用于功率开关的多感测电路制造技术

本公开提供了用于功率开关的多感测电路。一种多感测电路包括：晶体管电路，其具有感测节点和栅极节点；峰值检测器，其具有耦合到晶体管电路的感测节点的输入和输出；以及控制电路，其具有耦合到晶体管电路的栅极节点的栅极控制节点和耦合到峰值检测器的输出的过电流保护节点。

【技术实现步骤摘要】
用于功率开关的多感测电路
本专利技术一般地涉及用于功率开关的多感测电路和方法。
技术介绍
功率晶体管用于切换相对高的功率，并且可以承载相对高的电流和/或阻挡相对高的电压。结果，即使在正常操作条件期间，热量通常由功率晶体管生成。通过在过电流或过电压条件下操作足够长的时间，功率晶体管通常具有可以达到的并且甚至超过的最大操作温度。感测电路有时用于感测过电流或过电压情况，并且生成可以用于在功率晶体管永久损坏之前安全地关断功率晶体管的输出信号。
技术实现思路
在一个实施例中，一种电路包括：晶体管子电路，具有多个感测节点和栅极节点；峰值检测器，具有耦合到晶体管子电路的多个感测节点的多个输入以及输出；以及控制子电路，具有耦合到晶体管子电路的栅极节点的栅极控制节点和耦合到峰值检测器的输出的过电流保护节点。晶体管子电路可以包括多个并联连接的晶体管，多个并联连接的晶体管中的每个晶体管具有耦合到晶体管子电路的第一电流节点的集电极、耦合到晶体管子电路的第二电流节点的发射极、以及耦合到晶体管子电路的栅极节点的栅极。多个并联连接的晶体管中的每个晶体管可以进一步包括耦合到多个感测节点中的相应感测节点的附加发射极。多个并联连接的晶体管中的每个晶体管可以进一步包括耦合到多个感测节点中的相应感测节点的感测电阻器。峰值检测器可以包括多个二极管，多个二极管中的每个二极管具有分别耦合到峰值检测器的多个输入中的输入的阳极和耦合到峰值检测器的输出的阴极。峰值检测器可以进一步包括耦合在接地与峰值检测器的参考输出之间的附加二极管、耦合在峰值检测器的输出与电压源之间的第一电阻器、以及耦合在峰值检测器的参考输出与电压源之间的第二电阻器。电压源可以包括负电压源。峰值检测器的参考输出可以耦合到控制子电路的过电流保护接地节点。晶体管子电路可以包括多个晶体管，并且峰值检测器可以包括多个二极管，其中多个晶体管和多个二极管可以一起集成在模块中。峰值检测器可以包括一起集成在模块中的多个二极管。在一个实施例中，一种电路包括：多个二极管，每个二极管具有分别耦合到相应感测节点的阳极、以及耦合到过电流保护节点的阴极；多个电阻器，每个电阻器分别耦合在相应感测节点与接地之间；第一附加电阻器，耦合在过电流保护节点与负电压源之间；第一附加二极管，耦合在接地与过电流保护接地节点之间；以及第二附加电阻器，耦合在过电流保护接地节点与负电压源之间。多个二极管可以耦合到相应的多个晶体管并且一起集成在模块中。多个二极管可以一起集成在模块中。该电路可以进一步包括耦合到过电流保护节点和过电流保护接地节点的控制子电路。负电压源可以包括电荷泵。在一个实施例中，一种保护多个晶体管的方法包括：感测多个晶体管中的每个晶体管的发射极电压；检测峰值发射极电压；以及使用检测到的峰值发射极电压来关断多个晶体管中的至少一个。感测可以包括感测多个晶体管中的每个晶体管的感测发射极电压。检测可以包括激励多个二极管中的一个二极管，多个二极管中的每个二极管与多个晶体管中的相应晶体管相关联。检测可以进一步包括将多个电阻器分别耦合到多个二极管。使用检测到的峰值发射极电压可以包括将检测到的峰值发射极电压耦合到与多个晶体管通信的控制电路。附图说明为了更完整地理解本专利技术及其优点，现在参考以下结合附图的描述，在附图中：图1是用于功率开关的多感测电路的实施例的框图；图2至图5是用于功率开关的多感测电路的实施例的示意图；图6是用于生成过电流信号的多感测电路内的评估电路的实施例的示意图；图7是用于驱动多个功率开关的栅极的多感测电路内的栅极驱动器电路的实施例的示意图；图8是根据实施例的适用于多感测电路的二极管模块的图；图9是根据实施例的适用于多感测电路的组合的晶体管和二极管模块的图；图10是根据实施例的适用于多感测电路的组合的电阻器和二极管模块的图；以及图11是保护多个晶体管的实施例方法的框图。具体实施方式可以在功率开关(MOS、IGBT)中实现感测输出，功率开关将通过功率开关的电流的一小部分提供给模块或集成电路中的额外引脚。外部感测电阻器可以耦合到该额外的引脚，并且与流过功率开关的总电流成比例的跨外部感测电阻器的电压值可以用于评估过载情况。跨外部感测电阻器的电压通常经由过电流保护引脚(通常称为OCP引脚)和可能的功率开关驱动器和/或控制集成电路或模块中的过电流保护接地引脚(通常称为OCPG引脚)来被评估。当几个功率开关并联连接，并且只有功率开关驱动器电路的一个引脚(例如，OCP引脚)或一组引脚(例如，OCP引脚和OCPG引脚)可用于评估时，可能会出现问题。例如，如果四个功率开关并联连接，每个功率开关具有它们自己的感测节点，则只能评估四个功率开关中的一个。四个功率开关并联连接的特定情况仅用于说明目的，并且可以设想任何数目的并联连接的功率开关。根据实施例的针对上述问题的电路解决方案检测在并联连接的功率开关之一中流动的电流的最高值，因为最强地加载最高电流的功率开关将是在评估时最受关注的。来自其他功率开关的信息不是必需用于提供可以用于断开故障功率开关或整个功率开关模块的过电流信息。虽然可以针对每个另外的并联功率开关而在驱动器集成电路中实现附加的评估引脚，但是该解决方案的缺点是与较大封装尺寸相关的较高成本。如果需要足够的附加的评估引脚，则甚至可能无法获得足够大的封装件。另一种可能的解决方案是将每个并联连接的功率晶体管的所有感测电阻器连接到单个评估引脚或引脚组。该解决方案导致在单个功率开关发生故障的情况下其他功率开关的感测电流被分布。在这种情况下，通过故障功率开关的电流将不会增加，并且流过剩余功率开关的平均电流将被测量。通过感测电阻的平均值，任何一个功率开关中的各个最大电流不再可测量。较高的未测量的负载电流可能导致相应功率开关的损坏，因为评估将不会检测到已经达到最大负载电流。图1中示出了根据实施例的多感测电路100A的总体框图。多感测电路100A包括控制电路102、峰值检测器104和包括多个功率开关的功率模块106。控制电路102包括用于驱动功率模块106中的相应栅极节点(Gate)的栅极控制节点(GateControl)。控制电路102还包括耦合到OCP引脚和OCPG引脚的感测电路和逻辑电路。控制电路102还包括接地(GND)和电源(VEE)引脚。峰值检测器104包括多个输入节点D1、D2、D3和D4以及输出节点OUT，输出节点OUT耦合到控制电路102的OCP节点。峰值检测器104还包括参考输出节点REF，其耦合到控制电路102的OCPG节点。峰值检测器104的REF输出节点从接地提供电平移位二极管压降电压，该电压补偿其他峰值检测器二极管电路，如下面将进一步详细说明。峰值检测器104还包括接地节点GND，其耦合到控制电路102的相应接地节点GND。峰值检测器104还包括电压源节点VEE，其耦合到控制电路102的相应电压源节点VEE。功率模块106包括多个感测节点S1、S2、S3和S4，其耦合到峰值检测器104的输入节点D1、D2、D3和D4。功率模块106包括Gate节点，其耦合到控制电路102的GateControl节点，如前所述。功率模块106包括耦合到第一电流节点108的多个电流输入节点C1、C2、C3和C4、耦合到第二电流节点110的多个电本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电路，包括：晶体管子电路，具有多个感测节点、以及栅极节点；峰值检测器，具有耦合到所述晶体管子电路的所述多个感测节点的多个输入、以及输出；以及控制子电路，具有耦合到所述晶体管子电路的所述栅极节点的栅极控制节点、以及耦合到所述峰值检测器的所述输出的过电流保护节点。

【技术特征摘要】
2017.12.19 US 15/847,5901.一种电路，包括：晶体管子电路，具有多个感测节点、以及栅极节点；峰值检测器，具有耦合到所述晶体管子电路的所述多个感测节点的多个输入、以及输出；以及控制子电路，具有耦合到所述晶体管子电路的所述栅极节点的栅极控制节点、以及耦合到所述峰值检测器的所述输出的过电流保护节点。2.根据权利要求1所述的电路，其中所述晶体管子电路包括多个并联连接的晶体管，所述多个并联连接的晶体管中的每个晶体管具有耦合到所述晶体管子电路的第一电流节点的集电极、耦合到所述晶体管子电路的第二电流节点的发射极、以及耦合到所述晶体管子电路的所述栅极节点的栅极。3.根据权利要求2所述的电路，其中所述多个并联连接的晶体管中的每个晶体管进一步包括耦合到所述多个感测节点中的相应感测节点的附加发射极。4.根据权利要求1所述的电路，其中所述多个并联连接的晶体管中的每个晶体管进一步包括耦合到所述多个感测节点中的相应感测节点的感测电阻器。5.根据权利要求1所述的电路，其中所述峰值检测器包括多个二极管，所述多个二极管中的每个二极管具有分别耦合到所述峰值检测器的所述多个输入中的输入的阳极、以及耦合到所述峰值检测器的所述输出的阴极。6.根据权利要求5所述的电路，其中所述峰值检测器进一步包括耦合在接地与所述峰值检测器的参考输出之间的附加二极管、耦合在所述峰值检测器的所述输出与电压源之间的第一电阻器、以及耦合在所述峰值检测器的所述参考输出与所述电压源之间第二电阻器。7.根据权利要求6所述的电路，其中所述电压源包括负电压源。8.根据权利要求6所述的电路，其中所述峰值检测器的所述参考输出耦合到所述控制子电路的过电流保护接地节点。9.根据权利要求1所述的电路，其中所述晶体管子电路包括多个晶体管，并且所述峰值检测器包括多个...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·纽布灵，T·勒韦，
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