[發(fā)明專利]極性變換保護(hù)電路

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201780045117.3
• 申請(qǐng)日: 2017-07-25
• 公開（公告）號(hào): CN109478780B
• 公開（公告）日: 2020-08-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: D·克里斯特
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 大陸汽車有限責(zé)任公司
• 主分類號(hào): H02H11/00
• 分類號(hào): H02H11/00
• 代理公司: 北京市中咨律師事務(wù)所 11247
• 代理人: 汪勤;吳鵬

本發(fā)明涉及一種極性變換保護(hù)電路、帶有這樣的極性變換保護(hù)電路的裝置及其運(yùn)行方法。極性變換保護(hù)電路具有：金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)管(1)以及關(guān)斷電路，關(guān)斷電路在極性變換的情況下關(guān)斷金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)管(1)。按照本發(fā)明，極性變換保護(hù)電路的關(guān)斷電路具有：檢測(cè)器(2)，用于檢測(cè)在金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)管(1)的源極連接端(11)上的電壓下降在其漏極連接端(12)上的電壓。此外關(guān)斷電路具有：速斷開關(guān)(3)，用于在檢測(cè)到所述電壓下降時(shí)關(guān)斷所述金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)管(1)；比較器(5)，用于在檢測(cè)到所述電壓下降之后，比較位于在金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)管(1)的源極連接端(11)與漏極連接端(12)上的電壓，其中比較器(5)的輸出端與金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)管(1)的柵極連接端(13)連接；增壓變換器(6)、降壓變換器(7)以及電荷泵(9)用于供電；以及開關(guān)(44)，用于關(guān)閉比較器(5)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種具有金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)管(MOSFET)的極性變換保護(hù)電路。這種電路例如用于保護(hù)機(jī)動(dòng)車中的電氣電路免于錯(cuò)誤地連接電池電壓。

背景技術(shù)

專利文獻(xiàn)DE 198 17 790 A1揭示了一種帶有MOSFET和關(guān)斷電路的極性變換保護(hù)電路，關(guān)斷電路在極性變換的情況下關(guān)斷MOSFET。對(duì)于該已知的極性變換保護(hù)電路視為不利的是，MOSFET需要電荷泵。這導(dǎo)致持續(xù)流過的靜態(tài)電流和與之伴隨的能耗。采用減小的靜態(tài)電流來進(jìn)行應(yīng)對(duì)的備選解決方案具有如下缺點(diǎn)，即無法在所有情況下確保可靠的極性變換保護(hù)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的任務(wù)在于，提出一種相比之下改善的極性變換/極性反轉(zhuǎn)保護(hù)電路。該任務(wù)通過在獨(dú)立權(quán)利要求的特征部分中說明的措施解決。

按照本發(fā)明的極性變換保護(hù)電路具有：檢測(cè)器，用于檢測(cè)在MOSFET的源極連接端與漏極連接端之間的電壓下降。由此快速且可靠地檢測(cè)伴隨有邊沿且例如在極性變換時(shí)出現(xiàn)的電壓下降。在電壓下降的情況下，速斷開關(guān)關(guān)斷MOSFET。比較器設(shè)定為，比較MOSFET的漏極連接端與源極連接端上的電壓。如果不再存在極性變換，則將比較器的輸出端與MOSFET的柵極連接端連接，以便重新接通MOSFET。設(shè)置有用于即使在供電電壓下降的情況下也供電的升壓變換器和用于給連接在下游的負(fù)載電壓供電的降壓變換器。如果不存在極性變換，那么通過開關(guān)關(guān)斷比較器。按照本發(fā)明的解決方案具有如下優(yōu)點(diǎn)，即，僅僅在檢測(cè)到電壓下降的情況下接通耗能的構(gòu)件，以便關(guān)斷MOSFET且在再次形成正確的電壓的情況下又將其接通。在正常運(yùn)行下不會(huì)產(chǎn)生持續(xù)流過如其在所述現(xiàn)有技術(shù)中出現(xiàn)的靜態(tài)電流。比較器和檢測(cè)器在MOSFET上電壓正確的情況下沒有電流流通。在該運(yùn)行狀態(tài)下也激活的增壓變換器和降壓變換器可用于給下游的負(fù)載供電，亦即通過極性變換保護(hù)電路保護(hù)的電路的其它元件。其運(yùn)行因此無論如何是期望的，且不引起附加的能耗。

優(yōu)選地，MOSFET是N溝道MOSFET。這具有如下優(yōu)點(diǎn)，即N溝道MOSFET相比于P溝道MOSFET能實(shí)現(xiàn)更快速的再接通，且由此引起在MOSFET的本征二極管上較小的損耗，且避免在本征二極管上出現(xiàn)的高電壓降。由此避免了在下游的電路模塊上的問題。

按照本發(fā)明，開關(guān)設(shè)計(jì)為斷路延遲器。由此引起的在關(guān)斷時(shí)的滯后具有如下優(yōu)點(diǎn)，即在MOSFET的源極連接端與漏極連接端之間的正確極性再次建立之后，比較器也還在確定的時(shí)間內(nèi)是激活的且給MOSFET的柵極連接端供電。由此避免MOSFET的未限定/未定義的狀態(tài)，如其在太緩慢達(dá)到正確的電壓時(shí)可以出現(xiàn)。過小的電壓的情況例如可能在所謂的冷起動(dòng)脈沖的情況下操作機(jī)動(dòng)車中的點(diǎn)火裝置時(shí)發(fā)生。

在最簡(jiǎn)單的情況下，速斷開關(guān)構(gòu)造為電阻。這具有如下優(yōu)點(diǎn)，即MOSFET在每個(gè)運(yùn)行情況下通常是自關(guān)斷的。

按照本發(fā)明的裝置具有按照本發(fā)明的極性變換保護(hù)電路。特別是在組合儀器或控制裝置——其在機(jī)動(dòng)車的冷起動(dòng)脈沖期間也必須運(yùn)行——中，這具有如下優(yōu)點(diǎn)，即使MOSFET上的電壓由于冷起動(dòng)脈沖下降，也可以可靠地為其供電，且即便如此也可靠地保護(hù)其免于極性變換問題。