DE102019114071A1 - Verfahren und schaltung zum erkennen eines verlusts eines bonddrahts in einem leistungsschalter - Google Patents

Verfahren und schaltung zum erkennen eines verlusts eines bonddrahts in einem leistungsschalter Download PDF

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Andreas Meiser
Benno Koeppl
Alexander Mayer
Marcus Nuebling
Markus Zannoth
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Infineon Technologies AG
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Abstract

Es wird eine mit einem Leistungselektroniksystem verbundene Treiberschaltung offenbart. Die Treiberschaltung umfasst eine Gate-Treiberschaltung, die dazu konfiguriert ist, eine mehrere parallele Schalter umfassende Schaltschaltung anzusteuern, wobei jeder Schalter einen jeweiligen Source-Bonddraht umfasst. Ferner umfasst die Treiberschaltung eine Bonddrahtfehlererkennungsschaltung, die eine Gate-Ladungsschätzungsschaltung umfasst, welche dazu konfiguriert ist, einen Parameter der Schaltschaltung zu messen, der eine Gate-Ladung der Schaltschaltung oder einen die mit der Schaltschaltung verbundene Gate-Ladung anzeigenden Parameter umfasst. Die Bonddrahtfehlererkennungsschaltung umfasst ferner eine Erkennungsschaltung, die dazu konfiguriert ist, einen mit mindestens einer Source-Bonddrahtschaltschaltung verbundenen Fehler basierend auf dem gemessenen Parameter der Schaltschaltung zu erkennen.

Description

  • TECHNISCHES GEBIET
  • Die vorliegende Offenbarung betrifft das Gebiet von Leistungselektroniksystemen und insbesondere ein Verfahren und eine Schaltung zum Erkennen eines Verlusts eines mit einem Leistungsschalter in den Leistungselektroniksystemen verbundenen Bonddrahts.
  • HINTERGRUND
  • Leistungshalbleiterbauelemente sind die in Leistungselektroniksystemen verwendeten elektronischen Schlüsselkomponenten. Die Entwicklung von Hybrid-, Mildhybrid und Elektroautos zusammen mit der Integration von intelligenter Technologie haben die Leistungselektronik in Kraftfahrzeuganwendungen angekurbelt. Moderne Leistungshalbleiterbauelemente, zum Beispiel Leistungsschalter, integrieren mehrere erweiterte Funktionen auf dem Gebiet des Schutzes, der Sicherheit, des Komforts usw. Gleichzeitig müssen die Leistungsschalter während ihres Alltagslebens aufgrund des kontinuierlichen Schrumpfens neuer Siliziumtechnologien hohe Stromdichten unterstützen. Aufgrund ihrer weitverbreiteten Verwendung in der Industrie und der inhärenten Bedingungen hoher Betriebsspannungen ist eine Bewertung ihrer Fehlermechanismen und Zuverlässigkeit ein zentrales Thema.
  • KURZFASSUNG
  • Es werden eine Bonddrahtfehlererkennungsschaltung, wie in Anspruch 1 definiert, und ein Verfahren, wie in Anspruch 12 definiert, bereitgestellt. Die abhängigen Ansprüche definieren weitere Ausführungsformen und eine Treiberschaltung, die die Bonddrahtfehlererkennungsschaltung enthält.
  • Figurenliste
  • Im Folgenden werden rein beispielhaft einige Beispiele für Schaltungen, Einrichtungen und/oder Verfahren beschrieben. In diesem Zusammenhang wird auf die begleitenden Figuren Bezug genommen.
    • 1 veranschaulicht ein vereinfachtes Blockdiagramm eines Leistungselektroniksystems gemäß einer Ausführungsform der Offenbarung.
    • 2a veranschaulicht eine beispielhafte Implementierung einer Schaltschaltung gemäß einer Ausführungsform der Offenbarung.
    • 2b veranschaulicht eine beispielhafte Implementierung einer Schaltschaltung gemäß einer anderen Ausführungsform der Offenbarung.
    • 3a veranschaulicht die Wellenformen der Gate-Ladung eines Schalt-MOSFETs gemäß einer Ausführungsform der Offenbarung.
    • 3b veranschaulicht eine Abhängigkeit einer Gate-Spannung und einer Gate-Ladung des Schalt-MOSFETs im Verhältnis zu einer Drain-Spannung VDS und einem angelegten Drain-Strom ID gemäß einer Ausführungsform der Offenbarung.
    • 4a und 4b veranschaulichen eine beispielhafte Implementierung eines Leistungselektroniksystems gemäß einer Ausführungsform der Offenbarung.
    • 5a und 5b veranschaulichen eine beispielhafte Implementierung eines Leistungselektroniksystems gemäß einer anderen Ausführungsform der Offenbarung.
    • 6 veranschaulicht eine beispielhafte Implementierung eines Leistungselektroniksystems gemäß einer anderen Ausführungsform der Offenbarung.
    • 7a und 7b veranschaulichen eine beispielhafte Implementierung eines Leistungselektroniksystems gemäß einer anderen Ausführungsform der Offenbarung.
    • 8 veranschaulicht ein Verfahren zum Erkennen eines mit einem Source-Bonddraht einer Schaltschaltung verbundenen Fehlers gemäß einer Ausführungsform der Offenbarung.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
  • Bei einer Ausführungsform der Offenbarung wird eine mit einem Leistungselektroniksystem verbundene Treiberschaltung offenbart. Das Leistungselektroniksystem umfasst eine Gate-Treiberschaltung, die dazu konfiguriert ist, eine Schaltschaltung, der mehrere parallele Schalter umfasst, anzusteuern, wobei jeder Schalter einen jeweiligen Bonddraht umfasst. Ferner umfasst das Leistungselektroniksystem eine Bonddrahtfehlererkennungsschaltung, die eine Gate-Ladungsschätzungsschaltung umfasst, welche dazu konfiguriert ist, einen Parameter der Schaltschaltung zu messen, der eine Gate-Ladung der Schaltschaltung oder einen Parameter, der die mit der Schaltschaltung verbundene Gate-Ladung anzeigt, umfasst. Bei einigen Ausführungsformen umfasst die Gate-Ladungsschätzungsschaltung ferner eine Erkennungsschaltung, die dazu konfiguriert ist, einen mit mindestens einem Source-Bonddraht der Schaltschaltung verbundenen Fehler basierend auf dem gemessenen Parameter der Schaltschaltung zu erkennen.
  • Bei einer Ausführungsform der Offenbarung wird ein Verfahren zum Erkennen eines mit einem Source-Bonddraht in einer Schaltschaltung, der mehrere parallele Schalter umfasst, wobei jeder Schalter einen jeweiligen Source-Bonddraht umfasst, verbundenen Fehlers offenbart. Das Verfahren umfasst Messen eines Parameters der Schaltschaltung, der eine Gate-Ladung der Schaltschaltung oder einen Parameter, der die mit der Schaltschaltung verbundene Gate-Ladung anzeigt, umfasst. Ferner umfasst das Verfahren Erkennen eines mit mindestens einem Source-Bonddraht der Schaltschaltung verbundenen Fehlers basierend auf dem gemessenen Parameter der Schaltschaltung.
  • Bei einer Ausführungsform der Offenbarung wird eine Bonddrahtfehlererkennungsschaltung offenbart. Die Bonddrahtfehlererkennungsschaltung umfasst eine Gate-Ladungsschätzungsschaltung, die dazu konfiguriert ist, einen Parameter einer Schaltschaltung zu messen, der mehrere parallele Schalter umfasst, wobei jeder Schalter einen jeweiligen Source-Bonddraht umfasst, wobei der Parameter der Schaltschaltung eine Gate-Ladung der Schaltschaltung oder einen Parameter, der die mit der Schaltschaltung verbundene Gate-Ladung anzeigt, umfasst. Ferner umfasst die Bonddrahtfehlererkennungsschaltung eine Erkennungsschaltung, die dazu konfiguriert ist, einen mit mindestens einem Source-Bonddraht, der mit der Schaltschaltung verbunden ist, verbundenen Fehler basierend auf dem gemessenen Parameter der Schaltschaltung zu erkennen.
  • Die vorliegende Offenbarung wird nunmehr unter Bezugnahme auf die angehängten Zeichnungsfiguren beschrieben, wobei durchweg gleiche Bezugszahlen zum Verweis auf gleiche Elemente verwendet werden, und wobei die veranschaulichten Strukturen und Vorrichtungen nicht zwangsweise maßstäblich gezeichnet sind. Die Begriffe „Komponente“, „System“, „Schnittstelle“, „Schaltung“ und dergleichen, wie sie hierin verwendet werden, sollen sich auf eine computerbezogene Entität, Hardware, Software (zum Beispiel in Ausführung) und/oder Firmware beziehen. Beispielsweise kann eine Komponente ein Prozessor (zum Beispiel ein Mikroprozessor, eine Steuerung oder eine andere Verarbeitungsvorrichtung), ein auf einem Prozessor laufender Prozess, eine Steuerung, ein Objekt, ein ausführbares oder anderes Programm, eine Speichervorrichtung, ein Computer, ein Tablet-PC und/oder ein Endgerät (zum Beispiel ein Mobiltelefon usw.) mit einer Verarbeitungsvorrichtung sein. Zur Veranschaulichung können auch eine auf einem Server laufende Anwendung und der Server eine Komponente sein. Eine oder mehrere Komponenten können sich innerhalb eines Prozesses befinden, und eine Komponente kann auf einem Computer lokalisiert und/oder zwischen zwei oder mehr Computern verteilt sein. Es kann hier ein Satz von Elementen oder ein Satz von anderen Komponenten beschrieben werden, wobei der Begriff „Satz“ als „eine/r/s oder mehrere“ interpretiert werden kann.
  • Ferner können diese Komponenten von verschiedenen computerlesbaren Speichermedien mit darauf gespeicherten verschiedenen Datenstrukturen, wie zum Beispiel mit einem Modul, ausgeführt werden. Die Komponenten können über lokale und/oder abgesetzte Prozesse wie beispielsweise entsprechend einem Signal mit einem oder mehreren Datenpaketen kommunizieren (zum Beispiel Daten von einer Komponente, die mit einer anderen Komponente in einem lokalen System, einem verteilten System und/oder über ein Netzwerk, wie zum Beispiel das Internet, ein lokales Netzwerk, ein Weitbereichsnetzwerk oder ein ähnliches Netzwerk mit anderen Systemen, über das Signal interagiert).
  • Als weiteres Beispiel kann eine Komponente eine Einrichtung mit einer spezifischen Funktionalität sein, die durch mechanische Teile bereitgestellt wird, welche durch elektrische oder elektronische Schaltungsanordnungen betrieben werden, wobei die elektrische oder elektronische Schaltungsanordnung durch eine Softwareanwendung oder eine Firmwareanwendung betrieben wird, die durch einen oder mehrere Prozessoren ausgeführt wird. Der eine oder die mehreren Prozessoren können sich innerhalb oder außerhalb der Vorrichtung befinden und können mindestens einen Teil der Software- oder Firmwareanwendung ausführen. Als noch weiteres Beispiel kann eine Komponente eine Einrichtung sein, die eine spezifische Funktionalität durch elektronische Komponenten ohne mechanische Teile bereitstellt; die elektronischen Komponenten können einen oder mehrere Prozessoren darin enthalten, um Software und/oder Firmware auszuführen, die zumindest teilweise die Funktionalität der elektronischen Komponenten verleiht bzw. verleihen.
  • Die Verwendung des Worts „beispielhaft“ soll Konzepte auf konkrete Weise vorlegen. Wie in dieser Anmeldung verwendet, soll der Ausdruck „oder“ ein inklusives „oder“ statt ein exklusives „oder“ bedeuten. Das heißt, sofern nicht spezifisch etwas anderes angegeben ist oder aus dem Kontext hervorgeht, soll „X verwendet A oder B“ eine beliebige der natürlichen, inklusiven Permutationen bedeuten. Das heißt, falls X A verwendet; X B verwendet; oder X sowohl A als auch B verwendet, dann ist „X verwendet A oder B“ unter jeglichem der obigen Fälle erfüllt. Darüber hinaus sollten die Artikel „ein/eine/einer“, wie sie in dieser Anmeldung und den angehängten Ansprüchen verwendet werden, allgemein so ausgelegt werden, dass sie „ein oder mehrere“ bedeuten, sofern nicht spezifisch etwas anderes angegeben ist oder aus dem Kontext hervorgeht, dass es sich auf eine Singularform bezieht. Weiterhin sollen in dem Ausmaß, dass die Ausdrücke „enthaltend“ „enthält“ „aufweisen“ „hat“, „mit“ oder Varianten davon entweder in der ausführlichen Beschreibung oder den Ansprüchen verwendet werden, solche Ausdrücke auf eine Weise inklusiv sein, die dem Ausdruck „umfassend“ ähnlich ist.
  • Die folgende detaillierte Beschreibung bezieht sich auf die beiliegenden Zeichnungen. In den verschiedenen Zeichnungen können die gleichen Bezugszahlen verwendet werden, um die gleichen oder ähnliche Elemente zu identifizieren. In der folgenden Beschreibung werden spezielle Details zum Zwecke der Erläuterung und nicht zur Einschränkung angeführt, wie zum Beispiel bestimmte Strukturen, Architekturen, Schnittstellen, Techniken usw., um ein gründliches Verständnis der verschiedenen Aspekte verschiedener Ausführungsformen zu gewährleisten. Für Fachleute, denen die vorliegende Offenbarung zur Verfügung steht, liegt jedoch auf der Hand, dass die verschiedenen Aspekte der verschiedenen Ausführungsformen in anderen Beispielen, die von diesen speziellen Details abweichen, ausgeübt werden können. In bestimmten Fällen werden Beschreibungen von wohlbekannten Vorrichtungen, Schaltungen und Verfahren weggelassen, um die Beschreibung der verschiedenen Ausführungsformen nicht mit unnötigen Details zu überladen.
  • Wie oben angeführt wurde, ist aufgrund der weitverbreiteten Verwendung von Leistungshalbleiterschaltern in der Industrie und der inhärenten Bedingungen hoher Betriebsspannungen eine Bewertung der Fehlermechanismen der Leistungshalbleiterschalter (zum Beispiel Leistungs-MOSFETs) und ihrer Zuverlässigkeit eine zentrale Anforderung. Bei der vorliegenden Offenbarung wird ein Versagen von Leistungshalbleiterschaltern aufgrund eines Verlusts oder Fehlers von Source-Bonddrähten bewertet. Bonddrähte werden in der Halbleiterindustrie dazu verwendet, eine elektrische Verbindung von einem Halbleiterchip, zum Beispiel einem Leistungshalbleiterschalter, mit seinen externen Gehäusepins oder mit anderen elektronischen Bauteilen herzustellen. Der Begriff „Source-Bonddraht“, der in der gesamten Offenbarung verwendet wird, soll jegliche leitende Verbindung von der Source-Metallisierung nach außen, wie zum Beispiel ein Clip, ein Band usw., bedeuten und soll nicht nur auf einen Bonddraht beschränkt sein. Ein Verlust eines oder ein Fehler an einem mit einem Leistungshalbleiterschalter verbundenen Bonddraht(s) kann die Sicherheit und Zuverlässigkeit eines Leistungselektroniksystems beeinträchtigen. Da ein Bonddraht hinsichtlich seiner Strombelastbarkeit beschränkt ist, werden bei einigen Ausführungsformen mehrere Bonddrähte parallel für höhere Amperezahlen verwendet. Ein Verlust eines Source-Bonddrahts in einer Leistungsschalteranwendung, zum Beispiel einem Leistungs-MOSFET, führt zu einer Überlastung des bzw. der verbleibenden Bonddrahts bzw. Bonddrähte. Dieser Verlust ist nicht erkennbar, und über die Lebensdauer ist es möglich, dass die verbleibenden Source-Bonddrähte aufgrund der Zunahme der Stromdichte bei Normalbetrieb auch beschädigt werden. Der Nennstrom muss nur durch die verbleibenden Bonddrähte fließen, und die Regeln für Bonddraht-Dimensionierung werden verletzt. Ebenso kann ein Verlust eines Source-Bonddrahts in Motorwechselrichtern, zum Beispiel dem High-Side-Schalter, zu einem Verlust damit verbundener Freilaufdioden führen. Der Verlust von Freilaufdioden kann zu der zum Beispiel durch einen Lawinendurchbruch von MOSFETs verursachten Erzeugung von hohen Spannungen in der Brücke führen und kann eine Beschädigung anderer Bauteile in dem Wechselrichter verursachen. Wird der Verlust oder das Versagen in Verbindung mit Bonddrähten nicht erkannt, stünde das System für eine kurze Zeit zur Verfügung und würde dann unmittelbar ohne Warnung in einen unsicheren Zustand übergehen, was zu einer gefährlichen Situation (Verletzung von Sicherheitszielen usw.) führen könnte. Deshalb ist es wichtig, einen Verlust oder ein Versagen von mit Leistungsschaltern in Leistungselektroniksystemen verbundenen Bonddrähten zu bestimmen/erkennen.
  • Bei aktuellen Implementierungen von Leistungselektroniksystemen wird ein Verlust oder ein Versagen, der bzw. das mit Bonddrähten verbunden ist, bei einigen Ausführungsformen basierend auf einer genauen Messung des Einschaltwiderstands (das heißt Ron) des Leistungsschalters erkannt. Eine genaue Messung des Ron wird zum Beispiel an der ATE (automated test equipment - automatisierten Prüfeinrichtung) implementiert, und jede Vorrichtung wird bei 150°C geprüft, wobei der Ron im Allgemeinen der höchste Wert ist. Die Genauigkeit der Ron-Messung muss in einem Bereich liegen, der einen möglichen gebrochenen Bonddraht erkennen kann. Wenn der gemessene Ron höher als ein zulässiger Maximalwert ist, ist die Vorrichtung fehlerhaft und wird nicht an Kunden ausgeliefert. Bei der obigen Implementierung wird der Verlust oder das Versagen, der bzw. das mit dem Bonddraht verbunden ist, jedoch nur einmal während der Inbetriebsetzung oder der Konfiguration erkannt. Leistungsschalter werden in funktionalen sicherheitsrelevanten Anwendungen mit einem bestimmten ASIL-Level (ASIL - Automotive Safety Integrity Level) verwendet, und deshalb ist es wichtig zu gewährleisten, dass alle Bonddrähte auch bei laufendem System ordnungsgemäß verbunden sind. Ferner werden bei einigen Implementierungen, zum Beispiel im Falle von Motorwechselrichtern, Zener-Klemmen bei MOFETs verwendet, um die Spannung in dem System auf die Klemmspannung zu begrenzen, und es werden Bauteile verwendet, die der Klemmspannung/Lawinendurchbruchspannung widerstehen können, um dem System zu ermöglichen, einen mit einem Bonddraht verbundenen Fehler zu bewältigen. Bei solchen Ausführungsformen müssen Bauteile, wie zum Beispiel Gate-Treiber, Kondensatoren usw., höheren Spannungen als der normalen Betriebsspannung widerstehen, was höhere Kosten für die Wechselrichter verursacht.
  • Um die obigen Nachteile zu überwinden, wird bei dieser Offenbarung deshalb ein Verfahren zum Erkennen eines Fehlers von mit Leistungsschaltern verbundenen Bonddrähten in Echtzeit während der Produktlebensdauer vorgeschlagen. Bei einigen Ausführungsformen kann sich ein mit einem Bonddraht verbundener Fehler auf einen Verlust oder eine Beschädigung oder ein Versagen des Bonddrahts beziehen. Insbesondere werden hierin ein Verfahren und eine Einrichtung zum Bestimmen eines Verlusts oder eines Versagens von mit Leistungsschaltern verbundenen Source-Bonddrähten basierend auf einer Messung einer Gate-Ladung oder eines Parameters, der die mit dem Leistungsschalter verbundene Gate-Ladung anzeigt, vorgeschlagen. Bei einigen Ausführungsformen ist das vorgeschlagene Verfahren auf Leistungsschalter anwendbar, die in mehrere kleinere parallele Leistungsschalter getrennt sind. Insbesondere ist das vorgeschlagene Verfahren dazu anwendbar, einen Verlust oder ein Versagen von mit einer Schaltschaltung, der mehrere parallele Schalter umfasst, wobei jeder parallele Schalter einen jeweiligen Source-Bonddraht umfasst, verbundenen Bonddrähten zu erkennen. Der hier verwendete zentrale Gedanke besteht darin, dass bei Verlust oder Beschädigung eines mit mindestens einem parallelen Schalter verbundenen Source-Bonddrahts eine Gate-Ladung der Schaltschaltung reduziert wird. Bei einigen Ausführungsformen umfasst die Gate-Ladung der Schaltschaltung eine Summe der Gate-Ladungen der mit der Schaltschaltung verbundenen mehreren Schaltungen. Deshalb stellt bei einigen Ausführungsformen eine Messung der Gate-Ladung der Schaltschaltung oder eines Parameters, der die Gate-Ladung der Schaltschaltung anzeigt, eine Anzeige einer möglichen Beschädigung bzw. eines möglichen Verlusts, die bzw. der mit mindestens einem Source-Bonddraht der Schaltschaltung verbunden ist, bereit.
  • Deshalb ermöglicht das vorgeschlagene Verfahren bei einigen Ausführungsformen, einen Teilfehler/-verlust der Source-Bonddrähte der Schaltschaltung zu erkennen, wodurch die Zuverlässigkeit des Leistungselektroniksystems erhöht wird. Bei einigen Ausführungsformen bietet das Erkennen eines Teilverlusts/-versagens der Source-Bonddrähte eine Möglichkeit, das Leistungselektroniksystem vor einer weiteren Beschädigung zu schützen. Das Erkennen eines Bonddraht-Teilverlusts bietet bei einigen Ausführungsformen zum Beispiel eine Option, Spannung von der Schaltschaltung zu nehmen oder eine Reparatur der Schaltschaltung einzuleiten, wodurch ein schwerer Gesamtverlust der Bonddrähte vermieden wird. In der gesamten Offenbarung beschriebene Ausführungsformen beschreiben ein Verfahren und eine Einrichtung für das Erkennen eines Verlusts oder Fehlers von mit Leistungs-MOSFETs verbundenen Source-Bonddrähten. Das vorgeschlagene Verfahren ist jedoch gleichermaßen auf andere Leistungsschalter, zum Beispiel IGBTs, JFETs usw., anwendbar und soll nicht als auf MOSFETs beschränkt ausgelegt werden. Insbesondere ist in Schaltschaltungen auf IGBT-Basis das vorgeschlagene Verfahren für das Erkennen eines Verlusts oder Fehlers von Emitter-Bonddrähten anwendbar. Deshalb soll der in der gesamten Offenbarung in Bezug auf Leistungs-MOSFET-Schalter verwendete Begriff Source-Bonddrähte als gleichzusetzen mit Emitter-Bonddrähten in Bezug auf andere Leistungsschalter wie IGBTs betrachtet werden.
  • 1 veranschaulicht ein vereinfachtes Blockdiagramm eines Leistungselektroniksystems 100 gemäß einer Ausführungsform der Offenbarung. Die Leistungselektronikschaltung 100 umfasst eine Schaltschaltung 102 und eine Treiberschaltung 104, die dazu konfiguriert ist, mit der Schaltschaltung 102 gekoppelt zu werden, um die Schaltschaltung 102 anzusteuern. Bei einigen Ausführungsformen umfasst die Schaltschaltung 102 Leistungshalbleiterschalter oder Leistungsschalter, zum Beispiel Leistungs-MOSFETs. Bei einigen Ausführungsformen kann der Leistungsschalter in der Schaltschaltung 102 als mehrere parallele Leistungsschalter implementiert sein, wobei jeder parallele Schalter einen jeweiligen Source-Bonddraht umfasst. Bei einigen Ausführungsformen kann der mit jedem parallelen Leistungsschalter verbundene Source-Bonddraht einen oder mehrere Bonddrähte umfassen, die zwischen einem mit einem Source-Anschluss des jeweiligen parallelen Leistungsschalters verbundenen Kontaktpad und einem äußeren Gehäusepin des Leistungsschalters oder mit anderen elektronischen Bauteilen, zum Beispiel anderen Leistungsschaltern, gekoppelt sind. Bei dieser Ausführungsform enthält das Leistungselektroniksystem 100 in der Darstellung der Einfachheit halber nur eine einzige Schaltschaltung 102 und eine entsprechende Treiberschaltung 104. Bei anderen Ausführungsformen kann das Leistungselektroniksystem 100 jedoch mehrere Schaltschaltungen und entsprechende mehrere Treiberschaltungen enthalten. Ausführungsbeispiele, die beschreiben, wie die Source-Bonddrähte zwischen einem mit einem Source-Anschluss eines jeweiligen parallelen Leistungsschalters verbundenen Kontaktpad und einem äußeren Gehäusepin des Leistungsschalters gekoppelt sein können, werden unter Bezugnahme auf die 2a, 2b, 4a, 4b, 5a, 5b, 6, 7a und 7b, in denen der mit dem Source-Anschluss des jeweiligen parallelen Leistungsschalters verbundene Kontaktpad als „pad“ bezeichnet wird und der äußere Gehäusepin des Leistungsschalters als „pin“ bezeichnet wird, veranschaulicht.
  • Bei einigen Ausführungsformen können die mehreren Leistungsschalter in der Schaltschaltung 102 einen gemeinsamen Gate-Anschluss und getrennte Source-Anschlüsse umfassen, wie in 2a veranschaulicht wird. Bei einigen Schaltschaltungen, zum Beispiel bei Schaltschaltungen auf IGBT-Basis, wird der gemeinsame Gate-Anschluss durch einen gemeinsamen Basisanschluss ersetzt, und die getrennten Source-Anschlüsse werden durch getrennte Emitter-Anschlüsse ersetzt. Bei anderen Ausführungsformen können die mehreren Leistungsschalter in der Schaltschaltung 102 getrennte Gate-Anschlüsse und getrennte Source-Anschlüsse umfassen, wie in 2b veranschaulicht wird. Bei einigen Schaltschaltungen, zum Beispiel bei Schaltschaltungen auf IGBT-Basis, werden die getrennten Gate-Anschlüsse durch getrennte Basisanschlüsse ersetzt, und die getrennten Source-Anschlüsse werden durch getrennte Emitter-Anschlüsse ersetzt.
  • 2a veranschaulicht eine beispielhafte Implementierung einer Schaltschaltung 202, der zwei parallele Leistungsschalter umfasst. Bei anderen Ausführungsformen kann die Schaltschaltung 202 jedoch mehr als zwei parallele Leistungsschalter umfassen. Bei einigen Ausführungsformen zeigt die Schaltschaltung 202 eine mögliche Implementierung der Schaltschaltung 102 in 1. Die beiden parallelen Leistungsschalter in der Schaltschaltung 202 umfassen bei dieser Ausführungsform MOSFETs. Bei anderen Ausführungsformen können die beiden parallelen Schalter jedoch andere Leistungsschalter wie einen IGBT, FET usw. umfassen und sollen nicht auf Leistungs-MOSFETs beschränkt sein. Die Schaltschaltung 202 umfasst einen ersten Leistungsschalter 202a und einen zweiten Leistungsschalter 202b, die parallel sind, mit getrennten Sources 204a bzw. 204b und einem gemeinsamen Gate-Anschluss 208. Der erste Leistungsschalter 202a und der zweite Leistungsschalter 202b umfassen ferner einen damit verbundenen ersten Source-Bonddraht 206a bzw. zweiten Source-Bonddraht 206b. Bei einigen Ausführungsformen kann der erste Source-Bonddraht 206a einen einzigen Bonddraht umfassen, wie in 2a veranschaulicht wird. Bei anderen Ausführungsformen kann der erste Source-Bonddraht 206a jedoch als mehrere Source-Bonddrähte implementiert sein. Ebenso kann der zweite Source-Bonddraht 206b bei einigen Ausführungsformen einen einzigen Bonddraht umfassen, wie in 2a veranschaulicht wird. Bei anderen Ausführungsformen kann der zweite Source-Bonddraht 206b jedoch als mehrere Source-Bonddrähte implementiert sein.
  • Ebenso veranschaulicht 2b eine andere beispielhafte Implementierung einer Schaltschaltung 252, der zwei parallele Leistungsschalter umfasst. Bei anderen Ausführungsformen kann die Schaltschaltung 252 jedoch mehr als zwei parallele Leistungsschalter umfassen. Bei einigen Ausführungsformen zeigt die Schaltschaltung 252 eine andere mögliche Weise der Implementierung der Schaltschaltung 102 in 1. Die beiden parallelen Leistungsschalter in der Schaltschaltung 252 umfassen bei dieser Ausführungsform MOSFETs. Bei anderen Ausführungsformen können die beiden parallelen Schalter jedoch andere Leistungsschalter wie einen IGBT, FET usw. umfassen und sollen nicht als auf Leistungs-MOSFET beschränkt ausgelegt werden. Die Schaltschaltung 252 umfasst einen ersten Leistungsschalter 252a und einen zweiten Leistungsschalter 252b, die parallel sind und getrennte Sources 254a bzw. 254b aufweisen. Ferner umfassen der erste Leistungsschalter 252a und der zweite Leistungsschalter 252b einen damit verbundenen ersten Gate-Anschluss 258a bzw. zweiten Gate-Anschluss 258b. Der erste Leistungsschalter 252a und der zweite Leistungsschalter 252b umfassen ferner einen damit verbundenen ersten Source-Bonddraht 256a bzw. zweiten Source-Bonddraht 256b. Bei einigen Ausführungsformen kann der erste Source-Bonddraht 256a einen einzigen Bonddraht umfassen, wie in 2b veranschaulicht wird. Bei anderen Ausführungsformen kann der erste Source-Bonddraht 256a jedoch als mehrere Source-Bonddrähte implementiert sein. Ebenso kann der zweite Source-Bonddraht 256b bei einigen Ausführungsformen einen einzigen Bonddraht umfassen, wie in 2b veranschaulicht wird. Bei anderen Ausführungsformen kann der zweite Source-Bonddraht 256b jedoch als mehrere Source-Bonddrähte implementiert sein.
  • Erneut auf 1 Bezug nehmend, umfasst die Treiberschaltung 104 eine Gate-Treiberschaltung 106, die dazu konfiguriert ist, die Schaltschaltung 102 anzusteuern. Bei den Ausführungsformen, bei denen die Schaltschaltung 102 einen gemeinsamen Gate-Anschluss umfasst, wie in 2a veranschaulicht wird, kann die Gate-Treiberschaltung 106 mit dem gemeinsamen Gate-Anschluss gekoppelt sein, um die Schaltschaltung 102 anzusteuern. Bei anderen Ausführungsformen, bei denen die Schaltschaltung 102 getrennte Gate-Anschlüsse umfasst, wie in 2b veranschaulicht wird, kann die Gate-Treiberschaltung 106 alternativ verschiedene Treiberausgangsstufen zum Ansteuern der jeweiligen Gate-Anschlüsse umfassen. Bei einigen Ausführungsformen umfasst die Treiberschaltung 104 ferner eine Bonddrahtfehlererkennungsschaltung 108, die dazu konfiguriert ist, einen mit mindestens einem mit der Schaltschaltung 102 verbundenen Source-Bonddraht verbundenen Fehler zu erkennen. Bei einigen Ausführungsformen kann ein mit dem Source-Bonddraht verbundener Fehler einen gebrochenen oder beschädigten oder verlorenen Bonddraht umfassen. Es kommen innerhalb des Schutzumfangs der vorliegenden Offenbarung jedoch auch andere Arten von Fehlern als die obigen in Betracht. Bei einigen Ausführungsformen ist die Bonddrahtfehlererkennungsschaltung 108 mit der Gate-Treiberschaltung 106 gekoppelt. Bei einigen Ausführungsformen ist die Bonddrahtfehlererkennungsschaltung 108 ferner zum Koppeln mit der Schaltschaltung 102 konfiguriert. Bei einigen Ausführungsformen sind sowohl die Gate-Treiberschaltung 106 als auch die Bonddrahtfehlererkennungsschaltung 108 als Teil einer gleichen Treiber-IC (IC - integrated circuit/integrierte Schaltung) implementiert. Bei anderen Ausführungsformen können die Gate-Treiberschaltung 106 und die Bonddrahtfehlererkennungsschaltung 108 jedoch auf getrennten ICs implementiert sein.
  • Bei einigen Ausführungsformen umfasst die Bonddrahtfehlererkennungsschaltung 108 eine Gate-Ladungsschätzungsschaltung 112, die dazu konfiguriert ist, einen Parameter der Schaltschaltung 102 zu messen, der eine Gate-Ladung der Schaltschaltung 102 oder einen Parameter, der die mit der Schaltschaltung 102 verbundene Gate-Ladung anzeigt, umfasst. Bei einigen Ausführungsformen ist die Gate-Ladungsschätzungsschaltung 112 zum Koppeln mit der Gate-Treiberschaltung 102 oder der Schaltschaltung 102 zum Messen der Gate-Ladung der Schaltschaltung 102 oder des Parameters, der die mit der Schaltschaltung 102 verbundene Gate-Ladung anzeigt, konfiguriert. Bei einigen Ausführungsformen umfasst die Bonddrahtfehlererkennungsschaltung 108 ferner eine Erkennungsschaltung 110, die dazu konfiguriert ist, einen mit mindestens einem Source-Bonddraht der Schaltschaltung 102 verbundenen Fehler basierend auf dem gemessenen Parameter der Schaltschaltung 102 zu erkennen. Wie oben angeführt wurde, besteht der hierin verwendete zentrale Gedanke darin, dass im Falle eines Verlusts oder einer Beschädigung eines mit mindestens einem parallelen Schalter verbundenen Source-Bonddrahts eine Gate-Ladung der Schaltschaltung 102 reduziert wird. Bei einigen Ausführungsformen ist die Gate-Ladung der Schaltschaltung 102 proportional zu einer Ladung der inneren Kondensatoren, zum Beispiel der mit der Schaltschaltung 102 verbundenen Gate-Source-Kondensatoren. Bei Verlust oder Beschädigung eines mit einem parallelen Schalter verbundenen Source-Bonddrahts wird eine entsprechende Gate-Source-Kapazität des parallelen Schalters nicht aufgeladen, was zu einer Reduzierung der mit der Schaltschaltung 102 verbundenen Gate-Ladung führt.
  • Deshalb stellt eine Messung der Gate-Ladung der Schaltschaltung 102 oder eines Parameters, der die Gate-Ladung der Schaltschaltung 102 anzeigt, bei einigen Ausführungsformen eine Anzeige eines (einer) mit mindestens einem Source-Bonddraht (zum Beispiel 206a oder 206b oder beide in 2a) der Schaltschaltung 102 verbundene(n) mögliche(n) Beschädigung/Verlust bereit. Bei einigen Ausführungsformen ist die Gate-Ladungsschätzungsschaltung 112 dazu konfiguriert, die Gate-Ladung der Schaltschaltung 102 oder den Parameter, der die mit der Schaltschaltung 102 verbundene Gate-Ladung anzeigt, bei jedem Schaltereignis oder mehreren Schaltereignissen, die mit der Schaltschaltung 102 verbunden ist bzw. sind, zu messen. Bei einigen Ausführungsformen ermöglicht das Messen der Gate-Ladung bei mehreren Schaltereignissen der Schaltschaltung 102, dass die Bonddrahtfehlererkennungsschaltung 108 einen mit den Bonddrähten der Schaltschaltung 102 verbundenen Fehler während einer Produktlebensdauer in Echtzeit erkennt. Die Erkennungsschaltung 110 ist bei einigen Ausführungsformen ferner dazu konfiguriert, bei Erkennen des Fehlers ein Fehleranzeigesignal (nicht gezeigt) zu erzeugen, das eine Anzeige eines möglichen Verlusts oder einer möglichen Beschädigung, der bzw. die mit den Source-Bonddrähten der Schaltschaltung 102 verbunden ist, bereitstellt.
  • 3a veranschaulicht die Wellenformen der Gate-Ladung eines Schalt-MOSFETs. Ferner veranschaulicht 3b die Abhängigkeit der Gate-Spannung und der Gate-Ladung des Schalt-MOSFETs von der Drain-Spannung VDS und dem angelegten Drain-Strom ID. Erneut auf 1 Bezug nehmend, ist die Erkennungsschaltung 110 bei einigen Ausführungsformen dazu konfiguriert, den Fehler basierend auf einem Vergleich des gemessenen Parameters der Schaltschaltung 102 mit einem vorbestimmten Messparameterschwellenwert zu erkennen. Bei einigen Ausführungsformen umfasst der vorbestimmte Messparameterschwellenwert einen früheren Wert des gemessenen Parameters der Schaltschaltung 102, der zu einem früheren Zeitpunkt gemessen wurde, wobei weitere Details darüber bei den nachfolgenden Ausführungsformen angegeben werden. Als Alternative ist die Erkennungsschaltung 110 bei anderen Ausführungsformen dazu konfiguriert, den Fehler basierend auf einem Vergleich des gemessenen Parameters der Schaltschaltung 102 mit einem vorbestimmten Schwellenwertbereich zu erkennen, wobei weitere Details darüber bei einer nachfolgenden Ausführungsform angegeben werden.
  • 4a veranschaulicht eine beispielhafte Implementierung eines Leistungselektroniksystems 400 gemäß einer Ausführungsform der Offenbarung. Bei einigen Ausführungsformen umfasst das Leistungselektroniksystem 400 eine mögliche Weise der Implementierung des Leistungselektroniksystems 100 in 1. Das Leistungselektroniksystem 400 umfasst eine Schaltschaltung 402 und eine Treiberschaltung 404, die zum Ansteuern der Schaltschaltung 402 konfiguriert ist. Bei diesem Ausführungsbeispiel enthält die Schaltschaltung 402 in der Darstellung einen ersten Leistungsschalter 402a und einen zweiten Leistungsschalter 402b, die parallel zueinander sind. Bei anderen Ausführungsformen kann die Schaltschaltung 402 jedoch mehr als zwei Leistungsschalter parallel umfassen. Die Schaltschaltung 402 umfasst einen gemeinsamen Gate-Anschluss 403 und getrennte Source-Anschlüsse 402e und 402f. Die Schaltschaltung 402 umfasst ferner Source-Bonddrähte 402c bzw. 402d, die mit den Source-Anschlüssen 402e und 402f gekoppelt sind. Bei dieser Ausführungsform sind die Source-Bonddrähte 402c und 402d in der Darstellung mit einem einzigen äußeren Ausgangspin 402g gekoppelt. Bei anderen Ausführungsformen können die Source-Bonddrähte 402c und 402d jedoch mit zwei getrennten Ausgangspins 402g bzw. 402h gekoppelt sein, wie in 4b veranschaulicht wird. Obgleich nicht explizit so angegeben, ist das Konzept der Verwendung getrennter Ausgangspins für die Source-Bonddrähte, die mit parallelen Schaltern der Schaltschaltung verbunden sind, auf alle in dieser Offenbarung beschriebenen Ausführungsformen anwendbar.
  • Die Treiberschaltung 404 umfasst eine Gate-Treiberschaltung 406, die mit dem gemeinsamen Gate-Anschluss 403 der Schaltschaltung 402 gekoppelt ist und zum Ansteuern der Schaltschaltung 402 konfiguriert ist. Ferner umfasst die Treiberschaltung eine Bonddrahtfehlererkennungsschaltung 408, die zum Erkennen eines mit mindestens einem mit der Schaltschaltung 402 verbundenen Source-Bonddraht (zum Beispiel 402c oder 402d) verbundenen Fehlers konfiguriert ist. Die Bonddrahtfehlererkennungsschaltung 408 umfasst eine Gate-Ladungsschätzungsschaltung 412, die dazu konfiguriert ist, eine mit der Schaltschaltung 402 verbundene Gate-Ladung zu bestimmen, und eine Erkennungsschaltung 410, die dazu konfiguriert ist, basierend auf der bestimmten Gate-Ladung einen mit mindestens einem Source-Bonddraht der Schaltschaltung 402 verbundenen Fehler zu bestimmen. Bei einigen Ausführungsformen ist die mit der Schaltschaltung 402 verbundene Gate-Ladung proportional zu einer mit inneren Kondensatoren, zum Beispiel den Gate-Source-Kondensatoren der Schaltschaltung 402, verbundenen Ladung. Bei einigen Ausführungsformen umfassen sowohl der erste Leistungsschalter 402a als auch der zweite Leistungsschalter 402b eine jeweilige Gate-Source-Kapazität. Bei einem Verlust oder einer Beschädigung eines der Source-Bonddrähte, zum Beispiel 402c, wird bei einigen Ausführungsformen eine entsprechende Gate-Source-Kapazität nicht aufgeladen, was zu einer Reduzierung der mit der Schaltschaltung 402 verbundenen Gate-Ladung führt
  • Die Gate-Ladungsschätzungsschaltung 412 umfasst eine Strommessschaltung 412a, die mit dem gemeinsamen Gate-Anschluss 403 gekoppelt ist und dazu konfiguriert ist, eine Replika eines Gate-Stroms an dem gemeinsamen Gate-Anschluss 403 zu erzeugen. Die Gate-Ladungsschätzungsschaltung 412 umfasst ferner eine Ladungsmessschaltung 412, die mit der Strommessschaltung 412a gekoppelt ist und dazu konfiguriert ist, basierend auf einer Integration der erzeugten Replika des Gate-Stroms eine entsprechende Gate-Ladung zu bestimmen. Bei einigen Ausführungsformen umfasst die Strommessschaltung 412a eine Stromspiegelschaltung. Bei einigen Ausführungsformen kann die Ladungsmessschaltung 412b ferner einen Kondensator als ein Integrationsglied umfassen. Bei anderen Ausführungsformen können die Strommessschaltung 412a und die Ladungsmessschaltung 412b jedoch anders implementiert sein. Die Erkennungsschaltung 410 ist dazu konfiguriert, bei Bestimmen der mit der Schaltschaltung 402 verbundenen Gate-Ladung die bestimmte Gate-Ladung mit einem vorbestimmten Schwellenwert, der eine vorbestimmte Gate-Ladung umfasst, zu vergleichen, um einen mit mindestens einem Source-Bonddraht der Schaltschaltung 402 verbundenen Fehler zu bestimmen.
  • Ein mit mindestens einem Source-Bonddraht der Schaltschaltung 402 verbundener Fehler wird bei einigen Ausführungsformen an der Erkennungsschaltung 410 bestimmt, wenn sich die bestimmte Gate-Ladung um einen bestimmten vordefinierten Wert von der vorbestimmten Gate-Ladung unterscheidet. Ein mit mindestens einem Source-Bonddraht der Schaltschaltung 402 verbundener Fehler wird bei einigen Ausführungsformen zum Beispiel an der Erkennungsschaltung 410 bestimmt, wenn die bestimmte Gate-Ladung um einen bestimmten vordefinierten Wert geringer als die vorbestimmte Gate-Ladung ist. Die vorbestimmte Gate-Ladung umfasst bei einigen Ausführungsformen einen früheren Wert der mit der Schaltschaltung 402 verbundenen Gate-Ladung, der zu einem früheren Zeitpunkt gemessen wurde. Bei einigen Ausführungsformen umfasst die vorbestimmte Gate-Ladung eine mit der Schaltschaltung 402 verbundene Gate-Ladung, die zu einem Zeitpunkt gemessen wurde, zu dem beide Source-Bonddrähte 402c und 402d ordnungsgemäß verbunden waren. Bei anderen Ausführungsformen kann die vorbestimmte Gate-Ladung jedoch anders als oben bestimmt werden und kann einen Vorgabewert umfassen. Ferner ist die Erkennungsschaltung 410 bei einigen Ausführungsformen dazu konfiguriert, bei Erkennen eines Fehlers ein Fehleranzeigesignal (nicht gezeigt) zu erzeugen, das eine Anzeige eines bzw. einer mit den Source-Bonddrähten der Schaltschaltung 402 verbundenen möglichen Verlusts oder Beschädigung bereitstellt.
  • 5a veranschaulicht eine beispielhafte Implementierung eines Leistungselektroniksystems 500 gemäß einer anderen Ausführungsform der Offenbarung. Bei einigen Ausführungsformen umfasst das Leistungselektroniksystem 500 eine andere mögliche Weise der Implementierung des Leistungselektroniksystems 100 in 1. Das Leistungselektroniksystem 500 umfasst eine Schaltschaltung 502 und eine Treiberschaltung 504, die zum Ansteuern der Schaltschaltung 502 konfiguriert ist. Bei dieser beispielhaften Ausführungsform enthält die Schaltschaltung 502 in der Darstellung einen ersten Leistungsschalter 502a und einen zweiten Leistungsschalter 502b, die parallel zueinander sind. Bei anderen Ausführungsformen kann die Schaltschaltung 502 jedoch mehr als zwei Leistungsschalter parallel umfassen. Die Schaltschaltung 502 umfasst einen gemeinsamen Gate-Anschluss 503 und getrennte Source-Anschlüsse 502e und 502f. Ferner umfasst die Schaltschaltung 502 Source-Bonddrähte 502c und 502d, die mit den Source-Anschlüssen 502e bzw. 502f gekoppelt sind.
  • Die Treiberschaltung 504 umfasst eine Gate-Treiberschaltung 506, die mit dem gemeinsamen Gate-Anschluss 503 der Schaltschaltung 502 gekoppelt ist und zum Ansteuern der Schaltschaltung 502 konfiguriert ist. Ferner umfasst die Treiberschaltung 504 eine Bonddrahtfehlererkennungsschaltung 508, die zum Erkennen eines mit mindestens einem mit der Schaltschaltung 502 verbundenen Source-Bonddraht (zum Beispiel 502c oder 502b) verbundenen Fehlers konfiguriert ist. Bei einigen Ausführungsformen sind sowohl die Gate-Treiberschaltung 506 als auch die Bonddrahtfehlererkennungsschaltung 508 als Teil einer gleichen Treiber-IC (IC - integrated circuit/integrierte Schaltung) implementiert. Bei anderen Ausführungsformen können die Gate-Treiberschaltung 506 und die Bonddrahtfehlererkennungsschaltung 508 auf getrennten ICs implementiert sein. Die Bonddrahtfehlererkennungsschaltung 508 umfasst eine Zeitmessschaltung 512, die dazu konfiguriert ist, eine zum Einschalten der Schaltschaltung 502 erforderliche Einschaltzeit oder eine zum Ausschalten der Schaltschaltung 502 erforderliche Ausschaltzeit zu messen. Bei einigen Ausführungsformen zeigt die Einschaltzeit oder die Ausschaltzeit der Schaltschaltung 502 eine Gate-Ladung der Schaltschaltung 502 an. Bei einigen Ausführungsformen ist die Einschaltzeit oder die Ausschaltzeit der Schaltschaltung 502 proportional zu der Gate-Ladung der Schaltschaltung 502. Bei Verlust oder Beschädigung eines der Source-Bonddrähte 502c ist zum Beispiel die mit der Schaltschaltung 502 verbundene Gate-Ladung reduziert (da die entsprechende Gate-Source-Kapazität nicht aufgeladen werden muss), was zu einer Reduzierung der Einschaltzeit oder Ausschaltzeit der Schaltschaltung 502 führt. Bei einigen Ausführungsformen umfasst die Zeitmessschaltung 512 eine mögliche Weise der Implementierung der Gate-Ladungsschätzungsschaltung 112, die oben unter Bezugnahme auf 1 erläutert wird.
  • Bei einigen Ausführungsformen umfasst die Zeitmessschaltung 512 eine CLK-Zählerschaltung 512a, die einen Zähler oder ein Schieberegister und eine Gate-Spannungskomparatorschaltung 512b umfasst, wie in 5b veranschaulicht wird. Bei anderen Ausführungsformen kann die Zeitmessschaltung 512 jedoch anders implementiert sein. Bei einigen Ausführungsformen ist das Leistungselektroniksystem 500 in 5b das gleiche wie das Leistungselektroniksystem 500 in 5a und wird hier dazu verwendet, nur eine mögliche Weise der Implementierung der Zeitmessschaltung 512 in 5a zu veranschaulichen. Deshalb sind alle der oben unter Bezugnahme auf 5a angeführten Erläuterungen auch auf 5b anwendbar. Zum Messen der Einschaltzeit der Schaltschaltung 502 ist die CLK-Zählerschaltung 512a bei einigen Ausführungsformen dazu konfiguriert, das Zählen zu einem Startzeitpunkt der Gate-Treiberschaltung 506 zu beginnen. Bei einigen Ausführungsformen ist die CLK-Zählerschaltung 512a mit einem Eingangsanschluss der Gate-Treiberschaltung 506 gekoppelt und ist dazu konfiguriert, das Zählen bei Umschalten eines Eingangssignals der Gate-Treiberschaltung 506 zu beginnen. Bei einigen Ausführungsformen ist die CLK-Zählerschaltung 512a ferner dazu konfiguriert, das Zählen anzuhalten, wenn die Schaltschaltung 502 eingeschaltet wird. Bei einigen Ausführungsformen ist die CLK-Zählerschaltung 512a dazu konfiguriert, das Zählen basierend auf einer Anzeige von der Gate-Spannungskomparatorschaltung 512b anzuhalten. Bei einigen Ausführungsformen stellt die Gate-Spannungskomparatorschaltung 512b eine Anzeige für die CLK-Zählerschaltung 512a bereit, wenn die Schaltschaltung 502 eingeschaltet wird. Als Alternative kann die CLK-Zählerschaltung 512a bei anderen Ausführungsformen dazu konfiguriert sein, die Ausschaltzeit der Schaltschaltung 502 zu messen, um die Gate-Ladung zu schätzen.
  • Erneut auf 5a Bezug nehmend, umfasst die Bonddrahtfehlererkennungsschaltung 508 bei einigen Ausführungsformen ferner eine Erkennungsschaltung 510, die dazu konfiguriert ist, basierend auf der gemessenen Einschaltzeit oder der Ausschaltzeit einen mit mindestens einem Source-Bonddraht der Schaltschaltung 502 verbundenen Fehler zu bestimmen. Bei einigen Ausführungsformen ist die Erkennungsschaltung 510 dazu konfiguriert, die gemessene Einschaltzeit oder die Ausschaltzeit mit einem vorbestimmten Schwellenwert, der eine vorbestimmte Einschaltzeit bzw. eine vorbestimmte Ausschaltzeit umfasst, zu vergleichen, um den mit mindestens einem Source-Bonddraht der Schaltschaltung 502 verbundenen Fehler zu bestimmen. Bei einigen Ausführungsformen wird ein mit mindestens einem Source-Bonddraht der Schaltschaltung 502 verbundener Fehler an der Erkennungsschaltung 510 bestimmt, wenn sich die gemessene Einschaltzeit um einen bestimmten vordefinierten Wert von der vorbestimmten Einschaltzeit unterscheidet oder sich die gemessene Ausschaltzeit um einen bestimmten vordefinierten Wert von der vorbestimmten Ausschaltzeit unterscheidet. Bei einigen Ausführungsformen wird zum Beispiel ein mit mindestens einem Source-Bonddraht der Schaltschaltung 502 verbundener Fehler an der Erkennungsschaltung 510 bestimmt, wenn die gemessene Einschaltzeit um einen bestimmten vordefinierten Wert kürzer als die vorbestimmte Einschaltzeit ist oder die gemessene Ausschaltzeit um einen bestimmten vordefinierten Wert kürzer als die vorbestimmte Ausschaltzeit ist. Bei einigen Ausführungsformen umfasst die vorbestimmte Einschaltzeit einen früheren Wert der mit der Schaltschaltung 502 verbundenen Einschaltzeit, der zu einem früheren Zeitpunkt gemessen wurde. Bei einigen Ausführungsformen umfasst die vorbestimmte Einschaltzeit eine mit der Schaltschaltung 502 verbundene Einschaltzeit, die zu einem Zeitpunkt gemessen wird, zu dem die beiden Source-Bonddrähte 502c und 502d ordnungsgemäß verbunden sind. Bei anderen Ausführungsformen kann die vorbestimmte Einschaltzeit jedoch anders als oben bestimmt werden und kann einen Vorgabewert umfassen. Ebenso umfasst bei einigen Ausführungsformen die vorbestimmte Ausschaltzeit einen früheren Wert der mit der Schaltschaltung 502 verbundenen Ausschaltzeit, der zu einem früheren Zeitpunkt gemessen wurde. Bei einigen Ausführungsformen umfasst die vorbestimmte Ausschaltzeit eine mit der Schaltschaltung 502 verbundene Ausschaltzeit, die zu einem Zeitpunkt gemessen wird, zu dem die beiden Bonddrähte 502c im 502d ordnungsgemäß verbunden sind. Bei anderen Ausführungsformen kann die vorbestimmte Ausschaltzeit jedoch anders als oben bestimmt werden und kann einen Vorgabewert umfassen. Ferner ist die Erkennungsschaltung 510 bei einigen Ausführungsformen dazu konfiguriert, bei Erkennen eines Fehlers ein Fehleranzeigesignal (nicht gezeigt) zu erzeugen, das eine Anzeige eines bzw. einer mit den Source-Bonddrähten der Schaltschaltung 502 verbundenen möglichen Verlusts oder Beschädigung bereitstellt.
  • 6 veranschaulicht eine beispielhafte Implementierung eines Leistungselektroniksystems 600 gemäß einer anderen Ausführungsform der Offenbarung. Bei einigen Ausführungsformen umfasst das Leistungselektroniksystem 600 eine andere mögliche Weise der Implementierung des Leistungselektroniksystems 100 in 1. Das Leistungselektroniksystem 600 umfasst eine Schaltschaltung 602 und eine Treiberschaltung 604, die zum Ansteuern der Schaltschaltung 602 konfiguriert ist. Bei dieser beispielhaften Ausführungsform enthält die Schaltschaltung 602 in der Darstellung einen ersten Leistungsschalter 602a und einen zweiten Leistungsschalter 602b, die parallel zueinander sind. Bei anderen Ausführungsformen kann die Schaltschaltung 602 jedoch mehr als zwei Leistungsschalter parallel umfassen. Die Schaltschaltung 602 umfasst einen gemeinsamen Gate-Anschluss 603 und getrennte Source-Anschlüsse 602e und 602f. Ferner umfasst die Schaltschaltung 602 Source-Bonddrähte 602c und 602d, die mit den Source-Anschlüssen 602e bzw. 602f gekoppelt sind.
  • Die Treiberschaltung 604 umfasst eine Gate-Treiberschaltung 606, die mit dem gemeinsamen Gate-Anschluss 603 der Schaltschaltung 602 gekoppelt ist und zum Ansteuern der Schaltschaltung 602 konfiguriert ist. Ferner umfasst die Treiberschaltung eine Bonddrahtfehlererkennungsschaltung 608, die zum Erkennen eines mit mindestens einem mit der Schaltschaltung 602 verbundenen Source-Bonddraht (zum Beispiel 602c oder 602d oder beide) verbundenen Fehlers konfiguriert ist. Bei einigen Ausführungsformen sind sowohl die Gate-Treiberschaltung 606 als auch die Bonddrahtfehlererkennungsschaltung 608 als Teil einer gleichen Treiber-IC implementiert. Bei anderen Ausführungsformen können die Gate-Treiberschaltung 606 und die Bonddrahtfehlererkennungsschaltung 608 auf getrennten ICs implementiert sein. Die Bonddrahtfehlererkennungsschaltung 608 umfasst eine Gate-Ladungsschätzungsschaltung 612, die dazu konfiguriert ist, einen Parameter zu bestimmen, der eine mit der Schaltschaltung 602 verbundene Gate-Ladung anzeigt, und eine Erkennungsschaltung 610, die dazu konfiguriert ist, basierend auf dem bestimmten Parameter einen mit mindestens einem Source-Bonddraht der Schaltschaltung 602 verbundenen Fehler zu bestimmen.
  • Bei einigen Ausführungsformen umfasst die Gate-Ladungsschätzungsschaltung 612 eine Wechselstrom-Source-Schaltung (AC-Source-Schaltung) 612a, die mit dem gemeinsamen Gate-Anschluss 603 der Schaltschaltung 602 gekoppelt ist und zur Ausgabe eines AC-Signals an den gemeinsamen Gate-Anschluss 603 konfiguriert ist. Bei einigen Ausführungsformen ist die Wechselstrom-Source-Schaltung (AC-Source-Schaltung) 612a über die Gate-Treiberschaltung 606 mit dem gemeinsamen Gate-Anschluss 603 gekoppelt. Die Gate-Ladungsschätzungsschaltung 612 umfasst ferner eine Amplitudendetektorschaltung 612b, die dazu konfiguriert ist, den gemeinsamen Gate-Anschluss 603 zu koppeln, und dazu konfiguriert ist, eine Amplitude des AC-Signals an dem gemeinsamen Gate-Anschluss 603 zu messen. Bei einigen Ausführungsformen zeigt die Amplitude des AC-Signals an dem gemeinsamen Gate-Anschluss 603 die Gate-Ladung der Schaltschaltung 602 an. Bei Verlust oder Beschädigung eines der Source-Bonddrähte, zum Beispiel des Source-Bonddrahts 602c wird bei einigen Ausführungsformen zum Beispiel die Gate-Ladung der Schaltschaltung 602 reduziert. Bei einigen Ausführungsformen führt eine Reduzierung der Gate-Ladung der Schaltschaltung 602 zu einer Vergrößerung der Amplitude des AC-Signals im Vergleich zu einem früheren Wert des AC-Signals (zum Beispiel, wenn die beiden Bonddrähte 602c und 602d ordnungsgemäß verbunden sind). Deshalb stellt eine Messung der Amplitude des AC-Signals an dem gemeinsamen Gate-Anschluss 603 der Schaltschaltung 602 bei einigen Ausführungsformen eine Anzeige eines möglichen Verlusts oder einer möglichen Beschädigung mindestens eines Source-Bonddrahts der Schaltschaltung 602 bereit.
  • Die Erkennungsschaltung 610 ist dazu konfiguriert, nach dem Messen des AC-Signals an der Amplitudendetektorschaltung 612b die gemessene AC-Signalamplitude mit einem vorbestimmten Schwellenwert, der eine vorbestimmte AC-Signalamplitude umfasst, zu vergleichen, um einen mit mindestens einem Source-Bonddraht der Schaltschaltung 602 verbundenen Fehler zu bestimmen. Bei einigen Ausführungsformen wird ein mit mindestens einem Source-Bonddraht der Schaltschaltung 602 verbundener Fehler an der Erkennungsschaltung 610 bestimmt, wenn sich die gemessene AC-Signalamplitude um einen bestimmten vordefinierten Wert von der vorbestimmten AC-Signalamplitude unterscheidet. Bei einigen Ausführungsformen wird zum Beispiel ein mit mindestens einem Source-Bonddraht der Schaltschaltung 602 verbundener Fehler an der Erkennungsschaltung 610 bestimmt, wenn die bestimmte AC-Signalamplitude um einen bestimmten vordefinierten Wert größer als die vorbestimmte AC-Signalamplitude ist. Bei einigen Ausführungsformen umfasst die vorbestimmte AC-Signalamplitude einen früheren Wert der mit der Schaltschaltung 602 verbundenen AC-Signalamplitude, der zu einem früheren Zeitpunkt gemessen wurde. Bei einigen Ausführungsformen umfasst die vorbestimmte AC-Signalamplitude eine mit der Schaltschaltung 602 verbundene AC-Signalamplitude, die zu einem Zeitpunkt gemessen wird, zu dem die beiden Source-Bonddrähte 602c und 602d ordnungsgemäß verbunden sind. Bei anderen Ausführungsformen kann die vorbestimmte AC-Signalamplitude jedoch anders als oben bestimmt werden und kann einen Vorgabewert umfassen. Ferner ist die Erkennungsschaltung 610 bei einigen Ausführungsformen dazu konfiguriert, bei Erkennen eines Fehlers ein Fehleranzeigesignal (nicht gezeigt) zu erzeugen, das eine Anzeige eines bzw. einer mit den Source-Bonddrähten der Schaltschaltung 602 verbundenen möglichen Verlusts oder Beschädigung bereitstellt.
  • 7a veranschaulicht eine beispielhafte Implementierung eines Leistungselektroniksystems 700 gemäß einer Ausführungsform der Offenbarung. Bei einigen Ausführungsformen umfasst das Leistungselektroniksystem 700 eine andere mögliche Weise der Implementierung des Leistungselektroniksystems 100 in 1. Das Leistungselektroniksystem 700 umfasst eine Schaltschaltung 702 und eine Treiberschaltung 704, die zum Ansteuern der Schaltschaltung 702 konfiguriert ist. Bei dieser beispielhaften Ausführungsform enthält die Schaltschaltung 702 in der Darstellung einen ersten Leistungsschalter 702a und einen zweiten Leistungsschalter 702b, die parallel zueinander sind. Bei anderen Ausführungsformen kann die Schaltschaltung 702 jedoch mehr als zwei parallele Leistungsschalter umfassen. Die Schaltschaltung 702 umfasst einen ersten Gate-Anschluss 703a und einen zweiten Gate-Anschluss 703b, die mit dem ersten Leistungsschalter 702a bzw. dem zweiten Leistungsschalter 702b verbunden sind. Ferner umfasst die Schaltschaltung 702 getrennte Source-Anschlüsse 702e und 702f und Source-Bonddrähte 702c und 702d, die mit den Source-Anschlüssen 702e bzw. 702f gekoppelt sind.
  • Die Treiberschaltung 704 umfasst eine Gate-Treiberschaltung 706, die mit dem ersten Gate-Anschluss 703a und dem zweiten Gate-Anschluss 703b der Schaltschaltung 702 gekoppelt ist und zum Ansteuern der Schaltschaltung 702 konfiguriert ist. Ferner umfasst die Treiberschaltung 704 eine Bonddrahtfehlererkennungsschaltung 708, die zum Erkennen eines mit mindestens einem mit der Schaltschaltung 702 verbundenen Source-Bonddraht (zum Beispiel 702c oder 702d oder beide) verbundenen Fehlers konfiguriert ist. Bei einigen Ausführungsformen sind sowohl die Gate-Treiberschaltung 706 als auch die Bonddrahtfehlererkennungsschaltung 708 als Teil einer gleichen Treiber-IC implementiert. Bei anderen Ausführungsformen können die Gate-Treiberschaltung 706 und die Bonddrahtfehlererkennungsschaltung 708 auf getrennten ICs implementiert sein. Die Bonddrahtfehlererkennungsschaltung 708 umfasst eine Gate-Spannungskomparatorschaltung 712, die dazu konfiguriert ist, eine Spannungsdifferenz zwischen einer mit dem ersten Leistungsschalter 702a verbundenen ersten Gate-Spannung und einer mit den zweiten Leistungsschalter 702b verbundenen zweiten Gate-Spannung während einer Einschaltphase oder einer Ausschaltphase der Schaltschaltung 702 zu messen. Bei einigen Ausführungsformen zeigt die gemessene Spannungsdifferenz die Gate-Ladung der Schaltschaltung 702 an.
  • Wenn zum Beispiel beide Source-Bonddrähte 702c und 702d ordnungsgemäß verbunden sind, erhöhen oder verringern sich die Gate-Spannungen der jeweiligen Leistungsschalter auf die gleiche Weise, da die gleiche Gate-Ladung an beiden Gates erforderlich ist. In solchen Fällen wird deshalb eine Spannungsdifferenz zwischen der ersten Gate-Spannung und der zweiten Gate-Spannung minimal sein. Bei Verlust oder Beschädigung eines Source-Bonddrahts, zum Beispiel des Source-Bonddrahts 702c, wird das jeweilige Gate im Vergleich zu dem anderen Gate, das auf normale Weise aufgeladen oder entladen wird, viel schneller aufgeladen oder entladen. Deshalb wird in solch einem Fall eine Spannungsdifferenz zwischen der ersten Gate-Spannung und der zweiten Gate-Spannung erhöht. Bei Ausführungsformen, bei denen die Schaltschaltung 702 mehr als zwei parallele Leistungsschalter umfasst, kann die Gate-Spannungskomparatorschaltung 712 dazu konfiguriert sein, eine Spannungsdifferenz zwischen den Gate-Spannungen, die jeweils mit den verschiedenen Leistungsschaltern in der Schaltschaltung 702 verbunden sind, zu messen. Bei einigen Ausführungsformen umfasst die Gate-Spannungskomparatorschaltung 712 eine mögliche Weise der Implementierung der oben unter Bezugnahme auf 1 erläuterten Gate-Ladungsschätzungsschaltung 112.
  • Bei einigen Ausführungsformen umfasst die Bonddrahtfehlererkennungsschaltung 708 ferner eine Erkennungsschaltung 710, die dazu konfiguriert ist, basierend auf der gemessenen Spannungsdifferenz einen mit mindestens einem Source-Bonddraht der Schaltschaltung 702 verbundenen Fehler zu bestimmen. Bei einigen Ausführungsformen ist die Erkennungsschaltung 710 dazu konfiguriert, die gemessene Spannungsdifferenz mit einem vorbestimmten Schwellenwertbereich, der einen vordefinierten Spannungsdifferenzbereich umfasst, zu vergleichen, um einen mit mindestens einem Source-Bonddraht der Schaltschaltung 702 verbundenen Fehler zu bestimmen. Bei einigen Ausführungsformen wird ein mit mindestens einem Source-Bonddraht der Schaltschaltung 702 verbundener Fehler an der Erkennungsschaltung 710 erkannt, wenn die gemessene Spannungsdifferenz nicht innerhalb des vordefinierten Spannungsdifferenzbereichs liegt. Ferner ist die Erkennungsschaltung 710 bei einigen Ausführungsformen dazu konfiguriert, bei Erkennen eines Fehlers ein Fehleranzeigesignal (nicht gezeigt) zu erzeugen, das eine Anzeige eines bzw. einer mit den Source-Bonddrähten der Schaltschaltung 702 verbundenen möglichen Verlusts oder Beschädigung bereitstellt. Bei einigen Ausführungsformen zeigt das Leistungselektroniksystem 750 in 7b eine mögliche Weise der Implementierung des Leistungselektroniksystems 700 in 7a. Das Leistungselektroniksystem 750 umfasst eine Schaltschaltung 752, einen Delta-Gate-Spannungskomparator 758 und eine Gate-Treiberschaltung 756. Bei einigen Ausführungsformen zeigt der Delta-Gate-Spannungskomparator 758 eine mögliche Weise der Implementierung der Bonddrahtfehlererkennungsschaltung 708 in 7a. Bei einigen Ausführungsformen bestimmt der Delta-Gate-Spannungskomparator 758, ob eine Spannungsdifferenz zwischen zwei Gate-Spannungen innerhalb eines vordefinierten Bereichs liegt. Bei einigen Ausführungsformen zeigt die Gate-Treiberschaltung 756 in 7b eine mögliche Weise der Implementierung der Gate-Treiberschaltung 706 in 7a. Die Gate-Treiberschaltung 756 umfasst getrennte Ladungs-/Entladungsstrukturen zur Kopplung mit den mit der Schaltschaltung verbundenen getrennten Gates.
    8 veranschaulicht ein Flussdiagramm für ein Verfahren 800 zum Erkennen eines mit einem Source-Bonddraht einer Schaltschaltung verbundenen Fehlers gemäß einer Ausführungsform der Offenbarung. Bei einigen Ausführungsformen umfasst die Schaltschaltung mehrere parallele Schalter, wobei jeder Schalter einen jeweiligen Source-Bonddraht umfasst. Das Verfahren 800 wird hier unter Bezugnahme auf das Leistungselektroniksystem 100 in 1 erläutert. Das Verfahren ist jedoch gleichermaßen auch auf das Leistungselektroniksystem 400 in den 4a und 4b, das Leistungselektroniksystem 500 in den 5a und 5b, das Leistungselektroniksystem 600 in 6 und das Leistungselektroniksystem 700 in 7a und 7b anwendbar. Ferner kann das Verfahren 800 auf irgendein Leistungselektroniksystem angewandt werden, das eine Schaltschaltung aufweist, welcher mehrere parallele Leistungsschalter umfasst, um einen Verlust oder eine Beschädigung des mindestens einen mit der Schaltschaltung verbundenen Bonddrahts zu bestimmen. Bei 802 wird ein Parameter einer Schaltschaltung (zum Beispiel der Schaltschaltung 102 in 1), der eine Gate-Ladung der Schaltschaltung oder einen Parameter, der die mit der Schaltschaltung verbundene Gate-Ladung anzeigt, umfasst, an einer Gate-Ladungsschätzungsschaltung (zum Beispiel der Gate-Ladungsschätzungsschaltung 112 in 1) gemessen. Bei einigen Ausführungsformen stellt eine Messung der Gate-Ladung der Schaltschaltung oder des Parameters, der die Gate-Ladung der Schaltschaltung anzeigt, eine Anzeige einer möglichen Beschädigung bzw. eines möglichen Verlusts, die bzw. der mit mindestens einem Source-Bonddraht der Schaltschaltung verbunden ist, bereit.
  • Bei einigen Ausführungsformen kann die Gate-Ladungsschätzungsschaltung eine Strommessschaltung, die dazu konfiguriert ist, eine Replika eines Gate-Stroms an einem gemeinsamen Gate-Anschluss der Schaltschaltung zu erzeugen, und eine Ladungsmessschaltung, die dazu konfiguriert ist, basierend auf einer Integration der erzeugten Replika des Gate-Stroms eine entsprechende Gate-Ladung zu bestimmen, wie oben unter Bezugnahme auf 4 erläutert wurde, umfassen. Bei einigen Ausführungsformen kann die Gate-Ladungsschätzungsschaltung eine Zeitmessschaltung, die dazu konfiguriert ist, eine zum Einschalten der Schaltschaltung erforderliche Einschaltzeit oder eine zum Ausschalten der Schaltschaltung erforderliche Ausschaltzeit zu messen, umfassen, wie oben unter Bezugnahme auf 5a erläutert wurde. Bei einigen Ausführungsformen zeigt die Einschaltzeit oder die Ausschaltzeit der Schaltschaltung die Gate-Ladung der Schaltschaltung an. Bei einigen Ausführungsformen kann die Gate-Ladungsschätzungsschaltung eine Wechselstrom-Source-Schaltung (AC-Source-Schaltung), die mit einem gemeinsamen Gate-Anschluss der Schaltschaltung gekoppelt ist und dazu konfiguriert ist, ein AC-Signal an den gemeinsamen Gate-Anschluss auszugeben, und eine Amplitudendetektorschaltung, die dazu konfiguriert ist, eine Amplitude des AC-Signals an dem gemeinsamen Gate-Anschluss zu messen, umfassen, wie oben unter Bezugnahme auf 6 erläutert wurde. Bei einigen Ausführungsformen zeigt die Amplitude des AC-Signals die Gate-Ladung der Schaltschaltung an. Ferner kann die Gate-Ladungsschätzungsschaltung bei einigen Ausführungsformen eine Gate-Spannungskomparatorschaltung umfassen, die dazu konfiguriert ist, eine Spannungsdifferenz zwischen einer mit einem ersten Leistungsschalter der mehreren Schalter verbundenen ersten Gate-Spannung und einer mit einem zweiten Leistungsschalter der mehreren Schalter verbundenen zweiten Gate-Spannung während einer Einschaltphase oder einer Ausschaltphase der Schaltschaltung zu messen, wie oben unter Bezugnahme auf 7a erläutert wurde. Bei einigen Ausführungsformen zeigt die gemessene Spannungsdifferenz die Gate-Ladung der Schaltschaltung an.
  • Bei 804 wird an einer Erkennungsschaltung (zum Beispiel der Erkennungsschaltung 110 in 1) basierend auf dem gemessenen Parameter der Schaltschaltung ein mit mindestens einem Source-Bonddraht der Schaltschaltung verbundener Fehler erkannt. Bei einigen Ausführungsformen wird der mit mindestens einem Source-Bonddraht der Schaltschaltung verbundene Fehler basierend auf einem Vergleich des gemessenen Parameters der Schaltschaltung mit einem vorbestimmten Messparameterschwellenwert an der Erkennungsschaltung erkannt. Bei einigen Ausführungsformen umfasst der vorbestimmte Messparameterschwellenwert einen früheren Wert des gemessenen Parameters der Schaltschaltung, der zu einem früheren Zeitpunkt gemessen wurde. Alternativ wird der mit mindestens einem Source-Bonddraht der Schaltschaltung verbundene Fehler bei anderen Ausführungsformen basierend auf einem Vergleich des gemessenen Parameters der Schaltschaltung mit einem vordefinierten Schwellenwertbereich an der Erkennungsschaltung erkannt. Bei 806 wird an der Erkennungsschaltung bei Erkennen eines mit mindestens einem Source-Bonddraht der Schaltschaltung verbundenen Fehlers ein Fehleranzeigesignal erzeugt. Bei einigen Ausführungsformen stellt das Fehleranzeigesignal eine Anzeige eines möglichen Verlusts oder einer möglichen Beschädigung, der bzw. die mit mindestens einem Source-Bonddraht der Schaltschaltung in Verbindung steht, bereit.
  • Obgleich die Verfahren vorstehend als eine Reihe von Handlungen oder Ereignissen dargestellt und beschrieben werden, versteht sich, dass die veranschaulichte Reihenfolge solcher Handlungen oder Ereignisse nicht in einem einschränkenden Sinne zu interpretieren ist. Beispielsweise können manche Handlungen in anderen Reihenfolgen und/oder gleichzeitig mit anderen Handlungen oder Ereignissen neben den hierin veranschaulichten und/oder beschriebenen erfolgen. Darüber hinaus ist es nicht erforderlich, dass hier alle veranschaulichten Handlungen einen oder mehrere Aspekte oder Ausführungsformen der Offenbarung implementieren. Ferner können eine oder mehrere der hier gezeigten Handlungen in einer oder mehreren getrennten Handlungen und/oder Phasen durchgeführt werden.
  • Obgleich die Einrichtung unter Bezugnahme auf eine oder mehrere Implementierungen veranschaulicht und beschrieben wurde, können an den veranschaulichten Beispielen Abänderungen und/oder Modifikationen durchgeführt werden, ohne von dem Wesen und Schutzumfang der angehängten Ansprüche abzuweichen. Unter besonderer Berücksichtigung der durch die oben beschriebenen Komponenten oder Strukturen (Anordnungen, Vorrichtungen, Schaltungen, Systeme usw.) durchgeführten verschiedenen Funktionen sollen die zur Beschreibung solcher Komponenten verwendeten Begriffe (einschließlich eines Verweises auf ein „Mittel“), wenn nicht anders angegeben, jeglicher Komponente oder Struktur entsprechen, die die spezielle Funktion der beschriebenen Komponente durchführt (das heißt, die funktional äquivalent ist), selbst wenn sie mit der offenbarten Struktur, die die Funktion in den hier veranschaulichten beispielhaften Implementierungen der Erfindung durchführt, strukturell nicht äquivalent ist.
  • Beispiele können einen Gegenstand, wie ein Verfahren, ein Mittel zum Durchführen von Handlungen oder Blöcken des Verfahrens, mindestens ein maschinenlesbares Medium, einschließlich Anweisungen, die bei Ausführung durch eine Maschine die Maschine dazu veranlassen, Handlungen des Verfahrens oder einer Einrichtung oder eines Systems zur gleichzeitigen Kommunikation unter Verwendung von mehreren Kommunikationstechnologien gemäß hierin beschriebenen Ausführungsformen und Beispielen durchzuführen, einschließen.
  • Beispiel 1 ist eine Treiberschaltung, umfassend eine Gate-Treiberschaltung, die dazu konfiguriert ist, eine Schaltschaltung, der mehrere parallele Schalter umfasst, anzusteuern, wobei jeder Schalter einen jeweiligen Bonddraht umfasst; und eine Bonddrahtfehlererkennungsschaltung, die eine Gate-Ladungsschätzungsschaltung, die dazu konfiguriert ist, einen Parameter der Schaltschaltung zu messen, der eine Gate-Ladung der Schaltschaltung oder einen Parameter, der die mit der Schaltschaltung verbundene Gate-Ladung anzeigt, umfasst; und eine Erkennungsschaltung, die dazu konfiguriert ist, einen mit mindestens einem Source-Bonddraht der Schaltschaltung verbundenen Fehler basierend auf dem gemessenen Parameter der Schaltschaltung zu erkennen.
  • Beispiel 2 ist eine Treiberschaltung, die den Gegenstand von Beispiel 1 enthält, wobei die Gate-Ladungsschätzungsschaltung dazu konfiguriert ist, den Parameter der Schaltschaltung bei mehreren mit der Schaltschaltung verbundenen Schaltereignissen zu messen.
  • Beispiel 3 ist eine Treiberschaltung, die den Gegenstand der Beispiele 1-2 enthält, unter Einschluss oder Auslassung von Elementen, wobei die Erkennungsschaltung dazu konfiguriert ist, den Fehler basierend auf einem Vergleich des gemessenen Parameters der Schaltschaltung mit einem vorbestimmten gemessenen Parameterschwellenwert zu erkennen.
  • Beispiel 4 ist eine Treiberschaltung, die den Gegenstand der Beispiele 1-3 enthält, unter Einschluss oder Auslassung von Elementen, wobei der vorbestimmte gemessene Parameterschwellenwert einen früheren Wert des gemessenen Parameters der Schaltschaltung, der zu einem früheren Zeitpunkt gemessen wurde, umfasst.
  • Beispiel 5 ist eine Treiberschaltung, die den Gegenstand der Beispiele 1-4 enthält, unter Einschluss oder Auslassung von Elementen, wobei die Gate-Ladungsschätzungsschaltung eine Strommessschaltung, die dazu konfiguriert ist, eine Replika eines Gate-Stroms an einem gemeinsamen Gate-Anschluss der Schaltschaltung zu erzeugen, und eine Ladungsmessschaltung, die dazu konfiguriert ist, eine entsprechende Gate-Ladung basierend auf einer Integration der erzeugten Replika des Gate-Stroms zu bestimmen, umfasst.
  • Beispiel 6 ist eine Treiberschaltung, die den Gegenstand der Beispiele 1-5 enthält, unter Einschluss oder Auslassung von Elementen, wobei die Gate-Ladungsschätzungsschaltung eine Zeitmessschaltung umfasst, die dazu konfiguriert ist, eine zum Einschalten der Schaltschaltung erforderliche Einschaltzeit oder eine zum Ausschalten der Schaltschaltung erforderliche Ausschaltzeit zu messen, wobei die Einschaltzeit und die Ausschaltzeit die Gate-Ladung der Schaltschaltung anzeigen.
  • Beispiel 7 ist eine Treiberschaltung, die den Gegenstand der Beispiele 1-6 enthält, unter Einschluss oder Auslassung von Elementen, wobei die Zeitmessschaltung einen Zähler umfasst, der dazu konfiguriert ist, Zählen zu einem Startzeitpunkt der Gate-Treiberschaltung zu beginnen und Zählen anzuhalten, wenn die Schaltschaltung eingeschaltet wird, wodurch die Einschaltzeit der Schaltschaltung gemessen wird.
  • Beispiel 8 ist eine Treiberschaltung, die den Gegenstand der Beispiele 1-7 enthält, unter Einschluss oder Auslassung von Elementen, wobei die Gate-Ladungsschätzungsschaltung eine Wechselstrom-Source-Schaltung (AC-Source-Schaltung), die mit einem gemeinsamen Gate-Anschluss der Schaltschaltung gekoppelt ist und dazu konfiguriert ist, ein AC-Signal an den gemeinsamen Gate-Anschluss auszugeben; und eine Amplitudendetektorschaltung, die dazu konfiguriert ist, eine Amplitude des AC-Signals an dem gemeinsamen Gate-Anschluss zu messen, umfasst, wobei die Amplitude des AC-Signals die Gate-Ladung der Schaltschaltung anzeigt.
  • Beispiel 9 ist eine Treiberschaltung, die den Gegenstand der Beispiele 1-8 enthält, unter Einschluss oder Auslassung von Elementen, wobei die Gate-Ladungsschätzungsschaltung eine Gate-Spannungskomparatorschaltung umfasst, die dazu konfiguriert ist, eine Spannungsdifferenz zwischen einer mit einem ersten Schalter der mehreren Schalter verbundenen ersten Gate-Spannung und einer mit einem zweiten Schalter der mehreren Schalter verbundenen zweiten Gate-Spannung während einer Einschaltphase oder einer Ausschaltphase der Schaltschaltung zu messen, wobei die gemessene Spannungsdifferenz die Gate-Ladung der Schaltschaltung anzeigt.
  • Beispiel 10 ist eine Treiberschaltung, die den Gegenstand der Beispiele 1-9 enthält, unter Einschluss oder Auslassung von Elementen, wobei die Erkennungsschaltung dazu konfiguriert ist, den Fehler basierend auf einem Vergleich der gemessenen Spannungsdifferenz mit einem vordefinierten Spannungsdifferenzbereich zu erkennen.
  • Beispiel 11 ist ein Verfahren zum Erkennen eines mit einem Source-Bonddraht in einer Schaltschaltung, der mehrere parallele Schalter umfasst, wobei jeder Schalter einen jeweiligen Source-Bonddraht umfasst, verbundenen Fehlers, wobei das Verfahren Messen eines Parameters der Schaltschaltung, der eine Gate-Ladung der Schaltschaltung oder einen Parameter, der die mit der Schaltschaltung verbundene Gate-Ladung anzeigt, umfasst; und Erkennen eines mit mindestens einem Source-Bonddraht der Schaltschaltung verbundenen Fehlers basierend auf dem gemessenen Parameter der Schaltschaltung umfasst.
  • Beispiel 12 ist ein Verfahren, das den Gegenstand von Beispiel 11 umfasst, ferner umfassend Wiederholen der Messung des Parameters der Schaltschaltung bei mehreren mit der Schaltschaltung verbundenen Schaltereignissen.
  • Beispiel 13 ist ein Verfahren, das den Gegenstand der Beispiele 11-12 enthält, unter Einschluss oder Auslassung von Elementen, wobei das Erkennen des mit dem mindestens einen Source-Bonddraht der Schaltschaltung verbundenen Fehlers Vergleichen des gemessenen Parameters der Schaltschaltung mit einem vorbestimmten gemessenen Parameterschwellenwert umfasst.
  • Beispiel 14 ist ein Verfahren, das den Gegenstand der Beispiele 11-13 enthält, unter Einschluss oder Auslassung von Elementen, wobei der vorbestimmte gemessene Parameterschwellenwert einen früheren Wert des gemessenen Parameters der Schaltschaltung, der zu einem früheren Zeitpunkt gemessen wurde, umfasst.
  • Beispiel 15 ist ein Verfahren, das den Gegenstand der Beispiele 11-14 enthält, unter Einschluss oder Auslassung von Elementen, wobei das Detektieren des mit dem mindestens einen Source-Bonddraht der Schaltschaltung verbundenen Fehlers Vergleichen des gemessenen Parameters der Schaltschaltung mit einem vorbestimmten Schwellenwertbereich umfasst.
  • Beispiel 16 ist eine Bonddrahtfehlererkennungsschaltung, die eine Gate-Ladungsschätzungsschaltung, welche dazu konfiguriert ist, einen Parameter einer mehrere parallele Schalter umfassenden Schaltschaltung zu messen, wobei jeder Schalter einen jeweiligen Source-Bonddraht umfasst, wobei der Parameter der Schaltschaltung eine Gate-Ladung der Schaltschaltung oder einen Parameter, der die mit der Schaltschaltung verbundene Gate-Ladung anzeigt, umfasst; und eine Erkennungsschaltung, die dazu konfiguriert ist, einen mit mindestens einem mit der Schaltschaltung verbundenen Source-Bonddraht der Schaltschaltung verbundenen Fehler basierend auf dem gemessenen Parameter der Schaltschaltung zu erkennen, umfasst.
  • Beispiel 17 ist eine Schaltung, die den Gegenstand von Beispiel 16 enthält, wobei die Gate-Ladungsschätzungsschaltung dazu konfiguriert ist, den Parameter der Schaltschaltung bei mehreren mit der Schaltschaltung verbundenen Schaltereignissen zu messen.
  • Beispiel 18 ist eine Schaltung, die den Gegenstand der Beispiele 16-17 enthält, unter Einschluss oder Auslassung von Elementen, wobei die Erkennungsschaltung dazu konfiguriert ist, den Fehler basierend auf einem Vergleich des gemessenen Parameters der Schaltschaltung mit einem vorbestimmten gemessenen Parameterschwellenwert zu erkennen.
  • Beispiel 19 ist eine Schaltung, die den Gegenstand der Beispiele 16-18 enthält, unter Einschluss oder Auslassung von Elementen, wobei der vorbestimmte gemessene Parameterschwellenwert einen früheren Wert des gemessenen Parameters der Schaltschaltung, der zu einem früheren Zeitpunkt gemessen wurde, umfasst.
  • Beispiel 20 ist eine Schaltung, die den Gegenstand der Beispiele 16-19 enthält, unter Einschluss oder Auslassung von Elementen, wobei die Gate-Ladungsschätzungsschaltung eine Strommessschaltung, die dazu konfiguriert ist, einen Gate-Strom an einem gemeinsamen Gate-Anschluss der Schaltschaltung zu messen, und eine Ladungsmessschaltung, die dazu konfiguriert ist, eine entsprechende Gate-Ladung basierend auf einer Integration des gemessenen Gate-Stroms zu bestimmen, umfasst.
  • Beispiel 21 ist eine Schaltung, die den Gegenstand der Beispiele 16-20 enthält, unter Einschluss oder Auslassung von Elementen, wobei die Gate-Ladungsschätzungsschaltung eine Zeitmessschaltung umfasst, die dazu konfiguriert ist, eine zum Einschalten der Schaltschaltung erforderliche Einschaltzeit oder eine zum Ausschalten der Schaltschaltung erforderliche Ausschaltzeit zu messen, wobei die Einschaltzeit und die Ausschaltzeit die Gate-Ladung der Schaltschaltung anzeigen.
  • Beispiel 22 ist eine Schaltung, die den Gegenstand der Beispiele 16-21 enthält, unter Einschluss oder Auslassung von Elementen, wobei die Gate-Ladungsschätzungsschaltung eine Wechselstrom-Source-Schaltung (AC-Source-Schaltung), die mit einem gemeinsamen Gate-Anschluss der Schaltschaltung gekoppelt ist und dazu konfiguriert ist, ein AC-Signal an den gemeinsamen Gate-Anschluss auszugeben; und eine Amplitudendetektorschaltung, die dazu konfiguriert ist, eine Amplitude des AC-Signals an dem gemeinsamen Gate-Anschluss zu messen, umfasst, wobei die Amplitude des AC-Signals die Gate-Ladung der Schaltschaltung anzeigt.
  • Beispiel 23 ist eine Schaltung, die den Gegenstand der Beispiele 16-22 enthält, unter Einschluss oder Auslassung von Elementen, wobei die Gate-Ladungsschätzungsschaltung eine Gate-Spannungskomparatorschaltung umfasst, die dazu konfiguriert ist, eine Spannungsdifferenz zwischen einer mit einem ersten Schalter der mehreren Schalter verbundenen ersten Gate-Spannung und einer mit einem zweiten Schalter der mehreren Schalter verbundenen zweiten Gate-Spannung während einer Einschaltphase oder einer Ausschaltphase der Schaltschaltung zu messen, wobei die gemessene Spannungsdifferenz die Gate-Ladung der Schaltschaltung anzeigt.
  • Beispiel 24 ist eine Schaltung, die den Gegenstand der Beispiele 16-23 enthält, unter Einschluss oder Auslassung von Elementen, wobei die Erkennungsschaltung dazu konfiguriert ist, den Fehler basierend auf einem Vergleich der gemessenen Spannungsdifferenz mit einem vordefinierten Spannungsdifferenzbereich zu erkennen.
  • Verschiedene veranschaulichende Logiken, Logikblöcke, Module und Schaltschaltungen, die in Verbindung mit hier offenbarten Aspekten beschrieben werden, können mit einem Mehrzweckprozessor, einem digitalen Signalprozessor (DSP), einer anwendungsspezifischen integrierten Schaltschaltung (ASIC), einem feldprogrammierbaren Gate-Array (FPGA) oder einer anderen programmierbaren Logikvorrichtung, einer diskreten Gate- oder Transistorlogik, diskreten Hardwarekomponenten oder einer beliebigen Kombination daraus, die zum Durchführen hier beschriebener Funktionen konzipiert ist, implementiert oder durchgeführt werden. Ein Mehrzweckprozessor kann ein Mikroprozessor sein, aber alternativ dazu kann ein Prozessor ein(e) beliebige(r) herkömmliche(r) Prozessor, Steuerung, Mikrosteuerung oder Zustandsmaschine sein.
  • Die obige Beschreibung veranschaulichter Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung einschließlich dem in der Zusammenfassung beschriebenen soll nicht erschöpfend sein oder die offenbarten Ausführungsformen auf die offenbarten genauen Formen beschränken. Obgleich spezielle Ausführungsformen und Beispiele hier zu veranschaulichenden Zwecken beschrieben werden, sind verschiedene Modifikationen möglich, die als innerhalb des Schutzumfangs solcher Ausführungsformen und Beispiele betrachtet werden, wie Fachleute auf dem relevanten Gebiet erkennen können.
  • Obgleich der offenbarte Gegenstand in Verbindung mit verschiedenen Ausführungsformen und entsprechenden Figuren beschrieben worden ist, versteht sich in dieser Hinsicht, wo zutreffend, dass andere ähnliche Ausführungsformen verwendet werden können oder Modifikationen und Hinzufügungen zu den beschriebenen Ausführungsformen zur Durchführung derselben, einer ähnlichen, einer anderen oder einer ersetzenden Funktion des beschriebenen Gegenstands vorgenommen werden können, ohne davon abzuweichen. Deshalb sollte der offenbarte Gegenstand nicht auf irgendeine einzige hierin beschriebene Ausführungsformen beschränkt werden, sondern sollte stattdessen hinsichtlich Breite und Schutzumfang gemäß den nachfolgenden angehängten Ansprüchen ausgelegt werden.
  • Unter besonderer Bezugnahme auf die verschiedenen Funktionen, die durch die oben beschriebenen Komponenten (Anordnungen, Vorrichtungen, Schaltungen, Systeme usw.) durchgeführt werden, sollen die Begriffe (einschließlich eines Verweises auf ein „Mittel“), die dazu verwendet werden, solche Komponenten zu beschreiben, wenn nicht anders angegeben, jeglicher Komponente oder Struktur entsprechen, die die spezielle Funktion der beschriebenen Komponente durchführt (das heißt, die funktional äquivalent ist), selbst wenn sie mit der offenbarten Struktur, die die Funktion in den hier veranschaulichten beispielhaften Implementierungen der Erfindung durchführt, strukturell nicht äquivalent ist. Obgleich möglicherweise ein bestimmtes Merkmal bezüglich nur einer mehrerer Implementierungen offenbart wurde, kann darüber hinaus solch ein Merkmal mit einem oder mehreren anderen Merkmalen der anderen Implementierungen kombiniert werden, wie für irgendeine gegebene oder bestimmte Anwendung erwünscht oder von Vorteil ist.

Claims (16)

  1. Bonddrahtfehlererkennungsschaltung, umfassend: eine Gate-Ladungsschätzungsschaltung, die dazu konfiguriert ist, einen Parameter einer mehrere parallele Schalter umfassenden Schaltschaltung zu messen, wobei jeder Schalter einen jeweiligen Source-Bonddraht umfasst, wobei der Parameter der Schaltschaltung eine Gate-Ladung der Schaltschaltung oder einen Parameter, der die mit der Schaltschaltung verbundene Gate-Ladung anzeigt, umfasst; und eine Erkennungsschaltung, die dazu konfiguriert ist, einen mit mindestens einem mit der Schaltschaltung verbundenen Source-Bonddraht verbundenen Fehler basierend auf dem gemessenen Parameter der Schaltschaltung zu erkennen.
  2. Schaltung nach Anspruch 1, wobei die Gate-Ladungsschätzungsschaltung dazu konfiguriert ist, den Parameter der Schaltschaltung bei mehreren mit der Schaltschaltung verbundenen Schaltereignissen zu messen.
  3. Schaltschaltung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Erkennungsschaltung dazu konfiguriert ist, den Fehler basierend auf einem Vergleich des gemessenen Parameters der Schaltschaltung mit einem vorbestimmten gemessenen Parameterschwellenwert zu erkennen.
  4. Schaltung nach Anspruch 3, wobei der vorbestimmte gemessene Parameterschwellenwert einen früheren Wert des gemessenen Parameters der Schaltschaltung, der zu einem früheren Zeitpunkt gemessen wurde, umfasst.
  5. Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Gate-Ladungsschätzungsschaltung Folgendes umfasst: eine Strommessschaltung, die dazu konfiguriert ist, einen Gate-Strom an einem gemeinsamen Gate-Anschluss der Schaltschaltung zu messen, und eine Ladungsmessschaltung, die dazu konfiguriert ist, eine entsprechende Gate-Ladung basierend auf einer Integration des gemessenen Gate-Stroms zu bestimmen.
  6. Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Gate-Ladungsschätzungsschaltung eine Zeitmessschaltung umfasst, die dazu konfiguriert ist, eine zum Einschalten der Schaltschaltung erforderliche Einschaltzeit oder eine zum Ausschalten der Schaltschaltung erforderliche Ausschaltzeit zu messen, wobei die Einschaltzeit und die Ausschaltzeit die Gate-Ladung der Schaltschaltung anzeigen.
  7. Schaltung nach Anspruch 6, wobei die Zeitmessschaltung einen Zähler umfasst, der dazu konfiguriert ist, Zählen zu einem Startzeitpunkt der Gate-Treiberschaltung zu beginnen und Zählen anzuhalten, wenn die Schaltschaltung eingeschaltet wird, wodurch die Einschaltzeit der Schaltschaltung gemessen wird.
  8. Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Gate-Ladungsschätzungsschaltung Folgendes umfasst: eine Wechselstrom-Source-Schaltung, die mit einem gemeinsamen Gate-Anschluss der Schaltschaltung gekoppelt ist und dazu konfiguriert ist, ein Wechselstromsignal an den gemeinsamen Gate-Anschluss auszugeben; und eine Amplitudendetektorschaltung, die dazu konfiguriert ist, eine Amplitude des AC-Signals an dem gemeinsamen Gate-Anschluss zu messen, wobei die Amplitude des AC-Signals die Gate-Ladung der Schaltschaltung anzeigt.
  9. Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Gate-Ladungsschätzungsschaltung eine Gate-Spannungskomparatorschaltung umfasst, die dazu konfiguriert ist, eine Spannungsdifferenz zwischen einer mit einem ersten Schalter der mehreren Schalter verbundenen ersten Gate-Spannung und einer mit einem zweiten Schalter der mehreren Schalter verbundenen zweiten Gate-Spannung während einer Einschaltphase oder einer Ausschaltphase der Schaltschaltung zu messen, wobei die gemessene Spannungsdifferenz die Gate-Ladung der Schaltschaltung anzeigt.
  10. Schaltung nach Anspruch 9, wobei die Erkennungsschaltung dazu konfiguriert ist, den Fehler basierend auf einem Vergleich der gemessenen Spannungsdifferenz mit einem vordefinierten Spannungsdifferenzbereich zu erkennen.
  11. Treiberschaltung, umfassend: die Bonddrahtfehlererkennungsschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 10; und eine Gate-Treiberschaltung, die dazu konfiguriert ist, die die mehreren parallelen Schalter umfassende Schaltschaltung anzusteuern.
  12. Verfahren zum Erkennen eines mit einem Source-Bonddraht in einer Schaltschaltung, der mehrere parallele Schalter umfasst, wobei jeder Schalter einen jeweiligen Source-Bonddraht umfasst, verbundenen Fehlers, wobei das Verfahren Folgendes umfasst: Messen eines Parameters der Schaltschaltung, der eine Gate-Ladung der Schaltschaltung oder einen Parameter, der die mit der Schaltschaltung verbundene Gate-Ladung anzeigt, umfasst; und Erkennen eines mit mindestens einem Source-Bonddraht der Schaltschaltung verbundenen Fehlers basierend auf dem gemessenen Parameter der Schaltschaltung.
  13. Verfahren nach Anspruch 12, ferner umfassend Wiederholen der Messung des Parameters der Schaltschaltung bei mehreren mit der Schaltschaltung verbundenen Schaltereignissen.
  14. Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, wobei das Erkennen des mit dem mindestens einen Source-Bonddraht der Schaltschaltung verbundenen Fehlers Vergleichen des gemessenen Parameters der Schaltschaltung mit einem vorbestimmten gemessenen Parameterschwellenwert umfasst.
  15. Verfahren nach Anspruch 14, wobei der vorbestimmte gemessene Parameterschwellenwert einen früheren Wert des gemessenen Parameters der Schaltschaltung, der zu einem früheren Zeitpunkt gemessen wurde, umfasst.
  16. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 15, wobei das Detektieren des mit dem mindestens einen Source-Bonddraht der Schaltschaltung verbundenen Fehlers Vergleichen des gemessenen Parameters der Schaltschaltung mit einem vorbestimmten Schwellenwertbereich umfasst.
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