具有温度保护电子开关的电路制造技术

本发明专利技术公开了具有温度保护电子开关的电路。可以使用一种方法以用于驱动集成在半导体本体中的电子开关。测量在半导体本体的第一位置处的第一温度。检测半导体本体中的温度传播。当在第一位置处的温度上升到第一阈值以上时关断所述电子开关，第一阈值是根据所检测到的温度传播来设置的。

【技术实现步骤摘要】
本专利技术的实施例涉及具有温度保护电子开关的电子电路以及用于驱动电子开关的方法。
技术介绍
诸如MOSFET、IGBT或其他类型的晶体管之类的电子开关被广泛地用作对电负载(比如电动机、灯、磁阀等等)进行开关的电子开关。在这些应用中，电子开关与负载串联连接，其中具有电子开关和负载的串联电路被连接在电源端子之间。可以通过接通及关断电子开关来接通及关断负载。通常，电子开关的导通电阻(其是导通状态中电子开关的电阻)低于负载的电阻，因此在正常操作状态中，当电子开关被接通时，电子开关两端的电压降显著低于负载两端的电压降。然而，当在负载中存在短路并且当电子开关处于导通状态时，电子开关两端的电 压降增大，并且在电子开关中耗散的电功率增大。耗散的功率的增大导致电子开关的温度升高。根据用于保护电子开关免受损坏的第一种方法，可以检测电子开关中的温度，并且可以在所述温度达到给定温度阈值时关断所述电子开关。根据第二种方法，可以测量电子开关中的第一温度和远离电子开关的第二温度，并且可以在这两个温度之间的差达到给定温度差阈值时关断所述电子开关。第一和第二种方法这二者可以被一起应用。需要对于电子开关的改进的温度保护。
技术实现思路
根据第一方面，公开了一种电子电路。所述电子电路包括集成在半导体本体(body)中并且具有控制端子的电子开关。所述电子开关还包括耦合到控制端子并且包括热保护电路的驱动电路。所述热保护电路包括第一温度传感器，其具有位于所述半导体本体上的第一位置的第一传感器元件，其中第一温度传感器被配置成提供代表在第一位置处的温度的第一温度信号。所述热保护电路还包括温度传播检测电路，其被配置成检测所述半导体本体中的温度传播并且被配置成提供温度传播信号，其中所述热保护电路被配置成当在第一位置处的温度上升到第一阈值以上时关断所述电子开关，并且其中第一阈值取决于所述温度传播信号。根据第二方面，公开了一种用于驱动集成在半导体本体中的电子开关的方法。所述方法包括测量在半导体本体的第一位置处的第一温度；检测半导体本体中的温度传播；以及当在第一位置处的温度上升到第一阈值以上时关断所述电子开关。第一阈值是根据所检测到的温度传播来设置的。附图说明现在将参照附图解释实例。附图用来说明基本原理，因此只示出对于理解基本原理所必需的方面。附图不是按比例的。在附图中，相同的附图标记表示相同的特征。图I示出具有电子开关和驱动电路的电子电路； 图2示意性地示出其中实施了电子开关的半导体本体的顶视图，并且示出用于温度测量的第一和第二位置； 图3示出根据本专利技术的第一实施例的温度保护方法的方法步骤，其包括检测半导体本体中的温度传播； 图4示出用于检测温度传播的方法步骤； 图5示出包括热保护电路的驱动电路的一个实施例； 图6示出根据驱动电路的输入信号并且根据热保护信号来驱动电子开关的第一实施 例； 图7示出根据驱动电路的输入信号并且根据热保护信号来驱动电子开关的第二实施例； 图8示出热保护电路的第一实施例； 图9示意性地示出其中实施了电子开关的半导体本体的顶视图，并且示出用于温度测量的第一、第二和第三位置； 图10示出热保护电路的第二实施例；以及 图11示出热保护电路的另一实施例。具体实施例方式图I示出具有电子开关I和被配置成驱动电子开关I的驱动电路2的电子电路。电子开关I具有负载路径和控制端子，其中所述控制端子被连接到驱动电路2的输出并且从驱动电路2接收驱动信号SDKV。在图I所示的电子电路中，电子开关I被实施为M0SFET，具体而言被实施为η型MOSFET。MOSFET具有漏极和源极端子以及栅极端子。栅极端子是MOSFET的控制端子，并且MOSFET的负载路径在漏极与源极端子之间延伸。应当注意，将电子开关I实施为η型MOSFET仅仅是实例。电子开关I也可以被实施为另一类型的M0SFET，t匕如P型MOSFET，或者电子开关I可以被实施为另一类型的晶体管，比如IGBT、JFET或BJT。电子开关I可以被采用作为对电负载Z (比如电动机、灯、致动器(actor)等等)进行开关的开关。出于说明的目的，在图I中也(用虚线)示出负载Z。负载Z与电子开关I的负载路径串联连接，其中具有电子开关I和负载Z的串联电路被连接在用于正供电电位V+与负供电电位或参考电位GND的供电端子之间。在图I所示的实施例中，电子开关I被连接在低侧配置中，这意味着电子开关I被连接在负载Z与用于参考电位GND的端子之间。然而，这仅仅是实例。电子开关I也可以被连接在高侧配置中。驱动电路2被配置成根据输入信号Sin来接通及关断电子开关I，其中当电子开关I处于导通状态(被接通)时负载Z被接通，并且当电子开关I处于断开状态(被关断)时负载Z被关断。当电子开关I被接通并且当负载Z处于正常(无故障)操作中时，在供电端子之间可用的供电电压主要在负载Z两端下降。然而，当电子开关I处于导通状态并且在负载Z中存在短路时，供电电压主要在电子开关I的负载路径两端下降。在这种情况下，在电子开关I中耗散大量电功率，这导致电子开关I的温度升闻。驱动电路2包括热保护电路，其将在下文被更详细地解释。该热保护电路被配置成保护电子开关I免于过热。将参照图2和3解释所述热保护电路所采用的温度保护方法的第一实施例。图2示意性地示出其中集成了电子开关I的半导体本体(半导体芯片、半导体管芯)100的顶视图。半导体本体100包括第一有源(active)区11，其中集成了电子开关I的有源区，比如本体、源极和漏极区。半导体本体100还包括外部区12，其是半导体本体100的与有源区11相邻的区域。外部区12可以包括逻辑电路，比如驱动电路2或者驱动电路2的部分。图2中的P1、P2表示半导体本体100上的第一和第二位置。第一位置Pl被布置在有源区11内，以及第二位置P2被布置在外部区12内并且远离有源区11。参照图3，所述温度保护方法包括测量在第一位置Pl处的第一温度Tl (方法步骤210)，以及当第一温度Tl高于温度阈值时关断电子开关I (方法步骤220)。所述方法还包括检测半导体本体100中的温度传播(方法步骤230)，具体而言是在半导体本体100的外部区12中，以及根据所检测到的温度传播提供所述温度阈值(方法步骤240)。 参照图4，检测半导体本体100中的温度传播的方法步骤230可以包括测量在第二位置P2处的第二温度T2 (方法步骤221)，以及评估第一温度Tl与第二温度T2之间的温度差。第一和第二位置P1、P2之间的温度差是对于半导体本体100中的温度传播的量度(measure)ο例如当在负载Z中发生短路时(参见图I),在处于电子开关I的有源区11内的第一位置Pl处的温度将快速地升高。在发生短路与在第一位置Pl处温度的升高之间的延迟时间例如处于几微秒(μ s)的范围内，比如在5μ s与15 μ s之间。半导体本体100具有影响从有源区11 (其中能量被耗散)到外部区12中的热或温度传播的热阻抗。由于第二位置Ρ2被布置成远离有源区11，因此在负载中发生短路与在第二位置Ρ2处的温度开始升高的时间之间的延迟时间长于在第一位置Pl处的延迟时间。因此，在发生短路时，在第一和第二温度Tl、Τ2之间存在高的温度差。第一和第二温度Tl、Τ2的该本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电子电路，包括：电子开关，其被集成在半导体本体中并且具有控制端子；以及驱动电路，其被耦合到所述控制端子并且包括温度保护电路，所述温度保护电路包括：？？？？？？？第一温度传感器，其具有位于所述半导体本体上的第一位置的第一传感器元件，第一温度传感器被配置成提供代表在第一位置处的温度的第一温度信号；以及？？？？？？？温度传播检测电路，其被配置成检测所述半导体本体中的温度传播并且被配置成提供温度传播信号；？？？？？？？其中所述温度保护电路被配置成当在第一位置处的温度上升到第一阈值以上时关断所述电子开关；以及？？？？？？？其中，第一阈值取决于所述温度传播信号。

【技术特征摘要】
2011.07.29 US 13/194,6041.一种电子电路,包括 电子开关，其被集成在半导体本体中并且具有控制端子；以及 驱动电路，其被耦合到所述控制端子并且包括温度保护电路，所述温度保护电路包括: 第一温度传感器，其具有位于所述半导体本体上的第一位置的第一传感器元件，第一温度传感器被配置成提供代表在第一位置处的温度的第一温度信号；以及 温度传播检测电路，其被配置成检测所述半导体本体中的温度传播并且被配置成提供温度传播信号； 其中所述温度保护电路被配置成当在第一位置处的温度上升到第一阈值以上时关断所述电子开关；以及 其中，第一阈值取决于所述温度传播信号。2.根据权利要求I所述的电子电路，其中，所述温度传播检测电路还包括第二温度传感器，第二温度传感器具有位于远离第一位置的第二位置的第二传感器元件，并且第二温度传感器被配置成提供代表在第二位置处的温度的第二温度信号。3.根据权利要求2所述的电子电路，其中，所述温度传播检测电路被配置成根据第一温度信号与第二温度信号之间的差来生成所述温度传播信号。4.根据权利要求2所述的电子电路， 其中，所述半导体本体包括其中集成了所述电子开关的第一有源区， 其中，第一温度传感器被布置在第一有源区内，以及 其中，第二温度传感器被布置在第一有源区之外。5.根据权利要求2所述的电子电路， 其中，所述温度保护电路还包括第三温度传感器，其具有位于远离第一位置和第二位置的第三位置的第三传感器元件，第三温度传感器被配置成提供代表在第三位置处的温度的第三温度信号，以及 其中，所述温度保护电路还被配置成当在第一位置处的温度与在第三位置处的温度之间的温度差上升到第二温度阈值以上时关断所述电子开关。6.根据权利要求5所述的电子电路， 其中，所述半导体本体包括其中集成了所述电子开关的第一有源区， 其中，第一温度传感器被布置在第一有源区内，以及 其中，第二温度传感器被布置在第一有源区之外， 以及其中，第三温度传感器被布置在所述有源区之外并且被布置成比第二温度传感器更加远离所述有源区。7.根据权利要求5所述的电子电路，其中，第二温度阈值取决于所述温度传播信号。8.根据权利要求5所述的电子电路，其中，所述温度传播检测电路被配置成根据第一温度信号与第二温度信号之间的差来生成所述温度传播信号。9.根据权利要求8所述的电子电路，其中，所述温度保护电路被配置成当在第一温度信号与第二温度信号之间的差增大时和/或当在第一温度信号与第二温度信号之间的差上升到温度差阈值以上...

【专利技术属性】
技术研发人员：R伊林，
申请(专利权)人：英飞凌科技奥地利有限公司，
类型：发明
国别省市：