[发明专利]用于感测功率半导体的过温的装置和方法

说明书

本发明涉及一种用于感测功率半导体的过温的装置和方法。本发明：通过功率半导体的控制电极提供电流脉冲源；复制由电流脉冲源提供的电流并将所复制的电流提供给模拟装置；比较控制电极两端的电压与模拟装置两端的电压；通知比较结果。

技术领域

本发明总体上涉及一种用于感测功率半导体的过温的装置和方法。

背景技术

功率半导体装置被制成低于最大结温来工作。超过最大结温的操作可能触发热奔(thermal runway)条件，这会导致功率半导体装置的不可逆转的灾难性故障。超过最大结温的操作可能是由诸如冷却系统缺陷、功率半导体超过其规格的瞬态操作、老化等的不同情况导致的。

如今，使用以嵌入式二极管用作芯片温度的传感器的功率半导体装置(类似于晶体管)。二极管正向压降取决于温度。这种解决方案导致晶体管可用有源区域的损失并且增加了与功率半导体的连接数量。

考虑到传感器的低带宽以及它们无法靠近功率半导体放置的事实，使用热电偶或负温度系数电阻器直接测量结温不适合检测过温。

温度的光学测量也很慢，因为它们需要数字处理和校准，这增加了延迟。

使用功率半导体的热敏电参数是有前景的。例如，可通过将测量电流注入到有源功率半导体中以测量取决于温度的导通状态电压来观测功率半导体的温度。

因此，由于该测量需要在传导电流已知的状态下进行或针对所有传导电流进行校准，这增加了测量电路的复杂度，此外与该测量关联的精度可能不足，因此可能导致误触发。

发明内容

本发明旨在提供一种低复杂度且准确的用于感测功率半导体的过温的装置和方法。

为此，本发明涉及一种用于感测功率半导体的过温的装置，其特征在于，该装置包括：

-电流脉冲源，其通过功率半导体的控制电极提供，

-电流复制器，其复制由电流脉冲源提供的电流，并且将复制的电流提供给模拟装置，

-比较器，其比较控制电极两端的电压与模拟装置两端的电压，

-用于通知比较结果的装置。

本发明还涉及一种用于感测功率半导体的过温的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

-通过功率半导体的控制电极施加电流脉冲，

-复制电流脉冲并将复制的电流脉冲提供给模拟装置，

-比较控制电极两端的电压与模拟装置两端的电压，

-通知比较结果。

因此，本发明可没有复杂度地检测功率半导体的过温并避免热奔。由于模拟装置，无需引入任何模数转换器来读取实际温度。

根据特定特征，用于通知比较结果的装置还根据由比较器输出的信号来控制功率半导体的开关模式。

根据特定特征，电流脉冲源施加到的控制电极是栅极和发射极或者栅极和源极。

根据特定特征，当功率半导体不在开关或处于过渡模式时，向功率半导体提供电流脉冲源。

因此，用户可决定停止或减慢功率半导体以保护热奔。此外，控制电极处的电压仅根据电流脉冲而改变，电磁和其它干扰在感测功率半导体的过温期间不会干扰。

根据本发明，模拟装置由串联连接的电阻器和电容器组成。

因此，模拟装置在给定温度(类似于例如刚好低于最大结温的温度)下具有与功率半导体的内部栅极相同的阻抗。模拟装置用于创建根据电流脉冲源而改变的阈值。然后，功率半导体的电极处的电压与模拟装置处的电压之间的比较与电流脉冲源值无关。