本文描述了一种可用作智能半导体开关的集成电路。根据一个实施例，该集成电路包括耦合在电源引脚和第一输出引脚之间的第一功率晶体管以及耦合在电源引脚和第二输出引脚之间的第二功率晶体管。第一和第二功率晶体管均具有允许反向传导的本征体二极管。该集成电路还包括控制电路，其被配置为分别基于第一输入信号和第二输入信号触发第一和第二功率晶体管的导通和截止。此外，该集成电路包括保护电路，其被配置为针对第一和第二功率晶体管检测从反向传导状态到正向传导状态的转换或者从正向传导状态到反向传导状态的转换，并且在检测到第二功率晶体管从反向传导状态到正向传导状态的转换以及第一功率晶体管从正向传导状态到反向传导状态的转换时生成错误信号。状态到反向传导状态的转换时生成错误信号。状态到反向传导状态的转换时生成错误信号。
【技术实现步骤摘要】
智能半导体开关
[0001]本专利技术涉及智能半导体开关领域。
技术介绍
[0002]在许多应用中，使用半导体开关来接通和断开电气负载。除电子开关(诸如功率晶体管)之外还包括补充电路装置的半导体开关通常被称为智能电子开关或简单称为智能开关。补充电路装置的示例包括用于检测过温度的温度传感器、测量通过开关的负载电流的负载电流传感器、根据输入信号和测量参数(诸如测量的电流和温度)生成触发接通或断开的控制信号的控制逻辑、以及用于输出测量参数的接口电路等。
[0003]在各种应用中，智能开关正越来越多地被用来取代传统熔丝。可用作熔丝替代品的智能开关可被称为智能熔丝或电子熔丝。这种智能开关可包括被配置为监控测量的负载电流并且触发依赖于负载电流以及表示连接智能开关和电气负载的电线的电线特性的特性曲线的开关的电路。在估计的电线温度(相对于环境温度)超过指定限值的情况下，电线特性规定控制电路何时触发负载与电源的断开。另外，智能开关中包括的上述补充电路装置可提供负载电流限制功能。
[0004]具有两个或更多个输出通道的智能开关可包括两个或更多个功率晶体管，在一些应用中可能会引起问题，例如当其中一个通道的输出节点的电压增加(例如，由于短路或任何其他故障)到高于所连接负载的标称工作电压的电压时。
技术实现思路
[0005]本文描述了一种可用作智能开关的集成电路。根据一个实施例，该集成电路包括耦合在电源引脚和第一输出引脚之间的第一功率晶体管以及耦合在电源引脚和第二输出引脚之间的第二功率晶体管。第一和第二功率晶体管各自具有允许反向传导的本征体二极管。该集成电路还包括控制电路，控制电路被配置为分别基于第一输入信号和第二输入信号触发第一和第二功率晶体管的导通和截止。此外，该集成电路包括保护电路，保护电路被配置为针对第一和第二功率晶体管检测从反向传导状态到正向传导状态的转换或者从正向传导状态到反向传导状态的转换，并且在检测到第二功率晶体管从反向传导状态到正向传导状态的转换以及第一功率晶体管从正向传导状态到反向传导状态的转换时生成错误信号。
[0006]此外，本文描述了一种用于切换负载的方法。根据一个实施例，该方法包括基于输入信号导通背靠背连接的第一功率晶体管和第二功率晶体管。第一和第二功率晶体管各自具有允许反向传导的本征体二极管。该方法还包括向连接至第二功率晶体管的负载提供负载电流。当检测到第二功率晶体管从反向传导状态到正向传导状态的转换以及第一功率晶体管从正向传导状态到反向传导状态的转换时，生成用于传送错误信息的错误信号。
附图说明
[0007]可以参照以下附图和说明书更好地理解本专利技术。附图中的部件不一定按比例缩放；相反，重点放在说明本专利技术的原理上。此外，在附图中，相似的参考标号表示对应的部分。在附图中：
[0008]图1示出了智能开关的一般示例。
[0009]图2示出了DC/DC转换器经由多个智能开关提供多个负载的电路布置的一个示例。
[0010]图3示出了具有两个输出通道的智能开关，其中一个输出通道的输出被提升到高电压(高于智能开关的电源电压)，从而引起反向传导。
[0011]图4示出了新颖配置的图3的智能开关，其中未连接电源引脚，电源电压被施加在一个输出通道的输出处，并且负载连接至另一输出通道的输出。
[0012]图5示出了图4的智能开关处于反向传导状态。
[0013]图6示出了图4和图5中的智能开关在反向传导以及输出电流反向的检测期间的行为的时序图。
[0014]图7示出了可用于感测通过晶体管的负载电流的电流感测电路的一个示例。
[0015]图8示出了使用相应的电流感测信号检测晶体管的反向传导的一个示例。
[0016]图9示出了通过监控相应的漏极-源极电压来检测晶体管的反向传导的一个示例。
[0017]图10更详细示出了图4的示例。
[0018]图11是示出用于在智能开关中检测反向传导的方法的一个示例的流程图。
具体实施方式
[0019]在以下详细说明中，参考附图。附图构成说明书的一部分，并且为了说明的目的，示出可以如何使用和实施本专利技术的示例。图1示出了集成智能开关电路(以下称为智能开关1)的一个一般示例。智能开关1可集成在芯片封装中布置的单个半导体管芯中。然而，在一些实施例中，智能开关1可包括布置在一个芯片封装中的两个或更多个半导体管芯。
[0020]根据图1，智能开关1包括电子开关2，其可以是功率晶体管，例如MOS晶体管。DMOS晶体管可用作功率晶体管。尽管本文所讨论的示例使用MOS晶体管作为功率晶体管2，但应该理解，可以使用双极晶体管来代替。本领域技术人员将不存在将本文所述的概念应用于双极晶体管的问题。功率晶体管2耦合在智能开关1的电源引脚SUP和输出引脚OUT之间。因此，功率晶体管2可在导通时将输出引脚OUT连接至电源引脚SUP。类似地，功率晶体管2可在截止时将输出引脚OUT与电源引脚SUP断开。换句话说，功率晶体管2可根据施加于晶体管的栅电极的栅极信号V
G
来启用和禁用电源引脚SUP和输出引脚OUT之间的负载电流路径。可以理解，如果双极晶体管被用作功率晶体管，则晶体管根据基极电流而不是栅极电压来导通和截止。
[0021]在图1的示例中，栅极信号V
G
由栅极驱动电路5提供，栅极驱动电路被配置为根据控制信号S
ON
输出栅极信号V
G
，该控制信号是一个二进制信号，其只能假设为高电平(例如，指示接通)和低电平(例如，指示断开)。控制信号S
ON
由逻辑电路(也称为控制逻辑3)提供。控制逻辑3可包括组合和时序逻辑电路以及同步和异步电路。控制逻辑3被配置为基于在智能开关的输入引脚IN处接收的输入信号S
IN
和其它参数来触发晶体管2的导通和截止(通过生成具有适当逻辑电平的控制信号S
ON
)。输入信号S
IN
可由外部(与智能开关1分开)电路(例
如，在图1的示例中标记为μC的微控制器)生成。
[0022]应注意，不是必须在智能开关的输入引脚处接收到输入信号S
IN
。在一些实施例中，智能开关可具有数字通信接口，诸如串行外围接口(SPI)等，其允许接收包括接通和断开命令的数据(例如，来自微控制器)。在这些实施例中，智能开关可包括生成输入信号S
IN
并根据经由数字通信接口接收到的接通和断开命令来设置输入信号S
IN
的逻辑电平的电路装置。
[0023]例如，在生成具有特定逻辑电平的控制信号S
ON
时可由控制逻辑3处理的上述其它参数可以是表示芯片温度的测量值、表示负载电流的测量值、可配置阈值(例如，过温阈值)等。可由电流感测电路20测量在输出引脚OUT处输出到负载Z的负载电流i
L
。例如，电流感测电路20可包括耦合到功率晶体管2并在相同操作点进行操作的感测晶体管。本领本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种集成电路，包括：第一功率晶体管(2.1)，耦合在电源引脚(SUP)和第一输出引脚(OUT1)之间；第二功率晶体管(2.2)，耦合在所述电源引脚(SUP)和第二输出引脚(OUT2)之间，所述第一功率晶体管和所述第二功率晶体管(2.1、2.2)均具有允许反向传导的本征体二极管；控制电路(3)，被配置为分别基于第一输入信号(S
IN1
)和第二输入信号(S
IN2
)触发所述第一功率晶体管和所述第二功率晶体管(2.1、2.2)的导通和截止；以及保护电路，被配置为针对所述第一功率晶体管和所述第二功率晶体管(2.1、2.2)检测从反向传导状态到正向传导状态的转换或者从正向传导状态到反向传导状态的转换，并且在检测到所述第二功率晶体管(2.2)从反向传导状态到正向传导状态的转换以及所述第一功率晶体管(2.1)从正向传导状态到反向传导状态的转换时生成错误信号。2.根据权利要求1所述的集成电路，其中所述保护电路被配置为在检测到所述第二功率晶体管(2.2)从反向传导状态到正向传导状态的转换以及后面紧随的所述第一功率晶体管(2.1)从正向传导状态到反向传导状态的转换时生成所述错误信号。3.根据权利要求1或2所述的集成电路，还包括：电流感测电路，被配置为生成第一电流感测信号(i
S1
)和第二电流感测信号(i
S2
)，所述第一电流感测信号(i
S1
)表示通过处于正向传导状态的所述第一功率晶体管(2.1)的负载电流，所述第二电流感测信号(i
S2
)表示通过处于正向传导状态的所述第二功率晶体管(2.2)的负载电流。4.根据权利要求3所述的集成电路，其中当所述第一功率晶体管和所述第二功率晶体管(2.1、2.2)分别处于反向传导状态时，所述第一电流感测信号和所述第二电流感测信号(i
S1
、i
S2
)为零。5.根据权利要求3或4所述的集成电路，其中所述保护电路被配置为：分别基于所述第一电流感测信号和所述第二电流感测信号(i
S1
、i
S2
)，针对所述第一功率晶体管和所述第二功率晶体管(2.1、2.2)检测从所述反向传导状态到所述正向传导状态的转换以及从所述正向传导状态到所述反向传导状态的转换。6.根据权利要求1至4中任一项所述的集成电路，其中所述保护电路被配置为：分别基于所述第一功率晶体管和所述第二功率晶体管(2.1、2.2)的跨负载电流路径的压降，针对所述第一功率晶体管和所述第二功率晶体管(2.1、2.2)检测从所述反向传导状态到所述正向传导状态的转换以及从所述正向传导状态到所述反向传导状态...
【专利技术属性】
技术研发人员：C，
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：
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