausgelegt sind, jeweils einen Strom bereitzustellen, der proportional zu dem zwischen dem Eingangsanschluss und dem Ausgangsanschluss fließenden Strom ist.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt schafft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Bestimmen eines Stroms zwischen einem Eingangsanschluss und einem Ausgangsanschluss eines Halbleiterschalters, mit den Schritten des Bereitstellens eines Halbleiterschalters mit einer Mehrzahl von Sense-Anschlüssen, die dazu ausgelegt sind, jeweils einen Strom bereitzustellen, der proportional zu dem zwischen dem Eingangsanschluss und dem Ausgangsanschluss fließenden Strom des Halbleiterschalters ist; des Auswählens eines der Mehrzahl von Sense-Anschlüssen; und des Ausgebens eines Spannungssignals unter Verwendung des an dem ausgewählten Sense-Anschluss bereitgestellten Stroms.
  • Vorteile der Erfindung
  • Der vorliegenden Erfindung liegt die Idee zugrunde, einen Strom im Leistungspfad eines Halbleiterschalters nicht nur basierend auf einem einzigen korrespondierenden Messsignal auszuwerten, sondern für die Auswertung des Stroms in dem Leistungspfad mehrere, verschiedene Messsignale bereitzustellen und auszuwerten. Auf diese Weise können verschiedene Messsignale für verschiedene Messbereiche bereitgestellt und ausgewertet werden. Jedes dieser einzelnen Messsignale kann dabei für einen anderen Messbereich optimiert angepasst werden. Auf diese Weise ist eine sehr präzise Bestimmung des Stroms im Leistungspfad des Halbleiterschalters über einen sehr großen Dynamikbereich möglich.
  • Somit kann einerseits bei einem relativ geringen Strom im Leistungspfad ein verhältnismäßig empfindliches Messsignal bereitgestellt werden, das möglichen Störeffekten des Halbleiterschalters, einem eventuell auftretenden Offsetfehler oder großen Bauteiltoleranzen entgegenwirkt. Andererseits kann bei relativ großen Strömen im Leistungspfad des Halbleiterschalters ein Messsignal bereitgestellt werden, das keinen großen Kompensationsstrom erfordert. Auf diese Weise kann der Energieverbrauch gesenkt werden und es kann die Gefahr reduziert werden, dass eine Auswerteschaltung für die bereitgestellten Messsignale in eine Begrenzung laufen wird.
  • Gemäß einer Ausführungsform sind die an der Mehrzahl von Sense-Anschlüssen bereitgestellten Ströme verschieden. Somit kann für verschiedene Messbereiche jeweils ein Stromsignal an den unterschiedlichen Sense-Anschlüssen bereitgestellt werden, das für die einzelnen Messbereiche optimiert worden ist.
  • Gemäß einer Ausführungsform ist der Halbleiterschalter als bipolarer Transistor mit einem isolierten Gate (IGBT) ausgeführt. Solche IGBT eignen sich besonders gut als Halbleiterschalter, wobei gleichzeitig Messsignale zur Stromauswertung bereitgestellt werden können.
  • Gemäß einer Ausführungsform umfasst der Halbleiterschalter ferner eine Auswerteschaltung, die dazu ausgelegt ist, ein Spannungssignal unter Verwendung mindestens eines der von der Mehrzahl von Sense-Anschlüssen bereitgestellten Ströme auszugeben. Durch die Verwendung einer solchen Auswerteschaltung kann aus den an den Sense-Anschlüssen bereitgestellten Stromsignalen ein Spannungssignal generiert werden, das sich für eine weitere Auswertung und Verarbeitung eignet.
  • Gemäß einer Ausführungsform umfasst die Auswerteschaltung einen Steueranschluss, wobei die Auswerteschaltung dazu ausgelegt ist, einen der Mehrzahl von Sense-Anschlüssen in Abhängigkeit eines an dem Steueranschluss anliegenden Signals auszuwählen und wobei das Spannungssignal unter Verwendung des Stroms von dem so ausgewählten Sense-Anschluss ausgegeben wird. Auf diese Weise kann durch geeignetes Ansteuern dieses Steueranschlusses der Auswerteschaltung jeweils ein geeigneter Sense-Anschluss des Halbleiterschalters selektiert werden, und somit zwischen verschiedenen Sense-Anschlüssen des Halbleiterschalters umgeschaltet werden.
  • Gemäß einer Ausführungsform ist die Auswerteschaltung dazu ausgelegt, einen der Mehrzahl von Sense-Anschlüssen in Abhängigkeit von einem an den Sense-Anschlüssen ausgegebenen Strom auszuwählen. Durch diese Auswahl eines der Sense-Anschlüsse basierend auf dem aktuellen Strom kann eine automatische Auswahl eines geeigneten Sense-Anschlusses erfolgen und somit jeweils ein geeigneter Sense-Anschluss für den jeweiligen Strombereich ausgewählt werden.
  • Gemäß einer Ausführungsform umfasst die Auswerteschaltung einen Indikator-Anschluss, der dazu ausgelegt ist, ein Auswahl-Signal in Abhängigkeit des ausgewählten Sense-Anschlusses auszugeben. Durch die Ausgabe eines solchen Ausgabesignals an einen geeigneten Anschluss kann bei der Weiterverarbeitung auch der aktuell ausgewählte Sense-Anschluss mit berücksichtigt werden, und somit kann auf den aktuell in dem Leistungspfad des Halbleiterschalters fließenden Strom geschlossen werden.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens zum Bestimmen eines Stroms in dem Halbleiterschalter wählt der Schritt zum Auswählen eines Sense-Anschlusses eine der Mehrzahl von Sense-Anschlüsse in Abhängigkeit von den an den Sense-Anschlüssen bereitgestellten Strömen aus.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst das Verfahren ferner einen Schritt zum Ausgeben eines Auswahl-Signals in Abhängigkeit von den ausgewählten Sense-Anschlüssen.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • Weitere Ausführungsformen und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung unter Bezug auf die beigefügten Figuren. Dabei zeigen:
  • 1: eine schematische Darstellung eines Halbleiterschalters mit einem Sense-Anschluss;
  • 2: eine schematische Darstellung eines Halbleiterschalters gemäß einem Ausführungsbeispiel;
  • 3: eine schematische Darstellung eines Strom-Spannungsdiagramms, wie es einem Ausführungsbeispiel zugrunde liegt;
  • 4: eine schematische Darstellung eines Strom-Spannungsdiagramms, wie es einem weiteren Ausführungsbeispiel zugrunde liegt; und
  • 5: eine schematische Darstellung eines Ablaufdiagramms, wie es einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zugrunde liegt.
  • Beschreibung von Ausführungsformen
  • 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Halbleiterschalters 10 mit einem Sense-Anschluss S. Der Halbleiterschalter 10 ist als IGBT ausgeführt und weist neben dem Sense-Anschluss S einen Eingangsanschluss C, einen Ausgangsanschluss E und einen Steueranschluss G auf. Bei den beiden Widerständen RS und RE handelt es sich um die parasitären Widerstände in dem Sense- bzw. Leistungspfad. Durch den physikalischen Aufbau des Halbleiterschalters ergibt sich somit ein Verhältnis zwischen Strom und dem Leistungspfad IE zu dem Strom in dem Sense-Pfad IS zu: IE:IS = RE:RS = konstant.
  • Daher kann bei einem bekannten Halbleiterschalter aus dem Strom IS des Sense-Pfades auf den Strom IE des Leistungspfades geschlossen werden. Da der Zusammenhang zwischen Strom und Spannungsabfall in dem Leistungs- bzw. Sense-Pfad nicht linear ist, gilt das konstante Verhältnis nur dann, wenn die Spannung zwischen Eingangsanschluss C und Sense-Anschluss S identisch zu der Spannung zwischen Eingangsanschluss C und Ausgangsanschluss E ist. Um diese identischen Spannungsverhältnisse einzustellen, ist an dem Sense-Anschluss S und dem Ausgangsanschluss E eine Kompensationsschaltung 20 angeschlossen, die gleiche Spannungsverhältnisse an dem Sense-Anschluss S und den Ausgangsanschluss E einstellt. Diese Kompensationsschaltung 20 umfasst den hier dargestellten Ausführungsbeispielen einen Operationsverstärker OP, dessen beiden Eingangsanschlüsse an dem Sense-Anschluss S und dem Ausgangsanschluss E angeschlossen sind, und der zwischen dem Sense-Anschluss S und dem Ausgang des Operationsverstärkers OP einen Shunt-Widerstand RX aufweist. Auf diese Weise liegt zwischen dem Sense-Anschluss S des Halbleiterschalters 10 und dem Ausgang des Operationsverstärkers OP eine Spannung US an, die proportional zu dem Strom IS an dem Sense-Anschluss S ist. Somit kann bei einem Halbleiterschalter 10, beispielsweise einem IGBT, mit einem Sense-Anschluss S ein Spannungssignal US bereitgestellt werden, das proportional zu dem Strom IS am Sense-Anschluss S und somit auch proportional zu dem Strom IE am Ausgangsanschluss E des Halbleiterschalters 10 ist.
  • 2 zeigt eine schematische Darstellung eines Halbleiterschalters 1 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • Der Halbleiterschalter 1 umfasst dabei neben dem Eingangsanschluss C und dem Ausgangsanschluss E, sowie dem Steueranschluss E mindestens zwei Sense-Anschlüsse S1 und S2. Dabei sind neben den hier dargestellten zwei Sense-Anschlüssen S1 und S2 grundsätzlich auch Halbleiterschalter 1 mit mehr als zwei Sense-Anschlüssen möglich.
  • Dem Ausgangsanschluss E sowie den beiden Sense-Anschlüssen S1 und S2 ist dabei jeweils ein individueller parasitärer Widerstand RE, RS1, RS2 zugeordnet. Der Halbleiterschalter 1 umfasst dabei eine Vielzahl von vorzugsweise identischen Halbleiterschalterzellen. Durch Parallelschaltung dieser Halbleiterschalterzellen kann der Halbleiterschalter 1 für entsprechend große Ströme ausgelegt werden. Das Verhältnis zwischen Strom IE im Leistungspfad des Halbleiterschalters 1 und den Strömen IS1, IS2 in den Pfaden der beiden Sense-Anschlüsse S1 und S2 ergibt sich dabei aus den korrespondierenden Gesamtflächen aller Zellen der entsprechenden Anschüsse. Die Ausgangssignale der Sense-Anschlüsse S1 und S2 werden dabei einer Auswerteschaltung 2 zugeführt. Diese Auswerteschaltung 2 ist ferner auch mit dem Ausgangsanschluss E des Halbleiterschalters 1 verbunden.
  • Die Auswerteschaltung 2 wählt mindestens einen der Sense-Anschlüsse S1, S2 aus und regelt dabei den Strom an dem ausgewählten Sense-Anschluss S1, S2 so ein, dass zwischen dem ausgewählten Sense-Anschluss S1, S2 und dem Ausgangsanschluss E des Halbleiterschalters 1 gleiche Spannungsverhältnisse eingestellt werden. Aufgrund der unterschiedlichen Auslegungen der beiden Sense-Anschlüsse S1, S2 stellen sich dabei je nach ausgewähltem Sense-Anschluss S1 oder S2 ein unterschiedlicher Strom IS1 oder IS2 in der Auswerteschaltung 2 ein. Zur Optimierung der Messwerterfassung des Stroms IE in dem Leistungspfad des Halbleiterschalters 1 kann zum Beispiel bei einem geringen Strom IE im Leistungspfad des Halbleiterschalters 1 ein Sense-Anschluss S1, S2 ausgewählt werden, der zu einem relativ großen Sense-Strom IS1, IS2 führt, während bei relativ großen Strömen IE in dem Leistungspfad des Halbleiterschalters 1 bevorzugt ein Sense-Anschluss S1, S2 ausgewählt wird, der zu einem relativ geringen Sense-Strom IS1, IS2 führt.
  • Die Auswahl eines geeigneten Sense-Anschlusses S1, S2 kann dabei in der Auswerteschaltung 2 automatisch erfolgen. Beispielsweise kann die Auswerteschaltung 2 basierend auf dem aktuell ermittelten Stromwert einen der Sense-Anschlüsse S1, S2 auswählen. Zum Beispiel kann zunächst ein Sense-Anschluss S1, S2 ausgewählt werden, der für einen geringen Strom optimiert wurde. Übersteigt dabei während der Auswertung der Strom einen vorbestimmten Schwellwert, so kann daraufhin eine Umschaltung zu einem anderen Sense-Anschluss S1, S2 erfolgen, der für einen größeren Stromwert optimiert wurde. Stehen mehr als zwei Sense-Anschlüsse zur Verfügung, so kann daraufhin bei einem Überschreiten eines weiteren Schwellwertes auch noch zu einem weiteren Sense-Anschluss gewechselt werden. Ferner kann bei einer Unterschreitung eines vorgegebenen Schwellwertes auch zu einem anderen Sense-Anschluss gewechselt werden, der für geringere Ströme ausgelegt ist. Somit kann adaptiv jeweils ein Sense-Anschluss ausgewählt werden, der für die Ermittlung des aktuellen Stromes in dem Leistungspfad gut geeignet ist.
  • Durch die Auswertung des jeweils ausgewählten Sense-Anschlusses S1, S2 in der Auswerteschaltung 2 wird daraufhin in der Auswerteschaltung 2 ein Spannungssignal US generiert, das zu dem Strom IE in dem Leistungspfad des Halbleiterschalters zumindest in dem dafür vorgesehenen Bereich, proportional ist. Dieses Spannungssignal US wird an einem Ausgabeanschluss 21 der Auswerteschaltung 2 bereitgestellt. Vorzugsweise wird dieses Spannungssignal US dabei in Form eines analogen Spannungswertes bereitgestellt. Alternativ ist es jedoch auch möglich, in der Auswerteschaltung 2 nach der Bestimmung des zu dem Strom IE im Leistungspfad des Halbleiterschalters 1 den ermittelten Wert des Stroms zu digitalisieren und daraufhin als Ausgabesignal ein digitales Signal an dem Ausgabeanschluss 21 bereitzustellen.
  • Alternativ zu einem automatischen Wechsel zwischen den Sense-Anschlüssen S1, S2 ist es ebenso möglich, durch ein weiteres Signal an einem Eingang 22 der Auswerteschaltung 2 den jeweiligen Sense-Anschluss S1, S2 extern auszuwählen und somit für die nachfolgende Auswertung jeweils einen bestimmten Sense-Anschluss S1, S2 zu selektieren. Verfügt der Halbleiterschalter 1 beispielsweise über zwei Sense-Anschlüsse S1, S2, so kann beispielsweise in Abhängigkeit eines High- bzw. Low-Potentials an dem Eingang 22 der Auswerteschaltung 2 jeweils einer der beiden Sense-Anschlüsse S1, S2 ausgewählt werden. Darüber hinaus sind insbesondere auch bei mehr als zwei Sense-Anschlüssen S1, S2 auch weitere, alternative Signale in Form von Analog- oder Digitalsignalen möglich.
  • Um bei einer automatischen oder aber auch bei einer manuellen Auswahl der einzelnen Sense-Anschlüsse S1, S2 für eine nachgeschaltete Weiterverarbeitung jeweils auch eine Information über den aktuell ausgewählten Sense-Anschluss S1, S2 zu erhalten, kann die Auswerteschaltung 2 auch über einen weiteren Indikator-Anschluss 23 verfügen, der jeweils ein Signal bereitstellt, das von dem aktuell ausgewählten Sense-Anschluss S1, S2 abhängt. Auch hier kann beispielsweise bei nur zwei vorhandenen Sense-Anschlüssen S1, S2 durch einen geeigneten High- bzw. Low-Pegel eine entsprechende Signalisierung erfolgen. Darüber hinaus sind selbstverständlich auch beliebige andere analoge oder digitale Signalisierungen für die Angabe des jeweils ausgewählten Sense-Anschlusses möglich.
  • 3 zeigt eine schematische Darstellung eines Strom-Spannungsdiagramms für eine Signal-Kennlinie, wie sie einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zugrunde liegt. In einem ersten Bereich I ist dabei zunächst ein erster Sense-Anschluss S1 ausgewählt, der für einen relativ geringen Strom IE in dem Leistungspfad des Halbleiterschalters 1 ausgelegt ist. Während dieses ersten Bereiches I wird dabei ein zu dem Strom IE in dem Leistungspfad des Halbleiterschalters 1 proportionales Spannungssignal US ausgegeben. Bei dem Übergang von dem Bereich I zu dem Bereich II erfolgt eine Umschaltung zu einem zweiten Sense-Anschluss S2. Dieser zweite Sense-Anschluss S2 ist für größere Ströme ausgelegt. Wie in 3 zu erkennen ist, ist der Übergang der Strom-Spannungslinie in diesem Punkt nicht stetig. Da in dem Bereich II für relativ große Ströme durch die Auswerteschaltung 2 Spannungen US ausgegeben werden, die ebenso auch zu einem geringeren Strom IE in einem ersten Bereich korrespondieren könnten, ist somit alleine basierend auf der Ausgangsspannung US keine eindeutige Zuordnung des Stroms IE in dem Leistungspfad des Halbleiterschalters 1 möglich. Daher ist in diesem Fall eine weitere Betrachtung des zusätzlichen Indikatorsignals an dem Indikator-Anschluss 23 erforderlich, das den jeweils ausgewählten Sense-Anschluss S1, S2 anzeigt. durch die gemeinsame Auswertung von Spannungssignal US und Indikatorsignal kann dann auf den Strom IE in dem Leistungspfad des Halbleiterschalters 1 geschlossen werden.
  • 4 zeigt eine alternative Strom-Spannungskennlinie gemäß einer weiteren Ausführungsform. Bei dieser Strom-Spannungskennlinie erfolgt bei der Umschaltung von einem ersten Sense-Anschluss S1 zu einem zweiten Sense-Anschluss S2 ein stetiger Übergang der Strom-Spannungskennlinie. Die Steigung in dem zweiten Bereich II kann dabei jedoch von der Steigung in dem ersten Bereich I abweichen. Da in diesem Fall über dem gesamten Messbereich eine eindeutige Zuordnung des Ausgabesignals US zu dem korrespondierenden Strom IE in dem Leistungspfad des Halbleiterschalters 1 erfolgen kann, kann hierbei auf die weitere Auswertung des Indikatorsignals an dem Indikator-Anschluss 23 für die Anzeige des jeweils ausgewählten Sense-Anschlusses verzichtet werden.
  • 5 zeigt eine schematische Darstellung eines Ablaufdiagramms, wie es einem Verfahren 100 zum Bestimmen eines Stroms IE zwischen einem Eingangsanschluss C und einem Ausgangsanschluss E eines Halbleiterschalters 1 zugrunde liegt. In Schritt 110 wird zunächst ein Halbleiterschalter 1 mit einer Mehrzahl von Sense-Anschlüssen S1, S2 bereitgestellt, wobei die Sense-Anschlüsse S1, S2 dazu ausgelegt sind, jeweils einen Strom IS1, IS2 bereitzustellen, der proportional zu dem zwischen dem Eingangsanschluss C und dem Ausgangsanschluss E fließenden Strom IE ist. In Schritt 120 wird aus der Mehrzahl von Sense-Anschlüssen S1, S2 einer dieser Sense-Anschlüsse S1, S2 ausgewählt. In Schritt 130 wird daraufhin ein Spannungssignal US unter Verwendung des an dem ausgewählten Sense-Anschluss S1, S2 bereitgestellten Stroms IS1, IS2 ausgegeben.
  • Dabei kann in dem Schritt 120 zum Auswählen eines Sense-Anschlusses S1, S2 aus der Mehrzahl von Sense-Anschlüssen ein Sense-Anschluss S1 oder S2 in Abhängigkeit von einem an den Sense-Anschlüssen bereitgestellten Strom IS1 oder IS2 ausgewählt werden.
  • Ferner kann das Verfahren über einen Schritt 140 verfügen, der in Abhängigkeit von dem ausgewählten Sense-Anschluss S1, S2 ein geeignetes Auswahl-Signal ausgibt.
  • Zusammenfassend betrifft die vorliegende Erfindung einen Halbleiterschalter und ein Verfahren zum Bestimmen eines Stroms in dem Leistungspfad eines Halbleiterschalters. Hierzu wird ein Halbleiterschalter vorgeschlagen, der über mehrere Sense-Anschlüsse verfügt, wobei jeder dieser Sense-Anschlüsse ein individuelles Ausgangssignal liefert, das proportional zu dem Strom in dem Leistungspfad des Halbleiterschalters ist. Durch eine geeignete Auswahl eines der mehreren Sense-Anschlüsse in Abhängigkeit von dem Strom in dem Leistungspfad des Halbleiterschalters kann die Auswertung des Stroms in dem Leistungspfad optimiert werden.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • EP 0467681 A2 [0003]

Claims (10)

  1. Halbleiterschalter (1), mit: einem Eingangsanschluss (C); einem Ausgangsanschluss (E); einem Steueranschluss (G), der dazu ausgelegt ist, einen Strom (IE) zwischen dem Eingangsanschluss (C) und dem Ausgangsanschluss (E) basierend auf einem an dem Steueranschluss (G) anliegenden Spannungssignal einzustellen; und einer Mehrzahl von Sense-Anschlüssen (S1, S2), die dazu ausgelegt sind, jeweils einen Strom (IS1, IS2) bereitzustellen, der proportional zu dem zwischen dem Eingangsanschluss (C) und dem Ausgangsanschluss (E) fließenden Strom (IE) ist.
  2. Halbleiterschalter (1) nach Anspruch 1, wobei die an der Mehrzahl von Sense-Anschlüssen (S1, S2) bereitgestellten Ströme (IS1, IS2) verschieden sind.
  3. Halbleiterschalter (1) nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Halbleiterschalter (1) als bipolarer Transistor mit einem isolierten Gate ausgeführt ist.
  4. Halbleiterschalter (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, mit einer Auswerteschaltung (2), die dazu ausgelegt ist, ein Spannungssignal (US) unter Verwendung mindestens eines der von der Mehrzahl von Sense-Anschlüssen (S1, S2) bereitgestellten Ströme (IS1, IS2) auszugeben.
  5. Halbleiterschalter (1) nach Anspruch 4, wobei die Auswerteschaltung (2) einen Steueranschluss (22) umfasst, und die Auswerteschaltung (2) dazu ausgelegt ist, einen der Mehrzahl von Sense-Anschlüssen (S1, S2) in Abhängigkeit eines an dem Steueranschluss (22) anliegenden Signals auszuwählen und wobei das Spannungssignal (US) unter Verwendung des Stroms (IS1, IS2) von dem ausgewählten Sense-Anschluss (S1, S2) ausgegeben wird.
  6. Halbleiterschalter (4) nach Anspruch 4, wobei die Auswerteschaltung (2) dazu ausgelegt ist, einen der Mehrzahl von Sense-Anschlüssen (S1, S2) in Anhängigkeit von einem den an den Sense-Anschlüssen (S1, S2) ausgegebenen Strom (IS1, IS2) auszuwählen.
  7. Halbleiterschalter (1) nach Anspruch 6, wobei die Auswerteschaltung (2) einen Indikator-Anschluss (23) umfasst, der dazu ausgelegt ist, ein Auswahl-Signal in Abhängigkeit des ausgewählten Sense-Anschlusses (S1, S2) auszugeben.
  8. Verfahren (100) zum Bestimmen eines Stroms zwischen einem Eingangsanschluss (C) und einem Ausgangsanschluss (E) eines Halbleiterschalters (1), mit den Schritten: Bereitstellen (110) eines Halbleiterschalters (1) mit einer Mehrzahl von Sense-Anschlüssen (S1, S2), die dazu ausgelegt sind, jeweils einen Strom (IS1, IS2) bereitzustellen, der proportional zu dem zwischen dem Eingangsanschluss (C) und dem Ausgangsanschluss (E) fließenden Strom (IE) ist; Auswählen (120) eines der Mehrzahl von Sense-Anschlüssen (S1, S2); Ausgeben (130) eines Spannungssignals (US) unter Verwendung des an dem ausgewählten Sense-Anschluss (S1, S2) bereitgestellten Stroms (IS1, IS2).
  9. Verfahren (100) nach Anspruch 8, wobei der Schritt (120) zum Auswählen eines Sense-Anschlusses (S1, S2) einen der Mehrzahl von Sense-Anschlüssen (S1, S2) in Anhängigkeit von den an den Sense-Anschlüssen (S1, S2) bereitgestellten Strömen (IS1, IS2) auswählt.
  10. Verfahren (100) nach Anspruch 8 oder 9, mit einem Schritt (140) zum Ausgeben eines Auswahl-Signals, in Abhängigkeit von dem ausgewählten Sense-Anschluss.
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Application Number Priority Date Filing Date Title
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102014202610A1 (de) * 2014-02-13 2015-08-13 Robert Bosch Gmbh Stromdetektionseinrichtung und Verfahren zum Erfassen eines elektrischen Stroms
DE102014202611A1 (de) * 2014-02-13 2015-08-13 Robert Bosch Gmbh Schaltungsanordnung und Verfahren zur Strommessung

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0467681A2 (de) 1990-07-19 1992-01-22 Fuji Electric Co., Ltd. Treiberschaltung für einen Bipolartransistor mit isoliertem Gate mit Stromsonde

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05315852A (ja) * 1992-05-12 1993-11-26 Fuji Electric Co Ltd 電流制限回路および電流制限回路用定電圧源
JP3084982B2 (ja) 1992-11-25 2000-09-04 富士電機株式会社 半導体装置
JP4219567B2 (ja) * 2001-04-03 2009-02-04 三菱電機株式会社 半導体装置
US6781357B2 (en) * 2001-09-27 2004-08-24 Power Integrations, Inc. Method and apparatus for maintaining a constant load current with line voltage in a switch mode power supply
US7733098B2 (en) * 2005-12-22 2010-06-08 Cambridge Semiconductor Limited Saturation detection circuits

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0467681A2 (de) 1990-07-19 1992-01-22 Fuji Electric Co., Ltd. Treiberschaltung für einen Bipolartransistor mit isoliertem Gate mit Stromsonde

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