用于操作晶体管器件的方法和具有晶体管器件的电子电路技术

本文公开了用于操作晶体管器件的方法和具有晶体管器件的电子电路。该方法包括：监测晶体管器件的操作参数和负载路径电压；当操作参数低于与操作参数相关联的阈值时，以正常模式操作晶体管器件，其中以正常模式操作晶体管器件包括基于驱动信号在导通状态和关断状态中的一种状态中操作晶体管器件；在基于将操作参数与阈值进行比较而检测到故障时，以故障模式操作晶体管器件，其中以故障模式操作晶体管器件包括关断晶体管器件。在导通状态中操作晶体管器件包括根据取决于负载路径电压的第一特性曲线来调节阈值，并且在关断状态中操作晶体管器件包括根据与第一特性曲线不同的第二特性曲线来调节阈值。

Methods for operating transistor devices and electronic circuits with transistor devices

【技术实现步骤摘要】
用于操作晶体管器件的方法和具有晶体管器件的电子电路
本公开总体上涉及用于操作晶体管器件的方法和包括晶体管器件的电子电路。
技术介绍
诸如MOSFET(金属氧化物半导体场效应晶体管)等晶体管器件广泛用作诸如例如功率转换、汽车、电机驱动、家用或消费电子应用等各种类型应用中的电子开关。用于驱动晶体管器件的传统驱动电路包括用于接收驱动信号的信号输入，并且被配置为基于驱动信号来导通或关断晶体管器件。此外，驱动电路可以监测至少一个操作参数并且基于操作参数独立于驱动信号来关断晶体管器件，以便保护晶体管器件免于过载。操作参数可以包括通过晶体管器件的电流或晶体管器件的温度。需要一种操作晶体管器件的改进的方法和一种具有晶体管器件和驱动电路的电子电路。
技术实现思路
一个示例涉及一种方法。该方法包括：监测晶体管器件的操作参数和负载路径电压，当操作参数低于与操作参数相关联的阈值时，以正常模式操作晶体管器件，其中以正常模式操作晶体管器件包括基于驱动信号在导通状态和关断状态中的一种状态中操作晶体管器件。该方法进一步包括：在基于将操作参数与与操作参数相关联的阈值进行比较而检测到故障时，以故障模式操作晶体管器件，其中以故障模式操作晶体管器件包括关断晶体管器件。在导通状态中操作晶体管器件包括：根据取决于负载路径电压的第一特性曲线来调节阈值，并且在关断状态中操作晶体管器件包括：根据与第一特性曲线不同的第二特性曲线来调节阈值。另一示例涉及一种电子电路。该电子电路包括晶体管器件和驱动电路。驱动电路被配置为监测晶体管器件的操作参数和负载路径电压，当操作参数低于与操作参数相关联的阈值时，以正常模式操作晶体管器件，其中以正常模式操作晶体管器件包括：基于驱动信号在导通状态和关断状态中的一种状态中操作晶体管器件。驱动电路进一步被配置为在基于将操作参数与与操作参数相关联的阈值进行比较而检测到故障时，以故障模式操作晶体管器件，其中以故障模式操作晶体管器件包括：关断晶体管器件。此外，驱动电路被配置为在晶体管器件的导通状态中根据取决于负载路径电压的第一特性曲线来调节阈值，并且在晶体管器件的关断状态中根据与第一特性曲线不同的第二特性曲线来调节阈值。附图说明下面参考附图解释示例。附图用于说明某些原理，使得仅说明对于理解这些原理所必需的方面。附图没有按比例绘制。在附图中，相同的附图标记表示相同的特征。图1示出了具有晶体管器件和被配置为驱动晶体管器件的驱动电路的电子电路；图2A至图2C示出了具有晶体管器件的电子电路如何用作电子开关的不同示例；图3示出了图示用于基于驱动信号、操作参数和与操作参数相关联的阈值来操作晶体管器件的方法的一个示例的状态图；图4A和图4B示出了图示以正常模式和故障模式操作晶体管器件的信号图；图5示出了被配置为测量表示操作参数的一个示例的负载电流的电流传感器；图6示出了被配置为测量表示操作参数的一个示例的晶体管器件的温度的温度传感器；图7示出了被配置为测量表示操作参数的另一示例的温度差的温度差传感器；图8示出了半导体装置的俯视图，并且示出了可以通过温度差传感器来测量温度的位置；图9A至图9D示出了阈值的第一特性曲线和第二特性曲线的示例；图10示出了包括控制电路和驱动器的驱动电路的一个示例；图11更详细地示出了控制电路的一个示例；图12示出了可以在控制电路中使用的阈值发生器的一个示例；图13示出了可以在控制电路中使用的阈值发生器和比较器电路的一个示例；图14示出了控制电路中的模式控制器的一个示例；图15示出了控制电路中的模式控制器的另一示例；以及图16示出了被配置为监测多于一个操作参数的控制电路的一个示例。具体实施方式在以下详细描述中，参考附图。附图构成说明书的一部分，并且为了说明的目的而示出了如何使用和实现本专利技术的示例。应当理解，除非另外特别说明，否则本文中描述的各种实施例的特征可以彼此组合。图1示出了包括晶体管器件1和驱动电路2的电子电路的一个示例。驱动电路2被配置为基于驱动信号SDRV、晶体管器件1的负载路径电压VDS和操作参数OP来驱动晶体管器件1。在图1中，由驱动电路2接收的信号SVDS表示负载路径电压VDS。该信号SVDS在下文中也称为负载路径电压信号。此外，由驱动电路2接收的信号SOP表示操作参数OP。该信号SOP在下文中也称为操作参数信号。晶体管器件1包括在控制节点G与第一负载节点S之间的驱动输入和在第二负载节点D与第一负载节点S之间的负载路径。晶体管器件1根据在驱动输入G、S处接收的驱动电压VGS而导通或关断。晶体管器件1和驱动电路2可以实现为集成电路封装件3(在图1中以虚线示意性地示出)中的一个集成电路。集成电路可以包括其中集成有晶体管器件1和驱动电路2两者的一个半导体本体(管芯)，或者集成电路可以包括两个半导体本体，其中集成有晶体管器件1的第一半导体本体和其中集成有驱动电路2的第二半导体本体。这两个半导体本体可以在封装件3内部以芯片上芯片或逐个芯片配置来被布置。根据一个示例，晶体管器件1是MOSFET(金属氧化物半导体场效应晶体管)。应当注意，本文中使用的术语MOSFET表示任何类型的具有绝缘栅极电极的场效应晶体管(通常称为IGFET)，与栅极电极是否包括金属或其他类型的导电材料无关，并且与栅极电介质是否包括氧化物或其他类型的介电绝缘材料无关。图1所示的晶体管器件1的电路符号表示n型增强型MOSFET。但是，这仅用于说明目的。也可以使用诸如p型增强型或耗尽型MOSFET或n型耗尽型MOSFET等任何其他类型的MOSFET或者诸如IGBT(绝缘栅双极晶体管)或JFET(结型场效应晶体管)等任何其他类型的场效应晶体管。在MOSFET中，控制节点G也称为栅极节点，第一负载节点S也称为源极节点，第二负载节点D也称为漏极节点，并且驱动电压VGS也称为栅极源极电压。尽管图1所示的晶体管器件1不限于被实现为MOSFET，但是下面将使用术语栅极节点G、源极节点S和漏极节点D来分别表示控制节点、第一负载节点和第二负载节点。参考图1，驱动电路2在连接到晶体管器件1的驱动输入G、S的输出22、23处生成驱动电压VGS。更具体地，驱动电路2的输出包括耦合到栅极节点G的第一输出节点22和耦合到源极节点S的第二输出节点23。驱动信号SDRV在驱动电路2的输入21处被接收。驱动信号SDRV可以是适合于传送开关信息的任何类型的信号，其中开关信息定义期望导通晶体管器件1还是关断晶体管器件1。根据一个示例，驱动信号SDRV具有两个不同信号电平之一，导通电平指示晶体管器件1要被导通，或者关断电平指示晶体管器件1要被关断。具有晶体管器件1和驱动电路2的电子电路可以用作各种类型的电子电路中的电子开关。关于如何将电子电路用作电子开关的一些示例在图2A至图2C中被示出。为了便于说明，在这些图中仅示出了晶体管器件1并且省略了驱动电路2。参考图2A，电子电路可以用作低侧开关。在这种情况下，晶体管器件1的负载路径D-S连接在负载Z与负电源电位或接地电位GND可用的电路节点之间，其中具有晶体管器件1和负载Z的负载路径D-S的串联电路连接在用于正电源电位V++的电路节点与用于负电源电位或接地GND的电路节点之间。参考图2B，电子电路可以用作高侧开关。在该示例中，晶体管器件本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种方法，包括：监测晶体管器件(1)的操作参数和负载路径电压(VDS)；当所述操作参数低于与所述操作参数相关联的阈值(TH)时，以正常模式操作所述晶体管器件(1)，其中以所述正常模式操作所述晶体管器件(1)包括基于驱动信号(SDRV)在导通状态和关断状态中的一种状态中操作所述晶体管器件(1)；以及在基于将所述操作参数与所述阈值(TH)进行比较而检测到故障时，以故障模式操作所述晶体管器件(1)，其中以所述故障模式操作所述晶体管器件(1)包括关断所述晶体管器件(1)，其中在所述导通状态中操作所述晶体管器件(1)包括根据取决于所述负载路径电压(VDS)的第一特性曲线来调节所述阈值(TH)，以及其中在所述关断状态中操作所述晶体管器件(1)包括根据与所述第一特性曲线不同的第二特性曲线来调节所述阈值(TH)。

【技术特征摘要】
2017.12.22 DE 102017131225.01.一种方法，包括：监测晶体管器件(1)的操作参数和负载路径电压(VDS)；当所述操作参数低于与所述操作参数相关联的阈值(TH)时，以正常模式操作所述晶体管器件(1)，其中以所述正常模式操作所述晶体管器件(1)包括基于驱动信号(SDRV)在导通状态和关断状态中的一种状态中操作所述晶体管器件(1)；以及在基于将所述操作参数与所述阈值(TH)进行比较而检测到故障时，以故障模式操作所述晶体管器件(1)，其中以所述故障模式操作所述晶体管器件(1)包括关断所述晶体管器件(1)，其中在所述导通状态中操作所述晶体管器件(1)包括根据取决于所述负载路径电压(VDS)的第一特性曲线来调节所述阈值(TH)，以及其中在所述关断状态中操作所述晶体管器件(1)包括根据与所述第一特性曲线不同的第二特性曲线来调节所述阈值(TH)。2.根据权利要求1所述的方法，其中根据所述第一特性曲线的所述阈值(TH)取决于所述负载路径电压(VDS)。3.根据权利要求1或2所述的方法，其中根据所述第一特性曲线来调节所述阈值(TH)包括：随着所述负载路径电压(VDS)在预定义的电压范围(VDS1-VDS2)内的增加而减小所述阈值(TH)。4.根据权利要求3所述的方法，其中根据所述第二特性曲线来调节所述阈值(TH)包括：随着所述负载路径电压(VDS)在所述预定义的电压范围内的增加而保持所述阈值(TH)恒定。5.根据权利要求3所述的方法，其中根据所述第二特性曲线来调节所述阈值(TH)包括：根据所述晶体管器件(1)的负载电流(IDS)来调节所述阈值(TH)。6.根据权利要求5所述的方法，其中所述阈值(TH)随着所述负载电流(IDS)的增加而增加。7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述操作参数选自组，所述组包括：通过所述晶体管器件(1)的负载路径的电流(IDS)；所述晶体管器件(1)的温度；以及所述晶体管器件(1)的不同位置(243，244)处的温度之间的温度差。8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述操作参数包括多个操作参数，其中检测到所述故障包括：基于将所述多个操作参数中的每个操作参数与多个阈值中的相应阈值进行比较而检测到所述故障，以及其中所述多个阈值中的每个阈值在所述晶体管器件的所述导通状态中是基于多个第一特性曲线中的相应的第一特性曲线而获得的，并且在所述晶体管器件的所述关断状态中是基于多个第二特性曲线中的相应的第二特性曲线而获得的。9.根据权利要求1至8中任一项所述的方法，进一步包括：在以所述故障模式操作所述晶体管器件(1)时，独立于所述驱动信号(SDRV)而保持所述晶体管器件(1)关断。10.根据权利要求1至8中任一项所述的方法，进一步包括：计数所述故障的检测以便获得故障数目；将所述故障数目与故障阈值进行比较；以及在以所述故障模式操作所述晶体管器件(1)时，如果所述故障数目等于所述故障阈值则保持所述晶体管器件关断，并且如果所述故障数目低于所述故障阈值则将操作模式从所述故障模式改变为所述正常模式。11.根据权利要求10所述的方法，其中以所述正常模式或所述故障模式操作所述晶体管器件(1)包括：通过驱动电路(2)以所述正常模式或所述故障模式操作所述晶体管器件(1)，以及其中所述方法进一步包括：在检测到所述故障数目等于所述故障阈值时，在复位所述驱动电路(2)之...

【专利技术属性】
技术研发人员：R·伊玲，C·德耶拉希切克，A·迈耶，
申请(专利权)人：英飞凌科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE