监测理想二极管制造技术

本发明专利技术涉及一种用于监测具有MOSFET(7)的理想二极管(6)的方法，每个MOSFET具有漏极电极(11)、源极电极(9)和栅极电极(10)，其中，以使得该理想二极管(6)以源极

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】监测理想二极管
[0001]本专利技术涉及一种用于监测理想二极管的方法，该理想二极管具有MOSFET，该MOSFET具有漏极电极、源极电极和栅极电极，其中，以使得理想二极管以源极
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漏极电压的第一目标值在截止状态与导通状态之间切换的方式控制理想二极管的MOSFET的源极
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栅极电压。本专利技术还涉及一种对应的电路布置。
[0002]特别是在机动车辆中，强制性地确保关键系统(例如车辆制动器)的不间断的可用性。因此，此类系统通常连接到两个独立的电压供应器作为能量源，它们必须受到保护以免相互影响，使得一个电压供应器中的故障不会损坏另一个电压供应器。一个简单的解决方案是在电压供应器与负载之间连接一个半导体二极管。但是，这样做的缺点是二极管的电压降相对较高，并且因此会导致较大的功率损耗。此外，供应路径中的高的电压降会降低系统的可用性。
[0003]主动的或运算是更好的替代方案。在这种情况下，将二极管替换为低阻抗的功率晶体管——例如MOSFET(功率FET)，控制其栅极电压以模拟二极管的功能。控制确保了，当晶体管电流沿负载方向流动(正向电流)时，源极电极与漏极电极之间的电压差几乎对应于0V——例如50mV的目标值，并且当晶体管电流沿电源的方向流动(反向电流)时，晶体管被关断。因此，功率FET的表现类似于理想二极管：该元件对于正向电流是准短路的(＝非常小的电压降)，并且对于反向电流是完全阻断的。在面向自动驾驶车辆的未来中，这种以两个电源和一个理想二极管作为中心元件的概念将变得越来越重要。
[0004]为此，已经存在用于理想二极管或者完整的或运算电路的集成控制器。这些集成控制器设计用于，在正向电流期间精确且持续地将受控的源极
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漏极电压降保持在目标值，并且设计用于，在反向电流的情况下非常快速地关断或断开功率FET。
[0005]但是，这些电路不具有确保全面故障监测的机制，而这对于车辆中的系统关键应用中的应用是需要的。
[0006]因此，目的是说明一种使得能够对理想二极管电路进行故障监测的方法。
[0007]该目的通过根据权利要求1的方法实现，其中，测量：源极
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漏极电压，即MOSFET的源极电极与漏极电极之间的电压；以及源极
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栅极电压，即MOSFET的源极电极与栅极电极之间的电压。源极
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漏极电压的测量范围应该至少为0mV至100mV。在这种情况下，执行检查以确定在理想二极管的导通状态中源极
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漏极电压是否在预设的误差限制内达到第一目标值。例如，可以将目标值加减50％设置为误差限制。值的波动范围也可以在无错误的情况下被确定，并且可以以刚好包含无错误的波动范围的方式设置误差限制。
[0008]根据本专利技术，还执行测试模式，其中，将源极
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漏极电压控制为小于第一目标值的第二目标值。在这种情况下，执行检查以确定在执行测试模式时源极
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栅极电压是否达到上限阈值。如果未达到第一目标值和/或上限阈值，则输出对应的错误信号。
[0009]在形成理想二极管的集成电路的情况下，因此应该可从外部访问以下三个引脚。理想二极管的阳极。该节点通常是系统的电源的输出端，并且同时是MOSFET的源极连接。理想二极管的阴极。该节点通常是系统负载的输入端，并且同时是MOSFET的漏极连接。理想二极管的控制输入端。该节点通常是MOSFET的栅极连接，MOSFET的电压由集成电路控制以实
现理想二极管的功能性。在模数(AD)转换后，这些节点的电势可供集成逻辑单元或计算单元使用。
[0010]在本专利技术的一个优选的实施方式中，第一目标值为30mV至200mV、优选为50mV。为了避免损失，第一目标值因此被选择为尽可能低，但仅低到使得反向电流被可靠地避免。
[0011]在本专利技术的一个优选的实施方式中，第二目标值小于30mV、优选小于15mV、特别是0mV。因此，第二目标值被选择得很小，以至于它通常根本无法达到。因此，理想二极管的控制会将栅极电压增大得越来越大，直到达到最大值。这由控制(例如用于控制的运算放大器)的较高的电源电压引起。在无错误的运行中，栅极电压将因此超过上限阈值。
[0012]在本专利技术的另一优选的实施方式中，源极
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漏极电压和/或源极
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栅极电压的测量在源极
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漏极电流大于1mA时执行，其中，测量特别是在运行期间执行。MOSFET的电阻虽然比二极管的电阻低很多，但也不是无限小的。因此，电流会引起电压降，在测试模式中必须通过增大栅极电压来调整栅极电压以补偿该电压降。因此，在无错误的情况下，可靠地达到上限阈值。测量、特别是测试模式期间的测量，优选在电流小于40A时执行。然后，由于MOSFET的内阻，源极
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漏极电压不会处于饱和状态中，并且可以在测试模式与导通状态之间切换时发生变化。
[0013]在本专利技术的另一优选的实施方式中，源极
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漏极电压和/或源极
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栅极电压的测量通过模数转换器执行，并且执行测试模式的测试时间大于模数转换器的一个转换时间、特别是大于五个转换时间。因此确保了可以进行可靠的数据采集。通过将对应的测量的测试时间延长至五个转换时间，进一步提高了测量的稳健性。
[0014]在本专利技术的另一优选的实施方式中，使用具有Σ
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Δ架构的模数转换器来测量源极
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漏极电压和/或源极
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栅极电压。所使用的模数转换器在其转换范围方面仅要求大约5％的精度。在这些要求下，Σ
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Δ架构是非常好并且合适的候选，因为这种架构具有额外的优势，即电子部件的所需的面积小于其他的模数转换器架构的面积，并且因此这种架构可以更成本有效地集成在电子电路中。
[0015]在本专利技术的另一优选的实施方式中，上限阈值大于MOSFET的阈值电压。例如，可以使用8V的值作为上限阈值。
[0016]在本专利技术的另一优选的实施方式中，理想二极管的连接引脚交换的错误通过在执行测试模式时源极
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栅极电压未达到上限阈值的事实来识别。
[0017]在本专利技术的另一优选的实施方式中，用于测量源极
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漏极电压和源极
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栅极电压的测量点连接到电流吸收器，以便在所有状态下清晰定义地保持这些测量点的电压。这可以借助于接地的高阻抗的(例如1kOhm至50kOhm)电阻器以无源方式完成，或者可以采用有源电流吸收器的形式。
[0018]在本专利技术的另一优选的实施方式中，理想二极管的源极连接断开的错误通过在理想二极管的导通状态下源极
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漏极电压变得小于第一目标值、优选小于第一目标值的一半、特别优选为零的事实来识别。
[0019]在本专利技术的另一优选的实施方式中，理想二极管的漏极连接断开的错误通过在理想二极管的导通状态下源极
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漏极电压变得大本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于监测理想二极管(6)的方法，该理想二极管具有MOSFET(7)，每个MOSFET具有漏极电极(11)、源极电极(9)和栅极电极(10)，其中，以使得该理想二极管(6)以源极
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漏极电压的第一目标值(15)能够在截止状态与导通状态之间切换的方式控制该理想二极管(6)的MOSFET(7)的源极
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栅极电压，其特征在于，
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测量该源极
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漏极电压和该源极
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栅极电压，以及
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执行检查以确定在该理想二极管(6)的导通状态下该源极
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漏极电压是否在预设的误差限制内达到该第一目标值(15)，并且其中，
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执行测试模式，其中，为该源极
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漏极电压设置小于该第一目标值(15)的第二目标值，并且执行检查以确定在执行测试模式时该源极
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栅极电压是否达到上限阈值，并且
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如果未达到该第一目标值(15)和/或该上限阈值，则输出错误信号。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，该第一目标值(15)为30mV至200mV、优选为40mV至100mV、特别优选为50mV。3.如前述权利要求之一所述的方法，其特征在于，该第二目标值小于30mV、优选小于15mV、特别是0mV。4.如前述权利要求之一所述的方法，其特征在于，该源极
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漏极电压和/或该源极
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栅极电压的这些测量在该源极
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漏极电流大于1mA、特别是小于40A时执行，其中，这些测量特别是在运行期间执行。5.如前述权利要求之一所述的方法，其特征在于，该源极
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漏极电压和/或该源极
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栅极电压的这些测量通过模数转换器(13、14、19、20)执行，并且在测试时间中执行该测试模式，该测试时间大于该模数转换器(13、14、19、20)的转换时间、特别是大于五个转换时间。6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，使用具有Σ
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Δ架构的模数转换器(13、14、19、20)来测量该源极
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漏极电压和/或该源极
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栅极电压。7.如前述权利要求之一所述的方法...

【专利技术属性】
技术研发人员：S，
申请(专利权)人：大陆汽车科技有限公司，
类型：发明
国别省市：