智能电子开关制造技术

本公开的实施例总体上涉及智能电子开关。本文中描述了一种集成电路。根据一个实施例，该电路包括晶体管，其耦合在电源引脚与输出引脚之间；电流输出电路，被配置为在电流输出引脚处提供诊断电流；电流感测电路，耦合到晶体管并且被配置为生成指示通过晶体管的负载电流的第一电流感测信号和指示该负载电流的第二电流感测信号。电流输出电路被配置为依据控制信号选择以下各项中的一项作为诊断电流：第一电流感测信号以及第二电流感测信号。一电流感测信号以及第二电流感测信号。一电流感测信号以及第二电流感测信号。

【技术实现步骤摘要】
智能电子开关


[0001]本公开涉及智能半导体开关领域。

技术介绍

[0002]几乎每个电气装置(例如，汽车中，房屋中，大型装置的电气子系统)都包括一个或多个保险丝以提供过流保护。标准保险丝包括一根导线，只要通过保险丝的电流低于标称电流，这根导线就可以提供低欧姆电流路径。然而，当通过保险丝的电流在一定时间内超过标称电流时，这根导线被设计为加热并且熔化或气化，因此，一旦触发，保险丝就必须用新保险丝来替换。
[0003]保险丝正在越来越多地被断路器替换。断路器是一种自动操作的电气开关，其被设计为保护电路免受过电流、过载或短路造成的损伤。断路器可以包括机电继电器，当检测到过电流(即，超过标称电流的电流)时，触发该继电器以使受保护电路与电源断开连接。在许多应用中(例如，在汽车的车载电源中)，断路器可以使用电子开关(例如，MOS晶体管、IGBT等)来实现，以在过电流的情况下使受保护电路与电源断开连接。这种电子断路器还可以称为电子保险丝(e保险丝或智能保险丝)。除了用作断路器之外，电子保险丝还可以用于定期地接通并关断负载。通常，使用所谓的驱动器电路或简单驱动器(在MOS晶体管的情况下为栅极驱动器)来控制诸如MOS晶体管之类的电子开关的开关状态(接通/关断)。
[0004]然而，至少在一些电子断路器(电子保险丝或e保险丝)中，通用驱动器电路的容错性和功能安全性可能不太完美，其特别在必须遵守有关功能安全性的标准(例如，ISO 26262)的汽车应用中可能存在问题。实际上，电子保险丝需要不仅仅是带有电子开关的传统保险丝。电子保险丝的可靠实现方式承担各种挑战。

技术实现思路

[0005]本文中描述了一种集成电路。根据一个实施例，该电路包括晶体管，该晶体管耦合在电源引脚与输出引脚之间；电流输出电路，被配置为在电流输出引脚处提供诊断电流；电流感测电路，耦合到晶体管并且被配置为生成指示通过晶体管的负载电流的第一电流感测信号和指示该负载电流的第二电流感测信号。电流输出电路被配置为依据控制信号选择以下各项中的一项作为诊断电流：第一电流感测信号以及第二电流感测信号。
[0006]更进一步地，根据一个实施例，描述了一种方法，该方法包括：通过激活晶体管，在电源引脚与输出引脚之间建立负载电流路径；生成指示通过晶体管的负载电流的第一电流感测信号和指示该负载电流的第二电流感测信号；以及依据控制信号选择以下各项中的一项：第一电流感测信号以及第二电流感测信号。在电流输出引脚处提供选定信号作为诊断电流。
附图说明
[0007]参考以下附图和描述可以更好地理解本专利技术。附图中的部件不一定按比例绘制；
相反，重点放在示出本专利技术的原理上。而且，在附图中，相同的附图标记指示对应的部分。在附图中，
[0008]图1示意性地示出了包括电子开关以及被配置为驱动电子开关的控制电路的电子保险丝电路的一个示例以及电子保险丝电路的示例性应用。
[0009]图2更详细地示出了图1的控制电路的一个示例。
[0010]图3示出了用于图2的控制电路的逻辑电路的一个示例。
[0011]图4示出了说明图2所示的控制电路的功能的时序图。
[0012]图5A是示出了0.35mm2电缆和不同最大电缆温度的特性曲线族(时间对电流)的图。
[0013]图5B是示出了对于高于环境温度的25开尔文的最大电缆温度和对于不同电缆横截面的特性曲线族(时间对电流)的图。
[0014]图6示出了用于图2的示例的监测电路的一个示例。
[0015]图7示出了允许选择导线横截面和最高电缆温度的e保险丝(“智能保险丝”)电路的第一示例。
[0016]图8示出了用于图2的实施例的监测电路的另一示例。
[0017]图9示出了可以与图8的监测电路结合使用并且提供冗余电流感测信号的电流感测电路的另一示例。
[0018]图10示出了图9的先前示例的一个示例性修改/增强。
[0019]图11至图13示出了允许检查冗余电流感测信号的一致性的图9的先前示例的各种修改/增强。
[0020]图14示出了e保险丝电路及其外部连接的电路系统的一种示例性用途。
[0021]图15示出了用于示出在集成e保险丝电路的一个引脚处不同信息的输出的时序图。
具体实施方式
[0022]在下面的具体实施方式中，参考附图。附图形成说明书的一部分，并且出于说明的目的，示出了可以使用和实现本专利技术的方式的示例。应当理解，除非另外特别指出，否则本文中所描述的各种实施例的特征可以彼此组合。
[0023]图1示出了可以用作电子保险丝的电子电路的一个示例。因此，该电子电路还被称为电子保险丝电路F。根据本示例，电子保险丝电路包括电子开关2，电子开关2具有控制节点21以及第一负载节点22与第二负载节点23之间的负载电流路径。电子电路还包括控制电路1，其耦合到电子开关2的控制节点21并且被配置为驱动电子开关2。具有电子开关2和控制电路1的电子保险丝电路F可以单片集成在一个半导体管芯(芯片)，或者可以集成在两个半导体管芯中，这两个半导体管芯被布置在一个集成电路封装中。电子保险丝电路F被配置为驱动负载Z(连接负载的导线在图1中以虚线示出)，该负载Z可以与电子开关2的负载电流路径串联连接。因此，电子开关2的负载电流路径和负载Z的串联电路可以被连接在电源节点之间，在该电源节点处可以提供正电源极电位和负电源极电位或接地电位GND(零伏)。在下文中，两个电源节点之间的电压称为电源电压V
B
。可以例如通过微控制器8根据供应给控制电路1的输入信号S
IN
来接通和关断通过负载Z的负载电流i
L
。然而，依据应用，输入信号S
IN
可以是由任何其他电路系统而非微控制器生成。
[0024]在示例性应用中，电子保险丝电路F可以用于驱动汽车中的负载Z。在这种情况下，供应电源电压V
B
的电源是汽车电池。通常，“以驱动负载”可以包括：通过接通或关断电子开关2来接通或关断通过负载的负载电流。负载可以是用于汽车的任意负载。负载Z的示例尤其包括不同类型的灯、不同类型的电机、继电器、加热系统等。在图1所示的示例中，电子开关2和负载Z以高侧配置连接。也就是说，负载Z连接在电子开关2与接地节点GND之间。然而，这仅是个示例。电子开关2和负载Z还可以以低侧配置连接或也以任何其他配置连接。例如，在低侧配置中，电子开关连接在负载Z与接地节点GND之间。
[0025]根据图1的示例，负载Z可以经由导电线(例如，其包括在电缆中)连接到电子开关2。依据电子电路和相应负载Z位于汽车的电气装置内的位置，导线的长度可能相当长，为几十厘米或甚至更长(例如，最长为10m)。现代汽车包括多个电负载，使得需要多条导线以将各个负载连接到它们相应的电子开关。为了节省成本和资源，可能期望确定各个导线的尺寸，使得它们长期承受连接的负载的标称电流。然而，如果电流上升超过额定电流，则导线可能会由于过热而受本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种集成电路，包括：晶体管(21)，耦合在电源引脚(SUP)与输出引脚(OUT)之间；电流输出电路(9)，被配置为在电流输出引脚(IS)处提供诊断电流(i
S
)；电流感测电路，耦合到所述晶体管(21)并且被配置为生成第一电流感测信号(i
CS1
)和第二电流感测信号(i
CS2
)，所述第一电流感测信号(i
CS1
)指示通过所述晶体管(21)的负载电流，所述第二电流感测信号(i
CS2
)指示所述负载电流；其中所述电流输出电路(9)被配置为依据控制信号(ISOUT)选择以下各项中的一项作为诊断电流：所述第一电流感测信号(i
CS1
)以及所述第二电流感测信号(i
CS2
)。2.根据权利要求1所述的集成电路，其中所述电流感测电路包括模拟电路系统和数字电路系统，并且其中所述第一电流感测信号(i
CS1
)使用数字电路系统生成，并且所述第二电流感测信号(i
CS2
)仅使用模拟电路系统生成。3.根据权利要求1或2所述的集成电路，还包括：电流源，提供指示误差的另一电流(i
FAULT
)；比较器电路，其被配置为检测所述第一电流感测信号(i
CS1
)与所述第二电流感测信号(i
CS2
)是否一致；以及其中所述电流输出电路(9)被配置为响应于所述比较器检测到所述第一电流感测信号(i
CS1
)和所述第二电流感测信号(i
CS2
)不一致而输出所述另一电流(i
FAULT
)。4.根据权利要求3所述的集成电路，其中所述另一电流(i
FAULT
)是叠加到所述第一电流感测信号(i
CS1
)或所述第二电流感测信号(i
CS2
)上的偏移电流。5.根据权利要求2至4中任一项所述的集成电路，其中所述电流感测电路的所述数字电路系统被配置为提供指示所述负载电流的数字信息(CS
DIG
)，以及其中所述集成电路包括数字通信接口，所述数字通信接口被配置为接收所述数字信息并且被配置为穿过数字通信链路传输所述数字信息。6.根据权利要求1至5中任一项所述的集成电路，其中所述电流感测电路包括耦合到所述晶体管(21)的第一感测晶体管(22)和第二感测晶体管(23)，通过所述第一感测晶体管(22)的所述电流是所述第一电流感测信号(i
CS1
)，而通过所述第二感测晶体管(23)的所述电流是所述第二电流感测信号(i
CS2
)。7.根据权利要求6所述的集成电路，其中所述电流感测电路包括数模转换器(412)，所述数模转换器(412)耦合到所述第一感测晶体管(22)并且被配置为根据数字信...

【专利技术属性】
技术研发人员：A，
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：