智能半导体开关制造技术

本公开的实施例涉及智能半导体开关。下面将描述用于智能半导体开关的电路。根据实施例，该电路具有以下项：电子开关，该电子开关布置在输出节点和供电节点之间；过电流保护电路，所述过电流保护电路被构造成：借助过电流信号指示流过所述电子开关的负载电流已经超过第一过电流阈值，并且引发所述电子开关的断开；以及控制电路，该控制电路被构造成：在第一模式中根据输入信号接通和关断电子开关，并且在第二模式中通过多次接通和关断所述电子开关，操控与所述输出节点连接的负载并且同时防止所述电子开关被过电流保护电路持久断开。止所述电子开关被过电流保护电路持久断开。止所述电子开关被过电流保护电路持久断开。

【技术实现步骤摘要】
智能半导体开关


[0001]本公开涉及智能半导体开关的领域，该智能半导体开关除了包括开关元件(例如MOS晶体管)外还具有用于“智能”运行开关的另外的电路。

技术介绍

[0002]已知各种类型的智能半导体开关用于不同的应用(例如在汽车应用或工业应用中)。这种半导体开关除了实际的开关(大多是高侧功率MOSFET)外还包含另外的开关电路，例如以便接通和关断开关，并且以便必要时输出诊断信息(例如负载电流、温度等)或保护开关免受过载(例如由于过高的温度或过高的负载电流)。智能半导体开关也可以具有多个通道，每个通道包括用于操控负载的开关。
[0003]智能半导体开关可以具有温度传感器和保护电路，所述保护电路在过高的温度下解除激活开关，以避免热过载。在一些应用中，不仅测量半导体开关的阻挡层温度、而且也测量半导体开关远侧的芯片温度。例如保护电路然后可以评估阻挡层温度与在半导体开关远侧的芯片温度之间的温度差。电流测量电路也可以被实现成测量流过半导体开关的负载电流。在最简单的情况下，可以用于电流测量电阻中的电流测量。然而，用于电流测量的其他方案也是已知的，例如使用一些晶体管单元作为“感测晶体管”。用于过电流切断或过温切断的阈值可以是可配置的，使得所述智能半导体开关能够适配于不同的应用。
[0004]对于一些应用，例如电容性负载的切换，现有的概念是不灵活的，并且专利技术人已经认识到需要改进。

技术实现思路

[0005]下面将描述用于智能半导体开关的电路。根据实施例，该电路具有以下项：电子开关，该电子开关布置在输出节点和供电节点之间；过电流保护电路，所述过电流保护电路被构造成：借助过电流信号指示流过所述电子开关的负载电流已经超过第一过电流阈值，并且引发所述电子开关的断开；以及控制电路，该控制电路被构造成：在第一模式中根据输入信号接通和关断电子开关，并且在第二模式中通过多次接通和关断所述电子开关，操控与所述输出节点连接的负载、并且在此期间防止所述电子开关被过电流保护电路持久断开。
[0006]此外，描述了一种用于智能半导体开关的方法。根据实施例，该方法包括在第一模式中根据输入信号接通和关断电子开关，其中该电子开关布置在输出节点和供电节点之间。该方法还包括：当检测到流经电子开关的负载电流已经超过第一过电流阈值时，引发电子开关断开。该方法还包括在第二模式中多次接通和关断电子开关以操控与输出节点连接的负载，其中同时防止了所述电子开关的持久断开。
附图说明
[0007]下面借助附图更详细阐述实施例。所述表示不一定比例正确并且实施例不仅限于所示出的方面。更确切地说，重点是示出实施例所基于的原理。在附图中：
[0008]图1说明可以用作智能半导体开关的电路的示例。
[0009]图2借助示例性的时序图说明图1中的电路在电容性负载上的运行。
[0010]图3说明图1中的电路的修改，其中用于过电流切断的阈值在电容性负载处被设置成最大。
[0011]图4借助示例性的时序图说明图3中的电路在连接有电容性负载时的功能。
[0012]图5说明可以用作智能半导体开关的电路的另外的示例。
[0013]图6示出图3中的示例的修改。
[0014]图7在时序图中说明非常短的瞬态过电流事件的滤波。
[0015]图8示出图3中的示例的另外的修改。
具体实施方式
[0016]在更详细地讨论各个实施例之前，首先将阐述智能半导体开关的示例。图1中所示的示例示出具有通道(即，用于操控负载的功率晶体管T
S
)的智能半导体开关。应理解的是，这里描述的概念也适用于多通道系统。开关元件在所示的示例中是MOS晶体管，尤其是被构造为DMOS场效应晶体管(双扩散金属氧化物半导体场效应晶体管)的MOSFET(金属氧化物半导体场效应晶体管)。应理解的是，也可以使用其他类型的电子开关，例如双极型晶体管、IGBT(绝缘栅双极晶体管)等。
[0017]在图1中所示的示例中，开关元件(功率晶体管T
S
)被连接在输出节点OUT和供电节点VS之间。不仅输出节点OUT而且供电节点VS都可以直接(例如，经由键合线等)与对应的芯片触点(例如，管脚)连接。也就是说，在激活(接通)的功率晶体管T
S
的情况下，负载电流从供电节点VS(该供电节点与电压源连接)经由功率晶体管T
S
的负载电流路径流向输出节点OUT，该输出节点在运行中与在图1中通过电阻R
L
符号表示的负载连接。功率晶体管T
S
在当前情况下作为高侧开关工作。应理解的是，本文描述的概念也可应用于具有低侧开关的系统。
[0018]功率晶体管T
S
连接在节点VS和OUT之间，不排除另外的元件、例如电流测量电阻R
S
可以布置在功率晶体管T
S
和节点VS或OUT中任一个之间。在所示的示例中，测量电阻R
S
(感测电阻)连接在(n沟道)功率晶体管T
S
的源极电极和节点OUT之间。测量电阻R
S
上的电压降i
L
*R
S
表示流经晶体管的负载电流路径(在MOS晶体管的情况下是漏极源极电流路径)的负载电流i
L
。
[0019]功率晶体管T
S
的控制电极(在MOS晶体管的情况下为栅极电极)由栅极驱动电路11操控。栅极驱动电路被构造成根据逻辑信号ON(栅极驱动器的输入信号)来接通和关断功率晶体管T
S
。栅极驱动器11也可以被构造成控制开关边沿的陡度(即，转换速率)。在所示的示例中，转换速率取决于被供应给栅极驱动器11的信号SR。合适的栅极驱动电路本身是已知的并且因此在本文中不更详细地讨论。
[0020]逻辑信号ON是多个其他逻辑信号的逻辑关联的结果。在所示的示例中，逻辑信号ON从与门13输出，该与门执行所述关联点(“·”)在此表示逻辑与关联，并且在OT和OC之上的上划线表示取反。OT是指示过温状态的逻辑信号，并且OC是指示过电流状态的逻辑信号。在所示示例中，不仅过温状态(OT＝1，电流状态的逻辑信号。在所示示例中，不仅过温状态(OT＝1，)而且过电流状态(OC＝1，)都导致功率晶体管T
S
被断开。逻辑信号IN
′
可以被看作用于接通和关断晶体
管T
S
的开关指令。这取决于在输入节点IN处接收的输入信号。如果在输入节点IN处接收的输入信号指示逻辑“1”、或者信号CLS指示逻辑“1”，则逻辑信号IN
′
以信号表示晶体管T
S
的接通。CLS也可以被理解为“电容性负载开关”的缩写。在所示的示例中，通过或门14来执行该或关联，该或门的输出信号是逻辑信号IN
′
。稍后将更详细地阐述CLS模式，但是在上面讨论过电流保护和过温保护。
[0021]在图1中示出的过电本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电路，所述电路具有：电子开关(T
S
)，所述电子开关布置在输出节点(OUT)和供电节点(VS)之间；过电流保护电路(31)，所述过电流保护电路被构造成：借助过电流信号(OC)指示流过所述电子开关(T
S
)的负载电流(i
L
)已经超过第一过电流阈值(i
OCT
)，并且引发所述电子开关(T
S
)的断开；控制电路(11、13、14、21、22)，所述控制电路被构造成：在第一模式中根据输入信号(IN)接通和关断所述电子开关(T
S
)，并且在第二模式中通过多次接通和关断所述电子开关(T
S
)，操控与所述输出节点(OUT)连接的负载，并且同时防止所述电子开关被所述过电流保护电路(31)持久断开。2.根据权利要求1所述的电路，其中所述负载是电容性负载，并且其中所述控制电路被构造成在所述第二模式中通过多次接通和关断所述电子开关(T
S
)来连续地操控所述电容性负载。3.根据权利要求1或2所述的电路，其中所述控制电路被构造成在所述第二模式中：通过较高的第二过电流阈值取代所述第一过电流阈值(i
OCT
)，或者暂时解除激活所述过电流保护电路(31)，或者引起对短于预设延迟时间的瞬态过电流状态的过滤，由此防止所述电子开关被所述过电流保护电路(31)持久断开。4.根据权利要求1至3中任一项所述的电路，其中，所述控制电路还具有：配置电路(32)，具有用于连接电阻(R
OCT
)的另外的节点，其中所述配置电路被构造成根据所述电阻器(R
OCT
)的值来设定所述第一过电流阈值(i
OCT
)。5.根据权利要求1至4中任一项所述的电路，所述电路还具有：检测电路(21)，所述检测电路被构造成基于所述输入信号(IN)和/或另外的输入信号针对所述第二模式配置所述控制电路。6.根据权利要求5所述的电路，其中针对所述第二模式的所述配置包括提高由所述过电流保护电路(31)使用的过电流阈值。7.根据权利要求5所述的电路，其中所述检测电路(21)被构造成，当所述输入信号(IN)被调制时针对所述第二模式配置所述控制电路。8.根据权利要求5至7中任一项所述的电路，其中所述控制电路具有驱动电路(11)，所述驱动电路被构造成操控所述电子开关(T
S
)，其中在所述第二模式中，开关速度借助所述驱动电路(11)相对于所述第一...

【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：