驱动电子开关制造技术

本发明专利技术公开了驱动电子开关。一种电子开关取决于输入信号而与负载串联连接。在输入信号的信号电平已经从断开电平改变为接通电平之后，该电子开关以第一操作模式进行操作以持续第一时段。该第一操作模式包括：取决于负载两端的电压并且取决于电子开关的温度来驱动该电子开关。在第一时段之后，该电子开关以第二操作模式进行操作。该第二操作模式包括：根据滞后曲线、取决于温度来驱动该电子开关。

【技术实现步骤摘要】
驱动电子开关
本专利技术的实施例涉及用于驱动电子开关的方法，以及涉及包括电子开关和驱动电 路的电子电路。
技术介绍
诸如MOSFET或IGBT之类的电子开关在工业应用中被广泛地用于对诸如电动机、 执行器(actor)或灯之类的电负载进行开关。电子开关的驱动电路可以包括过电流保护电 路和/或超温保护电路。过电流保护电路被配置成驱动电子开关，使得通过开关的电流被 限制为给定值。当温度达到给定温度时，超温保护电路将开关断开，其中当温度已经降至低 于给定温度时，电子开关可以被再次接通。特别是在工业应用中，期望具有能够对不同类型的负载(例如电动机或灯，特别是 白炽灯)进行开关的通用电子开关。白炽灯包括具有变化的电阻的灯丝。当灯是冷的时，这 意味着当灯丝是冷的时，灯丝的电阻显著地低于当灯丝是热的时的电阻。因此，在接通冷灯 之后的特定时段内，通过灯的电流显著地高于在稍后当灯丝是热的时的电流。当使用受到 过电流和超温保护的电子开关将灯接通时，在将灯接通时之后不久的高电流可以引起驱动 电路限制通过电子开关的电流。然而，这可以引起电子开关的温度增加到临界值，从而电子 开关可能被断开。这能够通过增加电流限制值而被防止。然而，将通过电子开关的电流限制 为更高的值可以增加当被连接到具有损坏(例如短路)的负载时电子开关受到损坏的风险。因此，需要提供用于驱动电子开关的方法(其允许电子开关被用于不同类型的负 载)以及提供具有电子开关的电子电路。
技术实现思路
第一实施例涉及一种用于取决于输入信号来驱动与负载串联连接的电子开关的 方法。该方法包括在输入信号的信号电平已经从断开电平改变为接通电平之后以第一操 作模式操作开关以持续第一时段，在第一时段之后以第二操作模式操作开关。以第一操作 模式操作电子开关包括取决于负载两端的电压并且取决于电子开关的温度来驱动电子开 关，以及以第二操作模式操作电子开关包括根据滞后曲线、取决于温度来驱动电子开关。第二实施例涉及一种用于取决于输入信号来驱动与负载串联连接的电子开关的 方法。该方法包括在输入信号的信号电平已经从断开电平改变为接通电平之后以第一 操作模式操作电子开关以持续第一时段，并且在第一时段之后以第二操作模式操作电子开 关。以第一操作模式操作电子开关包括当电子开关的温度达到第一温度阈值时断开电子开 关，以及以第二操作模式操作电子开关包括根据滞后曲线、取决于温度来驱动电子开关，使 得当电子开关的温度达到低于第一温度阈值的第二温度阈值时，电子开关被断开。第三实施例涉及一种电子电路，该电子电路包括电子开关，其具有负载路径和控 制端子，所述负载路径被配置成具有与其连接的负载；以及驱动电路，其被耦合到电子开关 的控制端子并且被配置成接收输入信号。该驱动电路被配置成在输入信号的信号电平已经从断开电平改变为接通电平之后以第一操作模式操作开关以持续第一时段，以及在第一时段之后以第二操作模式操作开关。以第一操作模式操作电子开关包括取决于负载两端的电压并且取决于电子开关的温度来驱动电子开关，以及以第二操作模式操作电子开关包括根据滞后曲线、取决于温度来驱动电子开关。第四实施例涉及一种电子电路，该电子电路包括电子开关，其具有负载路径和控制端子，所述负载路径被配置成具有与其连接的负载；以及驱动电路，其被耦合到电子开关的控制端子，并且被配置成接收输入信号。该驱动电路进一步被配置成在输入信号的信号电平已经从断开电平改变为接通电平之后以第一操作模式操作电子开关以持续第一时段， 以及在第一时段之后以第二操作模式操作电子开关。以第一操作模式操作电子开关包括当电子开关的温度达到第一温度阈值时断开电子开关，以及以第二操作模式操作电子开关包括根据滞后曲线、取决于温度来驱动电子开关，其中当电子开关的温度达到低于第一温度阈值的第二温度阈值时，电子开关被断开。附图说明现在将参考附图解释实例。附图用来说明基本原理，从而仅仅示出对于理解基本原理而言必要的方面。附图不是按比例的。在附图中，相同的附图标记表示类似的特征。图1示出根据一个实施例的具有电子开关和耦合到电子开关的控制端子的驱动电路的电子电路；图2示出用于驱动电子开关的方法的第一实施例；图3示出用于驱动电子开关的方法的第二实施例，其是对图2中示出的方法的修改； 图4示出用于驱动电子开关的方法的第三实施例，其是对图3中示出的方法的修改； 图5示意性地示出驱动电路的一个实施例；以及图6示意性地示出在驱动电路中实施的驱动器的一个实施例。具体实施方式在下面的详细描述中参考了形成其一部分的附图，并且其中通过说明的方式示出可以实践本专利技术的特定实施例。 在这方面，参考所描述的附图的取向使用了诸如“顶部”、 “底部”、“前”、“后”、“前导”、“拖尾”等等之类的方向术语。由于可以将实施例的部件定位在许多不同的取向中，因此使用所述方向术语是为了进行说明而绝非进行限制。应当理解，在不背离本专利技术的范围的情况下，可以利用其他实施例并且可以做出结构或逻辑的改变。因此不应当将下面的详细描述视为进行限制，并且本专利技术的范围由所附权利要求书来限定。 应当理解，可以将在这里所描述的各种示例性实施例的特征彼此组合，除非另有专门说明。图1示意性地示出包括电子开关2和用于电子开关2的驱动电路3的电子电路 I。电子开关2具有被配置成与负载Z (在图1中以短划线示出)串联连接的负载路径以及控制端子，在控制端子处，驱动电路3具有被耦合到电子开关2的控制端子的驱动输出端。 在图2中示出的实施例中，电子开关2被实施为MOS晶体管，具体而言为η型增强M0SFET。 MOSFET具有漏极和源极端子D、S，在它们之间形成MOSFET的负载路径的漏极-源极路径延伸。MOSFET进一步包括形成控制端子的栅极端子G。应当注意，将电子开关2实施为η型增强MOSFET仅仅是实例。任何其他类型的M0SFET，例如ρ型增强M0SFET、n型或p型耗尽型MOSFET,而且任何其他类型的晶体管，例如IGBT或双极结型晶体管(BJT)，也可以被使用。驱动电路3被配置成在第一端子11处接收输入信号SIN，以及取决于输入信号SIN、 取决于通过电子开关2的负载电流Iz、取决于电子开关2的温度T并且取决于与电子开关 2串联连接的负载Z两端的电压Vz来驱动电子开关2。在所示的实施例中，具有电子开关2 和负载Z的串联电路被连接在端子13和14之间。在所示的实施例中，分别地，端子14用 于正供电电位V+，以及端子13用于负供电电位或参考电位GND。Vs表示在供电端子之间可 用的供电电压。在图1中示出的实施例中，电子开关2被实施为低侧开关。“低侧开关”是 在负载(例如图1的负载Z)和负供电电位或参考电位(例如图1的参考电位GND)之间连接 的开关。然而，这仅仅是实例。电子开关2还能够被实施为高侧开关，高侧开关是在负载和 用于正供电电位的端子之间连接的开关。参考图1，电子电路I进一步包括温度传感器5，其被热耦合到电子开关2并且生 成代表电子开关2的温度T的温度信号ST。温度传感器5能够被实施为常规温度传感器， 该常规温度传感器被热耦合到电子开关，特别是被热耦合到电子开关的Pn结，以及被配置 成测量电子开关2的温度并且生成代表温度的温度信号ST。电子电路I进一步包括电流传 感器4本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于驱动与负载串联连接的电子开关的方法，所述方法包括：在输入信号的信号电平已经从断开电平改变为接通电平之后以第一操作模式操作所述电子开关以持续第一时段，其中以第一操作模式操作所述电子开关包括：取决于所述负载两端的电压并且取决于所述电子开关的温度来驱动所述电子开关；以及在所述第一时段之后以第二操作模式操作所述电子开关，其中以第二操作模式操作所述电子开关包括：根据滞后曲线、取决于温度来驱动所述电子开关。

【技术特征摘要】
2011.09.20 US 13/237,7031.一种用于驱动与负载串联连接的电子开关的方法，所述方法包括在输入信号的信号电平已经从断开电平改变为接通电平之后以第一操作模式操作所述电子开关以持续第一时段，其中以第一操作模式操作所述电子开关包括取决于所述负载两端的电压并且取决于所述电子开关的温度来驱动所述电子开关；以及在所述第一时段之后以第二操作模式操作所述电子开关，其中以第二操作模式操作所述电子开关包括根据滞后曲线、取决于温度来驱动所述电子开关。2.根据权利要求1所述的方法，其中，以第一操作模式操作所述电子开关包括以第一电流限制模式操作所述电子开关，在所述第一电流限制模式中通过所述电子开关的电流被限制为第一电流极限。3.根据权利要求2所述的方法，其中，以第一操作模式操作所述电子开关进一步包括当在所述第一电流限制模式中，温度升至高于第一温度阈值并且所述负载两端的电压满足第一条件时，以第二电流限制模式操作所述电子开关，在所述第二电流限制模式中通过所述电子开关的电流被限制为高于所述第一电流极限的第二电流极限。4.根据权利要求3所述的方法，其中，以第一操作模式操作所述电子开关进一步包括当温度升至高于比所述第一温度阈值更高的第二温度阈值时和当所述负载两端的电压满足不同于所述第一条件的第二条件时，断开所述电子开关。5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述第一温度阈值在125°C和175°C之间，以及其中所述第二温度阈值在175°和225°C之间。6.根据权利要求3所述的方法，其中，当所述负载两端的电压高于第一电压阈值时和 /或当所述负载两端的电压随着时间的增加高于第一电压增加阈值时，所述负载两端的电压满足所述第一条件。7.根据权利要求4所述的方法，其中当所述负载两端的电压高于第一电压阈值时和/或当所述负载两端的电压随着时间的增加高于第一电压增加阈值时，所述负载两端的电压满足所述第一条件；以及其中当所述负载两端的电压高于比所述第一电压阈值更高的第二电压阈值时和/或当所述负载两端的电压随着时间的增加高于比所述第二电压增加阈值更高的第二电压增加阈值时，所述负载两端的电压满足所述第二条件。8.根据权利要求7所述的方法，其中当所述负载两端的电压高于所述第一电压阈值时，所述负载两端的电压满足所述第一条件；其中当所述负载两端的电压高于所述第二电压阈值时，所述负载两端的电压满足所述第二条件；以及其中所述第二电压阈值是所述第一电压阈值的至少2倍。9.根据权利要求7所述的方法，其中当所述负载两端的电压随着时间的增加高于所述第一电压增加阈值时，所述负载两端的电压满足所述第一条件；其中当所述负载两端的电压随着时间的增加高于所述第二电压增加阈值时，所述负载两端的电压满足所述第二条件；以及其中所述第二电压增加阈值是所述第一电压增加阈值的至少2倍。10.根据权利要求7所述的方法，进一步包括向包括所述电子开关和所述负载的串联电路施加供电电压；其中当所述负载两端的电压高于所述第一电压阈值时，所述负载两端的电压满足所述第一条件；其中当所述负载两端的电压高于所述第二电压阈值时，所述负载两端的电压满足所述第二条件；其中所述第一电压阈值在所述供电电压的O. 15倍和O. 3倍之间；以及其中所述第二电压阈值在所述供电电压的O. 3倍和O. 6倍之间。11.根据权利要求7所述的方法，进一步包括向包括所述电子开关和所述负载的串联电路施加供电电压；其中当所述负载两端的电压随着时间的增加高于所述第一电压增加阈值时，所述负载两端的电压满足所述第一条件；其中当所述负载两端的电压随着时间的增加高于所述第二电压增加阈值时，所述负载两端的电压满足所述第二条件；其中所述第一电压增加阈值选自在l/140*Vs每毫秒和l/70*Vs每毫秒之间的范围，其中Vs是供电电压，以及其中所述第二电压增加阈值选自在l/70*Vs每毫秒和l/35*Vs每毫秒之间的范围。12.根据权利要求7所述的方法，其中当所述负载两端的电压高于所述第一电压阈值时，所述负载两端的电压满足所述第一条件；其中当所述负载两端的电压高于所述第二电压阈值时，所述负载两端的电压满足所述第二条件；以及其中在所述第二电压阈值和所述第一电压阈值之间的比高于在所述第二电流极限和所述第一电流极限之间的比。13.根据权利要求4所述的方法，进一步包括当温度升至高于比所述第一温度阈值更高的第二温度阈值时断开所述电子开关以持续给定时段，并且在所述给定时段之后以所述第一电流限制来驱动所述电子开关。14.根据权利要求1所述的方法，进一步包括当温度升至高于给定温度阈值但是负载电压没有满足与温度增加至高于所述给定温度阈值相关联的条件时，在所述第一时段结束之前以所述第二操作模式操作所述电子开关。15.根据权利要求4所述的方法，进一步包括当在所述第一电流限制模式中温度升至高于所述第一温度阈值并且负载电压没有满足所述第一条件时，或者当在所述第二电流限制模式中温度升至高于所述第二温度阈值并且负载电压没有满足所述第二条件时，在所述第一时段结束之前以所述第二操作模式操作所述电子开关。16.根据权利要求1所述的方法，其中，以第二操作模式操作所述电子开关包括以第三电流限制模式驱动所述电子开关，在所述第三电流限制模式中通过所述电子开关的电流被限制为第三电流极限；以及当在所述第三电流限制模式中温度升至高于第三温度阈值时断开所述电子开关，直至温度降低到低于所述第三温度阈值的温度。17.根据权利要求16所述的方法，其中，以第一操作模式操作所述电子开关包括以第一电流限制模式操作所述电子开关，在所述第一电流限制模式中通过所述电子开关的电流被限制为第一电流极限，其中所述第三电流极限等于所述第一电流极限。18.根据权利要求16所述的方法，进一步包括当通过所述负载的电流达到所述第三电流极限时，生成指示已经达到所述第三电流极限的状态信号，以及当在所述第二操作模式中温度升至高于所述第三温度阈值时所述电子开关被断开时， 生成指示所述电子开关已经被断开的状态信号。19.根据权利要求1所述的方法，进一步包括评估在所述接通电平之前所述输入信号的所述断开电平的持续时间；当所述断开电平的持续时间已经比第一断开时段更长时，以所述第一操作模式操作所述电子开关；以及当所述断开电平的持续时间已经比第二断开时段更短时，以所述第二操作模式操作所述电子开关，所述第二断开时段短于所述第一断开时段。20.根据权利要求19所述的方法，其中所述第一断开时段在I秒和3秒之间，以及其中所述第二断开时段在O. 3秒和I秒之间。21.根据权利要求19所述的方法，进一步包括当所述断开电平的持续时间已经比所述第二断开时段更长但是比所述第一断开时段更短时，以第四电流限制模式操作所述电子开关，在所述第四电流限制模式中通过所述负载的电流被限制为第四电流极限。22.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一时段在50ms和500ms之间。23.根据权利要求1所述的方法，其中，所述电子开关包括晶体管。24.一种用于驱动与负载串联连接的电子开关的方法，所述方法包括在输入信号的信号电平已经从断开电平改变为接通电平之后以第一操作模式操作所述电子开关以持续第一时段，其中以第一操作模式操作所述电子开关包括当所述电子开关的温度达到第一温度阈值时断开所述电子开关；以及在所述第一时段之后以第二操作模式操作...

【专利技术属性】
技术研发人员：M费尔特凯勒，
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：