[發明專利]開關裝置以及用于運行這種開關裝置的方法以及機動車車載電網

有效

• 申請號: 201810052412.8
• 申請日: 2018-01-19
• 公開（公告）號: CN108336986B
• 公開（公告）日: 2023-06-23
• 發明（設計）人: W·席曼;J·朱斯
• 申請（專利權）人: 羅伯特·博世有限公司
• 主分類號: H03K17/16
• 分類號: H03K17/16;H03K17/284;H03K17/30;H03K17/687;H03K4/06
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司 72002
• 代理人: 郭毅

描述一種開關裝置，其包括：具有第一最小接通電阻Rsubgt;DS(on)/subgt;的第一功率開關(10)；具有第二最小接通電阻R′subgt;DS(on)/subgt;的第二功率開關(20)，其中，所述第一功率開關(10)和所述第二功率開關(20)構造用于通斷整個用電器電流回路(30)；用于操控的裝置(40)，其構造用于彼此獨立地通斷所述第一功率開關(10)和所述第二功率開關(20)；其中，所述第一最小接通電阻Rsubgt;DS(on)/subgt;超出所述第二最小接通電阻R′subgt;DS(on)/subgt;至少10％。還提出一種用于運行這種開關裝置的方法，其中，所述方法包括：通斷第一功率開關(10)，受閾值控制地通斷第二功率開關(20)。

技術領域

本發明涉及一種開關裝置、優選涉及一種基于半導體的功率開關的裝置、以及一種用于運行這種開關裝置的方法。本發明尤其涉及一種用于在敏感供電網絡上運行功率開關的裝置。

背景技術

在現代車輛中，越來越多地安裝有電壓高于12V的供電網絡。例如48V的車載電網，該車載電網由于持續增加的用電器數量、顯著增大的功率要求以及多個其他原因而會在將來加強使用。與目前主要使用的12V或24V車載電網相比，這種電網的誤差容限明顯較小。尤其在48V車載電網中幾乎不再能夠容許出現可能的過電壓。這種過電壓尤其出現在接通過程和關斷過程中，其中，高電流被通斷。

其結果是，不再允許突然地關斷或接通各個部分電網，而這目前在12V電網中是常見的。圖3示例性地表明用電器在48V電網中的這種突然的接通過程。可以看出存在于用電器上的電壓具有最大電壓超過80V的明顯過沖。即使作用時間很短，高電壓峰值的出現也可能導致所連接的用電器損壞。

為了避免過沖，對48V電網中的用電器進行“軟”通斷。使相應的通斷過程在時間上延遲，使得存在于用電器上的電壓在通斷過程期間僅緩慢地被提高。然而在這種設置下不利的是，在此，作為功率開關用于進行通斷的晶體管在一段時間內保持在所謂的線性區內。在該區域中，功率開關表現得如歐姆電阻并且產生高損耗，功率開關將該高損耗轉換為熱量。

然而，不再允許將新式的功率開關運行在線性區內，否則它們在這些工作點中具有比功率開關的較舊的技術明顯更差的性能。在此，與較舊的技術相比，較新的技術的特征尤其在于越來越小的接通電阻R_DS(on)。此外在較新的技術中，芯片面積減小。為了限制電流，需要將來進一步降低線性運行中的柵源電壓。然而，較小的柵源電壓加劇功率開關中的電流的局部化/絲化(Filamentierung)并且提高破壞風險，因為所產生的損耗功率不再分布到整個功率開關的表面上，因此可能會在功率開關內部產生逐點的過載()。

因此在新式功率開關中，不僅(由于改善性能而)減小的芯片面積是不利的，而且附加地由于(在工作點相同情況下)減小的柵源電壓而使在并聯電路方面的穩定性降低也是不利的。與較舊的技術相比，新式功率開關的優點在于，在芯片面積保持不變的情況下減小的接通電阻R_DS(on)(也稱為導通電阻)和/或減小的開關損耗。這可以實現成本節約。

發明內容

根據本發明，提供一種開關裝置、一種用于機動車的包括這種開關裝置的車載電網以及一種用于運行這種開關裝置的方法。

根據本發明的開關裝置包括：具有第一最小接通電阻R_DS(on)的第一功率開關；具有第二最小接通電阻R′_DS(on)的第二功率開關，其中，第一功率開關和第二功率開關構造用于通斷共同的用電器電流回路；用于操控的裝置，其構造用于彼此獨立地通斷第一功率開關和第二功率開關；其中，第一最小接通電阻R_DS(on)超出第二最小接通電阻R′_DS(on)至少10％。