CN108206684B

CN108206684B - 开关器件和方法

Info

Publication number: CN108206684B
Application number: CN201711364072.4A
Authority: CN
Inventors: A.迈尔; L.佩特鲁齐; F.罗马诺
Original assignee: Infineon Technologies AG
Current assignee: Infineon Technologies AG
Priority date: 2016-12-16
Filing date: 2017-12-18
Publication date: 2022-02-25
Anticipated expiration: 2037-12-18
Also published as: US10454469B2; CN108206684A; DE102016124611A1; US20180175855A1

Abstract

讨论了与开关相关的器件和方法。可以检测反向电流状况，并且在检测到反向电流状况的情况下，可以将与开关驱动器相关联的节点（OUT_R）处的电压驱动到预定电压。

Description

开关器件和方法

技术领域

本申请涉及开关器件并且涉及用于操作开关器件的方法。

背景技术

功率开关常规用于将负载与电源电压耦合。近年来，已经开发了“智能”功率开关器件，该“智能”功率开关器件装备有例如抵抗过载和短路事件的一个或多个诊断能力和保护特征。在一些实现方式中，在功率开关器件中，MOS晶体管可以被用作将负载选择性地耦合到电源电压的功率开关。这种功率开关例如在现代汽车和工业系统中使用以代替用于具有中到高电流负载的低电压应用的常规熔断器和机电开关。在这种应用中，功率开关器件的第一负载端子（也被称为输入端子）被耦合到电源电压，并且功率开关器件的第二负载端子（也被称为输出端子）被耦合到要被供应功率的负载。在这种配置中，可能出现所谓的反向电流状况，在该状况中第二负载端子（输出端子）处的电压高于第一负载端子（输入端子）处的电压。由于寄生双极晶体管在这种情况下变得导通，所以可能无法接通功率开关器件，然而这对于某些应用可能是期望的。

在这方面，在DE 196 06 100 A1中公开了常规功率开关器件。

因此，目的是提供功率开关器件和对应的方法，其中在反向电流状况的情况下功率开关器件也可以可靠地接通。

发明内容

提供了如权利要求1中所限定的开关器件和如权利要求15中所限定的方法。从属权利要求限定了其他实施例。

根据实施例，提供了一种开关器件，该开关器件包括：

开关，包括控制端子、第一负载端子和第二负载端子，

耦合到开关的控制端子的开关驱动器，

反向电流检测器，被配置为检测开关的第一和第二负载端子处的反向电流状况；

电压驱动器，被配置为响应于反向电流检测器检测到反向电流状况而将与开关驱动器相关联的节点驱动到预定电压。

根据另一实施例，提供了一种方法，该方法包括：

检测开关处的反向电流状况，以及

响应于检测到所述开关处的反向电流状况，将与驱动所述开关的开关驱动器相关联的节点驱动到预定电压。

以上发明内容仅旨在给出对一些实施例的一些方面的简要概述，并且不应被解释为限制性的。具体来说，其他实施例可以具有与上面讨论的各项不同的特征、组件或元件。

附图说明

图1是图示根据实施例的开关器件的图。

图2图示了作为可以实现实施例的示例性环境的功率开关器件。

图3A至图3D是图示功率开关器件的各种状况的说明图。

图4是用于图示反向电流状况的效果的图。

图5是用于图示反向电流状况的效果的半导体结构的剖视图。

图6是图示根据实施例的开关器件的电路图。

图7是图示根据另一实施例的开关器件的电路图。

图8是图示用于开关器件的测试设置的图。

图9是图示用于开关器件的特定实现方式的测试结果的图。

图10是图示根据实施例的方法的流程图。

图11是图示根据另一实施例的开关器件的电路图。

具体实施方式

以下将参考附图详细描述各种实施例。必须注意的是，这些实施例仅用作说明性示例，并且不被解释为限制本申请的范围。例如，尽管实施例可以被描述为包括多个特征或元件，但是这仅仅用于说明目的，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/或被替代特征或元件替换。此外，在一些实施例中，在不背离本申请的范围的情况下，还可以提供除了在本文中描述或在附图中示出的特征或元件之外的特征或元件，例如在功率开关中常规使用的特征或元件。来自不同实施例的特征或元件可以彼此组合以形成另外的实施例。关于实施例之一描述的变化或修改也可以应用于其他实施例。

在附图中示出或本文中描述的任何直接电连接或耦合，即没有中间元件的连接或耦合，也可以被实现为间接连接或耦合，即与一个或多个附加中间元件的连接或耦合，反之亦然，只要连接或耦合的一般功能（例如传送某种信息或信号或提供某种控制）基本上被保持。连接或耦合可以被实现为基于导线的连接或耦合或者被实现为无线连接或耦合或它们的混合。

通常，在本申请的上下文中，开关（如功率开关）可以被描述为包括一个或多个控制端子和两个或更多个负载端子。功率开关的断开和闭合可以通过将一个或多个信号应用到所述一个或多个控制端子中的至少一个来控制。当功率开关闭合（也被称为接通或处于接通状态）时，它在其负载端子中的至少两个负载端子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（也被称为关断或处于关断状态）时，功率开关在其负载端子之间呈现阻断行为，即高欧姆，使得基本上没有电流可以在负载端子之间流动（除了在真实器件中可能发生的不期望的效果，如漏电流等）。例如，当用作功率开关时，一个负载端子可以被耦合到负载，并且另一个负载端子可以被耦合到电源电压，如电池电压，以经由功率开关将负载选择性地与电源电压耦合。选择性地将负载与正电源电压耦合的功率开关也被称为高侧开关，而将负载与负电源电压或地耦合的功率开关也被称为低侧开关。

在一些实施例中，这种开关可以使用如MOS（金属氧化物半导体）晶体管的场效应晶体管（FET）来实现。在该情况下，负载端子对应于MOS晶体管的源极端子和漏极端子，并且用于断开和闭合开关的控制端子对应于栅极端子。在其他实施例中，开关可以使用双极晶体管来实现。在这种情况下，负载端子对应于发射极端子和集电极端子，并且用于断开和闭合开关的控制端子可以对应于基极端子。在其他实施例中，可以使用绝缘栅双极晶体管（IGBT）。在这种情况下，负载端子对应于发射极端子和集电极端子，并且用于断开和闭合开关的控制端子可以对应于基极端子。在一些功率开关中，除了用于断开和闭合开关的控制端子以及上述负载端子之外，还可以提供包括控制端子的另外端子用于诊断功能。

在一些实施例中，可以在开关器件中检测反向电流状况，并且响应于检测到反向电流状况，可以将与控制所述开关器件的驱动器电路相关联的节点驱动到预定电压，例如驱动到电源电压。在一些实施例中，这可以确保即使在反向电流状况的情况下开关器件也可以被可靠地接通（即，被促使到闭合状态）。

现在转到附图，图1是图示根据实施例的开关器件的简化框图。

图1的开关器件包括开关10。开关10可以例如是晶体管开关，例如金属氧化物半导体（MOS）晶体管，但不限于此。开关10的第一负载端子被耦合到第一端子11，并且开关10的第二负载端子被耦合到第二端子12。在操作中，例如第一端子11可以被耦合到电源电压，如电池电压，并且第二端子12可以被耦合到负载。通过经由开关驱动器16控制开关10的控制端子13，第一端子11和第二端子12可以选择性地彼此电耦合和彼此去耦合。以该方式，例如，负载可以被选择性地耦合到电源电压。

图1的开关器件还包括耦合到第一端子11和第二端子12的反向电流检测器15。反向电流检测器15检测反向电流检测器状况。例如，如果端子12处的电压超过端子11处的电压，例如电源电压耦合到端子11，则反向电流检测器15可以检测到反向电流状况。

如果反向电流检测器15检测到反向电流状况，则它控制电压驱动器14将与开关驱动器16相关联的节点驱动到预定电压。例如，在该情况下，电压驱动器14可以将还耦合到第一端子11的电源电压与向开关驱动器16供电的节点耦合。该节点可以是另外将被推或拉至第二端子12处的电压和/或将保持浮动的节点。以这种方式，如稍后将更详细地解释的，在一些实施例中，可以防止在开关驱动器16的一些实现方式中形成的寄生双极晶体管变为导通，这进而可以使得开关驱动器16能够接通开关10，即使在反向电流状况的情况下。

使用关于图1所解释的反向电流检测器的概念可以例如被并入到智能功率开关器件中。图2图示了用作示例性环境的智能功率开关器件，可以在该示例性环境中实现参考图1公开的或稍后参考图3至图9公开的技术。

图2的功率开关器件包括MOSFET 20，MOSFET 20充当功率开关以选择性地将电源电压（在该情况下是电池电压VBat）与负载耦合。在图2的情况下，该负载由灯泡27表示，但是可以使用其他类型的负载。电池电压VBat是电源电压的示例，如参考图1所解释的那样可以检测该电源电压的欠电压。功率MOSFET 20的栅极端子被耦合到栅极驱动器和电平移位器26的输出。经由栅极驱动器和电平移位器26，使用接通-关断信号，开关可以被选择性地接通或关断，其中如上所解释的接通状态对应于功率MOSFET 20闭合的状态，并且关断状态对应于断开状态。接通-关断信号是控制输入连接（如图1的控制输入连接13）上的信号的示例，该控制输入连接可以用于对存储器元件供电以存储关于检测到的欠电压状况的信息。

在图2的实施例中，栅极驱动器和电平移位器26另外接收来自温度传感器的信号，该温度传感器在图2的示例中由晶体管21和电流源22形成。晶体管21可以是双极晶体管，其pn结随着改变温度而改变其行为。在其他实施例中，可以使用温度传感器的任何其他常规实现方式。

此外，图2的功率开关器件包括限流器23。限流器23通过测量跨感测电阻器24的电压降来接收流经功率MOSFET 20的负载端子的电流的度量，并且可以控制功率MOSFET 22的栅极端子，防止过电流。还可以提供其他电路，例如用于电流限制的分流电阻器。此外，提供齐纳二极管箝位器25作为过电压保护。应该注意，所示出的功率开关器件仅用于说明目的，并且在其他功率开关器件中，例如可以仅提供图2中所示的特征或元件中的一些和/或替代特征或元件。

现在将参考图3至图5来进一步解释反向电流和与之相关联的问题。

图3A至图3D示出了各种切换情况。图3A至图3D中的每一个图示了特定切换情况，并且示出了用于控制开关、电流I_L和开关的状态“DMOS状态”的控制信号IN的示例。DMOS晶体管（双扩散金属氧化物半导体场效应晶体管）是可以在一些实施例中使用的开关的示例。

图3A图示了控制输入IN始终处于接通开关的电平的情况，并且开关的状态对应地始终接通。无论电流从正常电流改变为反向电流还是反之，都保持该接通状态。

图3B图示了与图3A的情况类似的情况，但是控制信号IN处于指示关断状态的电压电平，并且开关因此一直处于关断状态。而且在这里，保持关断状态，不管正常或反向电流。

图3C图示了针对本文讨论的一些实施例的特别感兴趣的情况。在此，最初，控制信号IN指示关断状态，并且在一段时间之后开关将被接通。然而，在图3C的情况下，该从关断到接通的切换在反向电流状况期间发生。理想地，开关应当接通，如DMOS状态所指示的。然而，在一些常规解决方案中，由于寄生晶体管效应而导致可能无法可靠地确保这一点。文本讨论的实施例（例如图1的实施例）可以通过将与开关驱动器相关联的节点驱动到预定电压来确保在这种情况下开关被可靠地接通。

图3D图示了与图3C相反的情况，其中开关最初通过对应控制信号IN接通，并且然后在反向电流状况期间被关断。这种情况通常比图3C中所示的接通开关的问题少。

图4是进一步图示开关器件中反向电流的效果的电路图。图4图示了使用MOS晶体管40（例如DMOS晶体管）作为开关的开关器件。

晶体管40包括体二极管41。提供晶体管40以将端子43处的电源电压VS选择性地耦合到输出端子44，输出端子44例如进而可以与负载耦合。电流源42象征外部的反向电流。

栅极驱动器48被耦合到晶体管40的栅极端子，以控制关断晶体管40。与栅极驱动器48相关联的节点out_r经由电阻器47耦合到输出端子44。数字49指示电流源，电流源图示了从电荷泵电路412提供到晶体管40的栅极端子的电流。反向电流也由图4中的箭头45指示。只是为了给出数字示例，在图4的反向电流状况下，VS可以是13.5伏，并且输出端子44处的电压可以是14.5伏，导致OUT_R处的电压也是14.5伏。

数字410图示了寄生晶体管，寄生晶体管在一些示例中由实现栅极驱动器48的半导体结构形成，如稍后将参考图5更详细解释的。

在反向电流状况中，如虚线箭头46所指示的，经由电阻器47，寄生晶体管410被触发，即接通。如箭头411所指示的，这将栅极电压Vgate下拉到VS电位（寄生晶体管410处于饱和：VCEsat <= 0.1V）。在功率晶体管40的正常接通状况中，栅极电压Vgate由电荷泵的输出电压限定。在该情况下，电荷泵电位总是远高于VS（功率晶体管40的最大允许Vgs电压由技术限定，例如3.6V；VCHP = VS + 3.6V）。然而，由于在反向电流状况中OUT处的电压大于VS，这意味着，在这种情况下晶体管40无法被接通，因为寄生双极晶体管410被激活并且功率晶体管40的栅极-源极电压接近0V。

参考图5可以更好地理解寄生双极晶体管（如410）的存在。图5图示了实现开关器件的示例性半导体结构的剖视图。图5的半导体结构在n+衬底50中形成。作为开关的DMOS晶体管由具有n+接触区域55的p体区域54、提供到漏极的沟道53的栅极电极52形成。数字517表示由图5中所示的DMOS晶体管结构形成的体二极管。栅极驱动器结构在p阱57中形成，p阱57在n+衬底50中形成。具体来说，栅极驱动器结构包括由栅极端子513控制的NMOS晶体管和由栅极端子514控制的PMOS晶体管。NMOS晶体管的源极端子（也标记为S）由n+掺杂区域58形成，n+掺杂区域58被耦合到节点OUT_R，如图5中所指示的。由n+区域59形成漏极端子（也标记为D）。PMOS晶体管由p+区域511（用作漏极）和p+区域512（用作源极）形成，p+区域511和p+区域512在n阱510中形成。n阱510也被耦合到节点OUT_R，节点OUT_R经由电阻器56被耦合到DMOS的输出。电阻器56对应于图4的电阻器47。如所示出的，上面讨论的NMOS和PMOS晶体管的漏极端子经由连接51被耦合到DMOS的栅极端子。通过相应地控制栅极513、514，NMOS晶体管的源极或PMOS晶体管的源极可以被耦合到可以用于断开和闭合DMOS晶体管的栅极。

如可以看到的，寄生双极晶体管515、516被形成。在图5的示例性结构中，寄生双极晶体管515由n+区域59、p阱57和n+衬底50形成，并且寄生双极晶体管516由n阱510、p阱57和n+衬底50形成。这种寄生双极晶体管可以对应于图4的寄生双极晶体管410，并且可以导致如上所讨论的行为。

图6图示了根据实施例的开关器件，该开关器件基于已经参考图4解释的开关器件。为了避免重复，在图6中，已经参考图4描述的元件具有相同的附图标记，并且将不再详细讨论。

除了参考图4讨论的元件之外，图6的实施例包括由比较器62形成的反向电流检测器，比较器62将输出端子44处的电压与例如经由附加电压偏移元件63从VS得出的电压进行比较，该附加电压偏移元件63可以提供一些裕度，例如在-20和-50毫伏之间，例如大约-40毫伏（换句话说，端子44处的电压可以与VS加上裕度作比较，以避免在非常轻微的反向电流状况/反向电压状况或由关断状况引起的0V差异时激活该机制）。在其他实施例中，代替电压偏移元件63或者附加于电压偏移元件63，比较器63可以具有偏移，例如在-20和-50mV之间，例如大约-40毫伏，以提供这种裕度。比较器62控制两个开关60、61。在正常操作中，即当没有检测到反向电流状况时，开关60闭合，并且开关61断开，导致开关器件的正常工作。然而，当检测到反向电流状况时，开关60断开，这使端子44与节点out_r去耦合。在一些实施例中，比较器62可以包括例如在约10mV的范围内的小滞后，以避免反向电流状况的检测的反复。此外，开关61闭合，因此将节点out_r驱动到VS。这防止接通寄生双极晶体管410，并且因此防止电压Vgate被拉到输出端子44处的电压。因此，即使在图6的实施例中的反向电流状况中，晶体管40仍然可以被可靠地接通。

图7图示了开关器件的另一实施例。

图7的开关器件包括开关晶体管71，开关晶体管71例如可以是MOSFET晶体管，如DMOS，该MOSFET晶体管包括体二极管72。开关晶体管71由栅极驱动器70控制以选择性地将73处的电源电压VS 耦合到输出79。为此目的，栅极驱动器70被耦合在开关晶体管71的栅极端子和节点OUT_R之间。

节点OUT_R经由第一开关77被耦合到输出端子79，第一开关77由NMOS晶体管（其可以例如对应于图6的开关60）实现。此外，节点OUT_R经由第二开关74被耦合到电源电压73，第二开关74由PMOS晶体管（其可以例如对应于图6的开关61）实现。

为了检测反向电流状况，图7的开关器件包括比较器710。比较器710的第一输入被耦合到开关晶体管71的源极端子，如图7中所示。比较器710的第二输入被耦合到参考电位，该参考电位由电源电压VS 73加上裕度Vref 712生成。比较器710的输出控制第二开关74，并且经由电平移位器78控制第一开关77。比较器710由VS和浮动电源线gndfl供电，浮动电源线gndfl由浮动电源调节器715生成。在图7的实施例中，比较器输出可以直接驱动PMOS晶体管74。比较器710以及第一和第二开关77、74的功能基本上对应于图6中的比较器62以及开关60、61的功能。具体来说，在图7的实施例中，在比较器710没有检测到反向电流状况的正常操作中，开关77闭合（接通），而开关74断开（关断）。当检测到反向电流检测时，即当输出端子79处的电压高于73处的电压VS加上裕度Vref 712时，开关77断开，因此使节点OUT_R与输出端子79去耦合，并且第二开关74闭合，因此将节点OUT_R耦合到73处的电源电压，并且将OUT_R驱动到VS。如之前解释的，在实施例中，这可以确保即使在反向电流情况下也可以接通开关晶体管71。

此外，图7的开关器件包括耗尽型晶体管75和实现为MOS晶体管的第三开关76。耗尽型晶体管75和第三开关76以及第一开关77具有块端子，该块端子耦合到块节点711。经由耗尽型晶体管75和第三开关76，块节点711选择性地耦合到输出端子79或耦合到OUT_R。具体来说，在反向电流状况的情况下，如电流源一样工作（例如提供约5μA电流）的耗尽型晶体管75将公共块拉到OUT_R电位并且第四开关76被关断，而在正常操作状况（没有反向电流）中，第三开关76被接通并且过驱动来自耗尽型晶体管75的电流。在一些实现方式中，这可以进一步导致第一开关77的正确切换行为，但是在其他实施例中，耗尽型晶体管75和第三开关76可以被省略（例如如图6中所示）。

代替耗尽型晶体管75，在其他实施例中可以使用通用电流源或高欧姆电阻器（例如100kΩ或更大的电阻值）。这些元件（包括耗尽型晶体管75）也可以被称为电流源元件，因为它们充当电流源。

图8和图9图示了类似于图7的实施例的器件的器件的测试和测试结果。图8图示了用于测试待测器件（DUT）84（特别是之前所说明的开关器件）的测试系统的电路图。图8的测试系统包括电压源80，电压源80用于向待测器件84提供电源电压VS，电源电压VS例如可以对应于图7中的73处的电源电压VS。此外，测试系统包括控制信号生成器81，控制信号生成器81用于生成控制信号以切换待测器件84，该控制信号被供应到输入端子82。这对应于供应到栅极驱动器（如图7的栅极驱动器70）的输入信号，例如，控制栅极驱动器的晶体管的信号，例如在图5中所示的栅极端子513、514处。最后，图8的测试系统包括反向电流生成器83，反向电流生成器83用于在输出端子85和电源电压VS之间引起反向电流状况。利用该系统，待测器件84可以在各种切换状态和正常或反向电流状况下被测试。对于该示例，可以使用这种测试系统来评估图3A至3D中所示的情况。

图9图示了类似于图7的实现方式的示例性实现方式的测试结果。在图9中，示出了图示随时间变化的电压和电流的各种曲线。

曲线91图示了电源电压VS。曲线92图示了用于控制开关的控制电压，如所示的，开关在接通和关断状态之间改变。曲线94图示了电流状况，负值指示反向电流状况。曲线90图示了输出电压。曲线93图示了在一些实现方式中可能提供的附加诊断输出处的电压。曲线90图示了节点OUT处的电压。

如可以看到的，在图9中所示的情况中，在开始（时间= 10ms），控制电压92为高，该高控制电压进而接通开关。在大约11.3ms的时间处，控制电压变为低，该低控制电压关断开关。然后，此时的输出电压90高于电源电压VS（曲线91），这对应于反向电流状况。在约11.6s的时间处，控制信号92再次变为高，再次接通开关。输出电压90回落到曲线91（电源电压）的事实表明，所述开关实际上已经在反向状况期间被接通，即，在该特定实现方式中采用的技术实现即使在反向电流状况中也接通开关。在大约12.2ms的时间处，控制信号92变回为低，再次关断开关。

图10是图示根据实施例的方法的流程图。图10的方法可以在前面参考图1至图9讨论的开关器件和系统中实现，但不限于此。尽管如此，为了便于说明，在描述图10的方法时，将参考图1至图9。

在100处，图10的方法包括检测开关处的反向电流状况。例如，对于该检测，开关的一个或两个负载端子可以被耦合到比较器的输入，如图6和图7中所示。在101，该方法包括：在100处检测到反向电流状况的情况下，将与驱动开关的开关驱动器相关联的节点驱动到预定电压。例如，开关驱动器可以被耦合在节点和开关的控制输入之间，如图6和图7中所示。在特定实现方式中，驱动节点可以包括：通过闭合开关来将节点耦合到预定电压，例如电源电压。此外，附加地，如图6至图7中所示的，节点可以与开关的输出端子去耦合（例如通过断开图6的开关60或图7的开关77）。

图11是图示另一实施例的开关器件的电路图。图11的电路包括具有体二极管的功率MOSFET（金属氧化物半导体场效应晶体管）111作为开关，以将负载112选择性地耦合到电源电压Vbb。数字113表示可以在MOSFET 111处引起反向电流状况的生成器。

MOSFET 111的栅极端子由电荷泵117控制。电荷泵117是用于控制MOSFET 111的集成控制电路114的一部分。控制电路114进一步包括比较器121，比较器121的输入端子123、124分别耦合到Vbb和MOSFET 111的源极端子，以检测反向电流状况。在节点125处的比较器121的输出控制第一NMOS开关120（耗尽型场效应晶体管），第一NMOS开关120的功能对应于图6的第一开关60。此外，经由将比较器输出移位到浮动电源域的电平移位器131，比较器121的输出控制PMOS开关130，PMOS开关130的功能对应于图6的第二开关61。由浮动电源调节器132向电平移位器131供应电压gndfl。

图11的电路还包括寄生二极管1109，寄生二极管1109可以形成在实现图11的电路的半导体结构中。另一二极管110按照与二极管1109的反串联连接被提供。这可以防止电流在反向电流状况的情况中流过二极管1109。二极管119用于设置NMOS开关120的操作点。数字118表示保护二极管。

应该注意，在上面讨论的开关器件中，各种元件可以被一起单片集成在单个芯片管芯上。例如，与第一和第二开关（例如，图6的60、61）一起的反向电流检测可以与开关晶体管本身（以及可能与其他元件，例如如图2中所示的）单片集成在一起。在其他实现方式中，可以与开关本身分开地提供一个或多个组件。

此外，以上讨论的至少一些开关被配置并用作高侧开关，其中开关的第一负载端子（例如漏极端子）被耦合到电源电压，并且开关的第二负载端子（例如源极端子）被耦合到负载。然后，可以基于电源电压和第二负载端子处的电压，例如通过使用所讨论的比较器，来检测反向电流状况。在除了高侧开关的开关器件的应用中，可以基于第一负载端子处的电压（在高侧开关情况下对应于电源电压）和第二负载端子处的电压来检测反向电流状况。这可以例如通过可能与电压偏移元件一起使用比较器，以与上面讨论的基本相同的方式，仅通过用第一负载端子处的电压替换电源电压来实现。

如从以上对修改和变化的讨论中可以看到的，所示的实施例仅用作示例，并且不被解释为限制。

根据一些实施例，提供以下示例：

示例1.一种开关器件，包括：

开关（10；20；40；71），包括控制端子、第一负载端子和第二负载端子；

开关驱动器（16；26；48；70），耦合到开关（10；20；40；71）的控制端子；

反向电流检测器（15；62；710），被配置为检测所述开关的所述第一负载端子和所述第二负载端子处的反向电流状况；以及

电压驱动器（14；60、61；74、77），被配置为响应于所述反向电流检测器（15；62；710）检测到反向电流状况，将与所述开关驱动器（16；26；48；70）相关联的节点（OUT_R）驱动到预定电压。

示例2：根据示例1的开关器件，其中开关驱动器（16；26；48；70）被耦合在节点（OUT_R）和开关（10；20；40；71）的控制端子之间。

示例3.根据示例1所述的开关器件，其中反向电流检测器（15；62；710）包括比较器（62，710）。

示例4.根据示例3所述的开关器件，其中开关的第一负载端子被配置为耦合到电源电压端子，其中比较器（710）的第一输入端子被耦合到开关（71）的第二负载端子，并且其中，比较器（710）的第二输入端子被耦合到电源电压端子。

示例5.根据示例4的开关器件，其中比较器具有偏移。

示例6.根据示例4的开关器件，进一步包括耦合在比较器（62）的第二输入端子与电源电压端子之间的电压偏移元件（63）。

示例7.根据示例1的开关器件，其中电压驱动器包括第一开关（61；74），第一开关（61；74）被配置为在反向电流检测器（15；62；710）检测到反向电流状况的情况下将所述节点耦合到预定电压。

示例8.根据示例7的开关器件，其中电压驱动器进一步包括第二开关（60；77），第二开关（60；77）被配置为在反向电流检测器（15；62；710）检测到反向电流状况的情况下将节点（OUT_R）与所述开关（10；20；40；71）的第二负载端子去耦合。

示例9.根据示例8的开关器件，进一步包括耦合在第二开关的块端子和节点（OUT_R）之间的电流源元件（75）以及耦合在第二开关（77）的块端子（77）和开关（70）的第二负载端子之间的第三开关（76）。

示例10.根据示例9的开关器件，其中电流源元件（75）和第三开关（76）中的至少一个被配置为由反向电流检测器（710）控制。

示例11.根据示例9所述的开关器件，其中电流源元件包括耗尽型晶体管（75）、电流源和电阻器中的至少一个。

示例12.根据示例11所述的开关器件，其中开关（10；20；40；71）的第一负载端子被配置为耦合到电源电压（VS），并且所述开关（10；20；40；71）的第二负载端子被配置为耦合到负载（27）。

示例13.根据示例12的开关器件，其中预定电压是电源电压。

示例14.根据示例1的开关器件，其中开关驱动器（16；26；48；70）包括半导体结构，半导体结构包括寄生双极晶体管（515；516），电压驱动器（14；60、61；74、77）被配置为在反向电流状况期间防止寄生双极晶体管（515、516）将节点拉到阻止所述开关（10；20；40；71）闭合的电位。

示例15.一种方法，包括：

检测开关（10；20；40；71）处的反向电流状况，以及

响应于检测到开关处的反向电流状况，将与驱动所述开关的开关驱动器（16；26；48；70）相关联的节点驱动到预定电压。

示例16.根据示例15的方法，其中驱动所述节点包括将所述节点耦合到电源电压。

示例17.根据示例15所述的方法，其中驱动所述节点进一步包括：将所述节点与开关的第二负载端子去耦合，第二负载端子被耦合到负载。

示例18.根据示例17所述的方法，进一步包括：响应于检测到反向电流状况，选择性地将开关（75、76）的块端子耦合到所述节点或耦合到第二负载端子，开关（75、76）用于将所述节点与开关的第二负载端子去耦合。

实例19.根据示例15的方法，其中开关（10；20；40；71）的第一负载端子被耦合到电源电压，其中预定电压对应于电源电压。

示例20.根据示例15的方法，其中检测反向电流状况包括：将开关的第二负载端子处的电压与电源电压和开关的第一负载端子处的电压中的至少一个进行比较。

Claims

1.一种开关器件，包括：

反向电流检测器（15；62；710），被配置为检测所述开关的第一负载端子和第二负载端子处的反向电流；以及

电压驱动器（14；60、61；74、77），被配置为：响应于所述反向电流检测器（15；62；710）检测到反向电流，将与所述开关驱动器（16；26；48；70）相关联的节点（OUT_R）驱动到预定电压，其中所述预定电压被配置为接通所述开关。

2.根据权利要求1所述的开关器件，其中，所述开关驱动器（16；26；48；70）被耦合在所述节点（OUT_R）和所述开关（10；20；40；71）的控制端子之间。

3.根据权利要求1所述的开关器件，其中，所述反向电流检测器（15；62；710）包括比较器（62、710）。

4.根据权利要求3所述的开关器件，其中，所述开关的第一负载端子被配置成耦合到电源电压端子，其中，所述比较器（710）的第一输入端子耦合到所述开关（71）的第二负载端子，并且其中，所述比较器（710）的第二输入端子耦合到所述电源电压端子。

5.根据权利要求4所述的开关器件，其中，所述比较器具有偏移。

6.根据权利要求4所述的开关器件，进一步包括：电压偏移元件（63），耦合在所述比较器（62）的第二输入端子和所述电源电压端子之间。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的开关器件，其中，所述电压驱动器包括第一开关（61；74），第一开关（61；74）被配置为在所述反向电流检测器（15；62；710）检测到反向电流的情况下将所述节点耦合到所述预定电压。

8.根据权利要求7所述的开关器件，其中，所述电压驱动器进一步包括第二开关（60；77），第二开关（60；77）被配置为在所述反向电流检测器（15；62；710）检测到反向电流的情况下将所述节点（OUT_R）与所述开关（10；20；40；71）的第二负载端子去耦合。

9.根据权利要求8所述的开关器件，进一步包括：电流源元件（75），耦合在所述第二开关的块端子和所述节点（OUT_R）之间；以及第三开关（76），耦合在所述第二开关（77）的块端子和所述开关（70）的第二负载端子之间。

10.根据权利要求9所述的开关器件，其中，所述电流源元件（75）或所述第三开关（76）中的至少一个被配置为由所述反向电流检测器（710）控制。

11.根据权利要求9或10所述的开关器件，其中，所述电流源元件包括耗尽型晶体管（75）、电流源或电阻器中的至少一个。

12.根据权利要求1至6中任一项所述的开关器件，其中，所述开关（10；20；40；71）的第一负载端子被配置为耦合到电源电压（VS），并且所述开关（10；20；40；71）的第二负载端子被配置为耦合到负载（27）。

13.根据权利要求12所述的开关器件，其中，所述预定电压是所述电源电压。

14.根据权利要求1至6中任一项所述的开关器件，其中，所述开关驱动器（16；26；48；70）包括半导体结构，所述半导体结构包括寄生双极晶体管（515；516），所述电压驱动器（14；60、61；74、77）被配置为当在所述开关的第一负载端子和第二负载端子处检测到反向电流时防止寄生双极晶体管（515、516）将所述节点拉到阻止所述开关（10；20；40；71）闭合的电位。

15.一种用于操作开关的方法，包括：

检测开关（10；20；40；71）处的反向电流，以及

响应于检测到反向电流，接通所述开关，其中接通所述开关包括将与驱动所述开关的开关驱动器（16；26；48；70）相关联的节点驱动到预定电压。

16.根据权利要求15所述的方法，其中，驱动所述节点包括将所述节点耦合到电源电压。

17.根据权利要求15所述的方法，其中，驱动所述节点进一步包括：将所述节点与所述开关的第二负载端子去耦合，所述第二负载端子被耦合到负载。

18.根据权利要求17所述的方法，进一步包括：响应于检测到反向电流，选择性地将开关（75、76）的块端子耦合到所述节点或耦合到第二负载端子，开关（75、76）用于将所述节点与所述开关的第二负载端子去耦合。

19.根据权利要求15至18中任一项所述的方法，其中，所述开关（10；20；40；71）的第一负载端子被耦合到电源电压，其中，所述预定电压对应于所述电源电压。

20.根据权利要求19所述的方法，其中，检测所述反向电流包括：将所述开关的第二负载端子处的电压与电源电压和所述开关的第一负载端子处的电压中的至少一个进行比较。