DE102015118345A1 - System und verfahren zur temperaturerfassung - Google Patents

System und verfahren zur temperaturerfassung Download PDF

Info

Publication number
DE102015118345A1
DE102015118345A1 DE102015118345.5A DE102015118345A DE102015118345A1 DE 102015118345 A1 DE102015118345 A1 DE 102015118345A1 DE 102015118345 A DE102015118345 A DE 102015118345A DE 102015118345 A1 DE102015118345 A1 DE 102015118345A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
current
transistor
sense
temperature
coupled
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE102015118345.5A
Other languages
English (en)
Inventor
Wolfgang Furtner
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Infineon Technologies Austria AG
Original Assignee
Infineon Technologies Austria AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Infineon Technologies Austria AG filed Critical Infineon Technologies Austria AG
Publication of DE102015118345A1 publication Critical patent/DE102015118345A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01K7/00—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements
    • G01K7/01—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements using semiconducting elements having PN junctions
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/68—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
    • H01L29/76—Unipolar devices, e.g. field effect transistors
    • H01L29/772—Field effect transistors
    • H01L29/78—Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate
    • H01L29/7801—DMOS transistors, i.e. MISFETs with a channel accommodating body or base region adjoining a drain drift region
    • H01L29/7802—Vertical DMOS transistors, i.e. VDMOS transistors
    • H01L29/7815—Vertical DMOS transistors, i.e. VDMOS transistors with voltage or current sensing structure, e.g. emulator section, overcurrent sensing cell
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/40—Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/402—Field plates
    • H01L29/407—Recessed field plates, e.g. trench field plates, buried field plates

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Measuring Temperature Or Quantity Of Heat (AREA)
  • Semiconductor Integrated Circuits (AREA)

Abstract

Gemäß einer Ausführungsform beinhaltet ein Verfahren zum Betreiben einer Messschaltung das Vorspannen eines Messtransistors, um Strom durch einen ersten Leitungskanal in einer ersten Richtung während eines ersten Modus zu leiten, einen Messstrom in eine Body-Diode des Messtransistors während eines zweiten Modus zu injizieren, eine erste Spannung über dem Messtransistor zu messen, wenn der Messstrom injiziert wird, und eine Temperatur des Messtransistors auf Basis der ersten Spannung zu bestimmen. Wenn der Messstrom injiziert wird, wird er in einer zweiten Richtung injiziert, die der ersten Richtung entgegengesetzt ist. Der Messtransistor ist in einem Halbleiterkörper mit einem Lasttransistor integriert, der einen zweiten Leitungskanal aufweist, und der erste Leitungskanal und der zweite Leitungskanal sind an einen Eingangsknoten gekoppelt.

Description

  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich im Allgemeinen auf elektronische Schaltungen und in besonderen Ausführungsformen auf ein System und ein Verfahren zur Temperaturerfassung.
  • Elektronische Schalter, wie zum Beispiel MOSFETs, IGBTs oder andere Transistortypen, werden weithin als elektronische Schalter zum Schalten elektrischer Lasten, wie zum Beispiel Motoren, Leuchten, Magnetventilen und Ähnlichem, verwendet. In diesen Anwendungen wird der elektronische Schalter in Reihe mit der Last verbunden, wobei die Reihenschaltung mit dem elektronischen Schalter und der Last zwischen Leistungsversorgungsanschlüssen verbunden ist. Die Last kann ein- und ausgeschaltet werden, indem der elektronische Schalter ein- und ausgeschaltet wird.
  • Normalerweise ist der Durchlasswiderstand des elektronischen Schalters, der der Widerstandswert des elektronischen Schalters im Ein-Zustand ist, kleiner als der Widerstandswert der Last, so dass in einem normalen Betriebszustand ein Spannungsabfall über dem elektronischen Schalter wesentlich kleiner als ein Spannungsabfall über der Last ist, wenn der elektronische Schalter eingeschaltet ist. Wenn allerdings ein Kurzschluss in der Last vorliegt und wenn der elektronische Schalter sich im Ein-Zustand befindet, erhöht sich der Spannungsabfall über dem elektronischen Schalter, und die im elektronischen Schalter abgegebene elektrische Leistung erhöht sich. Die Erhöhung der abgegebenen Leistung führt zu einer erhöhten Temperatur des elektronischen Schalters.
  • Auch erhöhen während des normalen Betriebs ohne Kurzschluss in der Last Hochstromanwendungen die im elektronischen Schalter abgegebene elektrische Leistung, was bewirkt, dass sich die Temperatur des elektronischen Schalters erhöht. Steigende Umgebungstemperatur kann ebenfalls die Übergangstemperatur des elektronischen Schalters erhöhen. Gleichgültig, ob die Temperaturerhöhung ein Kurzschlussproblem kennzeichnet, auf normalen Hochstrombetrieb zurückzuführen ist oder durch eine höhere Umgebungstemperatur verursacht wird, kann eine zu große Temperaturerhöhung in einigen Fällen zu Elementeausfall oder -zerstörung oder in anderen Fällen zu nicht optimaler Leistung führen. Um reduzierte Leistung oder Ausfall zu verhindern, kann die Temperatur im elektronischen Schalter detektiert werden, und der elektronische Schalter kann ausgeschaltet werden, wenn die Temperatur einen gegebenen Temperaturschwellenwert erreicht.
  • Um die Temperatur im elektronischen Schalter zu detektieren, kann ein Temperaturmesselement mit dem elektronischen Schalter innerhalb des gleichen Package enthalten sein oder am Package, das den elektronischen Schalter umfasst, angebracht sein. Das Temperaturmesselement enthält einen Temperatursensor, der indirekt die Temperatur des elektronischen Schalters misst.
  • Gemäß einer Ausführungsform umfasst ein Verfahren zum Betreiben einer Messschaltung das Vorspannen eines Messtransistors, um Strom durch einen ersten Leitungskanal in einer ersten Richtung während eines ersten Modus zu leiten, einen Messstrom in eine Body-Diode des Messtransistors während eines zweiten Modus zu injizieren, eine erste Spannung über dem Messtransistor zu messen, wenn der Messstrom injiziert wird, und eine Temperatur des Messtransistors auf Basis der ersten Spannung zu bestimmen. Wenn der Messstrom injiziert wird, wird er in einer zweiten Richtung injiziert, die der ersten Richtung entgegengesetzt ist. Der Messtransistor ist in einem Halbleiterkörper mit einem Lasttransistor integriert, der einen zweiten Leitungskanal aufweist, und der erste Leitungskanal und der zweite Leitungskanal sind an einen Eingangsknoten gekoppelt.
  • Für ein vollständigeres Verständnis der vorliegenden Erfindung und ihrer Vorteile wird jetzt Bezug auf die folgenden Beschreibungen in Verbindung mit den zugehörigen Zeichnungen genommen:
  • 1 veranschaulicht ein System-Blockschaltbild eines ausführungsgemäßen Messsystems;
  • 2 veranschaulicht einen Schaltplan einer Diodenschaltung gemäß dem Stand der Technik;
  • 3 veranschaulicht einen Schaltplan eines anderen ausführungsgemäßen Messsystems;
  • 4 veranschaulicht einen Schaltplan eines weiteren ausführungsgemäßen Messsystems;
  • 5 veranschaulicht ein Signalformdiagramm eines ausführungsgemäßen Messsystems im Betrieb;
  • 6a und 6b veranschaulichen Schaltpläne von ausführungsgemäßen Schalt- und Messsystemen;
  • 7 veranschaulicht einen Schaltplan eines ausführungsgemäßen Schaltsystems;
  • 8 veranschaulicht ein Blockschaltbild für ein ausführungsgemäßes Verfahren zum Betreiben eines Messsystems; und
  • 9a, 9b und 9c veranschaulichen Schaltpläne von beispielhaften Halbleiterelementen, die in ausführungsgemäßen Messsystemen verwendet werden.
  • Entsprechende Nummerierungen und Symbole in den verschiedenen Figuren beziehen sich im Allgemeinen auf entsprechende Teile, es sei denn, es ist anders angegeben. Die Figuren sind gezeichnet, um die maßgeblichen Aspekte der Ausführungsformen klar zu veranschaulichen, und sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu gezeichnet.
  • Die Herstellung und Verwendung verschiedener Ausführungsformen wird nachstehend ausführlich erörtert. Es versteht sich allerdings, dass die verschiedenen, hier beschriebenen Ausführungsformen in einer großen Vielzahl spezieller Zusammenhänge anwendbar sind. Die erörterten, speziellen Ausführungsformen dienen lediglich der Veranschaulichung spezieller Wege zur Herstellung und Verwendung verschiedener Ausführungsformen und sollten nicht in einem einschränkenden Umfang ausgebildet werden.
  • Die Beschreibung erfolgt in Hinsicht auf verschiedene Ausführungsformen in einem speziellen Zusammenhang, und zwar von elektronischen Schaltern, und insbesondere von Temperaturmessschaltungen für elektronische Schalter. Einige der hier beschriebenen, verschiedenen Ausführungsformen enthalten Schaltschaltungen, die Transistoren enthalten, Temperaturmessschaltungen, die mit Schaltschaltungen gekoppelt sind, und kombinierte Temperatur- und Strommessschaltungen, die mit Schaltschaltungen gekoppelt sind. In anderen Ausführungsformen können Aspekte auch auf andere Anwendungen angewendet werden, die irgendeinen Typ Temperaturmessschaltung gemäß irgendeiner, nach dem Stand der Technik bekannten Art einbeziehen.
  • Häufig ist in elektronischen Schaltungen ein Lasttransistor zwischen einen Eingangsanschluss und einen Ausgangsanschluss gekoppelt und wird gesteuert, um einer Last einen Strom zu liefern, die an den Ausgangslastanschluss gekoppelt ist. Solch ein Lasttransistor kann in zahlreiche Schaltungen einbezogen werden, wie zum Beispiel in getakteten oder nicht-getakteten Leistungsversorgungen und Linearreglern. Gemäß einer Ausführungsform ist eine Messschaltung an einen Messtransistor gekoppelt, der im selben Halbleitersubstrat wie der Lasttransistor integriert ist. Sowohl der Messtransistor als auch der Lasttransistor können die gleichen Steuersignale aufnehmen und weisen Eingangsleitungsanschlüsse auf, die an die Eingangsanschluss gekoppelt sind. In solchen Ausführungsformen leitet der Messtransistor einen gespiegelten Messstrom, der proportional zu dem im Lasttransistor fließenden Laststrom ist, ohne den Reihenwiderstand des Lastpfades zu erhöhen.
  • Gemäß einer solchen Ausführungsform enthält die Messschaltung eine steuerbare Stromquelle und eine Spannungsmessschaltung. Die steuerbare Stromquelle injiziert Strom durch die Body-Diode des Messtransistors während eines Temperaturmessmodus, und die Spannungsmessschaltung misst die Spannung über dem Messtransistor. Auf Basis der gemessenen Spannung kann die Temperatur des Messtransistors, der im gleichen Halbleitersubstrat in der Nähe des Lasttransistors integriert ist, basierend auf der Beziehung zwischen dem Spannungsabfall über einem Halbleiterübergang (wie zum Beispiel der Body-Diode) und der Temperatur berechnet werden. In einer Ausführungsform kann die steuerbare Stromquelle Mehrfachströme durch die Body-Diode injizieren, und die Spannungsmessschaltung kann mehrere Spannungen messen, wie zum Beispiel zwischen 2 und 32. Auf Basis der mehreren Spannungen kann die Temperatur genau berechnet werden, indem die Differenz der Spannungen verwendet wird.
  • In einer weiteren Ausführungsform enthält die Messschaltung eine Strommessschaltung, die an den Messtransistor und dem Lasttransistor gekoppelt ist und den Messstrom während eines Strommessmodus misst, um den Laststrom zu bestimmen. In einer solchen Ausführungsform misst und bestimmt die Messschaltung sowohl Temperatur als auch Strom für einen Lasttransistor unter Verwendung eines einzelnen Messtransistors, der im Halbleitersubstrat mit dem Lasttransistor integriert ist. In einer speziellen Ausführungsform sind der Temperaturmessmodus und der Strommessmodus getrennt. In einer alternativen Ausführungsform kann der hier beschriebene Ansatz der Temperaturmessung auf den Lasttransistor angewendet werden.
  • Gemäß einigen Ausführungsformen kann die Messtemperatur verwendet werden, um die Ansteuerungs- und Steuerungsstrategie für die Anwendung zu optimieren. In verschiedenen Ausführungsformen können unterschiedliche Treiberströme, -spannungen oder -signalsteigungen für unterschiedliche Messtemperaturen angewendet werden. In weiteren Ausführungsformen kann verschiedenes Steuerschleifenverhalten für unterschiedliche Messtemperaturen umgesetzt werden.
  • 1 veranschaulicht ein Systemblockdiagramm eines ausführungsgemäßen Messsystems 100, das die Temperaturmessschaltung 102, die steuerbare Stromquelle 104 und die Strommessschaltung 106 enthält, die alle an das Sense-Element 108 und dem Lastelement 110 gekoppelt sind. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen leitet das Lastelement 110 einen Strom zwischen dem Eingangsanschluss IN und dem Ausgangslastanschluss OUT, der auf dem Steuersignal CTL basiert, und das Sense-Element 108 leitet ebenfalls einen Strom, der auf dem Steuersignal CTL basiert. In einigen Ausführungsformen können das Lastelement 110 und das Sense-Element 108 mit separaten Steuersignalen gesteuert werden, um die verschiedenen Erfassungsmodi und Leitungsmodi unabhängig zu steuern.
  • In verschiedenen Ausführungsformen leitet das Sense-Element 108 Messstrom ISEN, der proportional zum Laststrom IL des Lastelements 110 ist. Die proportionale Beziehung zwischen dem Messstrom ISEN und dem Laststrom IL kann durch das Verhältnis der Halbleiterelementegrößen des Erfassungselements 108 und des Lastelements 110 bestimmt werden. Auf Basis der proportionalen Beziehung von Messstrom ISEN und Laststrom IL misst die Strommessschaltung 106 eine zweite Spannung VM2 am Sense-Element 108 und eine dritte Messspannung VM3 am Lastelement 110, um den Laststrom IL zu bestimmen. In einigen Ausführungsformen generiert die Strommessschaltung 106 den Messstrom IM, der proportional zum Laststrom IL ist. In einer speziellen Ausführungsform wird der Messstrom IM ohne Einführen eines zusätzlichen Reihenwiderstands im Lastpfad zwischen dem Lastelement 110 und dem Ausgangslastanschluss OUT generiert.
  • In verschiedenen Ausführungsformen kann der Messstrom IM einer Steuerung oder einer Berechnungsschaltung bereitgestellt werden, um den Laststrom IL auf Basis des gemessenen Stroms IM zu bestimmen. In anderen Ausführungsformen kann die Strommessschaltung 106 ein Spannungssignal ausgeben, das proportional zum Laststrom IL ist, oder sie kann eine digitale Berechnungsschaltung enthalten und eine digitale Darstellung des Laststroms IL ausgeben.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen liefert die steuerbare Stromquelle 104 Strom in den Messknoten SEN des Sense-Elements 108, der auf dem Auswahlsignal SEL basiert, um einen Strom durch eine Diode, wie zum Beispiel eine Body-Diode, des Sense-Elements 108 zu injizieren. In solchen Ausführungsformen wird das Sense-Element 108 vorgespannt oder gesteuert, um während eines ersten Modus den Messstrom ISEN in einer ersten Richtung vom Eingangsanschluss IN zum Messknoten SEN zu leiten. Während eines zweiten Modus wird das Sense-Element 108 in einen nichtleitenden Zustand vorgespannt, und die steuerbare Stromquelle 104 injiziert einen Rückwärtsstrom in einer zweiten Richtung, entgegengesetzt zur ersten Richtung, aus dem Messknoten SEN durch eine Diode im Sense-Element 108 zum Eingangsanschluss IN.
  • Wenn die steuerbare Stromquelle 104 den Rückwärtsstrom durch das Sense-Element 108 injiziert, misst die Temperaturmessschaltung 102 in einigen Ausführungsformen die erste Messspannung VM1 und die zweite Messspannung VM2 über dem Sense-Element 108. Auf Basis der Messspannung über dem Sense-Element 108 generiert die Temperaturmessschaltung 102 das Temperaturmesssignal TM, das zur Temperatur des Sense-Elements 108 in Beziehung steht. In einigen Ausführungsformen ist das Temperaturmesssignal TM ein Spannungssignal, das proportional zur Temperatur des Sense-Elements 108 ist. In anderen Ausführungsformen enthält die Temperaturmessschaltung 102 eine digitale Berechnungsschaltung, und das Temperaturmesssignal TM ist eine digitale Darstellung der Temperatur des Sense-Elements 108. Weil das Sense-Element 108 im gleichen Halbleitersubstrat in der Nähe des Lastelements 110 integriert ist, kann die Messtemperatur des Sense-Elements 108 in verschiedenen Ausführungsformen sehr eng mit der Temperatur des Lastelements 110 korrelieren oder im Wesentlichen gleich der Temperatur des Lastelements 110 sein. In den verschiedenen Ausführungsformen wird die Temperatur des Sense-Elements 108 unter Verwendung der Beziehung zwischen der Spannung über einem Halbleiterübergang (wie sie durch die erste Messspannung VM1 und die zweite Messspannung VM2 ermittelt wird) und der Temperatur des Halbleiterübergangs bestimmt, wie hier nachstehend weiter mit Bezug auf die anderen Figuren beschrieben wird.
  • In einigen Ausführungsformen kann die steuerbare Stromquelle 104 einen einzelnen Rückwärtsstrom durch das Sense-Element 108 liefern. In anderen Ausführungsformen kann die steuerbare Stromquelle 104 mehrere Rückwärtsströme durch das Sense-Element 108 liefern. In den verschiedenen Ausführungsformen kann das Auswahlsignal SEL von einer Steuerschaltung oder von der Temperaturmessschaltung 102 geliefert werden. In den verschiedenen Ausführungsformen misst die Temperaturmessschaltung 102 eine einzelne Spannung oder mehrere Spannungen, eine für jeden durch das Sense-Element 108 gelieferten Rückwärtsstrom. Auf Basis der einzelnen Spannung oder der mehreren Spannungen kann die Temperaturmessschaltung 102 die Temperatur im Sense-Element 108 berechnen.
  • Gemäß einigen Ausführungsformen werden die Strommessschaltung 106 und die steuerbare Stromquelle 104 nicht zeitgleich betrieben. In solchen Ausführungsformen kann die Strommessschaltung 106 eine Strommessung durchführen und den Messstrom IM erzeugen, wenn der Messstrom ISEN durch das Sense-Element 108 geleitet wird. Gleichermaßen kann die Temperaturmessschaltung 102 mit der steuerbaren Stromquelle 104 eine Temperaturmessung durchführen, wenn der Messstrom ISEN nicht durch das Sense-Element 108 geleitet wird, d. h., wenn das Steuersignal CTL das Sense-Element 108 in einen AUS-, oder nichtleitenden, Zustand schaltet. Somit nutzen die Temperaturmessschaltung 102 und die Strommessschaltung 106 gemäß solchen Ausführungsformen das Sense-Element 108 gemeinsam, um sowohl die Temperatur als auch den Laststrom IL im Lastelement 110 zu bestimmen. In anderen Ausführungsformen können die hier beschriebenen Ansätze der Temperaturmessung auch auf das Lastelement 110 anstelle des Sense-Elements 108 angewendet werden. In noch weiteren Ausführungsformen kann das Messsystem 100 zwei Sense-Elemente enthalten, die an das Lastelement 110 gekoppelt sind. In solchen Ausführungsformen kann ein Sense-Element zum Erfassen des Stroms im Lastelement ausgebildet sein, und das andere Sense-Element kann zum Erfassen der Temperatur im Lastelement ausgebildet sein.
  • Wie hier oben erörtert wird, kann die Beziehung zwischen der Spannung über einem Halbleiterübergang und der Temperatur des Halbleiterübergangs verwendet werden, um die Temperatur auf Basis einer Spannungsmessung über dem Halbleiterübergang zu bestimmen. Dieser Ansatz kann auf einen Diodenübergang angewendet werden und als VBE-Temperaturmessung oder in einem anderen Fall als eine Delta-VBE-Temperaturmessung bezeichnet werden. 2 veranschaulicht einen Schaltplan einer Diodenschaltung 1000 gemäß dem Stand der Technik, um die VBE-Temperaturmessungsberechnungen aufzuzeigen. Die Diodenschaltung 1000 enthält die Halbleiterdiode 1002, die Stromquellen 1004 und 1006, die an die Versorgungsspannung VDD gekoppelt sind, und den Umschalter 1008. Der Umschalter 1008 wird von der Umschaltsteuerung TCTL gesteuert, um zwischen Liefern von Vorwärtsstrom IC aus der Stromquelle 1004 und Mehrfachvorwärtsstrom N·IC aus der Stromquelle 1006 zu schalten, wobei N ein Faktor zum Vervielfachen des Vorwärtsstroms IC ist.
  • Wenn ein Strom durch eine Diode fließt, wird der Spannungsabfall VD über der Diode durch die folgende Gleichung gegeben:
    Figure DE102015118345A1_0002
  • Wobei gilt: n ist der Idealitätsfaktor, k ist die Boltzmann-Konstante, T ist die Temperatur, q ist die Einheit von Elementarladung eines Elektrons, IC ist der Vorwärtsstrom in der Diode, und IS ist der Sättigungsstrom der Diode bei Sperrvorspannung. Der Spannungsabfall VD kann auch als eine Basis-Emitter-Spannung VBE bezeichnet werden, wenn die Diode Teil eines bipolaren Sperrschichttransistors (BJT) oder eines parasitären BJT in einem anderen Transistortyp ist. Wie aus der Gleichung des Spannungsabfalls zu erkennen ist, ist die Temperatur ein Faktor beim Bestimmen des Spannungsabfalls VD. Wenn die Temperatur unter Verwendung einer einzelnen Diode gemessen wird, ist der Idealitätsfaktor n bekannt, der Sättigungsstrom IS der Diode bei Sperrvorspannung wird berechnet, der Vorwärtsstrom IC wird gemessen, und der Spannungsabfall VD wird gemessen. Allerdings hängt der Rückwärtssättigungsstrom IS von einer Reihe von Faktoren ab, einschließlich der Temperatur. Somit werden weitere Ableitungen durchgeführt, um die Temperatur zu bestimmen, wie ein Fachmann erkennen wird. In solchen Fällen kann das Bestimmen der Temperatur anhand eines einzelnen Vorwärtsstroms als eine VBE-Temperaturmessung bezeichnet werden.
  • Allerdings ist die Diodenschaltung 1000 dazu ausgebildet, eine Delta-VBE-Temperaturmessung unter Verwendung von zwei Vorwärtsströmen, IC und N·IC, durchzuführen. Das Verwenden der oben genannten Spannungsabfallgleichung für beide Vorwärtsströme, das Verwenden der Bezeichnung VBE Basis-Emitter-Spannung (wie bei einem Transistor angewendet) anstelle von VD, das Subtrahieren der resultierenden Gleichungen und das Lösen nach der Temperatur ergibt die resultierende Delta-VBE-Temperaturmessungsgleichung für die Temperatur:
    Figure DE102015118345A1_0003
  • Somit veranschaulicht die Diodenschaltung 1000 das Durchführen der Delta-VBE-Temperaturmessung an der Halbleiterdiode 1002 durch Steuern des Umschalters 1008 unter Verwendung der Umschaltsteuerung TCTL, um Vorwärtsstrom IC aus der Stromquelle 1004 zu liefern, das Messen von VBE1 über der Halbleiterdiode 1002, während der Vorwärtsstrom IC geliefert wird, das Steuern des Umschalters 1008, um Mehrfachvorwärtsstrom N∙IC aus der Stromquelle 1006 zu liefern, und das Messen von VBE2 über der Halbleiterdiode 1002, während der Mehrfachvorwärtsstrom N·IC geliefert wird. Bei Verwendung der oben genannten Delta-VBE-Temperaturmessungsgleichung kann die Temperatur genau berechnet werden.
  • Die VBE-Temperaturmessungen oder die Delta-VBE-Temperaturmessungen können in hier beschriebenen, ausführungsgemäßen Temperaturmessschaltungen und -steuerungen enthalten sein.
  • 3 veranschaulicht einen Schaltplan eines anderen ausführungsgemäßen Messsystems 101, das die Strommessschaltung 106, die Temperaturmessschaltung 112, den Multiplexer 114, die Stromquellen 116_0, 116_1 und 116_m und das Halbleiterleitungselement 118 enthält. Das Halbleiterleitungselement 118 kann den Lasttransistor 120, der Laststrom IL zwischen dem Eingangslastanschluss IN und dem Ausgangslastanschluss OUT leitet, und den Messtransistor 122 enthalten. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen bestimmt die Strommessschaltung 106 den Laststrom IL auf Basis der zweiten Messspannung VM2 und der dritten Messspannung VM3, wie hier oben beschrieben wird, und die Temperaturmessschaltung 112 bestimmt die Temperatur im Halbleiterleitungselement 118. In einigen Ausführungsformen können die Temperaturmessschaltung 112 und die Strommessschaltung 106 abwechselnd betrieben werden, so dass lediglich eine Messschaltung zur Zeit aktiv ist.
  • In verschiedenen Ausführungsformen enthalten der Lasttransistor 120 und der Messtransistor 122 die Body-Diode 121 bzw. die Body-Diode 123. Das Steuersignal CTL steuert sowohl den Lasttransistor 120 als auch den Messtransistor 122, um den Laststrom IL und den Messstrom ISEN in einer ersten Richtung zu leiten. In solchen Ausführungsformen kann die Temperaturmessschaltung 112 das Auswahlsignal SEL generieren, das den Multiplexer 114 steuert, um eine der Stromquellen 116_0–116_m an den Messtransistor 122 und die Body-Diode 123 zu koppeln. Auf Basis des Auswahlsignals SEL und des Multiplexers 114 injiziert eine der Stromquellen 116_0–116_m einen oder eine Gruppe von Strömen I0, I1, ... und Im durch die Body-Diode 123 in einer zweiten Richtung, entgegengesetzt zur ersten Richtung. Die Temperaturmessschaltung 112 misst die erste Messspannung VM1 und die zweite Messspannung VM2 für jeden der Injektionsströme I0–Im. In solchen Ausführungsformen ist eine Basis-Emitter-Spannung VBE gleich der Differenz zwischen der ersten Messspannung VM1 und der zweiten Messspannung VM2. Somit werden die Basis-Emitter-Spannungen VBE0, VBE1, ... und VBEm für jeden der Injektionsströme I0–Im bestimmt. Auf Basis der Messspannungen (VB0–VBEm) kann die Temperaturmessschaltung 112 die Temperatur des Messtransistors 122 unter Verwendung des hier oben beschriebenen Ansatzes der Delta-VBE-Temperaturmessung bestimmen. In alternativen Ausführungsformen können der Lasttransistor 120 und der Messtransistor 122 mit separaten Steuersignalen gesteuert werden, wie hier oben in Bezug auf 1 beschrieben wird, um verschiedene Messungs- und Leitungsmodi unabhängig zu steuern.
  • In verschiedenen Ausführungsformen können die Stromquellen 116_0–116_m durch den Multiplexer 114 in zahlreichen Variationen angewendet werden. Zum Beispiel sind die Ströme I0–Im in einer ersten Ausführungsform alle gleich, und der Multiplexer wählt die Stromquelle 116_0 für einen ersten Injektionsstrom I0 aus und eine Gruppe von Stromquellen 116_1–116_m für einen zweiten Injektionsstrom N·I0 aus, wobei N das Vielfache des ersten Stroms ist und der Anzahl der Stromquellen m in der Gruppe entspricht. Die Anzahl der Stromquellen m kann irgendeine Zahl sein. Für ein spezifisches Beispiel: Wenn die Anzahl der Stromquellen m in der Gruppe 9 beträgt, entsprechend 10 Stromquellen insgesamt, wird der erste Injektionsstrom I0 von der Stromquelle 116_0 injiziert, und der zweite Injektionsstrom (N = 9)·I0 wird von der Gruppe der Stromquellen 116_1–116_9 injiziert. In anderen Ausführungsformen kann die erste Gruppe von Injektionsströmen irgendeine Anzahl oder ein Vielfaches von Strömen enthalten, und die zweite Gruppe von Injektionsströmen kann irgendeine Anzahl oder ein Vielfaches von Strömen enthalten.
  • Als ein anderes Beispiel: In einer zweiten Ausführungsform können der erste und der zweite Injektionsstrom viele Male wiederholt und jeder Injektionsstrom kann über jede Stromquelle zyklisch durchlaufen werden. Das zyklische Durchlaufen der Stromquellen kann den Einfluss von Schwankungen der Stromquellen minimieren. In einer spezifischen Ausführungsform werden die Stromquellen 116_0–116_m gemäß einem Verfahren zyklisch durchlaufen, das als dynamische Elementeabstimmung bezeichnet wird. In einem Beispiel kann die Gesamtzahl der Stromquellen 9 sein, mit N = m = 8, und der von jeder der Stromquellen 116_0–116_8 gelieferte Strom ist im Wesentlichen gleich oder gleich innerhalb von Verarbeitungsschwankungen. In solch einem Ausführungsbeispiel wird ein erster Umlauf durchgeführt, wobei der erste Injektionsstrom der Strom I0 aus der Stromquelle 116_0 und der zweite Injektionsstrom der Strom (N = 8)·I0 (gleich der Summe I1 + I2 + I3 + I4 + I5 + I6 + I7 + I8) aus den Stromquellen 116_1–116_8 ist. Im Anschluss an den ersten Umlauf wird ein zweiter Umlauf durchgeführt, wobei der erste Injektionsstrom der Strom I1 (mit I1 = I0) aus der Stromquelle 116_1 und der zweite Injektionsstrom der Strom (N = 8)·I0 (gleich der Summe I0 + I2 + I3 + I4 + I5 + I6 + I7 + I8) aus den Stromquellen 116_0 und 116_2–116_8 ist. Im Anschluss an den zweiten Umlauf können ein dritter, vierter, fünfter und zusätzliche Umläufe durchgeführt werden. In jedem Umlauf kann die Temperatur des Messtransistors 122 unter Verwendung von Spannungen berechnet werden, die gemessen wurden, während der erste Strom injiziert wird und während der zweite Strom injiziert wird, basierend auf dem hier oben beschriebenen Delta-VBE-Temperaturmessverfahren. Auf Basis der mehreren durchgeführten Umläufe können die berechneten Temperaturen aus jedem Umlauf für eine genauere Temperaturmessung gemittelt werden.
  • In verschiedenen Ausführungsformen kann irgendeine Anzahl von Stromquellen 116_0–116_m in irgendeiner Reihenfolge angewendet werden, um verschiedene Typen von Delta-VBE-Temperaturmessungen durchzuführen. In einigen Ausführungsformen kann die Temperaturmessschaltung 112 eine analoge Berechnungsschaltung enthalten, die das Temperaturmesssignal TM auf Basis der Messspannungen generiert. In anderen Ausführungsformen kann die Temperaturmessschaltung 112 eine Spannungsmessschaltung, einen Analog-Digital-Wandler (ADC) und eine digitale Berechnungsschaltung enthalten, die das Temperaturmesssignal TM auf Basis der Messspannungen generiert. In einer speziellen Ausführungsform ist die digitale Berechnungsschaltung ein Mikrocontroller, der an den Messtransistor 122 und den Lasttransistor 120 gekoppelt ist.
  • In speziellen Ausführungsformen sind der Lasttransistor 120 und der Messtransistor 122 Feldeffekttransistoren (FETs), wie zum Beispiel n-Typ- oder p-Typ-FETs (NFET oder PFET) mit der parasitären Body-Diode 121 bzw. der parasitären Body-Diode 123. In einigen Ausführungsformen können der Lasttransistor 120 und der Messtransistor 122 als vertikale oder planare Halbleiterelemente oder Fin-Typ-Transistoren (FinFETs) umgesetzt sein. In einer Ausführungsform sind der Lasttransistor 120 und der Messtransistor 122 als selbstleitende Transistoren, wie zum Beispiel JFETs, umgesetzt. In den verschiedenen Ausführungsformen ist das Halbleiterleitungselement 118 in einem einzigen Halbleitersubstrat gebildet, und der Messtransistor 122 wird in der Nähe des Lasttransistors 120 im Halbleitersubstrat gebildet. In einer speziellen Ausführungsform sind der Lasttransistor 120 und der Messtransistor 122 als unterschiedlich bemessene Elemente unter Verwendung der gleichen Halbleiterelementestruktur gebildet. In einigen Ausführungsformen sind der Lasttransistor 120 und der Messtransistor 122 mit der gleichen Geometrie, aber unterschiedlichen Transistorbreiten gebildet. In einer speziellen Ausführungsform reicht das Verhältnis der Breite des Messtransistors 122 zur Breite des Lasttransistors 120 von 1:1.000 bis 1:50.000. In einer anderen Ausführungsform kann das Verhältnis der Breiten von 1:10.000 bis 1:30.000 reichen. In anderen Ausführungsformen liegt das Verhältnis der Breiten außerhalb dieser Bereiche.
  • In spezifischen Ausführungsformen wird die Temperatur des Lasttransistors 120 auf Basis des Bestimmens der Temperatur des Messtransistors 122 genau bestimmt, wie hier oben beschrieben wird, weil der Lasttransistor 120 und der Messtransistor 122 im gleichen Halbleitersubstrat in der Nähe integriert sind. In einer alternativen Ausführungsform können die hier oben beschriebenen, ausführungsgemäßen Ansätze der Temperaturmessung durchgeführt werden, um die Temperatur des Lasttransistors 120 unter Verwendung der Body-Diode 121 direkt zu messen, anstatt die Body-Diode 123 im Messtransistor 122 zu verwenden.
  • In anderen Ausführungsformen kann das Auswahlsignal SEL von einer anderen Steuerung (nicht dargestellt) geliefert werden. Als ein weiteres Beispiel: Der Eingangslastanschluss IN kann an eine Leistungsversorgung oder eine andere Leistungseingabeschaltung (nicht dargestellt) gekoppelt sein, und der Ausgangslastanschluss OUT kann an irgendeine Art von elektrischer Last oder weiteren Schaltstufen in einer Leistungsversorgung (nicht dargestellt) gekoppelt sein.
  • 4 veranschaulicht einen Schaltplan eines weiteren ausführungsgemäßen Messsystems 130, das das Halbleiterleitungselement 118, die Stromquelle 132, die Stromquelle 134, den Operationsverstärker (Opamp) 142, die Messstromquelle 144, die Bias-Stromquelle 146 und die Bias-Spannungsquelle 148 enthält. Das Halbleiterleitungselement 118 enthält den Lasttransistor 120 und den Messtransistor 122, die durch das Steuersignal CTL gesteuert werden, wie hier oben weiter beschrieben wird. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen veranschaulicht das Messsystem 130 eine detailliertere, spezielle Temperatur- und Strommessschaltung. In solchen Ausführungsformen werden die Schalter 136 und 138 durch das Auswahlsignal SEL0 und SEL1 gesteuert, um Strom I0 bzw. N·I0 in die Body-Diode 123 des Messtransistors 122 zu injizieren. Wenn jeder Injektionsstrom I0 und N·I0 injiziert wird, misst eine Spannungsmessschaltung (nicht dargestellt), die an eine Temperaturberechnungsschaltung (nicht dargestellt) gekoppelt ist, die Basis-Emitter-Spannung VBE, wie zum Beispiel VBE1 für den Strom I0 und VBE2 für den Strom N∙I0, um den hier oben beschriebenen Ansatz der Delta-VBE-Temperaturmessung durchzuführen. In einigen Ausführungsformen reicht N von 2 bis 32. In anderen Ausführungsformen ist N größer als 32. In einigen Ausführungsformen ist N nur ganzzahlige Vielfache oder annähernd ganzzahlige Vielfache. In anderen Ausführungsformen schließt N nicht ganzzahlige Vielfache ein.
  • In anderen Ausführungsformen werden zum Beispiel andere Konfigurationen von Stromquellen mit Schaltern oder Auswahlsignalen, als in Bezug auf 3 beschrieben worden ist, verwendet. In noch einer weiteren Ausführungsform kann zum Beispiel eine steuerbare Stromquelle anstelle der Stromquelle 132, der Stromquelle 134, des Schalters 136 und des Schalters 138, wie sie mit Bezug auf 1 beschrieben worden sind, verwendet werden.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen setzen der Schalter 140, der Operationsverstärker 142, die Messstromquelle 144, die Bias-Stromquelle 146 und die Bias-Spannungsquelle 148 eine Strommessschaltung unter Verwendung des Messtransistors 122 um. In solchen Ausführungsformen ist der Schalter 136 oder der Schalter 138 geschlossen oder in einem leitenden Zustand, und der Schalter 140 ist geöffnet oder in einem nichtleitenden Zustand, wenn eine Temperaturmessung für den Messtransistor 122 durchgeführt wird. Gleichermaßen sind der Schalter 136 und 138 geöffnet und der Schalter 140 ist geschlossen, wenn eine Strommessung unter Verwendung des Messtransistors 122 durchgeführt wird.
  • In verschiedenen Ausführungsformen ist der Messtransistor 122 dazu ausgebildet, den Messstrom ISEN proportional zum Laststrom IL zu generieren, basierend auf dem Verhältnis der Transistorgrößen zwischen dem Lasttransistor 120 und dem Messtransistor 122, das zum Beispiel im Bereich von 1:1.000 bis 1:50.000 liegen kann, wie hier oben beschrieben wird. Wenn der Schalter 140 geschlossen ist, leitet die Bias-Stromquelle 146 in solchen Ausführungsformen den Bias-Strom Ibias als Messstrom ISEN. Der Operationsverstärker 142 nimmt die Ausgangsspannung VOUT vom Ausgangslastanschluss OUT und die Erfassungsspannung VSEN vom Messknoten SEN auf und steuert den Bias-Strom Ibias, so dass beide Spannungen gleich sind. Wenn zum Beispiel die Erfassungsspannung VSEN größer als die Ausgangsspannung VOUT ist, wird der Bias-Strom Ibias erhöht, um die Erfassungsspannung VSEN zu verringern. Wenn die Erfassungsspannung VSEN kleiner als die Ausgangsspannung VOUT ist, wird der Bias-Strom Ibias verringert, um die Erfassungsspannung VSEN zu erhöhen. Das Ausgangssignal des Operationsverstärkers 142 steuert auch die Messstromquelle 144 zum Erzeugen des Messstroms IM. Die Messstromquelle 144 und die Bias-Stromquelle 146 sind abgestimmte Stromquellen, z. B. als Stromspiegel ausgebildet, damit der Messstrom IM proportional zum Bias-Strom Ibias ist. Somit ist in solchen Ausführungsformen der Messstrom IM proportional zum Bias-Strom Ibias und folglich ebenfalls proportional zum Laststrom IL. In verschiedenen Ausführungsformen basiert die Proportionalität auf dem Verhältnis der Transistorgrößen zwischen Messtransistor 122 und Lasttransistor 120 und dem Spiegelverhältnis zwischen der Messstromquelle 144 und der Bias-Stromquelle 146. In verschiedenen Ausführungsformen spannt die Bias-Spannungsquelle 148 die Messstromquelle 144 und die Bias-Stromquelle 146 vor. In solchen Ausführungsformen stellt die Bias-Spannungsquelle 148 einen angemessenen Spannungsabfall über der Bias-Stromquelle 146 bereit, um sachgerechten Betrieb zu ermöglichen.
  • Gemäß einigen Ausführungsformen steuert der Operationsverstärker 142 die Messstromquelle, ohne irgendeinen Reihenwiderstand zum Lastpfad des Ausgangslastanschlusses OUT hinzuzufügen. Somit kann der Messstrom IM zum Beispiel mit einem Transimpedanzverstärker oder einem Shunt-Widerstand gemessen werden, ohne dass der Lastpfad beeinflusst wird. Auf Basis des Messstroms IM kann der Laststrom IL unter Verwendung der proportionalen Beziehung zwischen dem Messstrom IM und dem Laststrom IL berechnet werden.
  • 5 veranschaulicht ein Signalformdiagramm eines ausführungsgemäßen Messsystems 130 im Betrieb. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen veranschaulicht 5 ein ausführungsgemäßes Messsystem, erstens in einem Strommessbetrieb oder Modus während des Zeitraums tcurr und zweitens in einem Temperaturmessbetrieb oder Modus während des Zeitraums ttemp. Während des Strommessmodus im Zeitraum tcurr werden der Lasttransistor und der Messtransistor, wie zum Beispiel der Lasttransistor 120 und der Messtransistor 122, durch das Steuersignal CTL zum Einschalten oder Arbeiten in einem leitenden Zustand aktiviert. Während das Steuersignal CTL im Zeitraum tcurr eingeschaltet ist, wird das Auswahlsignal SEL2 eingeschaltet, um den Schalter 140 zu schließen und den Bias-Strom Ibias als Messstrom ISEN durch den Schalter 140 zu leiten. Wie gezeigt wird, ist der Messstrom ISEN, während das Auswahlsignal SEL2 eingeschaltet ist, gleich dem Bias-Strom Ibias. Während des Zeitraums tcurr kann eine Strommessung unter Verwendung des Operationsverstärkers 142 und der Messstromquelle 144 durchgeführt werden, um den Messstrom IM zu erzeugen, wie oben in Bezug auf 4 beschrieben wird.
  • In verschiedenen Ausführungsformen kann im Anschluss an die Strommessung während des Zeitraums tcurr eine Temperaturmessung während des Zeitraums ttemp durchgeführt werden. Für die Temperaturmessung wird das Auswahlsignal SEL2 ausgeschaltet, was den Schalter 140 öffnet, und das Steuersignal CTL wird ebenfalls ausgeschaltet, was bewirkt, dass der Lasttransistor 120 und der Messtransistor 122 im Sperrzustand arbeiten. Zur gleichen Zeit, in der ersten Hälfte des Zeitraums ttemp, wird das Auswahlsignal SEL0 eingeschaltet, was den Schalter 136 schließt, um den Rückwärtsstrom I0 aus der Stromquelle 132 in die Body-Diode 123 zu injizieren. Während des Zeitraums, während der Strom I0 in die Body-Diode 123 injiziert wird, kann VBE1 über dem Messtransistor 122 gemessen werden, wie oben in Bezug auf 4 beschrieben wird.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen wird während der zweiten Hälfte des Zeitraums ttemp das Auswahlsignal SEL0 ausgeschaltet, was den Schalter 136 öffnet, und das Auswahlsignal SEL1 wird eingeschaltet, was den Schalter 138 schließt, um den Rückwärtsstrom N·I0 aus der Stromquelle 134 in die Body-Diode 123 zu injizieren. Während des Zeitraums, während der Strom N·I0 in die Body-Diode 123 injiziert wird, kann VBE2 über dem Messtransistor 122 gemessen werden. Wie in 5 gezeigt wird, ist der Messstrom ISEN, der während des Zeitraums ttemp im Messtransistor 122 fließt, gleich dem Strom I0 für die erste Hälfte des Zeitraums ttemp und gleich dem Strom N·I0 für die zweite Hälfte des Zeitraums ttemp. Weiterhin weist der Messstrom ISEN während des Strommessmodus im Zeitraum tcurr die entgegengesetzte Polarität auf wie der Messstrom ISEN während des Temperaturmessmodus im Zeitraum ttemp. Dies entspricht dem Leiten eines Stroms in der ersten Richtung durch den Leitungspfad des Messtransistors 122 und dem Leiten eines Stroms in der zweiten Richtung, entgegengesetzt zur ersten, durch die parasitäre Body-Diode des Messtransistors 122.
  • In einigen Ausführungsformen können der Strommessmodus und der Zeitraum tcurr irgendeine zeitliche Länge aufweisen, und der Temperaturmessmodus und der Zeitraum ttemp können irgendeine zeitliche Länge aufweisen. In einigen speziellen Ausführungsformen liegen die zeitlichen Längen in der Größenordnung der Schaltfrequenz des Steuersignals CTL und des Lasttransistors 120. In weiteren speziellen Ausführungsformen liegen die Zeiträume tcurr und ttemp im Bereich von 500 ns bis 50 µs. In weiteren speziellen Ausführungsformen liegen die Zeiträume tcurr und ttemp außerhalb dieses Bereichs. Andere ausführungsgemäße Messsysteme können auf ähnliche Art und Weise betrieben werden, wie in 5 für das Messsystem 130 gezeigt wird.
  • 6a veranschaulicht einen Schaltplan eines ausführungsgemäßen Schalt- und Messsystems 131a, das das Messsystem 130, wie es oben in Bezug auf die 4 und 5 beschrieben wurde, zusammen mit den Spannungsmessschaltungen, dem Mikrocontroller 150, dem Analog-Digital-Wandler (ADC) 152, dem Multiplexschalter 156 und dem Pulsbreitenmodulator (PWM) 154 enthält. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen arbeitet das Messsystem 130 wie oben beschrieben, und die anderen Komponenten stellen eine ausführungsgemäße Kopplung für ein vollständiges Schalt- und Messsystem 131 bereit. Der Operationsverstärker 158 und der Widerstand R1 arbeiten als Transimpedanzverstärker, um den Messstrom IM in die Strommessspannung VCURR umzuwandeln. Gleichermaßen arbeiten der Operationsverstärker 160 und die Widerstände R2, R3, R4 und R5 als eine floatende Spannungsmessschaltung, um die Basis-Emitter-Spannung VBE zu messen und die gemessene Spannung als Temperaturmessspannung VTEMP auszugeben.
  • In verschiedenen Ausführungsformen nimmt der Multiplexschalter 156 die Strommessspannung VCURR und die Temperaturmessspannung VTEMP auf und wählt zwischen ihnen aus, um eine der Messspannungen an den ADC 152 zu koppeln, der ein umgewandeltes Digitalsignal an den Mikrocontroller 150 liefert. In einigen Ausführungsformen führt der Mikrocontroller 150 Berechnungen durch, um den Laststrom IL und die Temperatur des Messtransistors 122 und des Lasttransistors 120 zu bestimmen. Zum Beispiel kann der Mikrocontroller 150 die Berechnungen für den Ansatz der oben mit Bezug auf 2 beschriebenen Delta-VBE-Temperaturmessung durchführen.
  • Gemäß einigen Ausführungsformen steuert der Mikrocontroller 150 den PWM 154, um das Schaltsteuersignal CTL zum Schalten des Lasttransistors 120 und des Messtransistors 122 zu generieren. Das Steuersignal CTL kann am PWM 154 generiert und durch den Gate-Treiber 162 angesteuert werden. Der PWM 154 kann in einem größeren System, wie zum Beispiel einer Halbbrücken-Schaltschaltung, auch Steuersignale für andere Transistoren (nicht dargestellt) generieren.
  • In speziellen Ausführungsformen kann der ADC 152 zum Beispiel ein 12-Bit-ADC mit sukzessiver Approximation sein. In anderen Ausführungsformen kann der ADC 152 ein anderer ADC-Typ sein und mehr oder weniger Bits einschließen. Weiterhin wird der Multiplexschalter 156 von einer Steuerschaltung gesteuert, wie zum Beispiel dem Mikrocontroller 150, und kann ein Multiplexer oder ein anderer Typ Schaltkonfiguration sein. In einigen Ausführungsformen kann der Multiplexschalter 156 in einem größeren System Messsignale von anderen Sensoren (nicht dargestellt) aufnehmen. Zum Beispiel kann der Multiplexschalter 156 Temperatur- und Strom-Spannungssignale aus anderen Transistoren in einem Schaltnetzteil (SMPS, Switched Mode Power Supply) aufnehmen, das mehrere Transistoren enthält, wie zum Beispiel in einer Halbbrücken- oder einer Vollbrückenkonfiguration.
  • 6b veranschaulicht einen Schaltplan eines anderen ausführungsgemäßen Schalt- und Messsystems 131b, das das Messsystem 130, wie es oben in Bezug auf die 4 und 5 beschrieben wurde, zusammen mit den Spannungsmessschaltungen, dem Mikrocontroller 150, dem Spannungs-ADC 153, dem Strom-ADC 155 und dem Pulsbreitenmodulator (PWM) 154 enthält. Das Schalt- und Messsystem 131b enthält die gleichen Elemente wie das Schalt- und Messsystem 131a, wie es hier oben mit Bezug auf 6a beschrieben wurde, mit Ausnahme des Spannungs-ADC 153 und des Strom-ADC 155 zum Koppeln an den Mikrocontroller 150. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen nimmt der Strom-ADC 155 den Messstrom IM direkt auf und stellt das digitale Stromsignal DCURR, das dem Messstrom IM entspricht, für den Mikrocontroller 150 bereit. Gleichermaßen nimmt der Spannungs-ADC 153 die Temperaturmessspannung VTEMP aus dem Operationsverstärker 160 auf und stellt das digitale Temperatursignal DTEMP, das der Temperaturmessspannung VTEMP entspricht, für den Mikrocontroller 150 bereit. In solchen Ausführungsformen wird ein Multiplexer vermieden, und jeder ADC ist direkt an den Mikrocontroller 150 gekoppelt. In anderen Ausführungsformen können ein Multiplexer und eine einzelne Kopplung verwendet werden. In verschiedenen Ausführungsformen können der Spannungs-ADC 153 und der Strom-ADC 155 zum Beispiel als verschiedene ADC-Typen umgesetzt sein, wie zum Beispiel als 12-Bit-, 16-Bit-, 24-Bit-ADCs, und können zum Beispiel als Register-ADCs mit sukzessiver Approximation umgesetzt sein.
  • 7 veranschaulicht einen Schaltplan eines ausführungsgemäßen Schaltsystems 170, das hier beschriebene, ausführungsgemäße Messsysteme enthält. Das Schaltsystem 170 enthält das High-Side-Halbleiterleitungselement 172, das Low-Side-Halbleiterleitungselement 174, die integrierte (IC-)Treiberschaltung 176, die Leistungssteuerung 178 und den Low-Dropout-(LDO-)Regler 180. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen stellt die Leistungssteuerung 178 das pulsbreitenmodulierte Schalttreibersignal PWM für das Treiber-IC 176 bereit. Auf Basis des Treibersignals PWM stellt das Treiber-IC 176 das High-Side-Steuersignal HSCTL für den High-Side-Transistor 182 und den High-Side-Messtransistor 186 im High-Side-Halbleiterleitungselement 172 bereit und stellt ebenfalls das Low-Side-Steuersignal LSCTL für den Low-Side-Transistor 184 und den Low-Side-Messtransistor 188 im Low-Side-Halbleiterleitungselement 174 bereit.
  • In verschiedenen Ausführungsformen werden der High-Side-Transistor 182 und der Low-Side-Transistor 184 vom Treiber-IC 176 und der Leistungssteuerung 178 gesteuert, um die Eingangsspannung VIN durch Abwechseln von Schalten und Leiten von ILOAD durch die Ausgangsinduktivität LOUT in die Versorgungsausgangsspannung VOUT umzuwandeln. Die Ausgangsinduktivität LOUT und der Ausgangskondensator COUT arbeiten als Filterelemente zum Umsetzen verschiedener Schaltoperationen. In einigen Ausführungsformen ist die Halbbrückenkonfiguration, die den High-Side-Transistor 182 und den Low-Side-Transistor 184 enthält, durch die Ausgangsinduktivität LOUT mit einer anderen Halbbrückenkonfiguration gekoppelt, was eine Vollbrücken-Schaltschaltung bildet.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen enthält das Treiber-IC 176 Temperatur- und Strommessschaltungen und ist dazu ausgebildet, wie hier beschrieben, Temperatur- und Strommessungen für das High-Side-Halbleiterleitungselement 172 oder das Low-Side-Halbleiterleitungselement 174 auf Basis der High-Side-Spannungsmesswerte VMHS1, VMHS2 und VMHS3 für die High-Side und der Low-Side-Spannungsmesswerte VMLS1, VMLS2 und VMLS3 für die Low-Side durchzuführen. In einigen Ausführungsformen generiert das Treiber-IC 176 die Strommessspannung VCURR und die Temperaturmessspannung VTEMP und liefert beide Spannungen an die Leistungssteuerung 178. In einer speziellen Ausführungsform generiert das Treiber-IC 176 die High-Side-Strommessspannung VHSCURR und die High-Side-Temperaturmessspannung VHSTEMP für das High-Side-Halbleiterleitungselement 172 und generiert die Low-Side-Strommessspannung VLSCURR und die Low-Side-Temperaturmessspannung VLSTEMP für das Low-Side-Halbleiterleitungselement 174. Die Leistungssteuerung 178 kann Berechnungen zum Bestimmen von Strom- oder Temperaturwerten auf Basis der Strommessspannung VCURR (High-Side VHSCURR oder Low-Side VLSCURR) und der Temperaturmessspannung VTEMP (High-Side VHSTEMP oder Low-Side VLSTEMP) durchführen. Zum Beispiel kann die Leistungssteuerung 178 die Delta-VBE-Temperaturmessberechnungen durchführen. In einigen Ausführungsformen kann die Leistungssteuerung 178 als ein Mikrocontroller oder eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC) umgesetzt sein.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen wird der Leistungssteuerung 178 eine geregelte Spannung vom LDO-Regler 180 geliefert, wie zum Beispiel 3,3 V. Der Eingangskondensator CIN kann die Eingangsspannung VIN stabilisieren. In einigen Ausführungsformen enthält die Leistungsstufe 190 das Treiber-IC 176, das High-Side-Halbleiterleitungselement 172 und das Low-Side-Halbleiterleitungselement 174. Die Leistungsstufe 190 kann ein System-in-Package sein, das jedes Element in einem einzigen Package enthält. In einer alternativen Ausführungsform ist die Leistungsstufe 190 ein einziges IC. In einigen speziellen Ausführungsformen kann die Leistungsstufe 190 nur ein einziges High-Side-Halbleiterleitungselement 172 oder ein einziges Low-Side-Halbleiterleitungselement 174 entweder als ein einzelnes IC oder als ein System-in-Package enthalten.
  • 8 veranschaulicht ein Blockschaltbild für ein ausführungsgemäßes Betriebsverfahren 200 zum Betreiben eines ausführungsgemäßen Messsystems in den Schritten 202–208. Gemäß einer Ausführungsform beinhaltet der Schritt 202 das Vorspannen eines Messtransistors, um Strom durch einen ersten Leitungskanal in einer ersten Richtung während eines ersten Modus zu leiten. In solchen Ausführungsformen ist der Messtransistor in einem Halbleiterkörper mit einem Lasttransistor integriert, der einen zweiten Leitungskanal aufweist. Der erste Leitungskanal und der zweite Leitungskanal sind an einen Eingangsknoten gekoppelt. In solchen Ausführungsformen kann der erste Modus ein Stromleitungsmodus oder ein Strommessmodus sein. Der Schritt 204 beinhaltet das Injizieren eines Messstroms in eine Body-Diode des Messtransistors während eines zweiten Modus. Der Messstrom wird in einer zweiten Richtung injiziert, die der ersten Richtung entgegengesetzt ist. In einer solchen Ausführungsform beinhaltet der erste Modus das Leiten von Strom in der ersten Richtung durch den Leitungskanal des Messtransistors, und der zweite Modus beinhaltet das Injizieren von Strom in der zweiten Richtung durch oder in die Body-Diode des Messtransistors. Der zweite Modus kann ein Temperaturmessmodus sein. In einem speziellen Ausführungsbeispiel ist der Leistungstransistor ein Leistungs-MOSFET, und im zweiten Modus wird Strom durch die parasitäre Body-Diode des Leistung-MOSFET injiziert.
  • Gemäß einer Ausführungsform beinhaltet der Schritt 206 das Messen einer ersten Spannung über dem Messtransistor, wenn der Messstrom in die Body-Diode injiziert wird. Die erste Spannung kann in einigen Ausführungsformen als die Basis-Emitter-Spannung VBE bezeichnet werden. Der Schritt 208 beinhaltet das Bestimmen einer Temperatur des Messtransistors auf Basis der ersten Spannung. In solchen Ausführungsformen kann das Bestimmen der Temperatur das Durchführen des Ansatzes der VBE-Temperaturmessung beinhalten, wie hier oben weiter beschrieben wird. In anderen Ausführungsformen können Mehrfachströme in die Body-Diode injiziert, die Basis-Emitter-VBE-Spannungen können für jeden injizierten Strom gemessen und ein Ansatz der VBE-Delta-Temperaturmessung kann durchgeführt werden, wie hier oben weiter beschrieben wird. In alternativen Ausführungsformen kann das Betriebsverfahren 200 am Lasttransistor anstatt am Messtransistor durchgeführt werden. In solchen Fällen kann der Messtransistor entfallen.
  • In anderen Ausführungsformen können zusätzliche Schritte zum Betriebsverfahren 200 hinzugefügt werden, oder die Schritte können neu angeordnet werden, so dass sie eine andere Reihenfolge befolgen. In einer Ausführungsform können zusätzliche Schritte zum Durchführen einer Strommessung im ersten Modus hinzugefügt werden, wenn der Strom durch den Leitungskanal des Transistors geleitet wird.
  • Die 9a, 9b und 9c veranschaulichen Schaltpläne von beispielhaften Halbleiterelementen, die in ausführungsgemäßen Messsystemen verwendet werden. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen sind die 9a, 9b und 9c veranschaulichende Beispiele einer Lasttransistor- und einer Messtransistorkonfiguration. Diese Figuren sind nicht maßstabsgetreu und lassen verschiedene, Fachleuten bekannte Details und Varianten aus. 9a veranschaulicht eine Draufsicht des Halbleiterelements 250, das die Last-Source-Kontakte 252a, 252b, 252c und 252d, den Gaterunner 254 und den Sense-Source-Kontakt 256 enthält. Das Halbleiterelement 250 ist eine Umsetzungsform eines vertikalen Trench-Gate-Leistungs-MOSFET, der einen Lasttransistor und einen Messtransistor enthält. Der Lasttransistor wird zwischen den Last-Source-Kontakten 252a, 252b, 252c und 252d und dem Drain 258 (nicht dargestellt, siehe 9c) gebildet und wird durch Signale gesteuert, die über den Gaterunner 254 angelegt werden, der an mehrere Gate-Leitungen 262 (nicht dargestellt, siehe 9b und 9c) gekoppelt ist, die unterhalb des Gaterunners 254 verlaufen. Der Messtransistor wird im gleichen Halbleiter zwischen dem Sense-Source-Kontakt 256 und dem Drain 258 gebildet und wird ebenfalls von den gleichen, über den Gaterunner 254 angelegten Signalen gesteuert. Der Isolationsbereich 255 trennt den Sense-Source-Kontakt 256 vom Last-Source-Kontakt 252b.
  • In verschiedenen Ausführungsformen können mehrere Source-Kontakte verschiedener Größen verwendet werden. Obwohl vier Last-Source-Kontakte gezeigt werden, kann irgendeine Anzahl enthalten sein. Das Verhältnis der Transistorbreite für den Messtransistor zur Transistorbreite für den Lasttransistor kann auf den Bereich von 1:1000 bis zu 1:50.000 gesetzt werden. Das Verhältnis kann weiterhin auf den Bereich von 1:10.000 bis 1:30.000 eingeengt werden. In alternativen Ausführungsformen kann das Verhältnis außerhalb dieser Bereiche liegen.
  • 9b veranschaulicht eine erweiterte Draufsicht des Halbleiterelements 250 im Bereich 260, die den Source-Kontakt 252b zeigt, der mit den Gate-Leitungen 262 über den Last-Sources 264 liegt. 9b zeigt auch den Sense-Source-Kontakt 256, der mit den Gate-Leitungen 262 über der Sense-Source 266 liegt. Die Anzahl der Gate-Leitungen 262 kann von einer kleinen Anzahl bis zu einer großen Anzahl variieren. Weiterhin kann das Verhältnis von Transistorbreiten ungefähr in Beziehung zum Verhältnis der Anzahl der Gate-Leitungen 262 für die Sense-Source 266 zur Anzahl der Gate-Leitungen 262 für die Last-Source 264 stehen. Wie oben beschrieben wird, kann dieses Verhältnis größer als 1:1000 sein. In einigen alternativen Ausführungsformen kann das Verhältnis auch kleiner als 1:1000 sein. Zur Verbesserung der Übersichtlichkeit wird lediglich eine kleine Anzahl von Gate-Leitungen 262 veranschaulicht. Der Gaterunner 254 kontaktiert die Gate-Leitungen 262 und stellt den Gates vieler Last-und Messtransistoren die gleichen Signale bereit. Wie Fachleute erkennen werden, zeigt das Halbleiterelement 250 einen größeren vertikalen MOSFET, der aus mehreren kleineren, parallel verbundenen Transistoren gebildet wird.
  • 9c veranschaulicht einen schematischen Querschnitt 261 des Bereichs 260. Der Querschnitt 261 ist zur Vereinfachung weiter reduziert worden und veranschaulicht lediglich eine einzelne Gate-Leitung 262 für die Sense-Source 266 und vier Gate-Leitungen 262 für die Last-Source 264. Wie oben beschrieben wird, kann es eine größere Anzahl Gate-Leitungen für die Sense-Source 266 und für die Last-Source 264 geben. Zum Beispiel können einige Ausführungsformen 10 Gate-Leitungen 262 für die Sense-Source 266 und 10.000 Gate-Leitungen für die Last-Source 264 enthalten. Die Gate-Leitungen 262 sind von der Last-Source 264 und der Sense-Source 266 durch das Isoliermaterial 270 getrennt, das zum Beispiel aus einem Oxid bestehen kann. Die dotierten Bereiche 268 werden unter der Sense-Source 266 und der Last-Source 264 gebildet. In unterschiedlichen Ausführungsformen können die dotierten Bereiche 268 p- oder n-dotierte Bereiche sein und können auch sowohl dotierte Wannen p– oder n– als auch höher dotierte Bereiche n+ oder p+ innerhalb der Wannen enthalten, abhängig von den Wannen- und Halbleiterdotiermitteln. Der Drain 258 wird als ein Body-Kontakt im Halbleitersubstrat 272 gebildet.
  • In der veranschaulichten Ausführungsform werden die Gate-Leitungen 262 mit einer Gateelektrode gezeigt, die über einer Feldelektrode liegen, wobei beide Elektroden vom Isoliermaterial 270 umgeben sind. Diese veranschaulichte Ausführungsform ist ein vertikaler Trench-Gate-Transistortyp. In anderen Ausführungsformen wird lediglich eine Gateelektrode verwendet, und die Feldelektrode wird aus dem Graben weggelassen. In weiteren Ausführungsformen kann ein planarer, vertikaler Transistor verwendet werden. In noch weiteren alternativen Ausführungsformen kann irgendein Leistungstransistortyp mit irgendeiner Art Struktur verwendet werden. Wie hier oben erörtert wird, sind die 9a, 9b und 9c veranschaulichende Beispiele, die verschiedene, für Fachleute offensichtliche Details und Varianten auslassen.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen steuern die Gate-Leitungen 262 sowohl den Messtransistor, der zwischen der Sense-Source 266 und dem Drain 258 gebildet wird, als auch den Lasttransistor, der zwischen der Last-Source 264 und dem Drain 258 gebildet wird. Somit weisen der Messtransistor und der Lasttransistor gemeinsam genutzte Gate- und Drain-Verbindungen mit separaten Source-Verbindungen auf, wie hier oben in Bezug auf die anderen Figuren beschrieben wird. Der Sense-Source-Kontakt 256 und der Last-Source-Kontakt 252b werden schematisch im Querschnitt 261 gezeigt, um die gemeinsam genutzten Verbindungen zu veranschaulichen; allerdings liegt der Last-Source-Kontakt 252b nicht notwendigerweise über dem Sense-Source-Kontakt 256, wie gezeigt wird, sondern kann mit einer Metallisierungsstruktur gebildet werden, wie in 9b gezeigt wird. Der Sense-Source-Kontakt 256 und der Last-Source-Kontakt 252b können durch Metallisierungsebenen definiert werden, wie für Fachleute offensichtlich ist. In verschiedenen Ausführungsformen kann der hier mit Bezug auf die 9a, 9b und 9c beschriebene Messtransistor verwendet werden, um Strom oder Temperatur zu erfassen, wie hier oben mit Bezug auf die anderen Figuren beschrieben wird. Gemäß einigen Ausführungsformen kann das Halbleiterelement 250 zwei Messtransistoren enthalten, die auf eine ähnliche Art und Weise gebildet werden, wie der einzelne, in den 9a, 9b und 9c gezeigte Messtransistor. In solchen Ausführungsformen können die beiden Messtransistoren verwendet werden, um Strom und Temperatur separat zu erfassen.
  • Gemäß einer Ausführungsform beinhaltet ein Verfahren zum Betreiben einer Messschaltung das Vorspannen eines Messtransistors, um Strom durch einen ersten Leitungskanal in einer ersten Richtung während eines ersten Modus zu leiten, einen Messstrom in eine Body-Diode des Messtransistors während eines zweiten Modus zu injizieren, eine erste Spannung über dem Messtransistor zu messen, wenn der Messstrom injiziert wird, und eine Temperatur des Messtransistors auf Basis der ersten Spannung zu bestimmen. Wenn der Messstrom injiziert wird, wird er in einer zweiten Richtung injiziert, die der ersten Richtung entgegengesetzt ist. Der Messtransistor ist in einem Halbleiterkörper mit einem Lasttransistor integriert, der einen zweiten Leitungskanal aufweist, und der erste Leitungskanal und der zweite Leitungskanal sind an einen Eingangsknoten gekoppelt.
  • In verschiedenen Ausführungsformen weist der Messtransistor einen ersten Steueranschluss auf, der an einen Schaltsteuereingang gekoppelt ist, und der Lasttransistor weist einen zweiten Steueranschluss auf, der an den Schaltsteuereingang gekoppelt ist. Das Verfahren kann auch beinhalten, einen Bias-Strom für den ersten Leitungskanal während des ersten Modus bereitzustellen, der während des ersten Modus eine zweite Spannung zwischen dem Messknoten und dem Ausgangsknoten misst, und einen Strom, der im zweiten Leitungskanal fließt, auf Basis der zweiten Spannung zu bestimmen. In solchen Ausführungsformen ist der erste Leitungskanal an einen Messknoten gekoppelt, und der zweite Leitungskanal ist an einen Ausgangsknoten gekoppelt.
  • In verschiedenen Ausführungsformen beinhaltet das Injizieren des Messstroms während des zweiten Modus das Injizieren mehrerer Messströme in die Body-Diode des Messtransistors, das Messen der ersten Spannung beinhaltet das Messen mehrerer Spannungen über dem Messtransistor, wenn die mehreren Messströme injiziert werden, und das Bestimmen der Temperatur des Transistors beinhaltet das Bestimmen der Temperatur des Transistors auf Basis der mehreren Spannungen. In solchen Ausführungsformen werden die mehreren Messströme in der zweiten Richtung injiziert. Das Bestimmen der Temperatur des Transistors auf Basis der mehreren Spannungen kann das Bereitstellen der mehreren Spannungen über eine floatende Spannungsmessschaltung für eine Steuerung und das Berechnen der Temperatur auf Basis einer Spannungsdifferenz der mehreren Spannungen beinhalten.
  • Gemäß einer Ausführungsform enthält eine Messschaltung eine erste Schaltung, die zum Koppeln an einen Transistor ausgebildet ist, und die dazu ausgebildet ist, den Transistor vorzuspannen, um Strom durch einen ersten Leitungskanal in einer ersten Richtung zu leiten, eine steuerbare Stromquelle, die zum Koppeln an den Transistor ausgebildet ist, und eine Temperaturmessschaltung, die zum Koppeln an den Transistor ausgebildet ist. Die steuerbare Stromquelle ist auch dazu ausgebildet, einen ersten Messstrom in eine Body-Diode des Transistors zu injizieren, wobei der erste Messstrom in einer zweiten Richtung injiziert wird, die entgegengesetzt zur ersten Richtung ist. Die Temperaturmessschaltung ist dazu ausgebildet, eine erste Spannung über dem Transistor zu messen, wenn der erste Messstrom injiziert wird, und eine Temperatur des Transistors auf Basis der ersten Spannung zu bestimmen.
  • In verschiedenen Ausführungsformen ist die steuerbare Stromquelle auch dazu ausgebildet, einen zweiten Messstrom in den Transistor zu injizieren, um Strom durch die Body-Diode in der zweiten Richtung zu leiten. Die Temperaturmessschaltung kann weiterhin dazu ausgebildet sein, eine zweite Spannung über dem Transistor zu messen, wenn der zweite Messstrom aufgeschaltet wird, und die Temperatur des Transistors auf Basis der ersten Spannung und der zweiten Spannung zu bestimmen. In solch einer Ausführungsform kann der zweite Messstrom ein Vielfaches des ersten Messstroms sein.
  • In verschiedenen Ausführungsformen ist die steuerbare Stromquelle dazu ausgebildet, mehrere Messströme in den Transistor zu injizieren, um Strom durch die Body-Diode in der zweiten Richtung zu leiten, und die Temperaturmessschaltung ist dazu ausgebildet, mehrere Spannungen über dem Transistor zu messen, wenn die mehreren Messströme aufgeschaltet werden, und die Temperatur des Transistors auf Basis der ersten Spannung und der mehreren Spannungen zu bestimmen. Der Transistor kann einen Messtransistor mit einem ersten Leitungsanschluss enthalten, der an einen Eingangsknoten gekoppelt ist, einen zweiten Leitungsanschluss und einen Steueranschluss, der an einen Schaltsteuereingang gekoppelt ist. In solch einer Ausführungsform ist der Messtransistor zum Koppeln an einen Lasttransistor mit einem ersten Leitungsanschluss, der an den Eingangsknoten gekoppelt ist, einem zweiten Leitungsanschluss und einem Steueranschluss, der an den Schaltsteuereingang gekoppelt ist, ausgebildet. Der Messtransistor und der Lasttransistor sind im gleichen Halbleitersubstrat integriert.
  • In weiteren Ausführungsformen enthält die Messschaltung auch eine Strommessschaltung, die zum Koppeln an den zweiten Leitungsanschluss des Messtransistors ausgebildet ist und die zum Koppeln an den zweiten Leitungsanschluss des Lasttransistors ausgebildet ist. In solchen Ausführungsformen ist die Strommessschaltung zum Bestimmen des Stroms im Lasttransistor auf Basis einer Spannungsdifferenz zwischen dem zweiten Leitungsanschluss des Lasttransistors und dem zweiten Leitungsanschluss des Messtransistors ausgebildet. Die Messschaltung kann ebenfalls den Messtransistor und den Lasttransistor enthalten.
  • In noch weiteren Ausführungsformen enthält die erste Schaltung eine Steuerschaltung, die dazu ausgebildet ist, während eines Temperaturmessmodus die steuerbare Stromquelle zu aktivieren, um den ersten Messstrom in den zweiten Leitungsanschluss des Messtransistors zu injizieren und die Strommessung zu deaktivieren. Die Steuerschaltung ist auch dazu ausgebildet, während eines Strommessmodus die Strommessschaltung zu aktivieren, um den Messtransistor vorzuspannen, um Strom durch den ersten Leitungskanal zu leiten und die steuerbare Stromquelle zu deaktivieren.
  • In noch weiteren Ausführungsformen ist die Steuerschaltung an den Schaltsteuereingang gekoppelt und dazu ausgebildet, den Lasttransistor und den Messtransistor zu aktivieren (engl.: enable) und deaktivieren (engl.: disable), so dass der Lasttransistor einen Laststrom an eine Last liefert und der Messtransistor einen Messstrom, der proportional zum Strom im Lasttransistor ist, erzeugt. Die Steuerschaltung kann einen Mikrocontroller enthalten, der an die Temperaturmessschaltung und die Strommessschaltung gekoppelt ist. In einer solchen Ausführungsform ist der Mikrocontroller dazu ausgebildet, die Schritte des Bestimmens der Temperatur des Messtransistors und des Bestimmens des Stroms des Lasttransistors durchzuführen.
  • In verschiedenen Ausführungsformen enthält der Transistor einen Lasttransistor, der zwischen einen Eingangsknoten und einen Ausgangsknoten gekoppelt ist und der dazu ausgebildet ist, einen Laststrom zum Ausgangsknoten zu leiten.
  • Gemäß einer Ausführungsform ist eine Messschaltung dazu ausgebildet, an ein Leitungselement gekoppelt zu werden, das einen Messpfad zwischen einem Eingangsanschluss und einem Messanschluss und einen Lastpfad zwischen dem Eingangsanschluss und einem Ausgangsanschluss aufweist. Die Messschaltung enthält eine steuerbare Stromquelle, eine Temperaturmessschaltung und eine Strommessschaltung. Die steuerbare Stromquelle ist dazu ausgebildet, einen Temperaturmessstrom in den Messpfad zu injizieren, um den Temperaturmessstrom in einem ersten Modus in einer ersten Richtung zu leiten. Die Temperaturmessschaltung ist dazu ausgebildet, im ersten Modus eine erste Spannung zwischen dem Eingangsanschluss und dem Messanschluss zu messen und ein Temperatursignal auf Basis der ersten Spannung zu erzeugen, das proportional zu einer Temperatur des Leitungselements ist. Die Strommessschaltung ist dazu ausgebildet, den Messpfad vorzuspannen, um während eines zweiten Modus einen Messstrom in einer zweiten Richtung zu leiten, eine zweite Spannung zwischen dem Messanschluss und dem Ausgangsanschluss zu messen und einen Laststrom im Lastpfad auf Basis der zweiten Spannung zu bestimmen. In solch einer Ausführungsform ist die zweite Richtung entgegengesetzt zur ersten Richtung.
  • In verschiedenen Ausführungsformen enthält die Messschaltung weiterhin das Leitungselement, und das Leitungselement enthält einen Lasttransistor und einen Messtransistor. Der Lasttransistor weist einen ersten Leitungsanschluss auf, der an den Eingangsanschluss gekoppelt ist, einen zweiten Leitungsanschluss, der an den Ausgangsanschluss gekoppelt ist, und einen Steueranschluss, der an einen Schaltsteuereingang gekoppelt ist. Der Messtransistor weist einen ersten Leitungsanschluss auf, der an den Eingangsanschluss gekoppelt ist, einen zweiten Leitungsanschluss, der an den Messanschluss gekoppelt ist, und einen Steueranschluss, der an den Schaltsteuereingang gekoppelt ist.
  • In verschiedenen Ausführungsformen enthält die Strommessschaltung einen Schalter mit einem ersten Anschluss und einem zweiten Anschluss, die an den Messanschluss gekoppelt sind, eine Bias-Stromquelle, die an den ersten Anschluss gekoppelt ist und die dazu ausgebildet ist, den Messstrom zu liefern, einen Operationsverstärker an einen ersten Eingang, der an den ersten Anschluss gekoppelt ist, einem zweiten Eingang, der an den Ausgangsanschluss gekoppelt ist, und einen Operationsverstärkerausgang und eine Messstromquelle, die vom Operationsverstärkerausgang gesteuert wird und die dazu ausgebildet ist, einen proportionalen Messstrom zu erzeugen, der proportional zum Laststrom im Lastpfad ist. In solchen Ausführungsformen ist der Schalter dazu ausgebildet, im ersten Modus geöffnet und im zweiten Modus geschlossen zu sein.
  • In weiteren Ausführungsformen enthält die Messschaltung auch einen Analog-Digital-Wandler, der einen Analogeingang aufweist, der an die Temperaturmessschaltung gekoppelt ist und der dazu ausgebildet ist, das Temperatursignal aufzunehmen, und der einen Digitalausgang aufweist, der dazu ausgebildet ist, ein umgewandeltes digitales Temperaturmesssignal bereitzustellen. Die Messschaltung kann weiterhin eine Steuerung enthalten, die an den Digitalausgang gekoppelt ist und die dazu ausgebildet ist, die Temperatur des Leitungselements auf Basis des umgewandelten digitalen Temperatursignals zu berechnen. In solchen Ausführungsformen kann die Messschaltung auch einen Transimpedanzverstärker enthalten, der an die Messstromquelle gekoppelt ist und der dazu ausgebildet ist, den proportionalen Messstrom an einem Stromeingang aufzunehmen und ein Strommesssignal an einem Spannungsausgang bereitzustellen. Die Messschaltung kann auch einen Multiplexer enthalten, der zwischen den Spannungsausgang des Transimpedanzverstärkers und dem Analog-Digital-Wandler gekoppelt ist und der zwischen die Temperaturmessschaltung und den Analog-Digital-Wandler gekoppelt ist. Der Multiplexer ist dazu ausgebildet, entweder den Transimpedanzverstärker oder die Temperaturmessschaltung an den Analog-Digital-Wandler zu koppeln. In solchen Ausführungsformen ist die Steuerung dazu ausgebildet, den Laststrom im Lastpfad auf Basis des Strommesssignals zu berechnen.
  • In noch weiteren Ausführungsformen enthält die Messschaltung auch Folgendes: einen ersten Analog-Digital-Wandler mit einem ersten Analogeingang, der an die Temperaturmessschaltung gekoppelt ist und der dazu ausgebildet ist, das Temperatursignal aufzunehmen, und einen ersten Digitalausgang, der dazu ausgebildet ist, ein umgewandeltes digitales Temperatursignal bereitzustellen; einen zweiten Analog-Digital-Wandler mit einem zweiten Analogeingang, der an die Messstromquelle gekoppelt ist und der dazu ausgebildet ist, den proportionalen Messstrom aufzunehmen, und einen zweiten Digitalausgang, der dazu ausgebildet ist, ein umgewandeltes digitales Strommesssignal bereitzustellen; und eine Steuerung, die an den ersten Digitalausgang und dem zweiten Digitalausgang gekoppelt ist und die dazu ausgebildet ist, die Temperatur des Leitungselements auf Basis des umgewandelten digitalen Temperatursignals zu berechnen und die weiterhin dazu ausgebildet ist, den Laststrom im Lastpfad auf Basis des umgewandelten digitalen Strommesssignals zu berechnen.
  • In verschiedenen Ausführungsformen enthält die steuerbare Stromquelle mehrere Stromquellen, die einzeln über ein Auswahlsignal ausgewählt werden.
  • Gemäß verschiedenen, hier beschriebenen Ausführungsformen kann zu einem Vorteil das Erfassen einer Temperatur des Halbleiterelements direkt im Halbleitersubstrat des Halbleiterelements zählen. Das Erfassen der Temperatur des Halbleiterelements direkt im Halbleitersubstrat kann genauere Temperaturmessungen durch Reduzieren des thermischen Widerstands zwischen dem Ort der Temperaturmessung und dem Halbleiterelement ermöglichen. Zu weiteren Vorteilen zählt das Reduzieren der Anzahl von Messsensoren durch Verwenden eines einzelnen Messtransistors zum Erfassen von Strom und Temperatur und das Reduzieren zusätzlicher Messschaltkreise durch Verwenden eines einzigen ADC für Temperatur- und Strommessungen.

Claims (28)

  1. Verfahren zum Betreiben einer Messschaltung, wobei das Verfahren aufweist: Injizieren eines Messstroms in einer ersten Richtung in eine Body-Diode eines Messtransistors während eines ersten Modus, wobei der Messtransistor einen ersten Leitungskanal aufweist und mit einem Lasttransistor, der einen zweiten Leitungskanal aufweist, in einem Halbleiterkörper integriert ist und der erste Leitungskanal und der zweite Leitungskanal an einen Eingangsknoten gekoppelt sind; Messen einer ersten Spannung über dem Messtransistor, wenn der Messstrom in die Body-Diode injiziert wird; und Bestimmen einer Temperatur des Messtransistors auf Basis der ersten Spannung.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, das weiterhin aufweist, den Messtransistor vorzuspannen, um Strom durch den ersten Leitungskanal in einer zweiten Richtung während eines zweiten Modus zu leiten, wobei der Messstrom in der ersten Richtung injiziert wird, die entgegengesetzt zur zweiten Richtung ist.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, wobei der Messtransistor einen ersten Steueranschluss aufweist, der an einen Schaltsteuereingang gekoppelt ist, und der Lasttransistor einen zweiten Steueranschluss aufweist, der an den Schaltsteuereingang gekoppelt ist.
  4. Verfahren nach Anspruch 2, das weiterhin aufweist: Bereitstellen eines Bias-Stroms für den ersten Leitungskanal während des zweiten Modus, wobei der erste Leitungskanal an einen Messknoten gekoppelt ist und der zweite Leitungskanal an einen Ausgangsknoten gekoppelt ist; Messen einer zweiten Spannung zwischen dem Messknoten und dem Ausgangsknoten während des zweiten Modus; und Bestimmen eines Stroms, der im zweiten Leitungskanal fließt, auf Basis der zweiten Spannung.
  5. Verfahren nach Anspruch 2, bei dem: das Injizieren des Messstroms aufweist, während des ersten Modus mehrere Messströme in die Body-Diode des Messtransistors zu injizieren, wobei die mehreren Messströme in der ersten Richtung injiziert werden; das Messen der ersten Spannung aufweist, mehrere Spannungen über dem Messtransistor zu messen, wenn die mehreren Messströme injiziert werden; und das Bestimmen der Temperatur des Transistors aufweist, die Temperatur des Transistors auf Basis der mehreren Spannungen zu bestimmen.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, bei dem das Bestimmen der Temperatur des Transistors auf Basis der mehreren Spannungen aufweist: Bereitstellen der mehreren Spannungen über eine floatende Spannungsmessschaltung an eine Steuerung; und Berechnen der Temperatur auf Basis einer Spannungsdifferenz der mehreren Spannungen.
  7. Messschaltung, die aufweist: eine erste Schaltung, die dazu ausgebildet ist, an einen Transistor gekoppelt zu werden, wobei die erste Schaltung dazu ausgebildet ist, den Transistor vorzuspannen, um Strom durch einen ersten Leitungskanal in einer ersten Richtung zu leiten; eine steuerbare Stromquelle, die dazu ausgebildet ist, an den Transistor gekoppelt zu werden, wobei die steuerbare Stromquelle dazu ausgebildet ist, einen ersten Messstrom in eine Body-Diode des Transistors zu injizieren, wobei der erste Messstrom in einer zweiten Richtung injiziert wird, die entgegengesetzt zur ersten Richtung ist; und eine Temperaturmessschaltung, die dazu ausgebildet ist, an den Transistor gekoppelt zu werden, wobei die Temperaturmessschaltung dazu ausgebildet ist: eine erste Spannung über dem Transistor zu messen, wenn der erste Messstrom injiziert wird, und eine Temperatur des Transistors auf Basis der ersten Spannung zu bestimmen.
  8. Messschaltung nach Anspruch 7, bei der: die steuerbare Stromquelle weiterhin dazu ausgebildet ist, einen zweiten Messstrom in den Transistor zu injizieren, um Strom durch die Body-Diode in der zweiten Richtung zu leiten; und die Temperaturmessschaltung weiterhin dazu ausgebildet ist, eine zweite Spannung über dem Transistor zu messen, wenn der zweite Messstrom angelegt wird, und die Temperatur des Transistors auf Basis der ersten Spannung und der zweiten Spannung zu bestimmen.
  9. Messschaltung nach Anspruch 8, bei der der zweite Messstrom ein Vielfaches des ersten Messstroms ist.
  10. Messschaltung nach einem der Ansprüche 7–9, bei der: die steuerbare Stromquelle weiterhin dazu ausgebildet ist, mehrere Messströme in den Transistor zu injizieren, um Strom durch die Body-Diode in der zweiten Richtung zu leiten; und die Temperaturmessschaltung weiterhin dazu ausgebildet ist, mehrere Spannungen über dem Transistor zu messen, wenn die mehreren Messströme angelegt werden, und die Temperatur des Transistors auf Basis der ersten Spannung und der mehreren Spannungen zu bestimmen.
  11. Messschaltung nach Anspruch 10, bei der der Transistor einen Messtransistor mit einem ersten Leitungsanschluss, der an einen Eingangsknoten gekoppelt ist, einen zweiten Leitungsanschluss und einen Steueranschluss, der an einen Schaltsteuereingang gekoppelt ist, aufweist; der Messtransistor dazu ausgebildet ist, an einen Lasttransistor mit einem ersten Leitungsanschluss, der an den Eingangsknoten gekoppelt ist, einem zweiten Leitungsanschluss und einem Steueranschluss, der an den Schaltsteuereingang gekoppelt ist, gekoppelt zu werden; und der Messtransistor und der Lasttransistor im selben Halbleitersubstrat integriert sind.
  12. Messschaltung nach Anspruch 11, die weiterhin eine Strommessschaltung aufweist, die dazu ausgebildet ist, an den zweiten Leitungsanschluss des Messtransistors gekoppelt zu werden, und die dazu ausgebildet ist, an den zweiten Leitungsanschluss des Lasttransistors gekoppelt zu werden, wobei die Strommessschaltung dazu ausgebildet ist, den Strom im Lasttransistor auf Basis einer Spannungsdifferenz zwischen dem zweiten Leitungsanschluss des Lasttransistors und dem zweiten Leitungsanschluss des Messtransistors zu bestimmen.
  13. Messschaltung nach Anspruch 12, die weiterhin den Messtransistor und den Lasttransistor aufweist.
  14. Messschaltung nach Anspruch 13, bei der die erste Schaltung eine Steuerschaltung aufweist, die dazu ausgebildet ist: während eines Temperaturmessmodus die steuerbare Stromquelle zu aktivieren, um den ersten Messstrom in den zweiten Leitungsanschluss des Messtransistors zu injizieren, und die Strommessung zu deaktivieren; und während eines Strommessmodus die Strommessschaltung zu aktivieren, um den Messtransistor vorzuspannen, um Strom durch den ersten Leitungskanal zu leiten, und die steuerbare Stromquelle zu deaktivieren.
  15. Messschaltung nach Anspruch 14, bei der die Steuerschaltung an den Schaltsteuereingang gekoppelt ist und dazu ausgebildet ist, den Lasttransistor und den Messtransistor derart zu aktivieren und deaktivieren, so dass der Lasttransistor einen Laststrom an eine Last liefert und der Messtransistor einen Messstrom erzeugt, der proportional zum Strom im Lasttransistor ist.
  16. Messschaltung nach Anspruch 15, bei der die Steuerschaltung einen Mikrocontroller aufweist, der an die Temperaturmessschaltung und die Strommessschaltung gekoppelt ist, und bei der der Mikrocontroller dazu ausgebildet ist, die Schritte des Bestimmens der Temperatur des Messtransistors und des Bestimmens des Stroms im Lasttransistor durchzuführen.
  17. Messschaltung nach einem der Ansprüche 10–16, bei der der Transistor einen Lasttransistor aufweist, der zwischen einen Eingangsknoten und einen Ausgangsknoten gekoppelt ist und der dazu ausgebildet ist, einen Laststrom zum Ausgangsknoten zu leiten.
  18. Messschaltung, die dazu ausgebildet ist, an ein Leitungselement gekoppelt zu werden, das einen Messpfad zwischen einem Eingangsanschluss und einem Messanschluss und einen Lastpfad zwischen dem Eingangsanschluss und einem Ausgangsanschluss umfasst, wobei die Messschaltung aufweist: eine steuerbare Stromquelle, die dazu ausgebildet ist, einen Temperaturmessstrom in den Messpfad zu injizieren, um den Temperaturmessstrom während eines ersten Modus in einer ersten Richtung zu leiten; eine Temperaturmessschaltung, die dazu ausgebildet ist, im ersten Modus eine erste Spannung zwischen dem Eingangsanschluss und dem Messanschluss zu messen und ein Temperatursignal auf Basis der ersten Spannung zu erzeugen, das proportional zu einer Temperatur des Leitungselements ist; und eine Strommessschaltung, die dazu ausgebildet ist: den Messpfad vorzuspannen, um während eines zweiten Modus einen Messstrom in einer zweiten Richtung zu leiten, wobei die zweite Richtung entgegengesetzt zur ersten Richtung ist, eine zweite Spannung zwischen dem Messanschluss und dem Ausgangsanschluss zu messen und einen Laststrom im Lastpfad auf Basis der zweiten Spannung zu bestimmen.
  19. Messschaltung nach Anspruch 18, die weiterhin das Leitungselement aufweist, wobei das Leitungselement aufweist: einen Lasttransistor, der einen ersten, an einen Eingangsanschluss gekoppelten Leitungsanschluss, einen zweiten, an den Ausgangsanschluss gekoppelten Leitungsanschluss und einen an den Schaltsteuereingang gekoppelten Steueranschluss aufweist; und einen Messtransistor, der einen ersten, an den Eingangsanschluss gekoppelten Leitungsanschluss, einen zweiten, an den Messanschluss gekoppelten Leitungsanschluss und einen an den Schaltsteuereingang gekoppelten Steueranschluss aufweist.
  20. Messschaltung nach Anspruch 18, bei der die Strommessschaltung aufweist: einen Schalter mit einem ersten Anschluss und einem zweiten, an den Messanschluss gekoppelten Anschluss; eine Bias-Stromquelle, die an den ersten Anschluss gekoppelt ist und die dazu ausgebildet ist, den Messstrom zu liefern, wobei der Schalter dazu ausgebildet ist, im ersten Modus geöffnet und im zweiten Modus geschlossen zu werden; einen Operationsverstärker mit einem ersten Eingang, der an den ersten Anschluss gekoppelte ist, einem zweiten Anschluss, der an den Ausgangsanschluss gekoppelte ist, und einem Operationsverstärkerausgang; und eine Messstromquelle, die vom Operationsverstärkerausgang gesteuert wird und die dazu ausgebildet ist, einen proportionalen Messstrom zu erzeugen, der proportional zum Laststrom im Lastpfad ist.
  21. Messschaltung nach Anspruch 20, die weiterhin aufweist: einen Analog-Digital-Wandler, der einen Analogeingang, der an die Temperaturmessschaltung gekoppelt ist und dazu ausgebildet ist, das Temperatursignal aufzunehmen, und einen Digitalausgang, der dazu ausgebildet ist, ein umgewandeltes digitales Temperatursignal bereitzustellen, aufweist; und eine Steuerung, die an den Digitalausgang gekoppelt ist und dazu ausgebildet ist, die Temperatur des Leitungselements auf Basis des umgewandelten digitalen Temperatursignals zu berechnen.
  22. Messschaltung nach Anspruch 21, die weiterhin aufweist: einen Transimpedanzverstärker, der an die Messstromquelle gekoppelt ist und dazu ausgebildet ist, den proportionalen Messstrom an einem Stromeingang aufzunehmen und ein Strommesssignal an einem Spannungsausgang bereitzustellen; und einen Multiplexer, der zwischen den Spannungsausgang des Transimpedanzverstärkers und den Analog-Digital-Wandler gekoppelt ist und der zwischen die Temperaturmessschaltung und den Analog-Digital-Wandler gekoppelt ist, wobei der Multiplexer dazu ausgebildet ist, entweder den Transimpedanzverstärker oder die Temperaturmessschaltung an den Analog-Digital-Wandler zu koppeln und wobei die Steuerung weiterhin dazu ausgebildet ist, den Laststrom im Lastpfad auf Basis des Strommesssignals zu berechnen.
  23. Messschaltung nach Anspruch 20, die weiterhin aufweist: einen ersten Analog-Digital-Wandler, der einen ersten Analogeingang, der an die Temperaturmessschaltung gekoppelt ist und dazu ausgebildet ist, das Temperatursignal aufzunehmen, und einen ersten Digitalausgang, der dazu ausgebildet ist, ein umgewandeltes digitales Temperatursignal bereitzustellen, aufweist; einen zweiten Analog-Digital-Wandler, der einen zweiten Analogeingang, der an die Messstromquelle gekoppelt ist und dazu ausgebildet ist, den proportionalen Messstrom aufzunehmen, und einen zweiten Digitalausgang, der dazu ausgebildet ist, ein umgewandeltes digitales Strommesssignal bereitzustellen, aufweist; und eine Steuerung, die an den ersten Digitalausgang und den zweiten Digitalausgang gekoppelt ist und dazu ausgebildet ist: die Temperatur des Leitungselements auf Basis des umgewandelten digitalen Temperatursignals zu berechnen und den Laststrom im Lastpfad auf Basis des umgewandelten digitalen Strommesssignals zu berechnen.
  24. Messschaltung nach einem der Ansprüche 18–23, bei der die steuerbare Stromquelle mehrere Stromquellen aufweist, die einzeln durch ein Auswahlsignal ausgewählt werden.
  25. Messschaltung, die aufweist: eine steuerbare Stromquelle, die dazu ausgebildet ist, an einen ersten Messtransistor, der in einem Halbleiterkörper mit einem Lasttransistor integriert ist, gekoppelt zu werden, wobei die steuerbare Stromquelle dazu ausgebildet ist, einen ersten Messstrom in eine Body-Diode des Transistors zu injizieren; und eine Temperaturmessschaltung, die dazu ausgebildet ist, an den Transistor gekoppelt zu werden, wobei die Temperaturmessschaltung dazu ausgebildet ist: eine erste Spannung über dem Transistor zu messen, wenn der erste Messstrom injiziert wird, und eine Temperatur des Transistors auf Basis der ersten Spannung zu bestimmen.
  26. Messschaltung nach Anspruch 25, bei der: die steuerbare Stromquelle weiterhin dazu ausgebildet ist, einen zweiten Messstrom in den ersten Messtransistor zu injizieren, um Strom durch die Body-Diode zu leiten; und die Temperaturmessschaltung weiterhin dazu ausgebildet ist, eine zweite Spannung über dem ersten Messtransistor zu messen, wenn der zweite Messstrom angelegt wird, und die Temperatur des Messtransistors auf Basis der ersten Spannung und der zweiten Spannung zu bestimmen.
  27. Messschaltung nach Anspruch 25, die weiterhin eine Strommessschaltung aufweist, die dazu ausgebildet ist, an einen zweiten Messtransistor gekoppelt zu werden, der im Halbleiterkörper mit dem Lasttransistor integriert ist, wobei die Strommessschaltung dazu ausgebildet ist, den Strom im Lasttransistor auf Basis einer Spannungsdifferenz zwischen den Ausgängen des Lasttransistors und des zweiten Messtransistors zu bestimmen.
  28. Messschaltung nach Anspruch 25, die weiterhin den ersten Messtransistor und den Lasttransistor aufweist, wobei der Lasttransistor eine Breite aufweist, die um mehr als 1000 Mal größer als eine Breite des ersten Messtransistors ist.
DE102015118345.5A 2014-10-28 2015-10-27 System und verfahren zur temperaturerfassung Withdrawn DE102015118345A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US14/526,158 2014-10-28
US14/526,158 US9829387B2 (en) 2014-10-28 2014-10-28 System and method for temperature sensing

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102015118345A1 true DE102015118345A1 (de) 2016-04-28

Family

ID=55698668

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102015118345.5A Withdrawn DE102015118345A1 (de) 2014-10-28 2015-10-27 System und verfahren zur temperaturerfassung

Country Status (3)

Country Link
US (1) US9829387B2 (de)
CN (1) CN105572557A (de)
DE (1) DE102015118345A1 (de)

Families Citing this family (27)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9970826B2 (en) * 2015-03-04 2018-05-15 Qualcomm Incorporated Bipolar junction transistor voltage-drop-based temperature sensors
JP6500579B2 (ja) * 2015-04-28 2019-04-17 セイコーエプソン株式会社 回路装置、電子機器及び移動体
FR3038053B1 (fr) * 2015-06-26 2019-04-05 Continental Automotive France Dispositif de mesure de temperature
US9903766B2 (en) * 2015-11-30 2018-02-27 Infineon Technologies Ag Remote temperature sensing
WO2017195247A1 (ja) * 2016-05-09 2017-11-16 株式会社日立製作所 電力変換装置の診断システム、半導体モジュールの診断方法、および、電力変換装置
US10170996B2 (en) * 2016-06-30 2019-01-01 Witricity Corporation Diode conduction sensor
CN107677386B (zh) * 2016-08-02 2019-07-26 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 用于温度测量的半导体结构和温度测量方法
US10348280B2 (en) * 2017-03-09 2019-07-09 Texas Instruments Incorporated Controlling current limits in current limiting circuits
DE102017204052A1 (de) 2017-03-13 2018-09-13 Zf Friedrichshafen Ag Verfahren und Steuergerät zum Bestimmen eines Spannungsabfalls eines elektronischen Bauelements
DE102017205625A1 (de) * 2017-04-03 2018-10-04 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Verfahren sowie elektronische Baugruppe zur Bestimmung einer Temperatur zumindest eines elektronischen Schaltelements
US20180321304A1 (en) * 2017-05-05 2018-11-08 Integrated Technology Corporation Apparatus and method for performing avalanche mode delta vsd testing
KR102388147B1 (ko) * 2017-05-08 2022-04-19 현대자동차주식회사 Igbt 온도 센서 보정 장치 및 이를 이용한 온도센싱 보정 방법
JP6826499B2 (ja) * 2017-06-30 2021-02-03 ルネサスエレクトロニクス株式会社 半導体装置およびパワーモジュール
US10393795B2 (en) * 2017-07-25 2019-08-27 Abb Schweiz Ag Semiconductor failure prognostication
CN107607214B (zh) * 2017-09-13 2019-12-24 上海华力微电子有限公司 一种温度的测量方法及电迁移的测试方法
JP2019068592A (ja) * 2017-09-29 2019-04-25 トヨタ自動車株式会社 電力変換装置
US11099213B2 (en) * 2017-10-20 2021-08-24 Infineon Technologies Ag Readout circuit for resistive and capacitive sensors
TWI627390B (zh) * 2017-11-20 2018-06-21 新唐科技股份有限公司 操作系統及其控制電路
CN108107333B (zh) * 2017-11-20 2020-01-14 重庆大学 一种igbt热敏感电参数提取装置
EP3492935B1 (de) * 2017-12-01 2021-08-11 Mitsubishi Electric R&D Centre Europe B.V. Gesundheitsüberwachung eines leistungshalbleiterbauelements
EP3734244B1 (de) * 2019-05-02 2021-11-10 Siemens Aktiengesellschaft Schaltungsanordnung und verfahren zur steuerung eines leistungshalbleiterschalters
US10903355B1 (en) 2019-11-27 2021-01-26 Analog Devices International Unlimited Company Power switch arrangement
GB2590976B (en) * 2020-01-13 2022-04-20 Nokia Technologies Oy Semiconductor based temperature sensor
CN111933070A (zh) * 2020-07-27 2020-11-13 重庆惠科金渝光电科技有限公司 驱动电路以及显示装置
TWI748772B (zh) * 2020-11-30 2021-12-01 陞達科技股份有限公司 電流判斷電路
CN113726178B (zh) * 2021-08-31 2023-02-14 华源智信半导体(深圳)有限公司 开关变换器及其检测电路
US11936374B1 (en) * 2022-09-23 2024-03-19 Psemi Corporation Driver with built-in self testing of switch status

Family Cites Families (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4967243A (en) 1988-07-19 1990-10-30 General Electric Company Power transistor structure with high speed integral antiparallel Schottky diode
US5059820A (en) 1990-09-19 1991-10-22 Motorola, Inc. Switched capacitor bandgap reference circuit having a time multiplexed bipolar transistor
DE4338714C2 (de) * 1993-11-12 2000-06-21 Bosch Gmbh Robert Schaltungsanordnung zur Strommessung über einen Schalttransistor
DE19520735C2 (de) 1995-06-07 1999-07-01 Siemens Ag Schaltungsanordnung zum Erfassen des Laststroms eines Leistungs-Halbleiterbauelementes mit sourceseitiger Last
CN1125988C (zh) * 2001-02-28 2003-10-29 山东大学 在晶体管稳态工作寿命试验过程中实时测量结温的方法
JP3861613B2 (ja) * 2001-03-27 2006-12-20 日産自動車株式会社 オンチップ温度検出装置
US6946897B2 (en) * 2003-10-22 2005-09-20 Intersil Americas Inc. Technique for measuring temperature and current via a MOSFET of a synchronous buck voltage converter
JP4832731B2 (ja) * 2004-07-07 2011-12-07 株式会社東芝 電力用半導体装置
JP2007014059A (ja) * 2005-06-28 2007-01-18 Toyota Motor Corp スイッチング回路
US7835129B2 (en) * 2006-03-29 2010-11-16 Infineon Technologies Ag Circuit arrangement for overtemperature detection
US8097918B2 (en) 2009-08-14 2012-01-17 Infineon Technologies Ag Semiconductor arrangement including a load transistor and sense transistor
US8072028B2 (en) 2009-10-26 2011-12-06 Infineon Technologies Austria Ag Method and device including transistor component having a field electrode
JP5404432B2 (ja) * 2010-01-05 2014-01-29 三菱電機株式会社 半導体装置およびそれを用いた駆動回路
JP5526849B2 (ja) * 2010-02-18 2014-06-18 富士電機株式会社 半導体装置
DE112011102926B4 (de) * 2010-09-03 2018-10-11 Mitsubishi Electric Corp. Halbleiterbauteil
US8373449B2 (en) 2010-12-30 2013-02-12 Infineon Technologies Ag Circuit arrangement including a common source sense-FET
US8847575B2 (en) 2011-10-14 2014-09-30 Infineon Technologies Ag Circuit arrangement
US9076805B2 (en) 2012-07-14 2015-07-07 Infineon Technologies Ag Current sense transistor with embedding of sense transistor cells
JP6171599B2 (ja) * 2013-06-11 2017-08-02 サンケン電気株式会社 半導体装置及びその制御方法

Also Published As

Publication number Publication date
US9829387B2 (en) 2017-11-28
CN105572557A (zh) 2016-05-11
US20160116345A1 (en) 2016-04-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102015118345A1 (de) System und verfahren zur temperaturerfassung
DE102015101637B4 (de) Kollektor-Emitter-Sättigungsspannungsmessung bei einem Bipolartransistor mit isolierter Gate-Elektrode
DE102014107017B4 (de) Schaltungsanordnung
DE112013007409B4 (de) Halbleitervorrichtung
DE102011087598B4 (de) Leistungsmodul
DE19706946C2 (de) Battierüberwachungseinheit
DE102008059853B4 (de) Schaltungsanordnung mit einem Lasttransistor und einem Messtransistor
DE102013200335A1 (de) Schaltungsanordnung mit einem Lasttransistor und Verfahren zum Messen eines Stromes durch einen Lasttransistor
DE102017107520A1 (de) Elektronische Schalt- und Schutzschaltung mit einem logarithmischen ADC
DE102014112335B4 (de) Laden eines kondensators
EP3417305B1 (de) Batteriesensor, verfahren zum kalibrieren eines messwiderstands und verwendung
DE102015111085A1 (de) Integrierter Temperatursensor für diskrete Halbleiterbauelemente
DE102017107523A1 (de) Elektronische Schalt- und Schutzschaltung
DE102017107517A1 (de) Elektronische Schalt- und Schutzschaltung mit Aufweckfunktion
DE102018105346B4 (de) Vorrichtung und verfahren zum steuern einer gruppe von schaltern
DE102009028482A1 (de) Detektion einer fehlenden Diode in einer synchronen Ausgangsstufe
DE102014109646A1 (de) Detektor und spannungswandler
DE102016102182A1 (de) Ansteuereinheit
DE102010006865B4 (de) Stromquelle, Stromquellenanordnung und deren Verwendung
DE102014110748A1 (de) System und verfahren für eine wandlerschaltung
DE102016104860A1 (de) Leistungsumwandlungsschaltungssystem
DE102022120065A1 (de) Verfahren zum reduzieren einer oszillation während des anschaltens eines leistungstransistors durch regeln der gate-schaltgeschwindigkeitssteuerung seines komplementären leistungstransistors
DE102019104297A1 (de) Strommessvorrichtungen und zugeordnete Verfahren
DE102015110102A1 (de) Strommessung in einer Leistungshalbleiter-Anordnung
DE102015213971A1 (de) Kombinierte hochseitige und tiefseitige Stromerfassung

Legal Events

Date Code Title Description
R012 Request for examination validly filed
R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee