[發明專利]智能電子開關

在審

• 申請號: 202010719356.6
• 申請日: 2020-07-23
• 公開（公告）號: CN112311369A
• 公開（公告）日: 2021-02-02
• 發明（設計）人: A·邁耶;M·費里塞利;R·伊林
• 申請（專利權）人: 英飛凌科技股份有限公司
• 主分類號: H03K17/08
• 分類號: H03K17/08;H02H3/08
• 代理公司: 北京市金杜律師事務所 11256
• 代理人: 張昊

本文描述了一種可用作電子熔絲的電路，例如，一種智能電子開關。根據一個實施例，該電路包括電子開關，其具有耦合在輸出節點和電源節點之間的負載電流路徑，并且被配置為根據驅動信號連接或斷開輸出節點和電源節點。此外，該電路包括監控電路，其被配置為接收表示通過負載電流路徑的負載電流的電流感測信號，并且進一步被配置為基于電流感測信號、監控電路的狀態和至少一個電線參數來確定保護信號。電線參數表征在操作期間連接至輸出節點的電線，并且保護信號指示是否將輸出節點與電源節點斷開。此外，該電路包括保護電路，其連接至監控電路，并且被配置為將監控電路的狀態存儲在保護電路中包括的一個或多個寄存器中。

技術領域

本公開涉及智能半導體開關領域。

背景技術

幾乎每一電氣裝置(例如，在汽車、房屋、大型裝置的電氣子系 統中)都包括一個以上的熔絲以提供過電流保護。標準熔絲包括一根 電線，當通過熔絲的電流低于額定電流時，該電線提供低歐姆電流路 徑。然而，該電線被設計為在通過熔絲的電流在特定時間內超過額定 電流時加熱、熔化或汽化。一旦被觸發，熔絲必須用新的熔絲來替換。

熔絲正逐漸被斷路器所取代。斷路器是一種自動操作的電氣開 關，其被設計為保護電路免受由過電流、過載或短路所造成的損壞。 斷路器可包括機電繼電器，當檢測到過電流(即，超過額定電流的電 流)時，機電繼電器被觸發以將受保護電路與電源斷開。在許多應用 中(例如，在汽車的車載電源中)，可使用電子開關(例如，MOS 晶體管、IGBT等)來實施斷路器，以在過電流的情況下將受保護電 路與電源斷開。這種電子斷路器也可稱為電子熔絲(電熔絲或智能熔 絲)。除了作為斷路器的功能，電子熔絲還可以用于定期地接通和斷開負載。通常，電子開關(諸如MOS晶體管)的切換狀態(開/關) 使用所謂的驅動電路或簡單的驅動器(在MOS晶體管的情況下為柵 極驅動器)來控制。

然而，至少在一些電子斷路器(電子熔絲或電熔絲)中，通用的 驅動電路在容錯和功能安全方面可能不充分，這尤其在必須遵守有關 功能安全的標準(例如，ISO 26262)的汽車應用中存在問題。事實 上，電子熔絲不僅僅是用電子開關代替的傳統熔絲。電子熔絲的穩健 實施面臨各種挑戰。

發明內容

本文描述了一種可用作電子熔絲的電路。根據一個實施例，該電 路包括電子開關，其具有耦合在輸出節點和電源節點之間的負載電流 路徑，并且被配置為根據驅動信號連接或斷開輸出節點和電源節點。 此外，該電路包括監控電路，監控電路被配置為接收表示通過負載電 流路徑的負載電流的電流感測信號，并且進一步被配置為基于電流感 測信號、監控電路的狀態和至少一個電線參數來確定保護信號。電線 參數表征電線在操作期間連接至輸出節點，并且保護信號指示是否將 輸出節點與電源節點斷開。此外，該電路包括保護電路，其連接至監 控電路并且被配置為將監控電路的狀態存儲在保護電路中包括的一 個或多個寄存器中。保護電路被配置為在輸入節點處接收邏輯電源電 壓，并且其包括被配置為當在輸入節點處接收的電源電壓低于給定閾 值時為保護電路提供臨時電源的電源電路。

此外，本文描述了根據一種方法，根據一個實施例，該方法包括： 通過導通和截止晶體管來建立和斷開電源引腳與輸出引腳之間的負 載電流路徑；生成指示通過晶體管的負載電流的電流感測信號；以及 使用監控電路，基于電流感測信號、監控電路的狀態以及表征連接至 輸出節點的電線的至少一個電線參數來確定保護信號。保護信號指示 是否將輸出節點與電源節點斷開。該方法還包括：將監控電路的狀態 存儲在保護電路中包括的一個或多個寄存器中；以及當在保護電路的 輸入節點處接收的邏輯電源電位與由電源電路緩沖的內部電源電位 偏離超過給定閾值時，通過保護電路中包括的電源電路為一個或多個 寄存器提供臨時電源。

附圖說明

參照以下附圖和說明書可以更好地理解本發明。附圖中的部件不 一定要按比例縮放，而是重點在于說明本發明的原理。此外，在附圖 中，類似的參考數字表示相應的部分。在附圖中：