CN104953995B - 功率开关器件 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种功率开关器件。该功率开关器件包括：功率开关；过载控制，被适配为当与功率开关有关的量超过预定阈值时断开功率开关，以及过载限制确定电路，被适配为基于耦合到功率开关的电感调整所述预定阈值。同时本发明还提供了一种操作功率开关的方法。该方法包括：估计耦合到功率开关器件的电感，以及基于所述电感设置过载限制。

Description

功率开关器件

技术领域

本申请涉及功率开关器件和对应的方法。

背景技术

功率开关常规被用于把负载与供电电压耦合。在近些年，已经开发了装备有一个或多个诊断能力和保护特征（例如防止过载和短路事件）的“智能”功率开关器件。例如在诸如功率开关之类的功率开关器件中，可以使用MOS晶体管，并且在过载或短路事件的情况下可以断开开关（即，使得开关的端子之间不导通）。

在一些应用中，在例如由于过载或短路事件已经断开开关之后，需要重试，即开关再次闭合。例如，在一些自动化应用中，灯泡可以耦合到功率开关器件。只要灯泡的灯丝是冷的，灯丝的电阻就非常低，这类似短路。在这种情况下，功率开关器件可以断开并且然后在某个确定时间之后针对重试再次闭合。在一些应用中，在每个重试的情况下，灯丝可以被更多地加热直到其电阻足够高以保持开关闭合。然而，在例如真实短路的情况中，在功率开关器件的一些实施方式中可能进行多次重试（或甚至达到基本上无限的次数），这引起对功率开关器件的高重复应力，这可能最终导致功率开关器件的失效。

附图说明

图1是根据实施例的功率开关器件的示意图。

图2是图示根据实施例的方法的流程图。

图3是图示可以形成一些实施例的基础的功率开关器件的图。

图4是图示可以形成一些实施例的基础的功率开关器件的图。

图5是图示一些功率开关器件的特性的图。

图6是图示一些功率开关器件的特性的图。

图7和图8是图示在断路期间一些功率开关器件的特性的图。

图9是图示根据实施例的功率开关器件的示意图。

图10是图示在一些实施例中可用的过载限制的图。

图11和12是图示一些实施例的功率开关器件的特性的图。

图13是图示根据实施例的功率开关器件的电流图示例。

具体实施方式

在下面，将参考附图详细描述各种实施例。要注意的是，这些实施例仅用作说明性示例并且不被理解为限制本申请的范围。例如，虽然实施例可以被描述为包括多个特征或元件，但是这仅用于说明，并且在其他实施例中，这些特征或元件中的一些可以被省略和/或由替代特征或元件代替。另外，在一些实施例中，在不脱离本申请的范围的情况下，可以提供除了附图中描述或示出的那些之外的附加特征或元件。而且，来自不同实施例的特征或元件可以彼此组合以形成进一步实施例。

附图中示出或本文中描述的任何连接或耦合（尤其电连接或耦合）可以被实施为直接连接或耦合，即实施为没有介入元件的连接或耦合，或者实施为间接连接或耦合，即具有一个或多个介入元件的连接或耦合，只要连接或耦合的通常功能（例如传送特定种类的信息）被基本上维持即可。连接或耦合可以被实施为基于导线的连接或耦合，或者实施为无线连接或耦合，或者它们的混合。

一些实施例涉及具有断路或过载限制的功率开关，在后面简称为过载限制。当给定量（例如电压、电流或温度）达到过载限制时，功率开关被断开，从而变得在端子之间基本上不导通。在一些实施例中，耦合到功率开关的一个或多个电感性负载（例如包括由导线引起的电感）的电感被估计，并且依赖于所确定的电感来设置或调整过载限制。对电感的确定在一些实施例中可以在一系列断路的第一断路处执行。这样的系列可以例如在断路（即功率开关的断开）之后例如在功率开关断开之后的特定时间执行重试（例如功率开关的闭合）时发生。

通常，在本申请的情境下，功率开关可以被描述为包括一个或多个控制端子以及两个或更多负载端子。功率开关的断开和闭合可以通过向一个或多个控制端子施加一个或多个信号来控制。当功率开关闭合时，它在其负载端子的至少两个之间提供低欧姆连接，使得电流可以在负载端子之间流动。当开关断开时，功率开关展示其负载端子之间的阻断特性，即是高欧姆的，使得基本上没有电流可以在负载端子之间流动（其中除了不期望的效应，如漏电流等，其可以在真实器件中发生）。

在一些实施例中，功率开关可以使用场效应晶体管（如MOS晶体管）来实施。在这样的情况下，负载端子可以对应于场效应晶体管的源极和漏极端子，并且控制端子可以对应于场效应晶体管的栅极端子。

现在转向图，图1示出根据实施例的功率开关器件的示意框图。图1的功率开关器件包括功率开关10。功率开关10的第一负载端子与第一供电电压11（例如正供电电压）耦合。电感12表示功率开关10和第一供电电压11之间耦合（例如接线）的电感。功率开关10的第二负载端子与负载17耦合，负载17继而与第二供电电压14（例如地或负供电电压）耦合。电感13表示负载17和功率开关10之间耦合的电感，例如接线的电感。另外，在一些情况下，负载17也可以具有不可忽略的电感。因此，在图1的示例中，耦合到功率开关10的总电感可以基本上由电感12和13以及负载17的电感给出。在一些应用中，这些电感中的一个或多个可以是可忽略的。

功率开关10的控制端子耦合到过载控制16。过载控制16可以被配置为在某些状况下断开功率开关10，例如当达到关于例如功率开关上的电压降、流动穿过功率开关的电流和/或功率开关的温度的过载限制时。针对断路（即功率开关的断开）的其他准则也可以被使用。在一些情况中，如稍后将被更加详细解释的那样，断开功率开关可以使得存储在电感12和13或耦合到功率开关10的其他电感中的能量经由功率开关被“放电”，尤其被钳位。对于这个钳位，如稍后将被解释的，可以提供特定钳位电路（像齐纳二极管），或可以使用功率开关（像可以击穿的固有反向偏置二极管）的固有属性。因此，在对于更大电感12、13（或负载17的电感）的一些情况中，当断开开关直到放电结束时，更大的电流可以流动。

在一些实施例中，上面提到的过载限制由过载限制确定电路15确定。在实施例中，过载限制确定电路15可以被配置为依赖于耦合到功率开关10的电感（例如总电感）来设置上面提到的过载限制。例如，对于更高的电感，过载限制可以被减小。在一些实施例中，例如在第一断路期间，可以基于功率开关器件两端的电压高于限制的持续时间来估计电感。在随后的例如由于重试的断路中，则由过载限制确定电路15确定的新过载限制可以被使用。

在图2中，图示根据实施例的方法的流程图被示出。应当注意的是，图2的方法仅用作方法的示例，并且在其他实施例中，其他方法（例如包括对所描述方法的附加动作或事件的方法或者包括所描述方法的替代动作或事件的方法）可以被提供。

在图2中的20处，提供功率开关。例如，在一些实施例中，可以提供包括场效应晶体管（像MOSFET）的功率开关，但是在其他实施例中，其他种类的开关可以被使用。

在21处，例如基于断路期间的时间测量来估计耦合到功率开关的电感。在22，基于电感调整过载限制。当与过载限制相关联的量（像电压或电流）达到过载限制时，例如功率开关可以被断开。

图2的实施例的方法可以例如使用图1的功率开关器件或下面进一步讨论的任何功率开关器件来实施，但是也可以独立于这些功率开关器件而被使用。

在图3中，示出包括功率开关和与功率开关相关联的各种电路的功率开关器件。图3的功率开关器件可以形成各个实施例的基础。例如，在一些实施方式中，图3的功率开关器件可以与过载限制确定（像图1的过载限制确定15）组合。

图3的功率开关器件包括MOSFET 30，其充当功率开关以选择性地把供电电压（例如电池电压VBat）与负载耦合在一起，在图3的情况中该负载由灯泡37表示。功率MOSFET 30的栅极端子耦合到栅极驱动器和电平转换器36的输出。经由栅极驱动器和电平传感器36，使用开——关信号，该开关可以被选择性地打开或关闭，在本申请的情境中“开”状态对应于闭合状态，并且“关”状态对应于断开状态。

栅极驱动器和电平转换器36附加地从温度传感器接收信号，温度传感器在图3的示例中由晶体管31和电流源32形成。晶体管31可以是双极晶体管，其PN结随改变的温度而改变其特性。在其他实施例中，可以使用温度传感器的任何其他常规实施方式。

另外，图3的功率开关器件包括电流限制器33。通过测量感测电阻器34两端的电压降，电流限制器33接收经由功率MOSFET 30的负载端子流动的电流的量度，并且可以控制功率MOSFET 30的栅极端子以防止过流。也可以提供其他电路，例如，用于电流限制的分流电阻器。另外，齐纳二极管钳位电路35被提供作为过压保护。应当注意的是，示出的功率开关器件仅用作说明性目的，并且在其他功率开关器件中，例如可以仅提供示出的特征或元件和/或替代特征或元件中的一些。

在图4中，用作各实施例基础的功率开关器件的另外示例与关联的电路一起被示出。在图4的示例中，功率开关器件42包括作为功率开关的功率MOSFET 43，其在图4的示例中用于耦合供电电压（例如电池电压）417与负载422。在图4的示例中，负载由灯泡符号表示，但是也可以使用其他负载。

从供电电压417到功率开关器件42的供电电压输入的接线的阻抗（尤其是电阻和/或电感）在图4中标记为418，并且从功率开关器件42的输出焊盘420到负载422的接线的阻抗（例如电阻和/或电感）在图4中标记为419。在一些实施例中，功率开关器件42的所有元件可以在单个芯片管芯上实施，但是其他实施例可以使用多于一个芯片管芯。另外，可以提供输出电容421，并且在一些实施例中功率开关器件42可以经由电阻器45耦合到地。

功率开关器件42可以由微控制器40控制，微控制器40可以与功率开关器件42耦合，如示出的，在耦合中包括电阻器41。然而，这仅用作示例。

来自微控制器40的信号经由ESD保护电路47被提供给功率开关器件42的驱动器逻辑48。驱动器逻辑48控制栅极控制和电荷泵414，栅极控制和电荷泵414继而控制功率MOSFET 43的栅极端子。

另外，功率开关器件42在示出的实施例中包括温度传感器412（例如，如图3中所示），其用于在过温检测410处检测过温。过温检测410耦合到驱动器逻辑41并且可以例如在检测到过温的情况下控制驱动器逻辑48断开功率MOSFET 43。

另外，图4的实施例的功率开关42包括负载电流感测和断开负载检测电路415，其可以感测负载电流。依赖于负载电流，驱动器逻辑48可以被控制为断开或闭合开关。另外，过流开关限制413可以被设置为在达到其时开关43可以例如被断开。这个功能可以例如对应于图4的电流限制器33。

另外，图4的功率开关器件可以包括：电压传感器49，用于监视供电电压417和响应于供电电压417而控制驱动器逻辑48；以及正向电压降检测416，用于检测功率开关43两端的电压降并且再次响应于电压降而控制驱动器逻辑48。

另外，晶体管43可以具有反向偏置二极管44，反向偏置二极管44采用寄生二极管的形式或有意实施的二极管的形式，并联耦合到晶体管43的源极和漏极端子，反向偏置二极管44在断路情况中可以形成耗散路径。例如，在图4中由箭头所示的负载422短路的情况下，高电流可以被感测到，并且过电流开关限制413可以控制功率开关413断开，这还称为紧急断路。在这种情况下，存储在电感418、419中的能量可以经由二极管44放电。这在一些情况中可以导致功率开关43的相当高的温度。

这种短路不仅可以由于接线故障、负载故障或其他故障而出现，而且对于某些应用还可以是固有的。例如，如果像图3的负载37或图4的负载422那样的负载是所示的灯泡，则当第一次接通灯泡时，即闭合关联的功率开关时，灯泡的灯丝仍然是冷的。灯泡的冷灯丝通常具有非常低的电阻，类似于短路。在这样的情况下，功率开关42可以例如由微控制器40控制以在由于过流而紧急断路之后重复地重试接通灯泡。在一些情况中，随着每次重复，灯泡的灯丝可以被更多地加热，从而增加其电阻，直到获得稳定操作。在一些情况下，必要重复或重试直到达到这种灯泡的稳定状态的次数可能依赖于电压。例如，在自动化应用中，供电电压可能不是非常稳定，从而导致变化。

这种特性图示在图5中。图5示出针对三个不同的供电电压经由功率开关接通冷灯泡的示例。在图5中，描绘了电流对时间。曲线52示出相对低电压的特性，在这种情况中，在示例中，由于电流低于断路限制，不执行紧急断路。曲线51示出稍微高电压的特性，其中电流（例如由于更高的电压）超过断路限制（其在本情况中可以是大约80A），从而导致紧急断路。在示出的示例中，在达到稳定操作前需要七次重复接通。曲线50示出甚至更高电压的特性，其中需要甚至更多次的重复。如针对曲线51和50可以看见的，与先前的尝试相比，每次重复的电流缓慢减小，这例如是由于灯泡的灯丝逐渐升温并且因此增加其电阻，这继而导致更低的电流。

在图6中，曲线60示出真实短路情况下的示例性特性。在这种情况下，可以执行许多次重复，除非使用的功率开关器件具有固有的重复限制（例如8次重复、10次重复等），在该重复限制之后例如控制微控制器（像图4的微控制器40）将停止任何进一步的重试并且使得功率开关器件永久断开，例如直到在短路连接修复之后在外部施加重置。

应当注意的是，开关被施加的过载状况在实施例中可以由各种不同的手段检测到。例如，可以监视功率开关的温度（例如使用图3的温度传感器31、32或图4的温度传感器412）。当温度限制（例如大约150°C和200°C之间）被超过时，可以断开功率开关。在其他实施例中，温度上升可以被当做准则，例如温度上升超过特定阈值。例如，这种阈值可以在60和100 K之间，例如大约80 K。在其他情况下，附加地或替代地并且如已经提到的那样，可以使用电流限制，例如在60和100 A之间，例如大约80 A。附加地或替代地，如果屏蔽效应晶体管被用作开关，则使用的开关两端的电压降（例如漏极——源极电压）可以被取得。在一些实施例中，电压可以仅在打开之后和/或在消隐时间之后的过渡阶段之后被监视。依赖于使用的技术，电压阈值可以例如大约为2伏特。上面的准则可以被组合。例如，当上面提到的准则之一被满足时，可以执行断路，即开关的断开。在其他实施例中，上面准则中的仅一个或一些可以被使用。

为了图示过载事件期间各个参数的特性（过载事件导致紧急断路（即功率开关的断开）以及例如存储在电感中的能量的放电），图7图示了这种事件期间电流、温度和电压的特性。曲线71图示负载电流。在电流超过100 A一点时，启动开关的断开。曲线70图示该事件期间功率开关上的漏极——源极电压。最后，曲线72图示功率开关的温度。如可以看见的，由于功率开关断开之后的放电（例如从电感）钳位，温度显著上升。在图7的右侧壁上通过施加电压等同来图示温度尺度。

图8示出针对三个重复事件的与图7类似的图形。曲线80图示漏极——源极电压，曲线81图示温度并且曲线82图示负载电流。如提到的，在一些实施例中，重复的次数可以是预定的或者可以是用户可配置的，例如零次（无重复），重复的整数次或无限次（即无限次重试）。

如已经提到的，这种重试（即重复）随着关联温度的上升可能例如缩短所使用的功率开关的寿命或导致功率开关的失效。

在一些实施例中，过载限制（例如电流限制）基于估计的电感来调整。例如，对于耦合到功率开关的更高电感，在断路事件（像紧急断路）期间可以耗散更多的能量，并且因此在一些实施例中使用更低的限制。相反地，对于耦合到功率开关的更低的电感，更少的能量可以被存储在电感中，并且因此在功率开关断开的情况下更少的能量被耗散。因此，在这种情况下，可以采用更高的限制。

在一些实施例中，可以基于在功率开关钳位以使例如电感放电或二极管（像图4的二极管44）雪崩击穿用于这个放电期间负载电流的持续时间来估计电感。在这种钳位期间的电流可以利用下面的一阶模型来估计：

(1)。

在等式（1）中，I_D是漏极电流，t是时间，R_load是负载和电感器电阻，L_load是电感，V_CL是钳位电压并且V_bat是供电电压，像图4的供电电压417或图1的供电电压11。通过积分，钳位时间t_CL可以根据下式被写出：

, (2)

其中I_pk是在钳位期间流动的峰值电流。等式（2）可以被近似为：

(3)。

根据等式（3），根据下式可以得出对负载L_load的估计：

(4)。

峰值电流I_pk可以由于阈值而被预定。钳位电压V_CL可以例如遵循功率开关的设计，即在实施例中可以是功率开关的固有属性。因此在这种情况下，通过测量钳位时间t_CL，可以根据等式（4）估计负载电感L_load。

在实施例中，基于估计的负载，则断路阈值（例如电流限制）可以被调整或确定。使用这种技术的说明性实施例在图9中被示意性地图示。在图9中，示意性地图示功率开关器件，该功率开关器件使用基于估计的电感可适配的过载限制。在图9中，为了清楚起见，主要描绘了与过载限制的调整相关联的部件。然而，图9的实施例可以包括另外的特征，例如参考图1、3和/或4图示的功率开关器件的特征中的一个或多个。

图9的功率开关器件包括作为功率开关的场效应晶体管90。场效应晶体管90的源极端子与供电电压V_sub耦合，到供电电压V_sub的接线的电阻由电阻器910表示，并且电感由电感911表示。场效应晶体管90的漏极端子与负载耦合。到负载的接线的电阻以及可能地负载自身的电阻由电阻器913表示，并且对应的电感由电感914表示。

功率开关器件包括过载检测电路92，其检测过载状况，例如像上面已经解释的（例如通过监视电流、温度、漏极——源极电压等）。在检测到过载的情况下，过载检测电路92控制栅极驱动器91以断开开关90。

功率开关器件93可以由控制器（像微控制器98）控制，控制器可以例如在正常操作期间（例如在过载状况之外）控制功率开关器件的断开和闭合。

另外，功率开关器件93包括过载限制适配电路94以基于估计的电感适配过载限制。过载限制适配电路94接收关于漏极电流I_D和/或漏极——源极电压V_DS的信息以识别钳位事件，如例如图7中图示的，并且还估计电感。如在图915中示意地所示的，钳位电压V_CL对应于钳位期间的源极漏极电压V_DS。

对于钳位的识别，例如已经参考图7讨论的和如图9的插图915中再次示出的典型波形可以被使用，或者来自过载检测92的信号可以被用于指示钳位事件。线电感估计器95可以测量源极漏极电压V_DS高于预定阈值V_CLIM的时间，作为钳位时间t_CL。钳位还可以通过源极漏极电压超过这个预定阈值被检测。峰值电流I_pk可以被确定为电流I_D的峰值，或者可以被设置为电流过载限制，如果电流值被用作限制的话。另外，线电感估计器95可以基于电流阈值把钳位电压V_CL设置到预定值，或者可以把V_CL确定为在钳位事件期间V_DS的最大值。

基于这些参数，根据等式（4），线电感估计器95估计耦合到功率开关器件的电感，在图9中标记为并且表示电感911、914的总和的估计。如由96指示的，基于某个过载限制适配法则，过载限制然后被适配到估计的电感。

例如，存储估计的线电感和过载限制（像电流限制）之间的关系的查找表可以被存储并且用于适配过载限制，如由图9中的插图99指示的。例如，在一些实施例中，通过把对应于I_pk的过电流限制适配到电感L，“钳位能量”E = (L/2) x I_pk ²可以被保持为恒定或者甚至被减小。换句话说，对于更高估计的电感，电流限制可以被减小。也可以使用其他方法，例如，过载限制和估计的电感之间的线性关系。

在估计的电感达到特定阈值之后总能量保持恒定的示例在图10中被示意性地示出。在图10中，针对所有电感，曲线100示出初始电流限制，作为处于90 A的示例。曲线101示出适配之后的电流限制。对于超过大约5μH的估计的电感，电流限制遵循二次曲线被减小以便保持能量恒定。曲线102示出针对根据曲线100的恒定限制的能量。这里，能量随电感线性增加。曲线103示出在根据施加的曲线101的限制的情况下的能量。这里，对于超过大约5μH的电感，能量被保持恒定。

为了进一步图示这个，在图11和12中，图示了根据使用例如图10中示出的示例性限制的实施例图示功率开关的特性的示例。图11图示四个不同电感的电流。针对图11的示例，假设过载限制的减小开始时的阈值大约为5μH，也如图10中使用的那样。再次要强调的是，给出任何数值仅用于说明的目的，并且依赖于实施方式可以施加其他值。

曲线110示出估计的电感在阈值以下的示例性特性。这里，对所有重试施加相同的限制。

曲线111表示电感稍微高于阈值情况下的特性，其中电流限制被调整。如可以被看见的，曲线111中的第二和第三峰值稍微低于第一峰值，这是由于减小的电流限制。

曲线112图示甚至更高电感的特性，例如大约9μH。这里，电流限制被进一步减小，从而导致更小的第二和第三峰值。最后，曲线113图示在甚至更高的估计电感（例如大约13μH）情况下漏极电流的重启特性。这里，第一峰值之后的峰值被甚至进一步减小。应当注意的是，在图11的示例中，所有曲线110-113的第一峰值的高度近似相等，因为第一峰值（即第一断路）用于估计电感，如已经参考图9简要解释的。

电流限制的减小导致例如功率开关的温度增加的减小。这在图12中被图示。图12中的曲线121（类似于图11的曲线）示出漏极电流的特性。曲线122图示功率开关（像MOS晶体管）的温度的对应特性。如从图12能够看见的，针对第二和第三峰值的温度被显著减小，这可以增加功率开关器件的寿命。

具体来说，在实施例中，通过例如基于电感来减小电流限制（或另一限制，像电压限制或温度限制），在功率开关器件中耗散的能量在一些实施例中可以被保持在如下范围中：较小可能引起器件的失效。

为了进一步说明，图13图示了根据实施例的功率开关器件的示例性电路实施方式。虽然在图13中示出了许多细节，但是在其他实施方式中，可以使用其他器件、部件或技术。

功率开关器件130包括充当功率开关的MOS晶体管130。电荷泵134用于经由控制开关1312来驱动晶体管130的栅极端子，经由控制开关1312，功率开关可以被选择性地断开和闭合。

为了感测MOS晶体管130的漏极电流，提供缩放的晶体管131，其关于晶体管130被缩放（即例如具有更小的尺寸，像栅极尺寸）。例如，晶体管131和130之间的尺寸比率（缩放因子）可以大约为1：10000，但是也可以使用其他值。这暗示晶体管131的漏极电流以缩放因子小于晶体管130的漏极电流。例如，对于上面使用的1：10000的缩放，经由晶体管130流动的90 A的电流将对应于经由晶体管131流动的9 mA的电流。经由晶体管131的这个电流使用感测电阻器132来测量。对应于该电流的晶体管132的电压降被馈送给比较器133的第一输入。

另外，设置阈值的参考电流流动经过电阻器1310。为了减小功率耗散，例如参考电流可以大约为数十微安培。电阻器1310处的电压降对应于电流限制并且被馈送给比较器133的另外输入。

当感测的经由电阻器132的电流超过由流动经过电阻器1310的参考电流确定的阈值时，比较器133的输出信号断开功率开关130以防止过载。

如现在将在下面将被解释的那样，可以基于耦合到功率开关的估计的电感来调整参考电流并且因此调整电流限制。

VDS监视器136监视开关130的漏极——源极电压。如果漏极源极电压超过预定阈值，则VDS监视器136可以例如输出逻辑值，该逻辑值指示阈值被超过。这个电压阈值例如可以对应于参考图9讨论的电压V_CLlim。VDS监视器136的输出耦合到与门137。另外，与门137经由电平转换器138接收比较器133的输出。电平转换器138用于把比较器133的输出转换为适应于与门137的逻辑电平。利用所描述的配置，在图13的实施例中，例如在漏极——源极电压超过预定阈值并且由于超过电流电平的紧急断路已被比较器133执行的情况下与门137输出例如逻辑1。在这种情况下，由框137指示的计数器135对该状况持续期间的持续时间进行计数，例如由时钟信号1313计时，时钟信号1313可以例如具有大约5 MHz的频率，但是也可以使用其他值。这个计数基本上对应于上面提到的时间t_CL的测量。

依赖于计数，即持续时间，在图13的实施例中，计数器135输出4位信号D0-D3，所述信号D0-D3对于与相应的电流源耦合的四个开关S1-S4起作用。电流源继而耦合到带隙电压。电流源和开关因此充当简单的数模转换器1311，把计数器135的数字输出转换为电流。经由运算放大器138，由这些电流源输出的总电流控制晶体管139，晶体管139继而控制上面提到的参考电流。因此，依赖于持续时间（其如上面解释的那样依赖于电感性负载）调整参考电流并且因此调整电流限制。

在图9中，新的过载限制随后例如经由锁存器97被转发给过载检测92。

如已经提到的，其他技术（例如查找表）是同样可能的。

另外，在图13的实施例中，使用了一些电流镜（尤其PMOS电流镜）。在一些实施例中，仅可以在一系列断路中的第一断路期间执行上面描述的时间测量，例如在电感在各个断路之间不改变的配置中。

对于重置计数器135，可以施加重置脉冲，在此时初始电流限制被重新确立。

如上面已经提到的，除了电流限制之外，这里公开的技术还可以被应用于其他限制，像温度限制或电压限制。

另外，如已经强调的，描述和示出的实施例仅用作非限制性示例，并且其他实施例也可以被使用。

Claims (19)

1.一种功率开关器件，包括：

功率开关；

过载控制，被适配为当与功率开关有关的量超过预定阈值时断开功率开关，以及

过载限制确定电路，被适配为基于耦合到功率开关的电感调整所述预定阈值，以保持在断开所述开关之后经放电的钳位能量处于或低于预定值。

2.根据权利要求1的功率开关器件，其中所述量包括从由以下各项构成的组中选择的至少一个量：流动经过功率开关的电流、功率开关两端的电压降或功率开关的温度。

3.根据权利要求1的功率开关器件，其中过载限制确定电路被适配为估计耦合到功率开关的电感并且基于所估计的电感调整预定阈值。

4.根据权利要求3的功率开关器件，其中过载限制确定电路被配置为基于过载之后钳位的持续时间来估计电感。

5.根据权利要求3的功率开关器件，其中过载限制确定电路包括查找表，用于把所估计的电感转换为过载限制。

6.根据权利要求1的功率开关器件，其中过载限制确定电路被适配为在一系列功率开关的断开的功率开关的由于过载的第一次断开之后调整过载限制。

7.根据权利要求1的功率开关器件，其中过载限制确定电路包括计数器，所述计数器被适配为测量在功率开关已被断开之后功率开关两端的电压超过预定电压的持续时间。

8.根据权利要求1的功率开关器件，其中过载限制确定电路包括模数转换器。

9.根据权利要求1的功率开关器件，其中功率开关包括场效应晶体管。

10.根据权利要求1的功率开关器件，还包括控制电路，用于控制功率开关器件以在功率开关由于过载而被断开之后再次闭合功率开关。

11.根据权利要求1的功率开关器件，其中过载控制包括比较器。

12.一种操作功率开关的方法，包括：

估计耦合到功率开关器件的电感，以及

基于所述电感设置过载限制；

其中估计电感包括测量在功率开关由于过载而断开之后放电的持续时间。

13.根据权利要求12的方法，其中测量持续时间包括测量在功率开关两端的电压超过预定阈值期间的持续时间。

14.根据权利要求12的方法，其中所测量的时间被认为是所述电感的度量。

15.根据权利要求12的方法，其中根据L = t_CL x V_CL/I_pk来估计所述电感，其中t_CL是所测量的时间， V_CL是所述持续时间期间功率开关器件两端的电压，并且I_pk是峰值电流。

16.根据权利要求12的方法，其中设置过载限制包括设置电流限制。

17.一种功率开关器件，包括：

开关晶体管，

另一晶体管，与开关晶体管并联耦合并且关于开关晶体管被缩放，所述另一晶体管的负载端子与感测电阻器和比较器的输入耦合，

比较器的另一输入，耦合到参考电阻器，以及

参考电流调整电路，被适配为基于耦合到开关晶体管的电感来调整到参考电阻器的参考电流，所述参考电流调整电路被配置为基于在所述开关晶体管由于过载而断开之后钳位的持续时间来估计所述电感。

18.根据权利要求17的功率开关器件，其中参考电流调整电路包括与监视电路耦合的计数器，所述监视电路监视开关晶体管的负载端子之间的电压。

19.根据权利要求18的所述器件，还包括与计数器耦合的数模转换器。