电路和用于测量电流的方法技术

本发明专利技术涉及电路和用于测量电流的方法。在本文中描述了电路、具有过电流保护的开关以及用于测量电流的方法。被配置为从供应电压提供电流到负载的电路包含第一晶体管、第二晶体管以及探测电路。第一晶体管比第二晶体管具有更大的有源区域。探测电路被配置为探测通过第二晶体管的电流。相同的电压被施加在第一晶体管的控制端子与第一晶体管的第一受控端子之间并且被施加在第二晶体管的控制端子与第二晶体管的第一受控端子之间。探测电路被耦合到第二晶体管的第二受控端子并且被耦合到供应电压。

【技术实现步骤摘要】

各种实施例通常涉及电路、具有过电流保护的开关以及用于测量通过功率晶体管的电流的方法。
技术介绍
可能需要经由电路来测量流过开关器件的电流，例如以探测过电流或短路。所述电路应该能够探测短路的第一类型，在其中短路存在于开关器件被激活之前。它应该还能够探测短路的第二类型，在其中在开关器件正导通的同时出现短路。优选地，电路应该是准确的、在温度变化和器件变化上是鲁棒的、具有低的芯片面积要求并且具有低的功率消耗。
技术实现思路
根据一个实施例，在本文中描述了被配置为从供应电压提供电流到负载的电路。所述电路包含第一晶体管、第二晶体管以及探测电路。第一晶体管比第二晶体管具有更大的有源区域。探测电路被配置为探测通过第二晶体管的电流。相同的电压被施加在第一晶体管的控制端子与第一晶体管的第一受控端子之间并且被施加在第二晶体管的控制端子与第二晶体管的第一受控端子之间。探测电路被耦合到第二晶体管的第二受控端子并且被耦合到供应电压。根据另一个实施例，在本文中描述了具有过电流保护的开关。所述开关包含功率晶体管、感测晶体管、感测电阻器以及过电流探测电路。功率晶体管和感测晶体管被集成在共同的衬底上作为具有分别的漏极的源极向下（source-down）晶体管。感测电阻器被耦合到感测晶体管的漏极端子。过电流探测电路被配置为探测横跨感测电阻器的电压降。进一步，根据另一个实施例，描述了用于测量例如通过被配置为从供应电压提供电流到负载的功率晶体管的电流的方法。所述方法包含：将感测晶体管并联耦合到功率晶体管，施加相同的控制信号到感测晶体管和功率晶体管；以及探测通过感测晶体管的电流。相同的控制信号被配置为控制通过感测晶体管的电流流动并且被配置为控制通过功率晶体管的电流流动。附图说明在附图中，贯穿不同的视图，类似的参考字符通常指代相同的部分。附图未必成比例，重点反而通常被放置在图解公开的原理上。在附图中，参考数字的（一个或多个）最左边的数可以识别在其中参考数字第一次出现的附图。相同的数字可以贯穿附图被使用以给类似的特征和元件加参考符号。在下面的描述中，参考下面的附图描述了各种实施例，在下面的附图中：图1示出电路的实施例；图2示出半导体器件的实施例；图3示出具有调整器电路的电路的实施例；图4示出另一个电路的实施例；图5示出具有IGBT的电路的实施例；图6示出具有低压侧开关的电路的实施例；图7示出另一个电路的实施例；图8示出具有P沟道开关的另一个电路的实施例；图9示出另一个电路的实施例；图10示出另一个电路的实施例；图11示出具有两个不同的供应电压的电路的实施例；图12示出另一个电路的实施例；以及图13示出方法的实施例。具体实施方式下面的具体描述涉及以图解的方式示出特定的细节和实施例的附图，在所述特定的细节和实施例中可以实践实施例。词语“示例性”在本文中被用于意指“用作示例、例子或图解”。在本文中描述为“示例性”的任何实施例或设计未必被解释为相对于其他实施例或设计是优选的或有益的。关于“在侧或表面之上”形成的沉积材料而使用的词语“在…之上”，可以在本文中被使用以意指沉积材料可以“直接在暗指的侧或表面上”（例如与暗指的侧或表面直接接触）被形成。关于“在侧或表面之上”形成的沉积材料使用的词语“在…之上”，可以在本文中被使用以意指沉积材料可以“间接地在暗指的侧或表面上”被形成，其中一个或多个附加的层被布置在暗指的侧或表面与沉积的材料之间。图1示出电路101的实施例100。电路101可以具有输入（或节点）N1、另一个输入（或节点N2）以及输出（或节点N3）。它可以进一步被耦合到第一参考电势GND，诸如地电势。电源，诸如电池120或电压源，可以被耦合到输入N1。电池120或电压源可以具有电压Vbat。信号源124可以被耦合到输入N2。信号源124可以提供信号Vcontrol，例如脉冲宽度调制信号。信号Vcontrol可以是具有变化的占空比的数字信号。负载122可以被耦合到输出N3。它可以是具有电阻R_load的电阻器、电动机、灯或任何其他电负载。电路101可以是具有电流探测的开关，例如功率开关。电流探测可以包含测量电流或将电流与阈值比较，例如以探测过电流。电流可以被用于开关功率源、逆变器装置等。例如取决于信号Vcontrol，它可以开关电源诸如电池120以为负载122供应可调节的功率。电路101可以包含第一晶体管T1、第二晶体管T2、探测电路102以及电荷泵104。第一晶体管T1和第二晶体管T2例如可以开关高电压。第一晶体管T1可以比第二晶体管T2具有更大的有源区域。即，它可以具有它的栅极宽度W1与它的栅极长度L1的比例W1/L1，所述比例W1/L1例如是第二晶体管T2的栅极宽度W2与栅极长度L2的比例W2/L2的k倍。如果第一晶体管T1和第二晶体管T2以相同的方式被偏置，流过第二晶体管T2的电流I2可以是流过第一晶体管T1的电流I1的1/k。更小的电流I2可以被测量并且通过I2=I1/k可以确定电流I1。为了减少I2，可能期望具有大的k值，例如在100至10,000或500至2,000的范围中或者大约1000的k值。第一晶体管T1可以是功率开关元件，例如功率晶体管，例如功率金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）。它可以用非常小的开关和传导损耗来开关高电压。它可以是单个晶体管或者它可以由许多彼此并联连接的晶体管组成。并联连接的晶体管的数量可以是k。第二晶体管可以是感测晶体管。它可以是像彼此并联连接的第一晶体管的晶体管中的一个的晶体管。在各种实施例，第一晶体管T1的控制端子G（例如栅极）与第二晶体管T2的控制端子G（例如栅极）可以被耦合（例如直接电连接）在一起。第一晶体管T1的控制端子G可以与第二晶体管T2的控制端子G具有相同的电势。在各种实施例中，第一晶体管T1的第一受控端子S可以被耦合（例如，直接电连接）到第二晶体管T2的第一受控端子S。第一晶体管T1的第一受控端子S可以与第二晶体管T2的第一受控端子S具有相同的电势。在各种实施例中，第一晶体管T1的第二受控端子D和第二晶体管T2的第二受控端子D可以被耦合到相同的供应电势（例如在节点N1处的电势），例如到电势Vbat。在各种实施例中，第一晶体管T1的第二受控端子D和第二晶体管T2的第二受控端子D彼此不直接电连接。第一晶体管T1的第二受控端子D可以被直接连接到节点N1并且第二晶体管T2的第二受控端子D可以经由探测电路10本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电路，被配置为从供应电压提供电流到负载，包括：第一晶体管；第二晶体管；以及探测电路，被配置为探测通过第二晶体管的电流；其中，第一晶体管比第二晶体管具有更大的有源区域；其中，相同的电压被施加在第一晶体管的控制端子与第一晶体管的第一受控端子之间并且被施加在第二晶体管的控制端子与第二晶体管的第一受控端子之间；其中，探测电路被耦合到第二晶体管的第二受控端子；并且其中，探测电路被耦合到供应电压。

【技术特征摘要】
2014.12.09 US 14/5641721.一种电路，被配置为从供应电压提供电流到负载，包括：
第一晶体管；
第二晶体管；以及
探测电路，被配置为探测通过第二晶体管的电流；
其中，第一晶体管比第二晶体管具有更大的有源区域；
其中，相同的电压被施加在第一晶体管的控制端子与第一晶体管的第一受控端子之间
并且被施加在第二晶体管的控制端子与第二晶体管的第一受控端子之间；
其中，探测电路被耦合到第二晶体管的第二受控端子；并且
其中，探测电路被耦合到供应电压。
2.根据权利要求1所述的电路，其中
第一晶体管和第二晶体管两者都是以下各项中的一个：
金属氧化物半导体场效应晶体管，其中控制端子是栅极端子，第一受控端子是源极端
子，并且第二受控端子是漏极端子；以及
绝缘栅双极型晶体管，其中控制端子是栅极端子，第一受控端子是发射极端子，并且第
二受控端子是集电极端子。
3.根据权利要求1所述的电路，其中
第一晶体管和第二晶体管是以下各项中的一个：
集成在共同的衬底上的垂直共同源极的晶体管；其中第一晶体管和第二晶体管具有分
离的漏极电极；以及
集成在共同的衬底上的垂直共同发射极的晶体管；其中第一晶体管和第二晶体管具有
分离的集电极电极。
4.根据权利要求1所述的电路，其中
第一晶体管和第二晶体管是：
源极向下晶体管，在垂直共同源极的晶体管的情况下；以及
发射极向下晶体管，在垂直共同发射极的晶体管的情况下。
5.根据权利要求1所述的电路，进一步包括：
调整器电路，被配置为设置以下各项中的一个：
第一晶体管的第一受控端子和第二晶体管的第一受控端子以具有相同的电势；以及
第一晶体管的第二受控端子和第二晶体管的第二受控端子以具有相同的电势。
6.根据权利要求5所述的电路，其中
调整器电路包括运算放大器和第三晶体管；其中
运算放大器的输出被耦合到第三晶体管的控制端子；
如果调整器电路被配置为设置第一晶体管的第一受控端子和第二晶体管的第一受控
端子以具有相同的电势，则第三晶体管的第一受控端子被耦合到第二晶体管的第一受控端
子；并且运算放大器的输入被耦合在第一晶体管的第一受控端子与第二晶体管的第一受控
端子之间；并且
如果调整器电路被配置为设置第一晶体管的第二受控端子和第二晶体管的第二受控
端子以具有相同的电势，则第三晶体管的第一受控端子被耦合到第二晶体管的第二受控端
子；并且运算放大器的输入被耦合在第一晶体管的第二受控端子与第二晶体管的第二受控
端子之间。
7.根据权利要求6所述的电路，进一步包括以下各项中的至少一个：
电阻器，被耦合到第三晶体管的第一受控端子；以及
具有电平位移器的第四晶体管，其中第四晶体管的第二受控端子被耦合到第三晶体管
的第二受控端子，并且第四晶体管的控制端子经由电...

【专利技术属性】
技术研发人员：M阿萨姆，A迈泽，S蒂勒，
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