[發明專利]一種包括熱保護開關晶體管的裝置

無效

• 申請號: 97193602.1
• 申請日: 1997-10-23
• 公開（公告）號: CN1215508A
• 公開（公告）日: 1999-04-28
• 發明（設計）人: R·哈斯勒
• 申請（專利權）人: 皇家菲利浦電子有限公司
• 主分類號: H02H5/10
• 分類號: H02H5/10
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司
• 代理人: 鄒光新,張志醒

本發明涉及一種裝置，該裝置包括一個用于在通電模式向連接到所述裝置上的負載供電的電路結構，還包括一個驅動級，一個適合于向驅動級提供導通脈沖的控制單元，以及一個包括開關晶體管的輸出級，其中，該開關晶體管在通電模式中，當導通脈沖產生時，可以被驅動級導通，并經歷一傳導開關狀態時間間隔，當該時間間隔結束時，可以被截止，并經歷一非傳導開關狀態，另外，驅動級可以適合于監控開關晶體管的工作溫度和激活斷電模式，當開關晶體管的工作溫度超過第一限制溫度制時，該模式被激活，在斷電模式中，盡管會產生導通脈沖，但開關晶體管被驅動級驅動，一直位于非傳導開關狀態。

開頭段中所定義的類型的設備，可以從有關文件中得知，例如DE38?43?277?A1.在已知的設備中，其電路結構包括一個控制單元，該控制單元包括一個電流敏感電阻和一個時鐘發生器，該控制單元向驅動級提供導通脈沖，并且當導通脈沖產生時，在通電模式中，當導通脈沖很高時，開關晶體管可以被驅動級驅動進入傳導開關狀態。

在已知設備的工作過程中，輸出級的開關晶體管經受某一工作溫度。在故障情況下，例如開關晶體管一直導通，或者與所述設備相連的負載被短路，開關晶體管的工作溫度會迅速升高，就會出現開關晶體管的工作溫度達到或超過最大允許溫度的風險，結果是開關晶體管被損傷甚至毀壞。為了消除這一情況，驅動級被裝配成不僅可以監控輸出級的工作溫度，而且可以在開關晶體管的工作溫度超過第一限制溫度時激活斷電模式，其中第一限制溫度低于最大允許溫度。為了激活斷電模式，驅動級包括一個與溫度有關的電阻，即具有負溫度系數的NTC電阻。NTC電阻通過熱傳導連接與開關晶體管相連，這樣，NTC電阻可經受開關晶體管的瞬時工作溫度。NTC電阻的一端與控制單元的輸出端相連，另一端與驅動級的第二個電阻相連，并與第二個電阻一起形成一個與溫度有關的分壓器，控制單元的導通脈沖可以施加到該分壓器上，分壓器的接頭連接到開關級的控制輸入端，也連接到控制單元的輸出端，并且分壓器包括兩個具有可控硅結構的晶體管。依賴于瞬時與溫度有關的分壓器電阻的阻抗比，開關級可以被轉換到相應于通電模式的非傳導開關狀態，也可以被轉換到相應于斷電模式的傳導開關狀態。

當開關晶體管的工作溫度在通電模式中的故障條件下升高時，NTC電阻通過熱傳導連接被迅速加熱，結果NTC電阻的阻值下降。當開關晶體管的工作溫度超過第一限制溫度時，NTC電阻的阻值下降，從而使得開關級依據分壓器電阻間的阻值比，被驅動進入其傳導開關狀態，并且使得通過控制單元施加到驅動級的導通脈沖經過開關級被消耗到某一參考電位，這樣，在已知裝置中，斷電模式被激活，在該模式中，盡管有來自驅動級的開關脈沖產生，開關晶體管并不被導通，而是一直處于其非傳導開關狀態，結果只有很低的能量或完全沒有能量施加到負載上。

在斷電模式中，開關晶體管處于其非傳導開關狀態，并且因此不會由于開關狀態的改變，在開關晶體管中產生開關損耗，從而使開關晶體管的工作溫度和NTC電阻的溫度因冷卻下降。當開關晶體管的溫度降到低于第二限制溫度時，NTC電阻的阻值上升，導致開關級由于分壓器電阻之間的阻值比而被截止，這樣，通電模式被恢復。

但是已經發現，在已知的裝置中，故障時開關晶體管的工作溫度快速升高，以至于通過經熱傳導連接與開關晶體管相連的與溫度有關的電阻，即NTC電阻，而被激活的斷電模式的激活作用太遲，從而使得在與溫度有關的電阻達到第一限制溫度之前，開關晶體管會由于過熱被毀壞。另外還發現，在已知裝置中，當傳導開關狀態的時間間隔結束時，開關晶體管只是被驅動級相對緩慢地驅動到非傳導開關狀態，作為結果，由于開關狀態的轉換而在開關晶體管內消耗的能量相對較高，并且開關晶體管的工作溫度持續上升。但是這種開關晶體管工作溫度的持續增加，將縮短開關晶體管的壽命，這是所不希望發生的。