[go: up one dir, main page]

CN104101768B - 用于测量集成电路中的电流变化的设备、方法和系统 - Google Patents

用于测量集成电路中的电流变化的设备、方法和系统 Download PDF

Info

Publication number
CN104101768B
CN104101768B CN201410144305.XA CN201410144305A CN104101768B CN 104101768 B CN104101768 B CN 104101768B CN 201410144305 A CN201410144305 A CN 201410144305A CN 104101768 B CN104101768 B CN 104101768B
Authority
CN
China
Prior art keywords
current
coil
integrated circuit
predetermined threshold
change
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN201410144305.XA
Other languages
English (en)
Other versions
CN104101768A (zh
Inventor
F·约斯特
J·巴伦舍恩
P·G·布勒克霍夫
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Infineon Technologies AG
Original Assignee
Infineon Technologies AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Infineon Technologies AG filed Critical Infineon Technologies AG
Publication of CN104101768A publication Critical patent/CN104101768A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN104101768B publication Critical patent/CN104101768B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R19/00—Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R15/00—Details of measuring arrangements of the types provided for in groups G01R17/00 - G01R29/00, G01R33/00 - G01R33/26 or G01R35/00
    • G01R15/14—Adaptations providing voltage or current isolation, e.g. for high-voltage or high-current networks
    • G01R15/18—Adaptations providing voltage or current isolation, e.g. for high-voltage or high-current networks using inductive devices, e.g. transformers
    • G01R15/181—Adaptations providing voltage or current isolation, e.g. for high-voltage or high-current networks using inductive devices, e.g. transformers using coils without a magnetic core, e.g. Rogowski coils
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/001—Measuring interference from external sources to, or emission from, the device under test, e.g. EMC, EMI, EMP or ESD testing
    • G01R31/002—Measuring interference from external sources to, or emission from, the device under test, e.g. EMC, EMI, EMP or ESD testing where the device under test is an electronic circuit
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/26—Testing of individual semiconductor devices
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/26—Testing of individual semiconductor devices
    • G01R31/2642—Testing semiconductor operation lifetime or reliability, e.g. by accelerated life tests
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/26—Testing of individual semiconductor devices
    • G01R31/2648—Characterising semiconductor materials
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/28—Testing of electronic circuits, e.g. by signal tracer
    • G01R31/282—Testing of electronic circuits specially adapted for particular applications not provided for elsewhere
    • G01R31/2831—Testing of materials or semi-finished products, e.g. semiconductor wafers or substrates
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/28—Testing of electronic circuits, e.g. by signal tracer
    • G01R31/317—Testing of digital circuits
    • G01R31/31702—Testing digital circuits including elements other than semiconductor transistors, e.g. biochips, nanofabrics, mems, chips with magnetic elements
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00—Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/34—Strap connectors, e.g. copper straps for grounding power devices; Manufacturing methods related thereto
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/0001—Technical content checked by a classifier
    • H01L2924/00014—Technical content checked by a classifier the subject-matter covered by the group, the symbol of which is combined with the symbol of this group, being disclosed without further technical details
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/10—Details of semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/11—Device type
    • H01L2924/13—Discrete devices, e.g. 3 terminal devices
    • H01L2924/1304—Transistor
    • H01L2924/1305—Bipolar Junction Transistor [BJT]
    • H01L2924/13055—Insulated gate bipolar transistor [IGBT]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/10—Details of semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/11—Device type
    • H01L2924/13—Discrete devices, e.g. 3 terminal devices
    • H01L2924/1304—Transistor
    • H01L2924/1306—Field-effect transistor [FET]
    • H01L2924/13091—Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor [MOSFET]

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
  • Measurement Of Current Or Voltage (AREA)

Abstract

本发明的实施例涉及检测集成电路中电流变化。本发明的实施例涉及电子应用，尤其涉及集成电路。这样的应用可以在电力电子领域中使用，其中需要测量电流以便控制特定的参数。一个实施例涉及一种集成电路，该集成电路包括用于检测电流变化的测量装置，其中所述测量装置包括至少一个线圈。

Description

用于测量集成电路中的电流变化的设备、方法和系统
背景技术
本发明的实施例涉及电子应用，尤其涉及集成电路。这样的应用可以在电力电子领域中使用，其中需要测量电流以便控制特定的参数，例如传动系的转速、扭矩、或者交流换流器的输出电压等。
发明内容
第一实施例涉及一种集成电路，包括用于检测电流变化的测量装置，其中该测量装置包括至少一个线圈。
该集成电路涉及半导体器件，其可选地包括绑定至基板或者电路板的无源组件。该集成电路也可以涉及芯片或者硅片(例如裸片)，其被连接到例如芯片壳体的引脚。
该线圈尤其可以包括一个或者多个绕组；该线圈优选地开放的从而使得电压可以在该线圈的端部被确定；这样的电压可以基于电磁感应。流过该线圈附近的集成电路的一部分的电流改变磁场；这一改变可以由所述线圈检测，该线圈基于该电流的变化而提供电压。
第二实施例涉及一种用于测量集成电路中的电流变化的设备。其中，该设备被布置用于经由在至少一个线圈中感应的电压而确定电流变化，该至少一个线圈位于该集成电路上或者该集成电路中。
第三实施例涉及一种用于测量集成电路中的电流变化的方法，其中，该电流变化经由在至少一个线圈中感应的电压而确定该电流变化，该至少一个线圈位于该集成电路上或者该集成电路中。
第四实施例涉及一种用于测量集成电路中的电流变化的设备。该集成电路包括用于将来自布置于集成电路上或者集成电路中的至少一个线圈的信号与参考信号比较的比较装置，并且连接到该比较装置的输出的处理逻辑，其中该处理逻辑根据在该至少一个线圈中感应的电压而提供输出信号。
第五实施例涉及一种用于测量集成电路中的电流变化的系统。该集成电路包括用于经由至少一个线圈中感应的电压而确定该电流变化的装置，其中该至少一个线圈位于该集成电路上或者该集成电路中。
附图说明
参照附图而示出和图示各实施例。该附图有助于图示基本原理，从而仅仅图示对于理解基本原理所必需的各方面。附图不是按比例的。附图中相同的参考标记表示相似的特征。
图1示出了如电源中使用的有源整流器的示例性电路图。
图2示出了用于过流检测的示例性电路。
图3示出了具有环路的集成电路的示例性侧视图，该环路被布置在芯片的一侧或者平行于芯片的一侧。
图4示出了用于测量和处理由该线圈检测的信号的示例性电路图。
图5示出了一个绕组的示例性实现方式，所述绕组被布置在集成电路的结合部分的一侧。
图6示出了考虑到时间段t内的感应电压的电流的视图。
图7示出了具有在时间段t内通过负载的电流的曲线的原理图，其中所述电流在时间t1之后持续增加。
具体实施方式
在电子应用中，尤其在电力电子领域中，电流被测量以便控制电路的期望因素，例如传动系的转速、转矩、交流换流器的输出电压等。电流传感器通常具有有限的测量范围。由于这一限制(例如，至额定操作范围的150％或者200％)，标准的传感器可能不适于检测过载电流的实际值。尤其是对于在一定时间内具有高变化电流(高di/dt值)以及具有5到10倍额定电流的短路电路的过载电流事件，如果检测到过载电流，则开关必须不能开启(否则该开关将被毁坏)。在这种情况下，当达到或者超过预定电流限制时，开关可以被开启或者保险丝可以用来阻止电流。和这种类型的过载电流事件相反，对于较低的过载电流值，该开关可以被开启以限制该电流。过载电流阶段之外，该开关可以被关断。这可以低于第一阈值(例如3倍的额定电流)并且高于第二阈值(例如5倍的额定电流)。
在过载电流阶段期间，可以采取其他措施以关断该开关。例如，可以用降低的栅极电压来开关的驱动或者更高的栅极电阻可以用来限制可能毁坏该设备的电压瞬变。也可以选择关断例如在各个(例如多于一个)栅极电压处具有各个电平的开关。
如果标准电流传感器被限制至比该高值过载电流范围更低的测量范围，则可以使用备选的检测方法，其独立于电流的实际电平而工作。取决于过载电流的电平，需要一种不同的反应以避免开关的毁坏，尤其是因为开关比保险丝更昂贵。
在测量范围由于瞬态事件而保留的情况下，电路需要确定电流是否在这一测量范围之外。这种瞬态事件可以基于传动系的轮的滑移或者阻断、由于雷电等的电涌。
MOSFET或者IGBT是功率开关的示例。在IGBT的情况下，仅仅当设备在预定电流范围中工作时，才允许关断电流。
图1示出了如电源中使用的的有源整流器的示例性电路图。
AC电压101被馈送到变压器Tr的初级侧。该变压器Tr的次级侧经由两个MOSFET102和103并且经由电感器L连接到整流信号U0的正极104。另外，变压器Tr的次级侧供应一个抽头，其提供整流信号U0的负极105。另外，电容C跨该输出(即该电极104和该电极105)而连接。
MOSFET 102和103中的每个包括体二极管。为了优化由该体二极管所造成的损耗，在该体二极管导通时，该MOSFET开关可以被激活。为了及时关断MOSFET，需要确定电流的过零点。所提出的解决方案允许确定电流的变化(di/dt)，从而能够以损耗优化的方式来控制该电子开关(这里是MOSFET 102和103)。
该MOSFET 102包括线圈106，其可以经由两个连接107而连接以检测或者处理线圈106中感应的电压。因此，该MOSFET 103包括线圈108，该线圈能够经由两个连接109而连接以检测或者处理该线圈108中感应的电压。
电流iA从电感器L朝着该MOSFET 103的源极流动。图6示出了在时间t内该电流iA的信号601以及感应电压uind的信号602的图。
根据该信号601，该电流iA爬升直至时间t1，随后保持不变至时间t2并且在已经达到时间t2之后再次降低。在爬升期间，感应电压uind在恒定的正电平。在时间t1和时间t2之间，因为电流没有变化，所以该信号602是(基本上是)0，以及从时间t2直至该电流返回到0，该感应电压uind的信号602在恒定的负电平。当检测到降低的电流电平时，该MOSFET 103可因此被关断。
温度测量单元可以并联连接到该线圈106和/或108以检测各个线圈中感应的电压并且基于该电压确定温度信息。每个线圈可以通过监视线圈电阻的变化(其基于温度)而用于测量温度的目的。当流经开关102和103的电流没有变化时，优选地进行温度测量。
一种选择也为线圈或者多个线圈提供测量单元。另一种选择是在温度达到或者超过预定阈值的情况下，该测量单元发出报警信号或者施加控制信号。
图2示出了用于过载电流检测的示例性电路。电源202向比较器201的第一输入供应电流以及经由电阻205和二极管206向节点214供应电流，其中该二极管206的阴极指向该节点214。该节点214经由负载210连接到负载210的电源的正极211。功率开关208的集电极(尤其是晶体管，这里示例性地实现为IGBT)连接到节点214。
参考信号Vref 203被馈送至该比较器201的第二输入。该比较器209的输出提供误差信号。由该电源202提供的电流经由电容204被馈送至电源的负极212。此外，该功率开关208的发射极经由电流传感器213被连接至负极212。该功率开关208的基极经由驱动器207来控制，该驱动器也由该负极212提供。该参考信号Vref 203被提供在负电极212上并且该比较器也连接到该负极212，这可以视为接地。
该高压二极管206和该比较器201允许监控该功率开关208的集电极-发射极电压。在该集电极-发射极电压下降到测量范围以外的情况下，该功率开关208经由它的基极和该驱动器207被有源地关断。
该功率开关208包括线圈215，该线圈可以经由两个连接器216而连接以检测或者处理该线圈215中感应的电压。
图7示出了在时间t内流经负载210(见图2)的电流iL的曲线示意图。在正常操作间隔702中，该电流iL在恒定电平706。在时间t1后，该电流iL增加并在时间t2达到限制703。这个限制703可以是通用传感器的电流感测限制。但是该电流iL增加超过了限制703，并在时间t3达到电流限制704，这会导致损坏功率开关208：如果该电流iL在电流限制704的电平处或者大于电流限制704的电平，那么功率开关208开启(即关断)不得不损坏或者毁坏该功率开关208。这由表示电流iL量的箭头705指示，其不再允许功率开关208关断。
该线圈205允许检测短路电流并在达到限制704之前主动关断功率开关208。此外，该线圈205允许检测限制704并且因此能够在达到或者超过限制704时避免关断该功率开关208。
因此，这里提出的解决方案尤其建议在芯片上提供测量装置从而允许检测(尤其是测量)电流变化。例如，能够在芯片上确定该电流的增加或者减少。该测量装置可以包括金属层、环路或者线圈(至少一个绕组)，该测量装置可以在晶片(集成电路)的制造工艺中的单独的制造步骤中或者部分的制造步骤中提供。例如，该测量装置可以应用到芯片或者模块并且可以经由键合线而接触。
注意的是，该表达的环路或者线圈可以互换地使用。该线圈以及该环路可以具有至少一个绕组。在环路或者线圈的末端可以基于电磁感应确定电压。一种选择还提供多个线圈用于检测磁场中的变化，其中所述线圈的每个线圈具有至少一个绕组。
如果电流变化的绝对值大于零(即abs(di/dt)>0)并且所得磁场的至少一部分与线圈相互作用，则电压被感应。
该测量装置可以包括测量环路以检测电流在功率开关中流动所引起的磁场的变化。由于磁场的变化电压在环路中被感应并且可以在该环路的输出引脚被检测。该检测的电压可以用于进一步处理和/或控制目的，尤其是在电流对于功率开关过高或者正在变得过高的情况下关断功率开关。
因此，该环路像无芯电流变换器一样工作。该测量的电压可以基于下面的示例性的值而估计：
di/dt＝100A/μs；μr＝1；L＝1mm；H＝2mm；r＝1mm，
其中di/dt是电流随时间的变化，μr是相对导磁率，L是该环路(或者线圈)的长度，H是该环路(或者线圈)的高度以及r是自该线的距离。上述导致的测量面积S总计为
S＝2·10-6m2
该环路(或者线圈)中的电压因此总计为
一种选择是在芯片中或者在芯片上布置多于一个的环路。具体地，可以在芯片中或者在芯片上提供至少两个环路，其允许生成逆相信号。这使得能够过滤掉共模干扰。
另一种选择是将该至少一个环路(或者线圈)布置为芯片的低层中的测量装置。例如，可以按照环路的取向而测量平面电流部分。这足够确定该信号(该电流跨键合线和芯片之间的触点的接触表面而分布)。
另一种选择是该测量装置(例如线圈)被布置到可以以沟槽技术实现的具有垂直连接的芯片的一侧。这允许垂直电流分量被确定和进一步处理。
图3示出了具有环路302的集成电路或者芯片301的示例性侧视图，该环路被布置在该芯片301的一侧或者(基本上)平行于该芯片的一侧。该环路302可以通过沟槽技术而提供。图3还示出了连接至该芯片301的键合线303。该环路302可以使用通孔而电连接。该环路302中感应的电压可以在其引脚304和305确定。
图4示出了用于测量目的的示例性电路图。参考信号Vref 401被馈送至比较器402的第二输入。该比较器402的输出提供信号403(例如误差信号)，该信号经由RC元件(低通)被馈送至处理逻辑404并且进一步经由驱动器405被馈送开关元件406(例如断路器)。该开关元件406可以因此基于该信号403被关断。该开关元件406的集电极经由负载408连接至负载408的电源的正极409并且该开关元件406的发射极连接至负载408的电源的负极412(或者接地)。另外，该参考信号Vref 401被提供在这个负极412(局部接地参考电势，本文中也是指接地)上，该比较器402、该电容器C、该处理逻辑404和该驱动器405连接至作为参考电势的负极412。
该开关元件406包括可以经由两个引脚411连接的线圈410以检测或者处理该线圈410中感应的电压。在该引脚411的电势基于参考电势可以(例如经由整流器)被馈送至该比较器402的第一输入407。
处理逻辑404可以包含对一段时间内测量的线圈的感应电压进行积分的积分器或者用于确定与感应电压的振幅和它发生的时间(或者持续时间)有关的值的装置。因此，过载电流的实际电平可以(至少在一定程度上)被确定。基于上述分析，高值的过载电流事件可以被检测，其中该开关必须保持导通状态(而不是该开关被关断)以避免受到毁坏。
对图7及以上说明进行参考。因此，可以确定该限制704是否已经达到。如果没有，则可以关断该开关元件406。如果达到或者超过该限制704(见箭头705)，则该开关元件406必须不能关断。相反，该开关元件406必须保持导通状态直至通过负载的电流iL下降到该限制704以下。
因此，本文提出的解决方案尤其提供了测量装置，例如在芯片的硅片上或者直接铜键合(direct copper bond，DCB)上的环形的金属结构(尤其是线圈)，该测量装置允许基于半导体设备(的一部分)中流动的电流的变化而检测该磁场的变化。该电流的变化引起该环路中的电压，该电压可以(例如作为误差信号)被检测并进一步处理。
作为选择，该环路(线圈)可以基于它温度上的电阻特性而用来测量芯片上的温度。这优选地当没有或者仅有有限的电流变化(例如，di/dt＝0)时完成。
图5示出了示例性实现方式。环路501可以被布置在键合502的一侧上。该环路501可以被放置到集成电路(芯片)503上或者集成电路(芯片)503中。
该环路501可以以平面方式(平行于芯片表面)被放置在该集成电路503上或者该集成电路503中。另一选择是若干单独的环路可以被布置在该集成电路中的至少一层上或者该集成电路中的至少一层中，尤其是以平面方式布置于若干(平行)层上。该环路可以使用通孔(即向该集成电路的表面的垂直连接)而电连接。
另一种选择是通过使用若干环路或者线圈来放大输出信号。
由该(至少一个)环路测量的信号可以例如通过辅助发射极和附加引脚而引入。
该线圈可以被实现为微线圈。该微线圈可以安装在芯片中或者芯片上。关于微线圈的详细信息可以在http：//www-mat.ee.tu-berlin.de/research/microcoil/coil.htm处找到。
虽然已经公开本发明的各种示例性实施例，但对于本领域的技术人员将显而易见可以进行如下各种变化和修改，其将在不脱离本发明的精神和范围的情况下实现本发明的一些优点。显而易见，对于那些相当熟练的本领域技术人员，执行相同功能的其他组件可以被适当取代。应当提及，即使在那些并没有被明确提及的情况中，参照具体图说明的特征可以与其他图的特征相结合。此外，本发明的方法可以在所有软件实现方式中通过使用适当的处理器指令而实现，或者在利用硬件逻辑和软件逻辑以实现相同结果的混合实现方式中实现。对本发明概念的这样的修改旨在由所附权利要求来覆盖。

Claims (64)

1.一种集成电路，包括：
用于检测电流变化的测量装置，以及
控制电路，所述控制电路被配置为控制开关元件，
其中所述测量装置包括至少一个线圈，所述至少一个线圈被配置成布置为邻近于具有电流变化的电连接，
其中所述控制电路被配置为经由所述至少一个线圈中感应的电压超过预定时间段以及所述至少一个线圈中感应的所述电压的振幅，而确定电流超过预定阈值，
其中所述控制电路被配置为在所确定的电流达到或者超过所述预定阈值的情况下保持所述开关元件处于导通状态中，并且如果所确定的电流未达到或者超过所述预定阈值，则关断所述开关元件，以及
其中达到或者超过所述预定阈值的所确定的电流对应于过载电流事件，在所述过载电流事件中，保持所述开关元件处于所述导通状态中以免毁坏所述开关元件。
2.根据权利要求1所述的集成电路，其中所述至少一个线圈各自包括至少一个绕组。
3.根据权利要求1所述的集成电路，其中所述至少一个线圈包括在所述集成电路上提供的或者在所述集成电路中嵌入的金属结构和/或金属层。
4.根据权利要求3所述的集成电路，其中所述金属结构和/或金属层是所述集成电路的制造工艺中的制造步骤的一部分。
5.根据权利要求1所述的集成电路，其中所述至少一个线圈被布置为基本上平行于所述集成电路的表面或者基本上垂直于所述集成电路的所述表面。
6.根据权利要求1所述的集成电路，其中所述至少一个线圈包括在所述集成电路的若干层上提供的金属结构和/或金属层。
7.根据权利要求1所述的集成电路，其中所述至少一个线圈被用于温度测量。
8.根据权利要求1所述的集成电路，其中所述线圈包括微线圈。
9.根据权利要求1所述的集成电路，其中所述测量装置通过键合线接触。
10.根据权利要求1所述的集成电路，其中所述至少一个线圈被布置为邻近于电子部件的电流路径。
11.根据权利要求10所述的集成电路，其中所述电子部件包括晶体管、FET、MOSFET或者IGBT中的至少一个。
12.根据权利要求1所述的集成电路，其中所述至少一个线圈被布置在所述集成电路上或者所述集成电路中。
13.根据权利要求1所述的集成电路，其中所述至少一个线圈被布置用于检测所述至少一个线圈中的电压，所述电压因由所述集成电路的电流造成的磁场而产生。
14.根据权利要求13所述的集成电路，其中检测的所述电压用于进一步处理或控制目的。
15.根据权利要求14所述的集成电路，其中进一步处理或控制包括关断功率开关或者断路器。
16.根据权利要求1所述的集成电路，其中所述线圈被用作电流变换器。
17.根据权利要求1所述的集成电路，其中所述至少一个线圈包括被布置以使得生成反相信号的至少两个环路。
18.根据权利要求1所述的集成电路，其中所述至少一个线圈被布置用于检测所述至少一个线圈中的电压，所述电压因由所述集成电路中电流的变化造成的磁场而产生。
19.根据权利要求1所述的集成电路，其中所述线圈被用作无芯电流变换器。
20.一种用于测量集成电路中的电流变化的设备，其中所述设备被布置
用于经由在至少一个线圈中感应的电压而确定所述电流变化，所述至少一个线圈位于所述集成电路上或者所述集成电路中，并且被配置成布置为邻近于电连接以检测电流变化，
用于经由在所述至少一个线圈中感应的所述电压持续至少预定时间段以及所述至少一个线圈中感应的所述电压的振幅，而确定电流超过预定阈值，以及
用于在所确定的电流达到或者超过所述预定阈值的情况下保持开关元件处于导通状态中，并且用于如果所确定的电流未达到或者超过所述预定阈值，则关断所述开关元件，其中达到或者超过所述预定阈值的所确定的电流对应于过载电流事件，在所述过载电流事件中，保持所述开关元件处于所述导通状态中以免毁坏所述开关元件。
21.根据权利要求20所述的设备，其中所述设备是所述集成电路的一部分。
22.根据权利要求20所述的设备，其中所述设备被布置用于基于检测的所述电流变化发出信号。
23.根据权利要求20所述的设备，其中所述设备被布置用于在所述电流变化达到或者超过预定阈值的情况下发出信号。
24.根据权利要求22所述的设备，其中发出的所述信号指示或者包括以下各项中的至少一项：
—报警通知；
—电流必须被限制或者减少的指示；
—误差信号；
—用于关断部件的控制信号。
25.根据权利要求24所述的设备，其中所述指示包括用于减少或者限制所述电流的信号。
26.根据权利要求24所述的设备，其中所述部件包括电子开关。
27.根据权利要求24所述的设备，其中所述部件包括晶体管。
28.根据权利要求24所述的设备，其中所述部件包括IGBT或者FET。
29.根据权利要求24所述的设备，其中所述部件包括MOSFET。
30.根据权利要求20所述的设备，其中所述设备被布置用于在确定的所述电流变化低于或者等于预定阈值的情况下关断部件。
31.根据权利要求20所述的设备，其中所述设备被布置用于在信号指示对于部件的电流限制达到或者超过预定阈值的情况下不关断所述部件。
32.根据权利要求20所述的设备，其中
—将所述电流变化与预定阈值比较
—在满足关于所述预定阈值的预定条件的情况下触发第一预定动作和/或
—在不满足所述预定条件的情况下或者在满足与所述预定条件不同的条件的情况下触发第二预定动作。
33.根据权利要求20所述的设备，其中所述设备被布置用于基于所述线圈的电阻中的所述变化进行温度测量。
34.根据权利要求33所述的设备，其中所述设备被布置用于在所述电流变化为零或者基本上为零时的阶段期间进行所述温度测量。
35.根据权利要求20所述的设备，其中所述线圈被用作电流变换器。
36.根据权利要求20所述的设备，其中所述线圈被用作无芯电流变换器。
37.一种用于测量集成电路中的电流变化的方法，包括：
经由在至少一个线圈中感应的电压而确定所述电流变化，所述至少一个线圈位于所述集成电路上或者所述集成电路中，并且被布置为邻近于电连接以检测电流变化，
经由在所述至少一个线圈中感应的所述电压持续至少预定时间段以及所述至少一个线圈中感应的所述电压的振幅，而确定电流超过预定阈值，以及
在所确定的电流达到或者超过所述预定阈值的情况下保持开关元件处于导通状态中，并且如果所确定的电流未达到或者超过所述预定阈值，则关断所述开关元件，其中达到或者超过所述预定阈值的所确定的电流对应于过载电流事件，在所述过载电流事件中，保持所述开关元件处于所述导通状态中以免毁坏所述开关元件。
38.根据权利要求37所述的方法，其中基于检测的所述电流变化发出信号。
39.根据权利要求37所述的方法，其中在所述电流变化超过预定阈值的情况下发出信号。
40.根据权利要求38所述的方法，其中发出的所述信号指示或者包括以下各项中的至少一项：
—报警通知；
—电流必须被限制或者减少的指示；
—误差信号；
—用于关断部件的控制信号。
41.根据权利要求40所述的方法，其中所述指示包括用于减少或者限制所述电流的信号。
42.根据权利要求40所述的方法，其中所述部件包括电子开关。
43.根据权利要求40所述的方法，其中所述部件包括晶体管。
44.根据权利要求40所述的方法，其中所述部件包括IGBT或者FET。
45.根据权利要求40所述的方法，其中所述部件包括MOSFET。
46.根据权利要求37所述的方法，其中在确定的所述电流变化低于或者等于预定阈值的情况下关断部件。
47.根据权利要求37所述的方法，其中在信号指示对于部件的电流限制达到或者超过预定阈值的情况下不关断所述部件。
48.根据权利要求37所述的方法，其中基于所述线圈的电阻中的所述变化进行温度测量。
49.根据权利要求48所述的方法，其中在所述电流变化为零或者基本上为零时的阶段期间进行所述温度测量。
50.根据权利要求37所述的方法，其中所述线圈被用作电流变换器。
51.根据权利要求37所述的方法，其中所述线圈被用作无芯电流变换器。
52.一种用于测量集成电路中的电流变化的设备，包括：
—用于将来自布置于集成电路上或者集成电路中的至少一个线圈的信号与参考信号比较的比较装置，其中所述至少一个线圈被布置为邻近于用于检测电流变化的电连接，
—连接到所述比较装置的输出的处理逻辑，其中所述处理逻辑根据在所述至少一个线圈中感应的电压而提供输出信号，
其中所述比较装置和所述处理逻辑被配置为经由所述至少一个线圈中感应的所述电压超过预定时间段以及所述至少一个线圈中感应的所述电压的振幅，而确定电流超过预定阈值，
其中所述处理逻辑被配置为在所确定的电流达到或者超过所述预定阈值的情况下保持开关元件处于导通状态中，并且如果所确定的电流未达到或者超过所述预定阈值，则关断所述开关元件，以及
其中达到或者超过所述预定阈值的所确定的电流对应于过载电流事件，在所述过载电流事件中，保持所述开关元件处于所述导通状态中以免毁坏所述开关元件。
53.根据权利要求52所述的设备，其中所述输出信号连接到功率开关或者断路器。
54.根据权利要求52所述的设备，其中所述输出信号经由驱动器连接到功率开关或者断路器。
55.根据权利要求52所述的设备，其中所述比较装置的输出经由低通连接到所述处理逻辑。
56.根据权利要求52所述的设备，其中所述至少一个线圈是微线圈。
57.根据权利要求52所述的设备，其中所述比较装置是比较器。
58.一种用于测量集成电路中的电流变化的系统，包括：
—用于经由在至少一个线圈中感应的的电压持续至少预定时间段以及所述至少一个线圈中感应的所述电压的振幅而确定电流超过预定阈值的装置，其中所述至少一个线圈位于所述集成电路上或者所述集成电路中，并且被布置为邻近于电连接以检测电流变化，以及
—用于在所确定的电流达到或者超过所述预定阈值的情况下保持开关元件处于导通状态中、并且如果所确定的电流未达到或者超过所述预定阈值则关断所述开关元件的装置，其中达到或者超过所述预定阈值的所确定的电流对应于过载电流事件，在所述过载电流事件中，保持所述开关元件处于所述导通状态中以免毁坏所述开关元件。
59.根据权利要求58所述的系统，其中所述集成电路是所述系统的一部分。
60.根据权利要求58所述的系统，包括用于基于检测的所述电流变化发出信号的装置。
61.根据权利要求58所述的系统，包括用于在所述电流变化达到或者超过预定阈值的情况下发出信号的装置。
62.根据权利要求58所述的系统，
—包括用于将所述电流变化与预定阈值比较的装置；
—包括用于在满足关于所述预定阈值的预定条件的情况下触发第一预定动作的装置和/或
—包括用于在不满足所述预定条件的情况下或者满足与所述预定条件不同的条件的情况下触发第二预定动作的装置。
63.根据权利要求58所述的系统，包括用于基于所述线圈的电阻中的所述变化进行温度测量的装置。
64.根据权利要求58所述的系统，包括用于在所述电流变化为零或者基本上为零时的阶段期间进行温度测量的装置。
CN201410144305.XA 2013-04-14 2014-04-11 用于测量集成电路中的电流变化的设备、方法和系统 Expired - Fee Related CN104101768B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US13/862,439 2013-04-14
US13/862,439 US10048296B2 (en) 2013-04-14 2013-04-14 Detection of current change in an integrated circuit

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN104101768A CN104101768A (zh) 2014-10-15
CN104101768B true CN104101768B (zh) 2018-10-26

Family

ID=51618502

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201410144305.XA Expired - Fee Related CN104101768B (zh) 2013-04-14 2014-04-11 用于测量集成电路中的电流变化的设备、方法和系统

Country Status (3)

Country Link
US (1) US10048296B2 (zh)
CN (1) CN104101768B (zh)
DE (1) DE102014005489A1 (zh)

Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104502677A (zh) * 2014-11-17 2015-04-08 华为技术有限公司 检测电压变化的方法和装置
CN104459277B (zh) * 2014-12-04 2017-06-23 国家电网公司 一种大功率压接型igbt模块电流检测方法
JP6398873B2 (ja) * 2015-05-28 2018-10-03 新東工業株式会社 動特性試験装置及び動特性試験方法
US10073511B2 (en) * 2016-03-31 2018-09-11 Qualcomm Incorporated Apparatus and methods for embedded current measurements for performance throttling
US9915511B1 (en) * 2016-04-04 2018-03-13 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Unpowered railgun field validation for safe-arm fuzing
CN111033275B (zh) * 2017-08-11 2022-10-18 莱基动力公司 用于产生功率输出的系统和相应的用途
US10491207B2 (en) * 2017-09-07 2019-11-26 Infineon Technologies Austria Ag Method of over current and over voltage protection of a power switch in combination with regulated DI/DT and DV/DT
FR3077390A1 (fr) * 2018-01-31 2019-08-02 Nl Conseil Capteur de vitesse de variation instantanee de courant galvaniquement isole et integre sur une carte de circuit imprime
CN110907680B (zh) 2018-09-14 2022-03-01 台达电子工业股份有限公司 电流检测装置、方法及系统
EP3877771A4 (en) * 2018-11-06 2022-08-31 Efficient Power Conversion Corporation MAGNETIC FIELD PULSE CURRENT MEASUREMENT FOR TIMING-SENSITIVE CIRCUITS
CN113612209B (zh) * 2021-07-20 2022-07-12 Tcl华星光电技术有限公司 限流电路
CN115616369B (zh) * 2022-10-24 2024-05-10 合肥工业大学 电动汽车无线充电设备功率模块键合线健康监测方法

Family Cites Families (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2570990B2 (ja) 1993-10-29 1997-01-16 日本電気株式会社 半導体集積回路
US5963038A (en) * 1996-06-06 1999-10-05 U.S. Philips Corporation Method of testing a connection which includes a conductor in an integrated circuit
JP3676899B2 (ja) * 1997-03-11 2005-07-27 三菱電機株式会社 内燃機関用のイオン電流検出装置
CN1336552A (zh) * 2000-05-31 2002-02-20 威尔特克株式会社 用调谐型传感器线圈检测ic端子上焊接不良的检测方法
JP2004248454A (ja) * 2003-02-14 2004-09-02 Auto Network Gijutsu Kenkyusho:Kk 過電流制限回路
WO2006000610A1 (en) * 2004-06-23 2006-01-05 Salcomp Oyj Method and circuit for limiting output voltage in a switched-mode power supply, and a switched-mode power supply
JP4373995B2 (ja) * 2005-06-24 2009-11-25 フリボ モバイル パワー ゲーエムベーハー スイッチモード電源における電流および電圧を制御するための制御回路
DE602005023984D1 (de) * 2005-07-29 2010-11-18 Infineon Technologies Ag Vorrichtung und Verfahren zur Erfassung eines Fehlers in einem Leistungssignal
JP2007074794A (ja) * 2005-09-06 2007-03-22 Rohm Co Ltd 過電流保護回路、負荷駆動装置、モータ駆動装置、電気機器、電源装置
US7679162B2 (en) * 2005-12-19 2010-03-16 Silicon Laboratories Inc. Integrated current sensor package
DE102006005053B4 (de) * 2006-02-03 2012-10-25 Infineon Technologies Ag Vorichtung und Verfahren zum Erfassen eines Angriffs auf eine elektrische Schaltung
US7675346B2 (en) * 2006-07-11 2010-03-09 Delphi Technologies, Inc. Switching control system to reduce coil output voltage when commencing coil charging
US7936575B2 (en) * 2008-06-24 2011-05-03 Infineon Technologies Austria Ag Synchronous rectifier control using load condition determination
KR100904299B1 (ko) * 2008-11-03 2009-06-25 주식회사 실리콘마이터스 역률 보상 회로 및 그 구동 방법
JP2011030292A (ja) * 2009-07-22 2011-02-10 Sony Corp 電源装置
JP5770720B2 (ja) * 2010-05-19 2015-08-26 パナソニック株式会社 Ｉｃ電流測定用装置、及びｉｃ電流測定用アダプタ
JP2012039851A (ja) * 2010-07-16 2012-02-23 Seiko Instruments Inc ステッピングモータ制御回路及びアナログ電子時計
CN102455377A (zh) * 2010-10-27 2012-05-16 财团法人工业技术研究院 微机电系统的电流感测装置
EP2602894B1 (en) * 2011-12-05 2014-04-09 Efore OYJ Circuit, method and system for overload protection
GB2514969B (en) * 2012-03-30 2018-10-10 Murata Manufacturing Co Switching power supply apparatus

Also Published As

Publication number Publication date
CN104101768A (zh) 2014-10-15
US20140306551A1 (en) 2014-10-16
US10048296B2 (en) 2018-08-14
DE102014005489A1 (de) 2014-10-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104101768B (zh) 用于测量集成电路中的电流变化的设备、方法和系统
CN105556266B (zh) 用于确定igbt器件的实际结温的方法和装置
US9835670B2 (en) Isolator, semiconductor device, and method for controlling isolator
CN106953503A (zh) 半导体集成电路器件和电子器件
US11774523B2 (en) Transistor devices and methods for producing transistor devices
US7855902B2 (en) DC-DC converter with voltage detection circuit for overcurrent protection
US9866010B2 (en) Electric power conversion device
KR101850906B1 (ko) 전류 감지 코일을 갖는 집적 회로
CN113451995B (zh) 一种短路和过流保护装置和方法
JP3999741B2 (ja) 電圧リミッタ
JP3509623B2 (ja) 半導体スイッチ素子チップの温度検出構造および温度検出装置並びに半導体リレー
JP5574898B2 (ja) パワーモジュール
CN110999055B (zh) 用于快速电流感测和晶体管时序控制的系统和方法
CN102590579B (zh) 用于di/dt电流感测的方法及装置
US20150346037A1 (en) Integrated temperature sensor
CN104101811B (zh) 缺陷电连接的检测
KR101998434B1 (ko) 전류 측정 장치 및 전류 측정 장치의 작동 방법
CN107664742B (zh) 用于增大器件对过电压瞬变的鲁棒性的方法、系统和设备
CN114977863A (zh) 短路故障检测装置和电力变换装置
US20240019464A1 (en) Current sensor, system comprising a current sensor and method for measuring a current to be measured
CN103219695B (zh) 一种过流保护方法及其过流保护集成电路芯片封装
WO2024209774A1 (ja) 電力変換装置、過電流検出回路、および、半導体モジュール
CN119780511A (zh) 用于确定过电流事件的设备和方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20181026