CN102904554B

CN102904554B - 驱动电子开关

Info

Publication number: CN102904554B
Application number: CN201210262929.2A
Authority: CN
Inventors: V.卡塔尔
Original assignee: Infineon Technologies AG
Current assignee: Infineon Technologies AG
Priority date: 2011-07-28
Filing date: 2012-07-27
Publication date: 2016-02-03
Anticipated expiration: 2032-07-27
Also published as: US20130026829A1; US9112494B2; CN102904554A; DE102012213359B4; DE102012213359A1

Abstract

本发明公开了驱动电子开关。一种电子电路包括具有控制端子以及第一和第二负载端子之间的负载路径的电子开关、以及具有耦合到所述电子开关的控制端子的输出端子的驱动电路。所述驱动电路包括：第一输入端子和第二输入端子；第一驱动单元，其被耦合在第一输入端子与输出端子之间并且包括电荷泵和驱动单元；以及第二驱动单元，其被耦合在第二输入端子与输出端子之间并且包括耦合在输出端子与用于参考电位的端子之间的另一电子开关。

Description

驱动电子开关

技术领域

本申请涉及具有电子开关并且具有用于所述电子开关的驱动电路的电子电路。

背景技术

诸如MOSFET（金属氧化物半导体场效应晶体管）或IGBT（绝缘栅双极型晶体管）之类的电子开关被广泛地用作多种不同电气或电子应用中的开关。

现代汽车中的汽车车载电源系统包括分别具有电池的至少两个电源子系统。第一子系统包括起动器，而第二子系统包括其他电气负载，比如灯、收音机、汽车导航系统、车窗升降器、座椅调节器等等。第一子系统可以进一步包括用于对这两个子系统中的电池进行充电或再充电的发电机。这两个子系统通过电子开关相连，以便平衡这两个子系统中的电压，并且以便允许发电机对这两个子系统中的电池进行充电。

当在这样的电源系统中致动起动器时，起动器汲取巨大的电流，这可能导致第一子系统中的电池的供电电压下降。为了防止第二子系统中的供电电压的电压下降，在其中致动起动器的时间段中可以断开电子开关。当所述开关断开时，第二电路中的电池为第二子系统的负载供电，使得致动起动器不导致这些负载被停用或关断。

用来连接或断开这两个子系统的电子开关可以被实施为利用电荷泵驱动的高侧开关，其中当电荷泵被控制信号激活时所述开关被接通，以及当电荷泵被控制信号停用时所述开关被关断。然而，利用电荷泵驱动的高侧开关具有相对较长的开关延迟。“开关延迟”是向电荷泵施加控制信号的时间与关断电子开关的时间之间的时间延迟。该延迟可能处于几十ms（微秒）的范围内。

每当检测到表明第二系统中的电压将要下降的操作状态时，就可以关断所述电子开关。然而，由于所述延迟时间，在检测到该操作状态的时间与电子开关中断这两个子系统之间的连接的时间之间，电压可能会显著下降。

因此需要提供一种具有开关（特别是高侧开关）的电子电路，其中能够以低延迟时间关断所述开关。

发明内容

第一方面涉及一种电子电路，其包括具有控制端子以及第一和第二负载端子之间的负载路径的电子开关、以及具有耦合到所述电子开关的控制端子的输出端子的驱动电路。所述驱动电路包括：第一输入端子和第二输入端子；第一驱动单元，其被耦合在第一输入端子与输出端子之间并且包括电荷泵；以及第二驱动单元，其被耦合在第二输入端子与输出端子之间。第二驱动电路还包括耦合在输出端子与用于参考电位的端子之间的另一电子开关。

第二方面涉及一种汽车电源系统。所述系统包括具有第一电池的第一电源系统、具有第二电池的第二电源系统、以及具有控制端子和耦合在第一与第二负载端子之间的负载路径的电子开关，其中所述负载路径被连接在第一与第二电源子系统之间。所述系统还包括具有耦合到电子开关的控制端子的输出端子的驱动电路。所述驱动电路还包括第一输入端子和第二输入端子、耦合在第一输入端子与输出端子之间并且包括电荷泵的第一驱动单元、以及耦合在第二输入端子与输出端子之间的第二驱动单元。第二驱动单元还包括耦合在输出端子与用于参考电位的端子之间的另一电子开关。

一阅读了下面的详细描述并且一观看了附图，本领域技术人员就将认识到附加的特征和优点。

附图说明

现在将参照附图解释实例。附图用来说明基本原理，因此只示出对于理解基本原理所必需的方面。附图不是按比例的。在附图中，相同的附图标记表示相同的特征。

图1示意性地示出具有电子开关以及耦合到所述电子开关的控制端子的驱动电路的电子电路；

图2示出包括第一驱动单元和第二驱动单元的驱动电路的第一实施例；

图3示出包括并联连接的多个电子开关的电子开关的第一实施例；

图4更详细地示出第一和第二驱动单元的电路块；

图5示出图4的驱动电路的修改；

图6示出驱动电路的第二实施例；

图7更详细地示出图5的驱动电路的第二驱动单元；

图8示出图5的驱动电路的第二驱动单元的另一实施例。

具体实施方式

出于说明的目的，下文将详细解释本发明的实施例。这些实施例涉及一种电子电路，其具有电子开关以及耦合到所述电子开关的控制端子的驱动电路。将在特定情境中解释该电子电路，即在汽车电源系统的情境中，其中所述电子开关被连接在汽车电源系统的两个子系统之间。然而，这仅仅是实例。所述电子电路还可以结合其中需要电子开关的任何其他电路应用来使用。

图1示出具有电子开关1并且具有驱动电路2的电子电路，其中电子开关1具有控制端子并且具有在第一负载端子与第二负载端子之间的负载路径，驱动电路2被耦合到电子开关1的控制端子。在图1所示的实施例中，电子开关1被实施为MOSFET，具体而言被实施为n型增强MOSFET。MOSFET包括作为控制端子的栅极端子、作为第一负载端子的漏极端子、以及作为第二负载端子的源极端子。应当注意，将电子开关1实施为n型增强MOSFET仅仅是实例。电子开关1也可以被实施为任何其他类型的MOSFET，比如p型MOSFET，或者电子开关1可以被实施为IGBT。

如图1中所示，具有电子开关1和驱动电路2的电子电路可以被采用来连接或断开汽车电源系统中的两个电源子系统100、200。这些子系统100、200在图1中用虚线示出。这些子系统100、200中的每个包括电池101、201，特别是可再充电电池。除了电池101、201之外，每个所述子系统还包括至少一个电气负载。在图1所示的实施例中，第一子系统100包括作为负载的起动器103，其中第一子系统100可以包括分别与第一电池101并联连接的至少一个附加负载104。第一子系统100还包括用于对电池101再充电的发电机102，其中发电机102与第一电池101并联连接。第二子系统200的至少一个负载202与第二电池201并联连接。第二子系统的至少一个负载202例如是收音机、车窗升降器、座椅调节器、汽车导航系统、灯等等。

为了对第二电池201进行充电或再充电，期望将第二电池201连接到第一子系统100中的发电机102。然而，可能存在汽车电源系统的期望中断第一和第二子系统100、200之间的连接的操作状态。例如当致动起动器103时，起动器103从第一电池101汲取高电流。从第一电池101汲取的该高电流可能导致由第一电池101提供的供电电压的减小。此时当第一和第二子系统100、200相连时，也将从第二电池201汲取高电流，从而导致由第二电池201提供的供电电压的减小，并且可能导致连接到第二电池201的至少一个负载202的操作的中断。因此，当致动起动器103时，可能期望断开这两个子系统100、200，以便保持第二子系统200中的电压供给稳定。

为了连接及断开第一和第二子系统100、200，电子开关1的负载路径被连接在第一电源子系统100的第一端子11与第二电源子系统200的第二端子12之间。所述第一和第二端子11、12是在该处分别提供第一电池101和第二电池201的正供电电位的端子。第一和第二子系统100、200可以具有共同的参考电位，比如接地GND。

当致动起动器103时，由这两个电池101、201提供的供电电压可能快速地减小。因此，期望在第二电池201的供电电压可能已经显著减小之前关断电子开关1。

在图2中示出被配置成接通及关断电子开关1的驱动电路2的第一实施例。图2中所示的驱动电路2特别被配置成快速地关断电子开关1。为了更好地理解，在图2中还示出电子开关1以及电源子系统的电池101、201。电子开关1同样被实施为n型MOSFET，其具有作为控制端子的栅极端子G、作为第一负载端子的漏极端子D、以及作为第二负载端子的源极端子S。

为了易于理解，在图2中还示出第一和第二电池101、201。然而，在图2中没有示出可以被连接到这些电池101、201的负载和/或发电机。

参照图2，驱动电路2包括连接到电子开关1的控制端子G的输出端子21、以及第一和第二输入端子22、23。驱动电路2还包括耦合在第一输入端子22与输出端子21之间的第一驱动单元、以及连接在第二输入端子23与输出端子21之间的第二驱动单元5（其也可以被称作快速开关单元）。

当被采用作为汽车电源系统中的电源子系统之间的电子开关时，电子开关1被连接作为高侧开关，其中在第一负载端子（源极端子S）处的电位是由第一电池101提供的第一供电电位。如图2中所示的n型MOSFET是电压控制的器件，其需要在栅极端子G处的驱动电位高于源极或漏极电位以便被接通。第一驱动单元（其也可以被称作正常开关单元）包括耦合到驱动电路2的输出端子的电荷泵和驱动单元3、以及连接在驱动电路2的第一输入端子22与电荷泵和驱动单元3的输入之间的控制电路4。控制电路4被配置成根据在第一输入端子22处接收到的信号S1来激活或停用电荷泵和驱动单元3。电荷泵和驱动单元3在供电端子24处接收供电电压V+。该供电端子24可以被连接到MOSFET1的漏极端子D，正如图2中的虚线所示。在这种情况下，在供电端子24处的供电电位对应于在MOSFET1的漏极端子D处可用的供电电位。然而，在供电端子24处的供电电位V+有可能独立于在漏极端子D处的电位。

电荷泵和驱动单元3包括驱动输出和供电输出，以及被配置成在驱动输出处生成驱动信号S_DRV并且在供电输出处生成电荷泵电位Vcp，其中当电荷泵和驱动单元3被激活时，电荷泵电位Vcp高于供电电位V+。电荷泵和驱动单元3的驱动输出被耦合到输出端子21，并且通过所述输出端子被耦合到MOSFET1的栅极端子1。

MOSFET1具有栅极端子G与源极端子S之间的内部栅极-源极电容C_GS、以及连接在栅极端子G与漏极端子D之间的内部栅极-漏极电容C_GD。这些内部电容C_GS、C_GD也在图2中被示出。当电荷泵和驱动单元3被激活时，栅极-源极电容C_GS和栅极-漏极电容C_GD被电荷泵和驱动单元3所提供的驱动信号S_DRV充电，以便接通MOSFET1。当电荷泵和驱动单元3被停用时，驱动信号S_DRV对栅极-源极电容C_GS和栅极-漏极电容C_GD进行放电，以便关断MOSFET1。电荷泵和驱动单元3被配置成在电荷泵和驱动单元3被激活及停用时生成具有定义的转换速率的驱动信号S_DRV，以便实现MOSFET1的定义的开关操作，并且以便控制EMI（电磁干扰）。为了减少EMI，通常以慢于可能接通及关断MOSFET1的速度来接通及关断MOSFET1。

在根据图2的驱动电路中，基于在第一输入端子22处接收到的信号S1生成电荷泵电位Vcp和驱动信号S_DRV这二者。然而，可以生成驱动信号S_DRV，使得其对输入信号S1的改变的反应更快，特别是当输入信号S1表明应当停用电荷泵和驱动单元3时，从而关断MOSFET1。虽然电荷泵电位Vcp在电荷泵和驱动单元3停用之后只能缓慢地减小，但是驱动信号S_DRV可以更快地改变其信号电平以便关断MOSFET1。

参照前面提供的解释，可以提供驱动信号S_DRV以用于对MOSFET进行受控的相对缓慢的开关，以便避免（或者至少减少）EMI。然而，相对缓慢的开关操作导致在第一端子22处的信号S1采取关断电平（这是将要关断MOSFET1的电平）的时间与MOSFET1关断的时间之间的延迟。为了减少该延迟时间，驱动电路2包括第二驱动单元5。第二驱动单元5包括具有负载路径和控制端子的另一电子开关6。所述另一电子开关6的负载路径通过驱动电路2的输出端子21被连接在栅极端子G与用于参考电位的端子之间。用于参考电位的该端子在图2所示的实施例中是源极端子S。所述另一电子开关6被配置成根据在第二输入端子23处接收到的第二驱动或控制信号S2对MOSFET1的内部电容C_GS、C_GD进行快速放电，其中所述另一电子开关6每当被接通时（处于接通状态）对电容C_GS、C_GD进行放电。如图2中所示，所述另一电子开关6可以被实施为MOSFET，具体而言被实施为n型增强MOSFET。然而，这仅仅是实例。也可以使用任何其他类型的电子开关来实施所述另一电子开关6。

第二驱动单元5还包括连接到第二输入端子23的第二控制单元8、以及连接在第二控制电路8与所述另一电子开关6的控制端子之间的电平移动器7。第二控制电路8被配置成从第二输入S2生成第二控制信号S8，其中第二控制信号S8表明是要接通还是要关断所述另一电子开关6。电平移动器7被配置成生成第二控制信号S8的经过电平移动的版本以作为电平移动器输出信号S7，其中该输出信号S7适于根据信号电平接通及关断电子开关6。电平移动器7接收供电电压。根据一个实施例，电平移动器7的供电电压是由电荷泵和驱动单元3提供的电荷泵电压Vcp。

虽然在图1和2中示出代表电子开关1的仅仅一个MOSFET的电路符号，但是电子开关1可以包括多个MOSFET，所述多个MOSFET具有并联连接的其负载路径并且具有连接到共同的栅极或控制端子的其栅极端子。在图3中示出包括n个MOSFET1₁、1₂、1₃、1_n的电子开关1。这些MOSFET1₁、1₂、1₃、1_n具有并联连接的其负载路径以便形成共同的漏极端子D和共同的源极端子S，并且具有彼此电连接的其栅极端子以便形成共同的栅极端子G。通过并联连接多个MOSFET，可以提高电子开关1的电流承载能力。并联连接的MOSFET的数目n取决于电子开关1的所需电流承载能力，并且取决于各个MOSFET的电流承载能力。根据一个实施例，电子开关1的所需电流承载能力高达2000A，并且并联连接n=6个与n=10个之间的MOSFET。

在图2的电子电路中，可以根据第一输入信号S1按照常规方式接通及关断电子开关1，并且可以根据第二输入信号S2快速地关断电子开关1。根据一个实施例，生成第一和第二信号S1、S2，使得当第二输入信号S2采取表明应当快速地关断MOSFET1的关断电平时，第一输入信号S1采取表明应当接通MOSFET1的接通电平。在这种情况下，通过电子开关6关断MOSFET1，但是电荷泵和驱动单元3提供足以为驱动电子开关6的电平移动器7供电的驱动电压Vcp。

参照图4更详细地解释第一和第二控制电路4、8以及电荷泵和驱动单元3的实施例。在图4的驱动电路2中，第一和第二控制电路4、8分别包括具有至少一个齐纳二极管或雪崩二极管41、81与电流源42、82的串联电路。第一控制电路4的串联电路被连接在供电端子24与第一输入端子22之间，以及第二控制电路8的串联电路被连接在供电端子24与第二输入端子23之间。由第一控制电路4提供的控制信号S4是在为二极管41和电流源42所共有的端子处的电位，其中二极管41被连接在供电端子24与电流源42之间。第二控制电路8的第二控制信号S8是在为二极管81和电流源82所共有的端子处的电位，其中二极管81被连接在电流源82与供电端子24之间。取决于第一输入信号S1，第一控制信号S4或者对应于供电电位V+，或者对应于供电电位V+减去二极管41的雪崩电压或击穿电压。同样地，取决于第二输入信号S2的第二控制信号S8或者对应于供电电位V+，或者对应于供电电位V+减去二极管81的雪崩电压或击穿电压。虽然在图4中只示出一个齐纳二极管41、81，但是每个所述串联电路可以包括串联连接的多个齐纳二极管或雪崩二极管。并联连接的二极管的数目取决于所期望的击穿电压或雪崩电压。

参照图4，另外的电流源43、83与具有齐纳二极管41、81和电流源42、82的串联电路中的每个并联连接。这些另外的电流源43、83充当上拉电流源，其在第一和第二输入端子22、23浮动时把在所述输入端子22、23处的电位拉到可以对应于供电电位V+的高电位。

电荷泵和驱动单元3包括从供电电位V+生成电荷泵电位Vcp的电荷泵3₁以及生成驱动信号S_DRV的驱动器3₂，其中驱动器3₂接收控制信号S4和电荷泵电位Vcp。

电荷泵3₁包括振荡器31，其具有连接在供电端子24与控制电路4的输出之间的供电端子。每当二极管41两端的电压V41高于振荡器31的所需供电电压时，也就是每当所述二极管两端的电压V41达到二极管41的雪崩或击穿电压时，振荡器31就被激活。振荡器31还包括输出，当振荡器31被激活时在该处提供振荡输出信号。电荷泵和驱动单元3还包括至少两个电荷泵级，每个电荷泵级包括整流器元件32₁、32₂（比如二极管）以及电容器33₁、33₂，其中每级的整流器元件与电容器串联连接。第一电荷泵级32₁、33₁被连接在供电端子24与振荡器31的输出之间，以及第二电荷泵级32₂、33₂被连接在为第一级的整流器元件32₁和电容器33₁所共有的电路节点与反相器34的输出之间，其中反相器34的输入被连接到振荡器31的输出。为第二级的整流器元件32₂和电容器33₂所共有的电路节点通过另一整流器元件35（比如二极管）被连接到驱动电路的输出21。图4中所示的电荷泵和驱动单元3的电荷泵3₁是常规电荷泵。应当注意，关于这一点，取代图4中所示的电荷泵，在驱动电路2中可以实施任何其他类型的电荷泵。

每当电流源42通过二极管41汲取电流从而导致二极管41击穿时，图4的电荷泵3₁就被激活。在这种情况下，二极管41两端的电压降足以激活振荡器31。每当在第一输入端子22处的电位低于在供电端子24处的供电电位V+减去二极管41的击穿电压时，电流源42就通过二极管41汲取电流。根据一个实施例，第一输入端子22被耦合到接地GND，其是为第一和第二电源子系统所共有的参考电位，以便激活电荷泵，使得电荷泵3₁提供高于供电电位V+（其可以对应于MOSFET的漏极电位）的电荷泵电位Vcp，并且以便接通MOSFET1。为了停用电荷泵和驱动单元3并且为了关断MOSFET1，可以中断第一输入端子22与接地GND电位之间的电连接，以便允许在第一输入端子22处的电位浮动。在这种情况下，经过二极管41的电流被中断，并且二极管41两端的电压V41减小到零以便停用振荡器31。

电荷泵和驱动单元3的驱动器3₂包括具有高侧开关37₁和低侧开关37₂的半桥电路，其中高侧开关37₁被连接在电荷泵的供电端子与所述半桥的输出之间，而低侧开关37₂被连接在所述半桥的输出与MOSFET的第二负载端子（源极端子）S之间。在该处驱动信号S_DRV可用的半桥的输出被耦合到驱动电路2的输出21。高侧开关37₁和低侧开关37₂在图4中被仅仅示意性地示出。这些开关37₁、37₂可以被实施为常规电子开关，比如MOSFET、IGBT或BJT（双极结型晶体管）。开关37₁、37₂取决于控制信号S4而被互补地接通及关断。另一电平移动器36（其接收电荷泵电位Vcp作为供电电位）从控制信号S4生成经过电平移动的控制信号S36。半桥开关37₁、37₂中的一个（即本实施例中的高侧开关37₁）在控制端子处接收经过电平移动的控制信号S36，同时半桥开关37₁、37₂中的另一个（即本实施例中的低侧开关37₂）在控制端子处接收反相的经过电平移动的控制信号S36’。反相器39从经过电平移动的控制信号S36生成反相的经过电平移动的控制信号S36’。

在图4的驱动器3₂中，每当高侧开关37₁根据控制信号S4被接通时，MOSFET1就被接通，并且每当低侧开关37₂根据控制信号S4被接通时，MOSFET1就被关断。接通MOSFET1涉及对栅极-源极电容和栅极-漏极电容（图4中未示出）进行充电，并且关断MOSFET1涉及对栅极-源极电容和栅极-漏极电容进行放电。栅极-源极电容被充电和放电的速率并且因此MOSFET的开关速度由分别与高侧开关37₁和低侧开关37₂串联连接的第一和第二电流源38₁、38₂限定。

具有图4中所示的半桥37₁、37₂和电流源37₁、37₂的驱动器3₂是用于根据控制信号（比如图4的经过电平移动的控制信号S36）对MOSFET进行开关的常规驱动器。因此，取代图4中所示的驱动器3₂，也可以采用任何其他常规驱动器。

当控制信号S4的信号电平从激活电平（在该电平处将要激活电荷泵3₁并且将要接通MOSFET1）改变到停用电平（在该电平处将要停用电荷泵3₁并且将要关断MOSFET1）时，驱动信号S_DRV可能随着缓慢延迟时间而改变。关断MOSFET1的开关速度主要由电流源38₁、38₂决定。然而，当电荷泵3₁被停用时，电荷泵电位Vcp可能只会缓慢地减小，这是因为电荷泵电位Vcp的减小需要对电荷泵3₁的内部电容进行放电，比如电容33₁、33₂。

在图2的驱动电路中，每当第二控制信号S8等于供电电位V+减去二极管81的击穿电压时，所述另一电子开关6就被接通，而每当第二控制信号S8等于供电电位V+时，电子开关6就被关断。通过把第二输入端子23连接到接地GND电位可以获得等同于供电电位V+减去二极管81的击穿电压的第二控制信号S8，而当第二输入端子23被允许浮动时可以获得等同于供电电位V+的第二控制信号S8。然而，这仅仅是实例。也有可能生成第二控制信号S8，使得其在第二输入信号S2具有高信号电平时接通第二开关6，并且在第二输入端子23浮动时关断第二开关6。根据另一实施例，第二输入信号S2可以采取低信号电平（比如接地GND电平）和高信号电平（比如5V电平），其中当第二输入信号S2采取这些低和高电平之一时接通第二电子开关6，以及其中当第二输入信号S2采取这些低和高电平中的另一个时关断第二电子开关6。

在参照图2到4解释的电子电路中，只根据第二输入信号S2来接通所述另一电子开关6，以便快速地关断电子开关1。

图5示出图4的驱动电路2的修改。在图4的驱动电路2中，电荷泵和驱动单元3的电荷泵3₁只根据控制信号S4而被激活，并且驱动器3₂只根据所述控制信号而被控制。在这样的驱动电路中，当电荷泵3₁被激活并且驱动器3₂将输出端子21连接到电荷泵电位以便接通MOSFET1并且同时第二开关6被闭合以便关断MOSFET1时，可能发生增加的损耗。在这种情况下，由第一电流源38₁提供的电流通过第二电子开关6流动。然而，当要通过第二驱动单元5关断MOSFET1时可能期望保持电荷泵3₁激活。

为此，图5的驱动电路2包括逻辑电路40，其可以是控制电路4的一部分。该逻辑电路40接收第一控制信号S2和第二控制信号S8，并且生成由电荷泵3₁接收的第三控制信号S40₁以及由电平移动器36接收的第四控制信号S40₂。在该电路中，电荷泵3₁根据第三控制信号S40₁而被激活及停用，并且根据第四控制信号S40₂生成驱动信号S_DRV，其中第三和第四控制信号S40₁、S40₂取决于第一和第二控制信号S4、S8，其中第一和第二控制信号S4、S8又分别取决于第一和第二输入信号。

根据一个实施例，逻辑电路40被配置成生成第三控制信号S40₁以使其对应于第一控制信号S4，从而第三控制信号S40₁仅仅取决于第一输入信号S1，并且只要第一输入信号具有接通电平就保持电荷泵3₁激活。此外，逻辑电路40还被配置成生成第四控制信号S40₂，使得在第二控制信号S8具有表明第二开关6被关断的信号时第四控制信号S40₂对应于第一控制信号S4。在这种情况下，MOSFET1的操作仅仅由电荷泵和驱动单元3决定。然而，当第二控制信号S8表明将要接通第二开关6以便执行对于MOSFET1的快速关断时，第四控制信号S40₂采取对应于当MOSFET1将被关断时的信号电平的信号电平，以便防止高损耗。

根据另一实施例，逻辑电路40生成第三控制信号S40₁，使得每当第二控制信号S8表明将要接通第二开关6时第三控制信号S40₁就独立于第一控制信号S4而激活电荷泵3₁或者保持电荷泵3₁激活。这确保了驱动第二开关6并且接收电荷泵电位的电平移动器7的正确操作。

可以利用常规逻辑元件来实施逻辑电路40，其中逻辑电路40的特定设计取决于第一和第二控制信号S4、S8的特定信号电平以及第三和第四控制信号S40₁、S40₂的所期望的信号电平。

图6示出驱动电路2的另一实施例。在该驱动电路2中，在第二输入端子23处接收到的第二输入信号S2用来通过第二控制电路8激活或停用诊断电路9，其中诊断电路9通过电平移动器7接通或关断另一电子开关6。图6的驱动电路2的第一驱动单元可以如前所解释的那样来实施。诊断电路9接收可以对应于在供电端子24处接收到的供电电压V+的供电电位。

诊断电路9根据第二控制电路8所提供的控制信号S8而被激活及停用。该第二控制电路8可以如参照图4和5解释的那样来实施。诊断电路9例如当第二控制信号S8低于第二供电电位V+时被激活。

诊断电路9被配置成检测或评估电子开关1的操作状态，并且被配置成每当所述操作状态等于预定义操作状态时就通过电平移动器7接通另一电子开关6，以便关断电子开关1。诊断电路9所检测或评估的操作状态取决于电子开关1的至少一个操作参数，其中所述操作状态可以取决于电子开关1的几个操作参数。根据一个实施例，由诊断电路9评估下列操作参数中的至少一个：电子开关1的第一和第二负载端子D、S之间的电压V_DS；经过电子开关1的负载路径的电流I_DS；电子开关1的内部温度。可以按照常规且公知的方式来检测这些操作参数，因此在图5中没有明确地示出用于检测这些操作参数的电路装置。根据一个实施例，当满足下列条件中的至少一个时，电子开关1处于预定义操作状态下：电压V_DS高于电压阈值；电流I_DS高于电流阈值；以及所述温度高于温度阈值。

图7示出诊断电路9的一个实施例，其被配置成检测电子开关1的负载路径两端的电压V_DS。该诊断电路9包括生成代表所述电压阈值的参考电压V_REF的参考电压源91以及比较器92。在该实施例中，比较器92的第一输入端子被连接到MOSFET1的漏极端子D，同时第二输入端子通过参考电压源91被连接到源极端子S。比较器输出信号代表电压V_DS是高于还是低于参考电压V_REF。在诊断电路9的输出处的通过门93允许在诊断电路9被激活时把比较器输出信号传递到电平移动器7。该通过门93可以被实施为逻辑与门，其接收第二控制信号S8和比较器输出信号S92，并且只有在控制信号S8具有代表经激活的诊断电路9的信号电平时才允许比较器输出信号S92通过。

根据图8中所示的另一实施例，第二输入端子23不仅用来将第二输入信号S2施加到驱动电路2，而且第二输入端子23还用来检测电子开关1的操作状态。在这种情况下，诊断电路9被配置成调制经过电流源42的电流。当第二输入端子23被连接到接地（GND）时，可以在第二输入端子23处检测到的电流等于由电流源42提供的电流加上电流源43的电流，其中电流源42的电流由诊断电路9根据该诊断电路9检测到的操作状态来调制。可以利用图7中示意性地示出的常规电流测量器件10来测量在输出端子处的电流。该电流测量器件提供代表电子开关1的操作状态的电流测量信号S10。

根据一个实施例，电流源42被配置成生成两个不同电流，并且接收诊断电路9的输出信号S9以作为控制信号，其中当诊断电路9接通另一电子开关6时电流源42生成第一电流，以及其中当另一电子开关6被关断时电流源42生成第二电流。

虽然已经公开了本发明的各种示例性实施例，但是下述对于本领域技术人员而言将是显而易见的，即在不背离本发明的精神和范围的情况下可以做出将实现本发明的其中一些优点的各种改变和修改。下述对于本领域技术人员而言将是显然的，即可以用执行相同功能的其他部件来合适地替代。应当提到的是，参照特定图解释的特征可以与其他图的特征相组合，甚至是在还没有明确地提到这一点的那些情况下。此外，本发明的方法可以利用适当的处理器指令通过全软件实施来实现，或者可以通过利用了硬件逻辑与软件逻辑的组合以获得相同结果的混合实施来实现。对于本发明的构思的这种修改意图由所附权利要求书来覆盖。

诸如“在…下”、“以下”、“下方”、“在…上”、“上方”等等之类的空间相对术语是为了易于描述而使用的，以便解释一个元件相对于第二元件的定位。这些术语意图除了与附图中所描绘的那些不同的取向之外还包含器件的不同取向。此外，诸如“第一”、“第二”等等之类的术语还被用来描述各种元件、区域、部分等等，并且也不意图进行限制。相同的术语在整个描述中指代相同的元件。

如在这里所使用的术语“具有”、“包含”、“包括”、“包括”等等是开放式术语，其表明所述元件或特征的存在，但不排除附加的元件或特征。冠词“一个”、“一”、“所述”意图包括复数以及单数，除非上下文另有清楚地指示。

应当理解，在这里所描述的各种实施例的特征可以彼此组合，除非另有专门地说明。

虽然在这里已经示出并描述了特定实施例，但是本领域技术人员将认识到，在不背离本发明的范围的情况下可以用多种替换的和/或等同的实施来替代所示出并描述的特定实施例。本申请意图覆盖在这里所讨论的特定实施例的任何适配或变化。因此，本发明意图仅由权利要求书及其等同物来限定。

Claims

1.一种电子电路，包括具有控制端子以及第一和第二负载端子之间的负载路径的电子开关、以及具有耦合到所述电子开关的控制端子的输出端子的驱动电路，所述驱动电路包括：

第一输入端子和第二输入端子；

第一驱动单元，其被耦合在第一输入端子与输出端子之间并且包括电荷泵和驱动单元；以及

第二驱动单元，其被耦合在第二输入端子与输出端子之间并且包括耦合在输出端子与用于参考电位的端子之间的另一电子开关；

其中第一驱动单元被配置为响应于在第一输入端子处接收的信号接通及关断所述电子开关；其中第二驱动单元被配置以比所述第一驱动单元对在所述第二输入端子处接收到的信号作出响应为快的速率关断所述电子开关;其中当所述第二驱动单元关断所述电子开关时所述电荷泵保持激活并且提供足够供给所述第二驱动单元的驱动电压。

2.根据权利要求1所述的电子电路，其中，第一驱动单元还包括连接在第一输入端子与所述电荷泵和驱动单元之间的控制单元。

3.根据权利要求2所述的电子电路，其中，第一驱动单元还包括：

被配置成生成电荷泵电位的电荷泵；以及

驱动器，

其中，所述控制单元被配置成至少根据在第一输入端子处接收到的信号来激活及停用所述电荷泵和驱动单元，以及被配置成至少根据在第一输入端子处的信号来驱动所述驱动器。

4.根据权利要求3所述的电子电路，其中，所述控制单元还被配置成根据在第二输入端子处接收到的信号来驱动所述驱动器。

5.根据权利要求3所述的电子电路，其中，所述电荷泵还包括被配置成由所述控制单元激活及停用的振荡器。

6.根据权利要求2所述的电子电路，其中，所述电荷泵和驱动单元被耦合在用于供电电位的端子与第一驱动单元的输出端子之间。

7.根据权利要求1所述的电子电路，其中，第二驱动单元还包括：

耦合到第二输入端子的控制单元；

耦合在所述控制单元与另一电子开关之间的电平移动器。

8.根据权利要求7所述的电子电路，

其中，所述控制单元被配置成根据在第二输入端子处接收到的信号来提供控制信号，以及

其中，所述电平移动器被配置成根据所述控制信号对所述另一电子开关进行开关。

9.根据权利要求1所述的电子电路，

其中，第二驱动单元包括诊断电路，其被配置成根据在第二输入端子处接收到的信号而被激活及停用，以及被配置成检测所述电子开关的操作状态，以及

其中，第二驱动单元被配置成在所述诊断电路被激活时一检测到所述电子开关的预定义操作状态就接通所述另一电子开关。

10.根据权利要求9所述的电子电路，其中，第二驱动单元还包括：

耦合在第二输入端子与所述诊断电路之间的控制电路；

耦合在所述诊断电路与所述另一电子开关之间的电平移动器。

11.根据权利要求1所述的电子电路，还包括：

连接到所述电子开关的第一负载端子的第一电源系统；

连接到所述电子开关的第二负载端子的第二电源系统。

12.根据权利要求11所述的电子电路，其中，所述第一电源系统和所述第二电源系统是分别包括电池的汽车电源系统，以及其中所述第一电源系统和所述第二电源系统中的一个包括起动器。

13.根据权利要求1所述的电子电路，其中，用于参考电位的所述端子是所述电子开关的第一负载端子。

14.根据权利要求1所述的电子电路，其中，所述电子开关被实施为MOSFET。

15.一种汽车电源系统，包括：

包括第一电池的第一电源系统；

包括第二电池的第二电源系统；

电子开关，其具有控制端子以及在第一和第二负载端子之间的负载路径，其中所述负载路径被连接在第一和第二电源子系统之间；以及

驱动电路，其具有耦合到所述电子开关的控制端子的输出端子，所述驱动电路包括：第一输入端子和第二输入端子；第一驱动单元，其被耦合在第一输入端子与输出端子之间并且包括电荷泵和驱动单元；第二驱动单元，其被耦合在第二输入端子与输出端子之间并且包括耦合在输出端子与用于参考电位的端子之间的另一电子开关；

其中第一驱动电路被配置为响应于在第一输入端子处接收的信号接通及关断所述电子开关；其中第二驱动电路被配置以比所述第一驱动电路对在所述第二输入端子处接收到的信号作出响应为快的速率关断所述电子开关;其中当所述第二驱动单元关断所述电子开关时所述电荷泵保持激活并且提供足够供给所述第二驱动单元的驱动电压。

16.根据权利要求15所述的汽车电源系统，其中，第一驱动单元还包括连接在第一输入端子与所述电荷泵和驱动单元之间的控制单元。

17.根据权利要求16所述的汽车电源系统，其中，第一驱动单元还包括：

被配置成生成电荷泵电位的电荷泵；以及

驱动器，

18.根据权利要求17所述的汽车电源系统，其中，所述控制单元还被配置成根据在第二输入端子处接收到的信号来驱动所述驱动器。

19.根据权利要求18所述的汽车电源系统，其中，所述电荷泵还包括被配置成由所述控制单元激活及停用的振荡器。

20.根据权利要求16所述的汽车电源系统，其中，所述电荷泵和驱动单元被耦合在用于供电电位的端子与第一驱动单元的输出端子之间。

21.根据权利要求15所述的汽车电源系统，其中，第二驱动单元还包括：

耦合到第二输入端子的控制单元；

耦合在所述控制单元与所述另一电子开关之间的电平移动器。

22.根据权利要求21所述的汽车电源系统，

23.根据权利要求15所述的汽车电源系统，

24.根据权利要求23所述的汽车电源系统，其中，第二驱动单元还包括：

耦合在第二输入端子与所述诊断电路之间的控制电路；

25.根据权利要求15所述的汽车电源系统，其中，第一电源系统被连接到所述电子开关的第一负载端子，以及第二电源系统被连接到所述电子开关的第二负载端子。

26.根据权利要求15所述的汽车电源系统，其中，所述第一电源系统和所述第二电源系统中的一个包括起动器。

27.根据权利要求15所述的汽车电源系统，其中，用于参考电位的所述端子是所述电子开关的第一负载端子。

28.根据权利要求15所述的汽车电源系统，其中，所述电子开关被实施为MOSFET。