智能半导体开关制造技术

本申请的各实施例涉及智能半导体开关。根据一个实施例，一种可以用作智能开关的集成电路包括半导体开关的第一部分，该第一部分耦合在供电节点与输出节点之间，并且被配置为根据第一驱动信号在供电节点与输出节点之间提供第一电流路径。该集成电路还包括半导体开关的第二部分，该第二部分耦合在供电节点与输出节点之间，并且被配置为根据第二驱动信号在供电节点与输出节点之间提供第二电流路径。此外，该集成电路包括驱动电路，该驱动电路被配置为响应于接通命令而生成第一驱动信号和第二驱动信号，使得交替地接通和关断半导体开关的第一部分和半导体开关的第二部分，其中，在重叠时段期间，半导体开关的第一部分和第二部分均处于导通状态。处于导通状态。处于导通状态。

【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关断电气负载。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称为智能开关。补充电路装置的示例是：用于检测过温的温度传感器、测量通过开关的负载电流的负载电流传感器、根据输入信号和所测量的参数(诸如所测量的电流和温度)生成触发接通或关断的控制信号的控制逻辑电路、以及用于输出所测量的参数的接口电路等。
[0003]使用智能开关的应用的一个示例是照明。虽然几年前在照明应用(例如，在车辆中)主要使用灯泡，但是现在灯泡正越来越多地被发光二极管(LED)所取代。然而，LED通常需要被提供有规定的电流，这可以使用开关转换器(例如，DC/DC转换器)来有效地进行。包括多个LED和开关转换器的LED模块可以具有显著的输入电容，而对于传统灯泡而言并非如此。应当理解，在各种应用领域中的许多其它电子系统/模块/设备可以显示出与LED模块类似的输入电容。
[0004]然而，当使用(智能)半导体开关来切换具有电容特性的电气负载时，通过半导体开关的浪涌电流可能会相当高。高的浪涌电流可能会导致高温，并且在半导体裸片中产生热应力。存在用于保护半导体开关免受可能会损坏器件的过温影响的几种构思。尽管如此，仍然存在改进的余地，特别是在待切换的电气负载汲取相当高的浪涌电流(例如，25安培)但在正常操作期间只汲取相当低的标称电流(例如，0.3安培)的情况下。

技术实现思路
/>[0005]本文描述了一种可以用作智能开关的集成电路。根据一个实施例，该集成电路包括半导体开关的第一部分，该第一部分耦合在供电节点与输出节点之间，并且被配置为根据第一驱动信号在供电节点与输出节点之间提供第一电流路径。该集成电路还包括半导体开关的第二部分，该第二部分耦合在供电节点与输出节点之间，并且被配置为根据第二驱动信号在供电节点与输出节点之间提供第二电流路径。此外，该集成电路包括驱动电路，该驱动电路被配置为响应于接通命令而生成第一驱动信号和第二驱动信号，使得交替地接通和关断半导体开关的第一部分和半导体开关的第二部分，其中，在重叠时段期间，半导体开关的第一部分和第二部分均处于导通状态。
[0006]此外，本文描述了一种用于通过半导体开关切换负载的方法。根据一个实施例，该方法包括：接收接通命令，并且响应于接收到接通命令而生成用于半导体开关的第一部分的第一驱动信号和用于半导体开关的第二部分的第二驱动信号，其中，半导体开关的两个部分在被接通时在供电节点与输出节点之间提供电流路径。生成第一驱动信号和第二驱动信号，使得交替地接通和关断第一半导体开关和第二半导体开关，其中，在重叠时段期间，半导体开关的第一部分和第二部分均处于导通状态。
附图说明
[0007]参照以下附图和说明可以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，重点在于说明本专利技术的原理。此外，在附图中，相似的附图标记指定相应的部分。其中：
[0008]图1图示了智能开关的一般示例。
[0009]图2图示了智能开关的一个实施例，其中交替接通和关断半导体开关的第一部分和半导体开关的第二部分。
[0010]图3图示了半导体裸片的示例性的示意性俯视图，该示意性俯视图示出了图2的半导体开关的第一部分和第二部分。
[0011]图4示出了说明用于图2的智能开关的开关方案的第一示例的时序图。
[0012]图5示出了说明用于图2的智能开关的开关方案的第二示例的时序图。
[0013]图6图示了用于图2的智能开关的又一开关方案。
[0014]图7图示了智能开关的另一实施例，其中交替接通和关断半导体开关的第一部分、半导体开关的第二部分以及半导体开关的第三部分。
[0015]图8示出了半导体裸片的示例性的示意性俯视图，该示意性俯视图示出了图7的半导体开关的第一部分、第二部分和第三部分。
[0016]图9图示了用于图7的智能开关的开关方案。
[0017]图10是说明用于图7的智能开关的开关方案的流程图。
具体实施方式
[0018]在以下详细说明中，参考了附图。附图构成说明书的一部分，并且为了说明的目的，附图示出了可以如何使用和实施本专利技术的示例。图1图示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可以集成在布置在芯片封装中的单个半导体裸片中。然而，在一些实施例中，智能开关1可以包括布置在一个芯片封装中的两个或更多个半导体裸片。
[0019]根据图1，智能开关1包括电子开关M0，该电子开关M0可以是功率晶体管，例如MOS晶体管。DMOS晶体管也可以用作功率晶体管。尽管本文讨论的示例使用MOS晶体管作为功率晶体管，但是应当理解，可以使用双极性晶体管来代替MOS晶体管。本领域技术人员将完全可以将本文所述的构思应用于双极性晶体管。此外，本文描述的实施例涉及高侧开关。然而，应当理解，本文描述的构思可以容易地应用于低侧开关。功率晶体管M0耦合在智能开关1的供电引脚SUP和输出引脚OUT之间。因此，功率晶体管M0在被接通时可以将输出引脚OUT连接至供电引脚SUP。类似地，功率晶体管M0在被关断时可以将输出引脚OUT与供电引脚SUP断开连接。换句话说，功率晶体管M0可以根据施加到晶体管的栅电极的栅极信号V
G
来启用和禁用供电引脚SUP与输出引脚OUT之间的负载电流路径。可以理解，如果双极性晶体管被用作功率晶体管，则根据基极电流而不是栅极电压来接通和关断晶体管。
[0020]在图1的示例中，栅极信号V
G
由栅极驱动电路12提供，该栅极驱动电路12被配置为根据控制信号ON0输出栅极信号V
G0
，该控制信号ON0是可以仅采取高电平(例如，指示接通)或低电平(例如，指示关断)的二进制信号。控制信号ON0由逻辑电路11(也称为控制逻辑11)提供。控制逻辑11可以包括组合和时序逻辑电路以及同步和异步电路。控制逻辑11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
以及其它参数来触发晶体管M0的接通和关断(通过生成具有适当的逻辑电平的控制信号ON0)。输入信号S
IN
可以由诸如微控制器(图1中未示出)的外部(与智能开关1分离的)电路生成。控制逻辑11和栅极驱动器12可以被视为驱动电路10的部分，该驱动电路10被配置为根据输入信号S
IN
和其它参数来驱动晶体管M0导通和截止，这将在后面进行讨论。在本实施例中，输入信号S
IN
是可以采取高电平或低电平的二进制信号，其中从低电平到高电平的转换可以被看作是接通命令(即，高电平指示触发智能开关的接通)，而从高电平到低电平的转换可被看作是关断命令(即，低电平指示触发智能开关的关断)。应当理解，高电平和低电平的含义可以互换，这主要是一种设计选择。
[0021]应当注意，并不是必须在智能开关的输本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种集成电路，包括：半导体开关的第一部分(M1)，耦合在供电节点(SUP)与输出节点(OUT)之间，并且所述第一部分被配置为根据第一驱动信号(V
G1
)在所述供电节点(SUP)与所述输出节点(OUT)之间提供第一电流路径；所述半导体开关的第二部分(M2)，耦合在所述供电节点(SUP)与所述输出节点(OUT)之间，并且所述第二部分被配置为根据第二驱动信号(V
G2
)在所述供电节点(SUP)与所述输出节点(OUT)之间提供第二电流路径；驱动电路(10)，被配置为响应于接通命令而生成所述第一驱动信号(V
G1
)和所述第二驱动信号(V
G2
)，使得交替地接通和关断所述半导体开关的所述第一部分(M1)和所述半导体开关的所述第二部分(M2)，其中，在重叠时段期间，所述半导体开关的所述第一部分(M1)和所述第二部分(M2)均处于导通状态。2.根据权利要求1所述的集成电路，其中，响应于所述接通命令，所述第一驱动信号(V
G1
)和所述第二驱动信号(V
G2
)周期性地在导通时间(T
ON
)内被接通并且在截止时间(T
OFF
)内被关断。3.根据权利要求2所述的集成电路，其中所述第一驱动信号(V
G1
)的导通时间(T
ON
)与所述第二驱动信号(V
G2
)的导通时间(T
ON
)重叠，并且其中所述第一驱动信号(V
G1
)的截止时间(T
OFF
)与所述第二驱动信号(V
G2
)的截止时间(T
OFF
)重叠。4.根据权利要求1至3中任一项所述的集成电路，其中所述驱动电路(10)被配置为生成脉冲宽度调制信号作为所述第一驱动信号(V
G1
)和所述第二驱动信号(V
G2
)，所述脉冲宽度调制信号具有周期时间和占空比。5.根据权利要求4所述的集成电路，其中所述占空比大于50％。6.根据权利要求5所述的集成电路，其中，所述第一驱动信号(V
G1
)相对于所述第二驱动信号(V
G2
)偏移大约所述周期时间的一半。7.根据权利要求1至6中任一项所述的集成电路，其中所述驱动电路(10)被配置为响应于关断命令而生成所述第一驱动信号(V
G1
)和所述第二驱动信号(V
G2
)，使得所述第一半导体开关(M1)和所述第二半导体开关(M2)均被关断。8.根据权利要求1至6中任一项所述的集成电路，其中所述驱动电路(10)被配置为响应于所检测到的过温或关断命令而触发所述半导体开关的关断。9.根据权利要求1所述的集成电路，还包括：第一温度传感器(24)，被配置为感测所述半导体开关的所述第一部分(M1)的温度(T1)，以及第二温度传感器(25)，被配置为感测所述半导体开关的所述第二部分(M2)的温度(T2)，其中所述驱动电路(10)被配置为根据所述半导体开关的所述第一部分(M1)的所感测到
的温度(T1)和所述第二部分(M2)的所感测到的温度(T2)来生成所述第一驱动信号(V
G1
)和所述第二驱动信号(V
G2
)。10.根据权利要求9所述的集成电路，其中所述驱动电路(10)被配置为生成所述第一驱动信号(V
G1
)和所述第二驱动信号(V
G2
)，使得——在所述半导体开关的所述第一部分(M1)导通的同时——如...

【专利技术属性】
技术研发人员：M，
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：