CN101983407A - 将无源熔断器用作电子熔断器电路中的电流感测元件 - Google Patents

Abstract

一种系统包括：晶体管；耦合到该晶体管的无源熔断器；和既耦合到晶体管又耦合到无源熔断器的控制逻辑。该控制逻辑通过感测无源熔断器两端的电压降来确定流过无源熔断器的电流，并且如果流过无源熔断器的电流超过预定值，则发送信号到晶体管以将其关断。

Description

将无源熔断器用作电子熔断器电路中的电流感测元件

背景技术

无源熔断器(fuse)传统上用于在电气和电子电路中隔离故障电流。熔断器是包含只要太大的电流流过它就熔断的金属线或条的可熔链接(fusible link)器件。因此，出现间隙，使得熔断器作为其一部分的电路断开，从而保护电路的其余部分免于接收可能导致电路损害的太大的电流。

电子熔断器电路具有与传统熔断器相同的功能，保护电路其余部分免受过大的电流，而不依靠所述熔丝熔断。电子熔断器电路包括控制器，其在电流过大时关断场效应晶体管。晶体管的该关断使得电流停止流过电路的其余部分；从而防止过大电流的损害。

典型地，电阻器用于感测流过晶体管的电流。然后，控制器确定由该电阻器感测的电流是否超过预定的极限。如果电流高于预定的极限，控制器关断晶体管。其他电流感测方法使用晶体管两端的电压降或输出滤波电感器两端的电压降来确定流过晶体管的电流的量。在电子熔断器电路中，无源熔断器被用作备用设备(backup)以在电子熔断器电路由于任何原因而出现故障的情况下防止过大的电流损害电路的剩余部分。然而，电阻器或用于感测流过晶体管的电流的上述任何其他方法的使用增加了电子熔断器电路的尺寸以及成本。因此，将期望设计一种消除对将电阻器用作电子熔断器电路中的电流感测元件的需要的系统。

附图说明

为了详细描述本发明的示范性实施例，现在将参考附图，在附图中：

图1示出根据本发明的实施例的电路系统的示范性实施例；

图2示出当前工业上使用的电子熔断器电路的示范性实施例；

图3示出根据本发明的实施例的电子熔断器电路的示范性实施例；以及

图4示出根据本发明的实施例实现的方法的示范性流程图。

符号和术语

遍及下面的描述和权利要求而使用某些术语以表示特定的系统组件。如本领域技术人员将理解的，计算机公司可能用不同名称表示组件。本文献不打算区分名称不同而不是功能不同的组件。在下面的讨论中且在权利要求中，术语“包含”和“包括”是以开放式方式使用的，并且因此应当被解释为其意思是“包括，但不限于...”。而且，术语“耦合”意欲表示间接的、直接的、光学的或无线的电连接。因此，如果第一设备耦合到第二设备，则该连接可以是通过直接电连接、通过经由其他设备和连接的间接电连接、通过光学电连接或通过无线电连接。

具体实施方式

下面的讨论针对本发明的各种实施例。尽管这些实施例的一个或多个可能是优选的，但是所公开的实施例不应该被解释为(或另外地被用作)限制包含权利要求的公开的范围。此外，本领域技术人员将会理解下面的描述具有广泛的应用，并且任何实施例的讨论意欲仅仅是该实施例的示范，而不是打算暗示包括权利要求的本公开的范围被限于该实施例。

图1示出根据本发明的实施例的电路系统150。电路系统150包括耦合到逻辑电路110的电子熔断器电路100。逻辑电路110可以是可受到过大电流不利影响的任何电路。尽管图1中只有一个逻辑电路被显示为耦合到电子熔断器电路100，但是超过一个的逻辑电路也可以耦合到电子熔断器电路100。功率在进入逻辑电路110之前被发送通过电子熔断器电路100。电子熔断器电路100被设计成如果流过电子熔断器电路100的电流由于例如短路而变得过大则切断到逻辑电路110的电流。

图2示出当前工业上使用的电子熔断器电路200的示范性实施例。电子熔断器电路200包括无源熔断器202、金属氧化物半导体场效应晶体管(“MOSFET”)204、电流感测电阻器206、和控制器208。当接通时，MOSFET 204允许电流流过电子熔断器电路200；然而，如果MOSFET204被关断，则阻止电流流过电子熔断器电路200。无源熔断器202被用作备用设备，从而在电子熔断器电路200由于任何原因而发生故障的情况下防止过大的电流损害电路的其余部分(防止火灾或任何其他危险情况)。

控制器208既耦合到电流感测电阻器206又耦合到MOSFET 204。由电流感测电阻器206感测的电流由控制器208确定。这是由于电流感测电阻器206连接到控制器208上的引脚(pin)1和2这个事实而实现的。这些引脚监视电流感测电阻器206两端的随着流过电流感测电阻器206的电流变化的电压降。控制器208确定流过电流感测电阻器206的电流是否高于预定的阈值。如果控制器208确定所感测的电流高于阈值，则控制器208发送信号到MOSFET 204的栅极以关断MOSFET 204。然而，如果控制器208确定所感测的电流低于阈值，则控制器208不关断MOSFET 204并且继续监视通过电流感测电阻器206的电流。

如果当过大的电流流过电子熔断器电路200时，电子熔断器电路200由于任何原因未能关断MOSFET 204，则熔断器202被用作备用设备。熔断器202包括可熔链接，其通常是金属线或条，只要过大的电流流过它时该可熔链接就熔断，从而防止电流流过电子熔断器电路200的其余部分。因此，(当前工业上使用的)电子熔断器电路200包括电流感测电阻器206和熔断器202以防止过大的电流流过电路。

图3示出根据本发明的实施例的电子熔断器电路100的示范性实施例。电子熔断器电路100包括：熔断器302；金属氧化物半导体场效应晶体管304；输出滤波电容器306、308和310；控制器312；与控制器312相关联的电阻器314、316、318、320、322、324、326和340；和与控制器312相关联的电容器328、330、332、334、336和338。如上所述，电子熔断器电路100被设计成在电流变得过大时切断到可能与之耦合的其他电路(例如来自图1的电路110)的电流。

当接通时，MOSFET 304允许电流流过电子熔断器电路100。尽管被示出为N沟道MOSFET，但是MOSFET 304可以是任何类型的场效应晶体管(FET)。当MOSFET 304被关断时，电流不会流过电子熔断器电路100而到达逻辑电路110。图3示出到电子熔断器电路100的12伏特输入。当MOSFET 304导通时，则出现到逻辑电路110的12伏特输出(减去MOSFET 304和熔断器302两端的电压降)。然而，如果MOSFET 304被关断，则由于没有电流将传导通过MOSFET 304这个事实，将不存在输出电压并且没有输出电压被施加到逻辑电路110。尽管在图3中示出对应于12伏特输出的12伏特输入，但是可替代的输入和输出电压也可以使用。

熔断器302是耦合到MOSFET 304的无源熔断器并且被用作电流感测元件以感测通过MOSFET 304的电流。熔断器302可以是任何类型的可用的或稍后开发的无源熔断器。例如，Cooper Bussmann CC12M20A，20安培/32伏特无源熔断器将很好地用于需要10-15安培电流的电路系统150。因为熔断器302带有一些电阻(对于CC12M20A而言近似为2毫欧姆)，所以熔断器302能够感测通过MOSFET 304的电流。

控制器312耦合到熔断器302和MOSFET 304二者。例如，Intersil P/N ISL6115控制器将良好地用作控制器312；然而，其他控制器也可以使用。流过熔断器302的电流被感测为熔断器302两端的电压降，并且被控制器312监视。这是由于熔断器302连接到控制器312上的引脚1和2这个事实而实现的。这些引脚监视熔断器302两端的随着流过熔断器302的电流而变化的电压降。控制器312确定流过熔断器302的电流是否高于预定的阈值。12安培的阈值是可以使用的一个阈值；然而，可以使用任何电流阈值。该预定值处于低于会损害逻辑电路110的电流水平的水平；从而防止对逻辑电路110的损害。如果控制器312确定所感测的电流高于阈值，则控制器312发送信号到MOSFET 304的栅极以关断MOSFET 304。这阻止了电流流过电子熔断器电路100并进入逻辑电路110。然而，如果控制器312确定所感测的电流低于阈值，则控制器312不关断MOSFET 304并且继续监视通过熔断器302的电流。因此，MOSFET 304保持导通，且电流流过电子熔断器电路100并进入逻辑电路110。

如果当过大的电流流过电子熔断器电路100时电子熔断器电路100由于任何原因未能关断MOSFET 304，则熔断器302还充当备用设备以防止过大电流损害逻辑电路110。熔断器302包括可熔链接，其通常是金属线或条，只要过大的电流流过它时该可熔链接就熔断。因此，电子熔断器电路100不能发送过大的电流到逻辑电路110或耦合到电子熔断器电路100的任何其他设备。因为熔断器302既充当电流感测元件又充当备用熔断器，所以消除了否则可能包含的单独的电流传感器(sense)。因此，减小了电子熔断器电路100的尺寸和成本。而且，消除了与单独的电流感测电阻器的使用相关联的功耗，这提高了电子熔断器电路100的效率。

图4示出根据本发明的实施例实现的方法400的示范性流程图。该方法包括：在方框402中，感测通过来自图3的熔断器302的电流的量。如上所述，熔断器302具有与其相关联的电阻，从而允许它被用作电流感测设备。方法400在方框404中继续：控制器312确定使用熔断器302感测的电流是否高于预定的值。如果该电流低于预定的值，则方法400再次在方框402中开始：感测通过熔断器402的电流。然而，如果该电流高于预定值，控制器312发送信号到MOSFET 304以将其关断，如方框406中所示。这阻止了电流流入逻辑电路110，从而防止损害。

上述讨论意欲说明本发明的原理和各种实施例。对于本领域技术人员而言，一旦上述公开被完全理解，则多种变形和修改将变得显然。意欲将下面的权利要求解释为包含所有这样的变形和修改。

Claims (9)

1.一种系统，包括：

晶体管；

耦合到该晶体管的无源熔断器；和

耦合到该无源熔断器和晶体管的控制逻辑，

其中该控制逻辑感测该无源熔断器两端的电压降、将该无源熔断器两端的电压降转换为电流并且如果该控制逻辑所感测的电流超过预定的极限则发送信号到所述晶体管以将其关断。

2.权利要求1的系统，其中所述晶体管是金属氧化物场效应晶体管(“MOSFET”)。

3.权利要求1的系统，其中所述无源熔断器是20安培、32伏特的无源熔断器。

4.权利要求1的系统，其中所述控制逻辑不基于感测电阻器两端的电压降关断晶体管。

5.一种系统，包括：

逻辑电路；和

耦合到该逻辑电路的熔断器电路，

其中该熔断器电路包括晶体管；耦合到该晶体管的无源熔断器；和控制逻辑，所述控制逻辑感测该无源熔断器两端的电压降、将该无源熔断器两端的电压降转换为电流并且如果该控制逻辑所感测的电流超过预定的极限则发送信号到所述晶体管以将其关断。

6.权利要求5的系统，其中所述晶体管是金属氧化物场效应晶体管(“MOSFET”)。

7.权利要求5的系统，其中所述无源熔断器是20安培、32伏特的无源熔断器。

8.权利要求5的系统，其中所述控制逻辑不基于感测电阻器两端的电压降关断晶体管。

9.一种系统，包括：

用于监视无源熔断器两端的电压降的装置；和

用于在所述无源熔断器两端的电压降等同于高于预定水平的电流的情况下关断晶体管的装置。

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