功率开关器件制造技术

本发明专利技术涉及一种功率开关器件。该功率开关器件包括：功率开关；过载控制，被适配为当与功率开关有关的量超过预定阈值时断开功率开关，以及过载限制确定电路，被适配为基于耦合到功率开关的电感调整所述预定阈值。同时本发明专利技术还提供了一种操作功率开关的方法。该方法包括：估计耦合到功率开关器件的电感，以及基于所述电感设置过载限制。

【技术实现步骤摘要】

本申请涉及功率开关器件和对应的方法。
技术介绍
功率开关常规被用于把负载与供电电压耦合。在近些年，已经开发了装备有一个 或多个诊断能力和保护特征(例如防止过载和短路事件）的"智能"功率开关器件。例如在 诸如功率开关之类的功率开关器件中，可以使用MOS晶体管，并且在过载或短路事件的情 况下可以断开开关（即，使得开关的端子之间不导通)。 在一些应用中，在例如由于过载或短路事件已经断开开关之后，需要重试，即开关 再次闭合。例如，在一些自动化应用中，灯泡可以耦合到功率开关器件。只要灯泡的灯丝是 冷的，灯丝的电阻就非常低，这类似短路。在这种情况下，功率开关器件可以断开并且然后 在某个确定时间之后针对重试再次闭合。在一些应用中，在每个重试的情况下，灯丝可以被 更多地加热直到其电阻足够高以保持开关闭合。然而，在例如真实短路的情况中，在功率开 关器件的一些实施方式中可能进行多次重试(或甚至达到基本上无限的次数)，这引起对功 率开关器件的高重复应力，这可能最终导致功率开关器件的失效。【附图说明】 图1是根据实施例的功率开关器件的示意图。 图2是图示根据实施例的方法的流程图。 图3是图示可以形成一些实施例的基础的功率开关器件的图。 图4是图示可以形成一些实施例的基础的功率开关器件的图。 图5是图示一些功率开关器件的特性的图。 图6是图示一些功率开关器件的特性的图。 图7和图8是图示在断路期间一些功率开关器件的特性的图。 图9是图不根据实施例的功率开关器件的不意图。 图10是图示在一些实施例中可用的过载限制的图。 图11和12是图示一些实施例的功率开关器件的特性的图。 图13是图不根据实施例的功率开关器件的电流图不例。【具体实施方式】 在下面，将参考附图详细描述各种实施例。要注意的是，这些实施例仅用作说明性 示例并且不被理解为限制本申请的范围。例如，虽然实施例可以被描述为包括多个特征或 元件，但是这仅用于说明，并且在其他实施例中，这些特征或元件中的一些可以被省略和/ 或由替代特征或元件代替。另外，在一些实施例中，在不脱离本申请的范围的情况下，可以 提供除了附图中描述或示出的那些之外的附加特征或元件。而且，来自不同实施例的特征 或元件可以彼此组合以形成进一步实施例。 附图中示出或本文中描述的任何连接或耦合(尤其电连接或耦合）可以被实施为 直接连接或耦合，即实施为没有介入元件的连接或耦合，或者实施为间接连接或耦合，即具 有一个或多个介入元件的连接或耦合，只要连接或耦合的通常功能(例如传送特定种类的 信息)被基本上维持即可。连接或耦合可以被实施为基于导线的连接或耦合，或者实施为无 线连接或耦合，或者它们的混合。 -些实施例涉及具有断路或过载限制的功率开关，在后面简称为过载限制。当给 定量(例如电压、电流或温度）达到过载限制时，功率开关被断开，从而变得在端子之间基本 上不导通。在一些实施例中，耦合到功率开关的一个或多个电感性负载(例如包括由导线引 起的电感)的电感被估计，并且依赖于所确定的电感来设置或调整过载限制。对电感的确定 在一些实施例中可以在一系列断路的第一断路处执行。这样的系列可以例如在断路（即功 率开关的断开）之后例如在功率开关断开之后的特定时间执行重试(例如功率开关的闭合） 时发生。 通常，在本申请的情境下，功率开关可以被描述为包括一个或多个控制端子以及 两个或更多负载端子。功率开关的断开和闭合可以通过向一个或多个控制端子施加一个或 多个信号来控制。当功率开关闭合时，它在其负载端子的至少两个之间提供低欧姆连接， 使得电流可以在负载端子之间流动。当开关断开时，功率开关展示其负载端子之间的阻断 特性，即是高欧姆的，使得基本上没有电流可以在负载端子之间流动(其中除了不期望的效 应，如漏电流等，其可以在真实器件中发生)。 在一些实施例中，功率开关可以使用场效应晶体管(如MOS晶体管）来实施。在这 样的情况下，负载端子可以对应于场效应晶体管的源极和漏极端子，并且控制端子可以对 应于场效应晶体管的栅极端子。 现在转向图，图1示出根据实施例的功率开关器件的示意框图。图1的功率开关 器件包括功率开关10。功率开关10的第一负载端子与第一供电电压11(例如正供电电压） 耦合。电感12表示功率开关10和第一供电电压11之间耦合(例如接线）的电感。功率开 关10的第二负载端子与负载17耦合，负载17继而与第二供电电压14(例如地或负供电电 压)耦合。电感13表示负载17和功率开关10之间耦合的电感，例如接线的电感。另外，在 一些情况下，负载17也可以具有不可忽略的电感。因此，在图1的示例中，耦合到功率开关 10的总电感可以基本上由电感12和13以及负载17的电感给出。在一些应用中，这些电感 中的一个或多个可以是可忽略的。 功率开关10的控制端子耦合到过载控制16。过载控制16可以被配置为在某些 状况下断开功率开关10,例如当达到关于例如功率开关上的电压降、流动穿过功率开关的 电流和/或功率开关的温度的过载限制时。针对断路(即功率开关的断开)的其他准则也可 以被使用。在一些情况中，如稍后将被更加详细解释的那样，断开功率开关可以使得存储在 电感12和13或耦合到功率开关10的其他电感中的能量经由功率开关被"放电"，尤其被钳 位。对于这个钳位，如稍后将被解释的，可以提供特定钳位电路(像齐纳二极管)，或可以使 用功率开关(像可以击穿的固有反向偏置二极管）的固有属性。因此，在对于更大电感12、 13 (或负载17的电感）的一些情况中，当断开开关直到放电结束时，更大的电流可以流动。 在一些实施例中，上面提到的过载限制由过载限制确定电路15确定。在实施例 中，过载限制确定电路15可以被配置为依赖于耦合到功率开关10的电感(例如总电感）来 设置上面提到的过载限制。例如，对于更高的电感，过载限制可以被减小。在一些实施例 中，例如在第一断路期间，可以基于功率开关器件两端的电压高于限制的持续时间来估计 电感。在随后的例如由于重试的断路中，则由过载限制确定电路15确定的新过载限制可以 被使用。 在图2中，图示根据实施例的方法的流程图被示出。应当注意的是，图2的方法仅 用作方法的示例，并且在其他实施例中，其他方法(例如包括对所描述方法的附加动作或事 件的方法或者包括所描述方法的替代动作或事件的方法）可以被提供。 在图2中的20处，提供功率开关。例如，在一些实施例中，可以提供包括场效应晶 体管(像MOSFET)的功率开关，但是在其他实施例中，其他种类的开关可以被使用。 在21处，例如基于断路期间的时间测量来估计耦合到功率开关的电感。在22,基 于电感调整过载限制。当与过载限制相关联的量(像电压或电流）达到过载限制时，例如功 率开关可以被断开。图2的实施例的方法可以例如使用图1的功率开关器件或下面进一步讨论的任何 功率开关器件来实施，但是也可以独立于这些功率开关器件而被使用。 在图3中，示出包括功率开关和与功率开关相关联的各种电路的功率开关器件。 图3的功率开关器件可以当前第1页1 2 3 4 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种功率开关器件，包括：功率开关；过载控制，被适配为当与功率开关有关的量超过预定阈值时断开功率开关，以及过载限制确定电路，被适配为基于耦合到功率开关的电感调整所述预定阈值。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：C德耶拉西，HP克罗伊特，
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