[發明專利]智能半導體開關

在審

• 申請號: 202010802044.1
• 申請日: 2020-08-11
• 公開（公告）號: CN112398086A
• 公開（公告）日: 2021-02-23
• 發明（設計）人: C·德耶拉希-切克;U·L·利洛;M·盧欣
• 申請（專利權）人: 英飛凌科技股份有限公司
• 主分類號: H02H5/04
• 分類號: H02H5/04;H03K17/082
• 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智能半導體開關的集成電路。根據一個實施例，該集成電路包括耦合在電源引腳和第一輸出引腳之間的第一功率晶體管以及耦合在電源引腳和第二輸出引腳之間的第二功率晶體管。第一和第二功率晶體管均具有允許反向傳導的本征體二極管。該集成電路還包括控制電路，其被配置為分別基于第一輸入信號和第二輸入信號觸發第一和第二功率晶體管的導通和截止。此外，該集成電路包括保護電路，其被配置為針對第一和第二功率晶體管檢測從反向傳導狀態到正向傳導狀態的轉換或者從正向傳導狀態到反向傳導狀態的轉換，并且在檢測到第二功率晶體管從反向傳導狀態到正向傳導狀態的轉換以及第一功率晶體管從正向傳導狀態到反向傳導狀態的轉換時生成錯誤信號。

技術領域

本發明涉及智能半導體開關領域。

背景技術

在許多應用中，使用半導體開關來接通和斷開電氣負載。除電子開關(諸如功率晶體管)之外還包括補充電路裝置的半導體開關通常被稱為智能電子開關或簡單稱為智能開關。補充電路裝置的示例包括用于檢測過溫度的溫度傳感器、測量通過開關的負載電流的負載電流傳感器、根據輸入信號和測量參數(諸如測量的電流和溫度)生成觸發接通或斷開的控制信號的控制邏輯、以及用于輸出測量參數的接口電路等。

在各種應用中，智能開關正越來越多地被用來取代傳統熔絲。可用作熔絲替代品的智能開關可被稱為智能熔絲或電子熔絲。這種智能開關可包括被配置為監控測量的負載電流并且觸發依賴于負載電流以及表示連接智能開關和電氣負載的電線的電線特性的特性曲線的開關的電路。在估計的電線溫度(相對于環境溫度)超過指定限值的情況下，電線特性規定控制電路何時觸發負載與電源的斷開。另外，智能開關中包括的上述補充電路裝置可提供負載電流限制功能。

具有兩個或更多個輸出通道的智能開關可包括兩個或更多個功率晶體管，在一些應用中可能會引起問題，例如當其中一個通道的輸出節點的電壓增加(例如，由于短路或任何其他故障)到高于所連接負載的標稱工作電壓的電壓時。

發明內容

本文描述了一種可用作智能開關的集成電路。根據一個實施例，該集成電路包括耦合在電源引腳和第一輸出引腳之間的第一功率晶體管以及耦合在電源引腳和第二輸出引腳之間的第二功率晶體管。第一和第二功率晶體管各自具有允許反向傳導的本征體二極管。該集成電路還包括控制電路，控制電路被配置為分別基于第一輸入信號和第二輸入信號觸發第一和第二功率晶體管的導通和截止。此外，該集成電路包括保護電路，保護電路被配置為針對第一和第二功率晶體管檢測從反向傳導狀態到正向傳導狀態的轉換或者從正向傳導狀態到反向傳導狀態的轉換，并且在檢測到第二功率晶體管從反向傳導狀態到正向傳導狀態的轉換以及第一功率晶體管從正向傳導狀態到反向傳導狀態的轉換時生成錯誤信號。

此外，本文描述了一種用于切換負載的方法。根據一個實施例，該方法包括基于輸入信號導通背靠背連接的第一功率晶體管和第二功率晶體管。第一和第二功率晶體管各自具有允許反向傳導的本征體二極管。該方法還包括向連接至第二功率晶體管的負載提供負載電流。當檢測到第二功率晶體管從反向傳導狀態到正向傳導狀態的轉換以及第一功率晶體管從正向傳導狀態到反向傳導狀態的轉換時，生成用于傳送錯誤信息的錯誤信號。

附圖說明

可以參照以下附圖和說明書更好地理解本發明。附圖中的部件不一定按比例縮放；相反，重點放在說明本發明的原理上。此外，在附圖中，相似的參考標號表示對應的部分。在附圖中：

圖1示出了智能開關的一般示例。

圖2示出了DC/DC轉換器經由多個智能開關提供多個負載的電路布置的一個示例。

圖3示出了具有兩個輸出通道的智能開關，其中一個輸出通道的輸出被提升到高電壓(高于智能開關的電源電壓)，從而引起反向傳導。

圖4示出了新穎配置的圖3的智能開關，其中未連接電源引腳，電源電壓被施加在一個輸出通道的輸出處，并且負載連接至另一輸出通道的輸出。