[發(fā)明專利]用于高側(cè)功率開(kāi)關(guān)的系統(tǒng)和方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710208299.3
• 申請(qǐng)日: 2017-03-31
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107276571B
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-11-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: C.德耶拉西;R.伊林;A.邁耶
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 英飛凌科技股份有限公司
• 主分類號(hào): H03K17/082
• 分類號(hào): H03K17/082
• 代理公司: 中國(guó)專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 胡莉莉;杜荔南

本發(fā)明涉及用于高側(cè)功率開(kāi)關(guān)的系統(tǒng)和方法，其包括：被配置成耦合到功率開(kāi)關(guān)的柵極驅(qū)動(dòng)器；被配置成直接耦合到該功率開(kāi)關(guān)的電壓測(cè)量電路；被配置成耦合到該功率開(kāi)關(guān)的開(kāi)關(guān)監(jiān)控電路，所述開(kāi)關(guān)監(jiān)控電路被配置成測(cè)量該功率開(kāi)關(guān)的輸出電流；耦合到該柵極驅(qū)動(dòng)器和該開(kāi)關(guān)監(jiān)控電路的電流限制電路，所述電流限制電路被配置成在該輸出電流超出閾值時(shí)調(diào)節(jié)該柵極驅(qū)動(dòng)器的柵極?源極電壓；以及耦合到該電流限制電路和該電壓測(cè)量電路的控制器，所述控制器被配置成根據(jù)由該電壓測(cè)量電路在啟動(dòng)序列期間測(cè)量的啟動(dòng)電壓而確定操作模式，所述控制器還被配置成根據(jù)該操作模式以及由該電壓測(cè)量電路測(cè)量的開(kāi)關(guān)電壓把該閾值提供到該電流限制電路。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明大體涉及功率開(kāi)關(guān)，并且在特定實(shí)施例中涉及用于高側(cè)功率開(kāi)關(guān)（high-side power switch）的技術(shù)和機(jī)制。

背景技術(shù)

在具有中到高電流負(fù)載的低壓應(yīng)用中，智能功率開(kāi)關(guān)已變得普及。這樣的應(yīng)用例如包括現(xiàn)代汽車(chē)和工業(yè)系統(tǒng)。智能功率開(kāi)關(guān)包括診斷能力和保護(hù)特征，特別是防范短路或者其他類型的電流過(guò)載的診斷能力和保護(hù)特征。這些智能功率開(kāi)關(guān)還可以包括溫度傳感器和過(guò)電壓保護(hù)特征。

當(dāng)過(guò)載事件（比如短路）發(fā)生時(shí)，智能功率開(kāi)關(guān)斷路。在斷路期間，用于智能功率開(kāi)關(guān)的線束（wire harness）可能充當(dāng)電阻性-電感性（RL）負(fù)載，從而存儲(chǔ)所述開(kāi)關(guān)的功率晶體管（例如金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管（MOSFET））需要耗散的能量。這個(gè)所存儲(chǔ)的能量的耗散可以使該功率開(kāi)關(guān)的溫度升高，從而引起可能損壞該功率開(kāi)關(guān)的熱應(yīng)力。

發(fā)明內(nèi)容

本公開(kāi)內(nèi)容的如下實(shí)施例大體實(shí)現(xiàn)了技術(shù)優(yōu)點(diǎn)：這些實(shí)施例描述了一種高側(cè)功率開(kāi)關(guān)。

根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，一種設(shè)備包括：被配置成耦合到功率開(kāi)關(guān)的柵極驅(qū)動(dòng)器；被配置成直接耦合到該功率開(kāi)關(guān)的電壓測(cè)量電路；被配置成耦合到該功率開(kāi)關(guān)的開(kāi)關(guān)監(jiān)控電路，所述開(kāi)關(guān)監(jiān)控電路被配置成測(cè)量該功率開(kāi)關(guān)的輸出電流；耦合到該柵極驅(qū)動(dòng)器和該開(kāi)關(guān)監(jiān)控電路的電流限制電路，所述電流限制電路被配置成在輸出電流超出閾值時(shí)調(diào)節(jié)該柵極驅(qū)動(dòng)器的柵極-源極電壓；以及耦合到該電流限制電路和該電壓測(cè)量電路的控制器，所述控制器被配置成根據(jù)由所述電壓測(cè)量電路在啟動(dòng)序列期間測(cè)量的啟動(dòng)電壓而確定操作模式，所述控制器還被配置成根據(jù)所述操作模式以及由該電壓測(cè)量電路測(cè)量的開(kāi)關(guān)電壓把該閾值提供到所述電流限制電路。

在一些實(shí)施例中，所述電流限制電路還被配置成在調(diào)節(jié)柵極驅(qū)動(dòng)器的柵極-源極電壓時(shí)禁用所述柵極驅(qū)動(dòng)器。在一些實(shí)施例中，控制器根據(jù)連續(xù)閾值與離散閾值的總和來(lái)計(jì)算所述閾值，其中所述連續(xù)閾值與所述開(kāi)關(guān)電壓成反比；當(dāng)所述開(kāi)關(guān)電壓超出所述啟動(dòng)電壓時(shí)，所述離散閾值是第一值；并且當(dāng)所述啟動(dòng)電壓超出所述開(kāi)關(guān)電壓時(shí)，所述離散閾值是第二值；第二值大于第一值。在一些實(shí)施例中，所述連續(xù)閾值具有最大值，并且其中所述離散閾值包括滯后（hysteresis）。在一些實(shí)施例中，所述控制器包括電壓比較器和鎖存器，所述電壓比較器被配置成根據(jù)由所述電壓測(cè)量電路測(cè)量的開(kāi)關(guān)電壓來(lái)生成控制電流，所述鎖存器被配置成根據(jù)在啟動(dòng)序列期間測(cè)量的啟動(dòng)電壓來(lái)存儲(chǔ)啟動(dòng)電流，所述鎖存器被配置成根據(jù)所述控制電流是否超出所述啟動(dòng)電流而提供所述閾值。在一些實(shí)施例中，所述控制器還包括耦合到所述鎖存器的電流源，所述電流源被配置成遞送來(lái)自所述鎖存器的閾值。在一些實(shí)施例中，所述設(shè)備還包括耦合到所述柵極驅(qū)動(dòng)器和所述控制器的邏輯電路，所述邏輯電路被配置成在所述電流限制電路調(diào)節(jié)所述柵極驅(qū)動(dòng)器時(shí)重新啟動(dòng)該控制器。在一些實(shí)施例中，重新啟動(dòng)該控制器包括：根據(jù)由所述電壓測(cè)量電路在重新啟動(dòng)期間測(cè)量的第二啟動(dòng)電壓，確定操作模式。在一些實(shí)施例中，所述設(shè)備還包括功率開(kāi)關(guān)。在一些實(shí)施例中，所述功率開(kāi)關(guān)、所述柵極驅(qū)動(dòng)器、所述電壓測(cè)量電路、所述開(kāi)關(guān)監(jiān)控電路、所述電流限制電路和所述控制器被布置在半導(dǎo)體襯底上。在一些實(shí)施例中，所述電流限制電路是比較器。