[发明专利]电阻电路、电路系统和驱动器

说明书

技术领域

本发明涉及电阻电路、包含晶体管的电路系统以及用于功率半导体开关的驱动器。

背景技术

在很多情况下，电路中欧姆电阻的选择表现为一种折衷解决方案。仅示例性地在这里提到用于对晶体管的控制输入端进行接线的串联电阻(Vorwiderstand)的规格设定。在功率电子学领域，晶体管也被称为功率半导体开关。于是在这里，例如绝缘栅双极晶体管(IGBT)的栅极经由电阻而受驱控。在此情况下，该栅极由驱动器电路，简称驱动器来驱控。该电阻通常在输出端那侧集成在驱动器中。

下面作为示例阐述的是IGBT驱控。一方面，在这里力求IGBT较小的开关损耗，这使得使用低电阻值成为必要。另一方面则值得寻求的是电流开关曲线和电压开关曲线的尽可能低的陡度以及小开关峰值，这又使得高电阻值成为必要。

选择唯一的电阻是公知的。在此，在电阻值的规格设定方面，需要寻找呈与唯一的固定电阻相折衷的形式的最佳方案。

可另选地公知的是，至少为接通和断开相应的功率半导体开关而设置有两个不同的欧姆电阻，于是，所述欧姆电阻由驱动器的末级的两个不同支路来驱控。

此外，特别是对于在更大的功率范围内以及在紧急切断的情况下的应用而公知有多级切断，以便至少部分地解决上述矛盾。在这里，仅在通过多个驱动器末级进行断开的情况下，视开关状态而定地在时间上相继地接通不同的固定电阻。开关过程中的非临界时域在此迅速以低电阻值通过，从而在此产生较小的开关损耗。在临界时域中，通过切换到具有高电阻值的支路而降低开关速度，以确保可靠的运行。

公知的多级开关方式及这种开关方式在驱动器的印刷电路板上的实现方案需要多个驱动器末级，而不是唯一一个。在此，每个驱动器末级都通过具有不同电阻值的单个固定电阻引向栅极。此外，还需要额外的逻辑电路，该逻辑电路依赖于时间和/或电压按时间顺序激活不同的驱动器末级，从而通过不同的固定电阻值来使功率半导体的开关输入端运行。在此，出现的问题是，在这种印刷电路板上已经由寄生的杂散噪声拾波(Einstreuung)而干扰了引向栅极的开关信号。因此，依赖于电压对不同的固定电阻值的接通和切断进行控制通常是不可行的或者仅非常不精确地可行。于是发生的是，印刷电路板上的栅极电阻导致呈废热形式的损耗，这种损耗在此仅被不良好地导走。

更大功率的功率半导体模块将多个并联的功率半导体芯片集合在一个模块中。所集成的不同的单个电阻在这里会需要多个驱控连接部，这出于可靠性的原因和成本原因对于功率模块而言是不实用的。因此，对于同步切换所必需的、对芯片的单独连接在此是不可行的。因此，集成于这种模块中的栅极串联电阻也不能被调整为固定值。

具有相应的上述可变特性的欧姆电阻的实现方案因此以电阻电路的形式实现，该电阻电路通常包括多个电阻和另外的接线元件。

发明内容

本发明的任务是，提供改良的电阻电路、以及改良的、包含晶体管的电路系统以及用于功率半导体开关的改良的驱动器。

在电阻电路方面，上述任务通过依照权利要求1所述的电阻电路得以解决，该电阻电路包括：恰好两个连接夹，在所述连接夹之间，加有电压；以及至少两个并联在所述连接夹之间的支路。每个支路包含至少一个欧姆电阻。支路中的至少一个构成为自开关的开关支路。该开关支路包括与电阻串联的限制元件。该限制元件自动接入地满足下列功能：该限制元件这样构成，即当电压位于分配给开关支路的边界电压之下或之上时，于是通过限制元件阻止电流。换言之，恰好可以考虑两种限制元件。一种在边界电压之上允许电流，另一种在边界电压之下允许电流。

本发明基于如下基本构想，即：通过电阻电路形式的二端器件(Zweipol)来取代迄今选作折衷方案的唯一的固定电阻，该二端器件可以采用不同的电阻值。电阻值应该依赖于加在两端之间的电压自主变化，就是说，不需要外部的额外驱控。

本发明基于如下的认识，即：电阻电路的欧姆电阻值应该在超过或低于一定的电压水平时发生变化。这一特征通过所述限制元件来实现，该限制元件针对低于或高于边界电压的电压通过限制元件来阻止电流。于是，产生如下的用于相关开关支路的开关元件，该开关元件依赖于电阻元件处的电压进行切换。所以，通过限制元件和可能的其他元件的合适接线，可以在很宽的范围内通过加在二端器件上的电压来实现二端器件的任意的电阻特征。