CN112531634A - 智能电子开关 - Google Patents

智能电子开关 Download PDF

Info

Publication number
CN112531634A
CN112531634A CN202010980877.7A CN202010980877A CN112531634A CN 112531634 A CN112531634 A CN 112531634A CN 202010980877 A CN202010980877 A CN 202010980877A CN 112531634 A CN112531634 A CN 112531634A
Authority
CN
China
Prior art keywords
circuit
signal
idle mode
current
electronic switch
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202010980877.7A
Other languages
English (en)
Inventor
A·迈耶
M·费里塞利
R·伊林
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Infineon Technologies AG
Original Assignee
Infineon Technologies AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Infineon Technologies AG filed Critical Infineon Technologies AG
Publication of CN112531634A publication Critical patent/CN112531634A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03K—PULSE TECHNIQUE
    • H03K17/00—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
    • H03K17/08—Modifications for protecting switching circuit against overcurrent or overvoltage
    • H03K17/082—Modifications for protecting switching circuit against overcurrent or overvoltage by feedback from the output to the control circuit
    • H03K17/0822—Modifications for protecting switching circuit against overcurrent or overvoltage by feedback from the output to the control circuit in field-effect transistor switches
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H3/00—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection
    • H02H3/08—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection responsive to excess current
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01K3/00—Thermometers giving results other than momentary value of temperature
    • G01K3/005—Circuits arrangements for indicating a predetermined temperature
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01K3/00—Thermometers giving results other than momentary value of temperature
    • G01K3/08—Thermometers giving results other than momentary value of temperature giving differences of values; giving differentiated values
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01K3/00—Thermometers giving results other than momentary value of temperature
    • G01K3/08—Thermometers giving results other than momentary value of temperature giving differences of values; giving differentiated values
    • G01K3/14—Thermometers giving results other than momentary value of temperature giving differences of values; giving differentiated values in respect of space
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R19/00—Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof
    • G01R19/165—Indicating that current or voltage is either above or below a predetermined value or within or outside a predetermined range of values
    • G01R19/16566—Circuits and arrangements for comparing voltage or current with one or several thresholds and for indicating the result not covered by subgroups G01R19/16504, G01R19/16528, G01R19/16533
    • G01R19/16571—Circuits and arrangements for comparing voltage or current with one or several thresholds and for indicating the result not covered by subgroups G01R19/16504, G01R19/16528, G01R19/16533 comparing AC or DC current with one threshold, e.g. load current, over-current, surge current or fault current
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R19/00—Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof
    • G01R19/25—Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof using digital measurement techniques
    • G01R19/2513—Arrangements for monitoring electric power systems, e.g. power lines or loads; Logging
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H1/00—Details of emergency protective circuit arrangements
    • H02H1/0007—Details of emergency protective circuit arrangements concerning the detecting means
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H3/00—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection
    • H02H3/02—Details
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03K—PULSE TECHNIQUE
    • H03K17/00—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
    • H03K17/08—Modifications for protecting switching circuit against overcurrent or overvoltage
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03K—PULSE TECHNIQUE
    • H03K17/00—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
    • H03K17/14—Modifications for compensating variations of physical values, e.g. of temperature
    • H03K17/145—Modifications for compensating variations of physical values, e.g. of temperature in field-effect transistor switches
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03K—PULSE TECHNIQUE
    • H03K17/00—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
    • H03K17/18—Modifications for indicating state of switch
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03K—PULSE TECHNIQUE
    • H03K17/00—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
    • H03K17/08—Modifications for protecting switching circuit against overcurrent or overvoltage
    • H03K2017/0806—Modifications for protecting switching circuit against overcurrent or overvoltage against excessive temperature

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Emergency Protection Circuit Devices (AREA)

Abstract

本公开的实施例涉及智能电子开关。本文描述了用作电子熔断器的电路。根据一个示例，电路包括电子开关，电子开关具有被耦合在输出节点与电源节点之间的负载电流路径，并且电子开关被配置为根据驱动信号将输出节点与电源节点连接或断开连接。电路还包括控制电路，控制电路被配置为基于输入信号生成驱动信号。监测电路被包括在控制电路中并且被配置为接收表示流经负载电流路径的负载电流的电流感测信号，并且基于电流感测信号和至少一个导线参数确定第一保护信号，至少一个导线参数表征了可操作地连接到输出节点的导线。所提及的第一保护信号指示是否将输出节点从电源节点断开连接。控制电路被配置为在正常模式下操作并且至少在空闲模式下操作。

Description

智能电子开关
技术领域
本公开涉及智能半导体开关领域。
背景技术
几乎每个电气装置(例如，汽车中、房屋中、大型装置的电气子系统)都包括一个或多个熔断器以提供过电流保护。标准熔断器包括一根导线，当流经熔断器的电流低于标称电流时提供一条低欧姆电流路径。但是，当流经熔断器的电流在特定时间内超过标称电流时，这条导线旨在加热并熔化或气化。一旦触发，必须更换新的熔断器。
熔断器越来越多地被断路器取代。断路器是自动操作的电气开关，旨在保护电路免受过电流、过载或短路造成的损坏。断路器可以包括机电继电器，当检测到过电流(即，电流超过标称电流)时，触发该继电器以将受保护的电路与电源断开连接。在许多应用中(例如，在汽车的车载电源中)，可以使用电子开关(例如，MOS晶体管、IGBT等)来实现断路器，以在过电流的情况下将受保护的电路与电源断开连接。这种电子断路器也可以被称为电子熔断器(e熔断器或智能熔断器)。除了用作断路器之外，电子熔断器还可以被用于定期地接通和断开负载。通常，使用所谓的驱动器电路或简单地驱动器(在MOS晶体管的情况下为栅极驱动器)来控制诸如MOS晶体管的电子开关的开关状态(接通/断开)。
但是，至少在一些电子断路器(电子熔断器或e熔断器)中，通用驱动器电路的容错性和功能安全性可能不足，尤其是在必须遵守有关功能安全性的标准(例如，ISO 26262)的汽车应用中可能是个问题。实际上，电子熔断器不仅仅需要用电子开关代替传统的熔断器。电子熔断器的可靠实现方式带来各种挑战。另外，电子熔断器本身的电流消耗可能是个问题。
发明内容
本文描述了用作电子熔断器的电路。根据一个示例，电路包括电子开关，电子开关具有耦合在输出节点与电源节点之间的负载电流路径，并且电子开关被配置为根据驱动信号将输出节点与电源节点连接或断开连接。电路还包括控制电路，控制电路被配置为基于输入信号生成驱动信号。监测电路被包括在控制电路中，并且配置为接收表示负载电流流经负载电流路径的电流感测信号，并且基于电流感测信号和至少一个导线参数确定第一保护信号，至少一个导线参数表征了可操作地连接到输出节点的导线。所提及的第一保护信号指示是否将输出节点从电源节点断开连接。当负载电流低于给定电流阈值并且满足至少一个进一步的标准时，控制电路被配置为在正常模式下操作以及至少在空闲模式下操作，并且进一步从正常模式改变为空闲模式。在空闲模式下，监测电路处于不活动状态。
此外，本文描述了一种用于操作电子熔断器电路的方法。根据一个实施例，方法包括通过根据由控制电路生成的驱动信号激活电子开关来在输出节点与电源节点之间建立负载电流路径。控制电路被配置为在正常模式下操作以及至少在空闲模式下操作。方法还包括：通过被包括在控制电路中的监测电路以及当控制电路在正常模式下操作时，基于电流感测信号和至少一个导线参数确定第一保护信号，电流感测信号表示流经负载电流路径的负载电流，至少一个导线参数表征可操作地连接到输出节点的导线。由此，第一保护信号指示是否将输出节点从电源节点断开连接。此外，方法包括当至少满足以下空闲模式条件时，从正常模式改变为空闲模式：负载电流低于给定电流阈值并且电子开关接通。
附图说明
参考以下附图和描述可以更好地理解本发明。图中的部件不一定按比例绘制；相反，重点放在说明本发明的原理上。此外，在附图中，相似的附图标记表示对应的部分。在附图中：
图1示意性地示出了电子熔断器电路的一个示例，电子熔断器电路包括电子电子开关和控制电路，控制电路被配置为驱动电子开关和电子熔断器电路的示例性应用。
图2更详细地示出了图1的控制电路的一个示例。
图3示出了图2的控制电路中使用的逻辑电路的一个示例。
图4包括示出图2所示的控制电路的功能的时序图。
图5A是示出针对0.35mm2电缆和针对不同最高电缆温度的一系列特性曲线(时间随电流变化)的图。
图5B是示出针对高于环境温度25开尔文的最大电缆温度以及针对不同电缆横截面的一系列特性曲线(时间随电流变化)的图。
图6示出了在图2的示例中使用的监测电路的一个示例。
图7示出了e熔断器(“智能熔断器”)电路的第一示例，该电路允许选择导线横截面和最高电缆温度。
图8示出了在图2的实施例中使用的监测电路的一个进一步的示例。
图9示出了类似于图7的示例但是具有附加的过热和附加的过电流断开功能的电子熔断器电路的第二示例。
图10示出了可以与图7和图9的示例结合使用的电流感测电路的一个示例。
图11示出了示出有限状态机的一个示例的状态图，有限状态机可以在图7和图9的示例中使用的逻辑电路中实现，其中状态机允许电子熔断器电路以某些条件下的空闲模式操作。
图12-14示出了图示在所连接的负载的脉冲宽度操作期间电子熔断器电路如何工作的示例的时序图。
具体实施方式
在下面的详细描述中，参考了附图。附图形成说明书的一部分，并且出于说明的目的，示出了可以如何使用和实现本发明的示例。应该理解的是，除非另外特别指出，否则本文所述的各种实施例的特征可以彼此组合。
图1示出了可以被用作电子熔断器的电子电路的一个示例。因此，该电子电路还被称为电子熔断器电路F。根据本示例，电子熔断器电路包括电子开关2，电子开关2具有控制节点21以及在第一负载节点22与第二负载节点23之间的负载电流路径。电子电路还包括控制电路1，控制电路1被耦合到电子开关2的控制节点21，并且被配置为驱动电子开关2。具有电子开关2和控制电路1的电子熔断器电路F可以被单片集成在一个半导体管芯(芯片)上，或者可以被集成在被布置在一个集成电路封装中的两个半导体管芯中。电子熔断器电路F被配置为驱动负载Z(连接负载的导线在图1中以虚线示出)，该负载Z可以与电子开关2的负载电流路径串联连接。由此，电子开关2的负载电流路径和负载Z的串联电路可以被连接在电源节点之间，在电源节点处可以提供正电源电位和负电源电位或地电位GND(零伏)。在下文中，两个电源节点之间的电压被称为电源电压VB。例如，通过微控制器8根据供应给控制电路1的输入信号SIN来接通和断开流经负载Z的负载电流iL。然而，取决于应用，输入信号SIN可以由任何其它电路装置而不是微控制器生成。
在示例性应用中，电子熔断器电路F可以被用于驱动汽车中的负载Z。在这种情况下，供应电源电压VB的电源是汽车电池。通常，“驱动负载”可以包括通过接通或断开电子开关2来接通或断开流经负载的负载电流。负载可以是在汽车中使用的任意负载。负载Z的示例尤其包括不同类型的灯、不同类型的电动机、继电器、加热系统等。在图1所示的示例中，电子开关2和负载Z以高侧配置连接。即，负载Z被连接在电子开关2与接地节点GND之间。但是，这仅是示例。电子开关2和负载Z还可以以低侧配置连接或任何其它配置连接。例如，在低侧配置中，电子开关被连接在负载Z与接地节点GND之间。
根据图1的示例，负载Z可以经由(例如，包括在电缆中的)导电线而被连接到电子开关2。取决于电子电路和相应的负载Z在汽车的电气装置内的位置，导线可以具有几十厘米或甚至更长(例如，最长为10m)的相当大的长度。现代汽车包括多个电负载，因此需要多条导线将各个负载连接到它们相应的电子开关。为了节省成本和资源，可能需要确定各个导线的尺寸，以使它们长期承受所连接负载的标称电流。但是，如果电流上升超过标称电流，则可能会因过热而损害或甚至损坏导线。根据一个示例性实施例，控制电路1因此可以具有电流监测功能，以便监测流过电子开关2(和负载Z)的负载电流iL。当检测到过载情况时，电流监测允许断开电子开关2以便保护导线(和负载Z)。“过载情况”是如果(在特定时间内)不断开电子开关2以从提供电源电压VB的电源(例如，汽车电池)断开导线(和负载Z)，则可能导致导线或负载损害或损坏的情况。在下文中将进一步详细解释该机制。由于电子熔断器电路F被配置为接通和断开负载Z并保护导线，因此在下面也被称为开关和保护电路。
根据图1的示例，电子开关2被示意性地绘制为包括开关的电路块。在下文中，术语“电子开关”包括任何类型的电子开关或电子电路装置，电子开关或电子电路装置具有控制节点21以及在第一负载节点22与第二负载节点23之间的负载电流路径，并且被配置为取决于在控制节点21处接收的驱动信号接通和断开电子开关或电子电路装置。“接通”是指电子开关2在接通状态下操作，在该接通状态下，电子开关2能够在第一负载节点22与第二负载节点23之间接通电流。“断开”是指电子开关2在关断状态下操作，在该关断状态下，电子开关2能够防止电流在第一负载节点22与第二负载节点23之间流动。根据一个示例，电子开关2包括至少一个晶体管。例如，至少一个晶体管可以是MOSFET(金属氧化物半导体场效应晶体管)、IGBT(绝缘栅双极型晶体管)、JFET(结型场效应晶体管)、BJT(双极结型晶体管)或HEMT(高电子迁移率晶体管)。
以下，参照附图解释控制电路1及其功能的示例。具体地，参考附图中描绘的功能块来解释控制电路1的功能。应当注意，这些功能块表示控制电路1的功能而不是其具体实现。这些功能块可以是被配置为执行以下解释的相应的功能的专用电路块。但是，各个功能块的功能也可以由可编程电路(处理器)执行，可编程电路(处理器)被配置为执行存储在存储器中的软件/固件。
图2示出了控制电路1的一个示例性实现。在该示例中，控制电路1包括监测电路4，监测电路4被配置为基于负载电流iL的电流-时间特性来生成第一保护信号OC。表达“基于负载电流iL的电流-时间特性来生成第一保护信号OC”可以包括监测电路4处理负载电流iL的瞬时电流幅度以及先前的电流幅度以生成第一保护信号OC。即，监测电路4在一定时间段内评估负载电流iL，以便生成第一保护信号OC。为了能够评估负载电流iL，监测电路4接收电流感测信号CS并且基于电流感测信号CS生成第一保护信号OC。电流感测信号CS表示负载电流iL，并且根据一个示例，可以与负载电流iL成正比。在图2的示例中，电流感测信号CS在电子开关2的感测输出24处可用。在这种情况下，被配置为测量负载电流iL并且提供电流感测信号CS的电流测量电路可以被集成在电子开关2中。但是，这仅是示例。也可以使用与电子开关2分离的电流测量电路。各种电流感测电路(例如，分流电阻器、Sense-FET电路等)是已知的，因此在此不再详细说明。电流感测电路的一个具体示例被包括在图8中，并且将在下面进一步讨论。
图2所示的控制电路1被配置为基于保护信号OC以及在电子熔断器电路F的第一输入节点(例如，输入引脚)PIN处接收的输入信号SIN来驱动电子开关2。保护信号OC以及输入信号SIN被供应给逻辑电路3，逻辑电路3基于保护信号OC和输入信号SIN生成驱动信号SON。驱动信号SON被直接地或间接地(例如经由驱动器电路5)供应给电子开关2的控制节点21，以便接通或断开电子开关2。根据一个示例，驱动信号SON可以是逻辑信号，逻辑信号具有接通电平和断开电平，接通电平指示期望接通电子开关2的电平，断开电平指示期望断开电子开关2的电平。驱动器电路5(或简称为驱动器)被配置为基于驱动信号SON的相应的信号电平来驱动电子开关2。例如，电子开关2包括晶体管，诸如(如图2示意性地示出的)MOSFET。MOSFET是压控半导体器件，MOSFET根据施加在栅极节点与源极节点之间的驱动电压来接通或关断。在该示例中，驱动器5被配置为基于驱动信号SON生成驱动电压(栅极电压VG)，以便根据驱动信号来接通或关断MOSFET。当使用MOSFET时，驱动器5也被称为栅极驱动器。
图3的电路示出了逻辑电路3(的一部分)的一个示例性实现。在本示例中，逻辑电路3包括SR锁存器31(触发器)和与门32。SR锁存器31的复位输入R以及与门32的第一输入被配置为接收输入信号SIN。SR锁存器31的置位输入S被配置为接收第一保护信号OC。SR锁存器31的反向输出Q’与与门32的第二输入连接。驱动信号SON被提供在与门23的输出处。
通过图4的时序图还说明逻辑电路3的功能。当输入信号SIN变为高电平时(指示电子开关2的接通，参见图4，时刻t0和t1)，SR锁存器31被复位，这导致在SR锁存器31的反向输出Q’处为高电平。因此，与门32的两个输入都“看到”高电平，因此与门32的输出提供具有高电平的驱动信号SON。当输入信号SIN变为低电平时(指示电子开关2的断开，参见图4，时刻t1和t2)，与门32在其第一输入处“看到”低电平，因此与门32的输出提供具有低电平的驱动信号SON。换句话说，假设SR锁存器31处于其复位状态，则通过逻辑电路3馈送输入信号SIN(即，驱动信号SON等于输入信号SIN)。一旦通过将第一保护信号OC改变为高电平而将SR锁存器31置位，则将SR锁存器31的反相输出Q’设置为低电平(参见图4，时刻t3)。因此，与门32在其第二输入处看到低电平，因此驱动信号SON被设置为低电平。换句话说，输入信号SIN被与门32消隐。驱动信号SON保持低电平，直到输入信号SIN被设置为低电平(指示电子开关2的断开，参见图4，时刻t4)并且再次达到高电平(指示电子开关2的接通，参见图4，时刻t5)，这导致SR锁存器31的复位。再次注意，可以以各种方式来实现图3的示例性实现的功能。
如上所述，连接负载Z和电子熔断器电路F的导线可以被设计为承受负载Z的标称电流。导线(或电缆)的寿命取决于导线温度。图5A和图5B是包括一系列特性曲线的图，其中每一个特性曲线与最大温度差dT(高于环境温度的最高温度)与电缆横截面(例如，以mm2为单位的横截面积)的特定组合相关联。每一个特定曲线表示电流与最大允许时间段之间的关系，其中导线可以在不超过最大温度差的情况下承载电流。图5A包括针对各种温度差dT和0.35mm2的特定横截面积的特性曲线，而图5B包括针对25K(开尔文)的特定温度差和各种横截面积的特性曲线。从图5A和5B可以看出，具有0.35mm2的横截面积的导线可以在几乎无限长的时间内承载大约9A(安培)的电流，而不会超过高于环境温度25K的温度差dT。从图5B可以看出，具有0.75mm2的横截面积的导线在超过高于环境温度25K的温度差dT之前，可以承载10A(安培)的电流大约100秒。通常，电流越大，给定横截面面积和给定温度差的允许的时间段越短。注意，在图5A和图5B的图中示出的特性曲线在双对数表示中具有线性下降的分支。
从图5A和图5B可以看出，对于给定的电流(参见图5A，电流ix)和特定的横截面积(例如，在图5A的示例中的0.35mm2)，温度差dTR(例如，温度值dT1、dT2、dT3、dT4、dT5、dT6)与给定的积分时间tx(例如，时间t1、t2、t3、t4、t5、t6)相关联。因此，可以通过对随时间变化的流经导线的电流iL＝ix进行积分来确定特定导线横截面的温度值dT(其表示高于环境温度的温度)，并且第一保护信号OC可以指示当温度值dT达到限定的第一参考温度差dTR时电子开关2的断开。可以使用数字滤波器有效地实现所提到的积分，数字滤波器可以被包括在监测电路4(参见图2)中。图6示出了监测电路的一种示例性实现。
基本上，图6的监测电路被配置为基于电流感测信号CS来确定第一保护信号OC。如上所述，可以在具有积分特性的数字滤波器42中完成积分。根据所描绘的示例，电流感测信号CS(其可以是与负载电流iL成正比的电压)被供应给滤波器45的输入，滤波器可以是(可选的)模拟低通滤波器，以消除具有相当高的频率的瞬变等。滤波器45的输出可以被连接到模数转换器(ADC)41的输入，模数转换器41被配置为数字化经滤波的电流感测信号CS。ADC41可以具有对数特性，以便考虑图5A和图5B所示的对数特性曲线。然后，(例如，对数化的)数字电流感测信号CSDIG由数字滤波器42被转换为温度值dT。然后，将所得的温度值dT(表示高于环境温度的温度差)供应给数字比较器43，数字比较器43可以被配置为当在数字滤波器42的输出处提供的温度值dT超过针对特定导线横截面指定的第一参考温度差dTR(例如，25K)时，将第一保护信号OC设置为高电平。注意，如果ADC 41不具有对数特性，则数字电流感测信号CSDIG应该在被供应给滤波器42之前被平方。在这方面，参考图8以及公开US20170294772A1，其中描述了温度计算的概念。
如上所述，数字滤波器42被配置为将负载电流(由数字化电流感测信号CSDIG表示)和相关联的积分时间转换成温度值，在该积分时间期间电流流径导线。在本示例中，滤波器特性42取决于表征导线的参数，例如导线的横截面积，导线的横截面积承载电流并且可以由(诸如，在图5A的图表所示的)一系列特性曲线表示(例如，针对0.35mm2的示例性横截面积)。在一个特定示例中，特性曲线(或相关曲线)可以被存储为查找表，即，通过将特性曲线的多个采样点存储在存储器中。两个采样点之间的值可以使用(例如)插值来确定。
常规熔断器(慢熔熔断器、中熔熔断器、快熔熔断器)针对特定触发电流而被生产并且具有特定触发时间，其中触发时间对应于参考温度dTR和横截面的、如上所述的特定组合(参见图5A和图5B)。然而，期望具有可配置的熔断器，其可以被用于各种导线参数，诸如导线横截面和最大温度值dTR(高于环境温度的最高温度)。
图7示出了电子熔断器电路的一个示例，电子熔断器电路还被称为智能熔断器电路10。图7的电路与图2的电路基本相同，并且参考相应的描述。但是，逻辑电路3如在图2的示例中那样更复杂，并且监测电路4根据图6实现，其中省略了低通滤波器45(低通滤波器45是可选的)。然而，与图6中的示例不同，在本示例中，监测电路4是可配置的，使得可以基于至少一个导线参数选择其特性，这(例如)允许选择针对特定导线横截面和/或期望的参考温度差dTR的特性。在本文描述的示例中，至少一个导线参数是或表示电缆横截面积和/或高于环境温度的最大温度值或两者。从图5的图表中可以看出，这两个导线参数定义了特定的特性曲线，特性曲线表示针对特定导线/电缆的电子熔断器电路的期望的性能。应当理解，其它参数(诸如，导线直径或(例如，在测量环境温度的情况下的)绝对温度)也可以被用作导线参数。此外，导线参数不一定与任何物理量(诸如横截面积或温度)成正比，而可以仅仅是数值参数，这允许确定(例如，选择)监测电路使用的期望的特性。如图7所示，电子熔断器电路可以是被布置在一个芯片封装中的集成电路，其中电子开关2和其余电路部件(驱动器5、逻辑电路3和监测电路4)可以被集成在相同的半导体管芯中或被集成在被设置在芯片封装中的两个单独的半导体管芯中。然而，在其它实施例中，智能熔断器电路10可以被分布在两个或多个单独的芯片封装中。在图7的示例中，所有描绘的电路部件都被集成在一个半导体芯片中。
电子开关2的负载电流路径可以被连接在智能熔断器电路10的电源引脚SUP与输出引脚OUT之间。通常，逻辑电路3可以被配置为从微控制器或其它控制电路装置接收至少一个导线参数，在本示例中，导线参数包括关于导线横截面积A和参考温度差dTR的信息。如图7所示，逻辑电路3可以被配置为经由输入引脚IN(输入信号SIN，也参见图2)以及输入引脚SELWIRE和SELdT(表示导线横截面积和温度差的选择信号SS1和SS2)从控制器接收信号，并且提供针对电子开关2的驱动信号SON。驱动器5可以被配置为将作为二进制逻辑信号的信号SON转换为适合于接通和断开电子开关2的驱动电压或驱动电流。如在图2的示例中，监测电路4接收(模拟)电流感测信号CS并且基于该电流感测信号CS生成第一保护信号OC，第一保护信号OC可以由(例如)如图3的示例中所示的逻辑电路3处理。应当理解，输入信号SIN不一定在输入引脚IN处被接收。在一些实施例中，输入引脚IN、SELWIRE和SELdT可以由数字通信链路(例如，串行外围设备接口，SPI)代替，通过数字通信链路可以接收数字命令和数据。这些数字信号和命令尤其可以表示输入信号SIN和导线参数A和dTR，并且可以基于接收的命令和数据在电子熔断器电路内生成实际输入信号SIN。
基于包括在至少一个导线参数中并且例如从控制器接收的信息，控制逻辑3可以配置数字滤波器42和/或比较器43，使得监测电路4的特性对应于导线横截面积A和参考温度差dTR的特定组合。在本示例中，可以基于在输入引脚SELWIRE和SELdT处接收的选择信号SS1和SS2来配置监测电路4。从而，选择信号SS1可以将参考温度差dTR(可以被用作比较器43中的温度阈值)表示为第一导线参数，并且选择信号SS2可以将导线的横截面积A表示为第二导线参数。图7所示的接地引脚GND被耦合到参考电位(例如，接地电位)，并且被连接到逻辑电路3和其它电路部件，这些其它电路部件需要参考电位才能正常运行。注意，单个(模拟)输入引脚可能足以选择具有期望的横截面和温度差的导线。此外，应当理解，在另一个实施例中，第一导线参数和第二导线参数还可以被编码为单个(例如，数字)选择信号。应当理解，有关信息如何被提供给逻辑电路的具体机制是无关紧要的。基本上，监测电路被配置为适合特定的导线。
在图7中还示出了接地引脚GND处排出的电流iGND，电流iGND表示智能熔断器电路本身的总电流消耗，即，由智能熔断器电路接收但未输出到输出引脚OUT处的负载的那部分电流。电流iGND的电平取决于智能熔断器电路的工作模式，稍后将对此进行详细讨论。
图8更详细地示出了监测电路4的另一个示例性实施例。图8还示出了可以如何更详细地实现电流感测的一个示例。为了进行电流测量，使用了所谓的Sense-FET电路。即，电子开关实际上包括两个MOSFET晶体管21和22；晶体管21是被耦合在电源节点(电源引脚SUP)与输出节点(输出引脚OUT)之间的实际负载晶体管，晶体管21承载负载电流iL，并且晶体管22被配置为感测晶体管，感测晶体管提供指示负载电流的感测电流iCS。负载晶体管21和感测晶体管22的栅极电极连接并且接收相同的栅极电压。类似地，负载晶体管21和感测晶体管22的漏极电极连接并且接收相同的漏极电压(在高侧配置的情况下为电源电压VB)。感测晶体管的源极电流被称为感测电流iCS，当两个晶体管21、22的漏极-源极电压相等时，感测电流iCS与负载电流iL(负载晶体管21的源极电流)基本上成正比。在这种情况下，两个晶体管在相同的操作点操作，并且源极电流的比率iL/iCS等于晶体管21和晶体管22的有源区域的比率A21/A22。
图8的监测电路4接收电流感测信号，电流感测信号是本示例的感测电流iCS，并且生成相应的数字电流感测信号CSDIG。模数转换器(ADC)41可以是计数器型ADC或SAR(逐次逼近寄存器)型ADC。因此，ADC 41包括控制电路411、电流输出数模转换器(DAC)412和比较器413。控制电路411被配置为根据给定的方案修改数字寄存器CNT，并且所得的模拟电流从感测晶体管22的源极端子排出。也就是说，电流输出DAC的输出节点被连接到感测晶体管22的源极电极，因此，感测晶体管的源极电流实际上由DAC 412设置。比较器413被配置为比较负载晶体管21和感测晶体管22的源极电位，并且(通过其输出的电平变化)指示源极电位何时相等。如上所述，在这种情况下，感测电流iCS与负载电流iL成正比，因此，寄存器CNT的值表示负载电流并且作为数字电流感测信号CSDIG输出。在简单的实现中，控制电路411可以基本上包括计数器，计数器被定期地复位并且递增(从而使DAC输出电流斜升)，直到比较器413指示晶体管21、22的源极电位相等为止。如上所述，可以使用更复杂的方案(诸如，SAR)来修改寄存器CNT。
根据实现，监测电路4可以包括抽取器44(因此是可选的)以减小由ADC 41提供的数字数据流的数据速率。监测电路4还可以包括平方单元45，平方单元45被配置为计算数字电流感测信号CSDIG的平方。平方单元45是可选的并且当ADC 41具有如上所述的对数特性时可以被省略。在图8所示的示例中，ADC 41具有线性特性，并且使用数字滤波器42对平方的电流检测信号CSDIG 2进行滤波。滤波器42可以包括如上已经讨论的积分特性，并且滤波器输出信号表示电缆温度并且指示高于环境温度的电缆的温度差dT。数字比较器43被用于将温度差dT与阈值进行比较，并且当超过参考温度差dTR时指示过电流(信号OC)。注意，包括在监测电路4中的数字电路使用时钟信号CLK进行操作，并且需要被初始化为特定的初始状态，这通常由复位信号RES来完成。
应当理解，即使在输出节点OUT处提供的负载电流iL低，电子熔断器电路本身尤其是监测电路4中包括的(时钟)顺序逻辑也可能会消耗大量电流。特别是，对于在汽车的车载电源的第30号端子(根据DIN 72552，直接连接到电池正极)处操作的电子熔断器电路，电流消耗可能会过高。
根据本文所述的实施例，控制电路1(参见图1)被配置为在正常模式和空闲模式之间切换，其中，在空闲模式操作期间，与普通模式操作相比控制电路1的电流消耗是显著的。在这种背景下(对于空闲模式有些不寻常)，应注意，电子开关2必须一直保持在接通状态(即，即使在空闲模式下也是如此)，因为电子开关2基本上应该表现得像熔断器，仅当负载电流在特定时间内足够高时才将负载从电源节点断开连接(参见图5的图表)。
在本文所述的实施例中，当在输出节点OUT处提供的负载电流iL为低时，例如，低于阈值电流iIDLE(空闲模式条件：iL<iIDLE)，控制电路1在空闲模式下操作。此外，控制电路1可以被配置为仅在满足以下一个或多个附加条件的情况下才进入空闲模式：监测电路4不发出过热信号(即，计算的温度dT低于阈值温度dTx)、电子开关2处于接通状态(即，信号SON为高)、并且形成电子开关2的晶体管的结温TJ低于给定的温度阈值TMAX(例如，TMAX＝140℃)。
在空闲模式下，至少必须具有以下功能并且由控制电路1提供：电流比较器，用于评估空闲模式条件iL<iIDLE(即，用于检测何时负载电流上升到阈值电流以上)；过电流关断(可选)：以及过热关断(可选)。具体地，实现对连接到电子熔断器设备的导线的温度差(超过环境温度)的计算的监测电路4在空闲模式下可以不活动，以便减少功耗。图9的示例示出了电子熔断器电路，电子熔断器电路与图2的电路基本相同。然而，图9的电路附加地包括比较器6，比较器6被配置为评估空闲模式条件iL<iIDLE(因此以检测是否违反了该条件)并且进一步，比较器7被配置为评估补充条件TJ<TMAX。电子开关2处于接通状态的上述补充条件也可以通过进一步的比较器(在图9中未示出)监测晶体管2的栅极电压VG来检查。在一个特定实施例中，电子熔断器电路包括耦合到逻辑电路3的数字输出节点(芯片引脚INT)，数字输出节点被配置为当状态机从空闲模式返回到正常模式时在数字输出节点INT处发出信号。外部控制电路，例如微控制器，可以接收在数字输出节点INT处提供的信号，并将该信号用作中断信号。
图10示出了电流感测功能的一个示例性实现。基本上，图10所示的电流感测电路是图8中包括的电流感测电路的增强，这已经在上面进一步讨论。在图10的示例中，使用了Sense-FET电路，其中电子开关2包括三个MOSFET晶体管21、22和23。晶体管21是耦合在电源节点(电源引脚SUP)与输出节点(输出节点OUT)之间的实际负载晶体管，并且晶体管21承载负载电流iL(如图8的示例所示)；晶体管22和23均被配置为感测晶体管，这些感测晶体管分别地提供指示负载电流的感测电流iCS和ICS2。负载晶体管21的栅极电极和感测晶体管22和23的栅极电极连接并且接收相同的栅极电压VG。类似地，负载晶体管21的漏极电极和感测晶体管22和23的漏极电极连接并且接收相同的漏极电压(在高侧配置的情况下的电源电压VB)。感测晶体管22的源极电流被称为感测电流iCS，并且感测晶体管23的源极电流被称为感测电流ICS2，当晶体管21、22和23的漏极-源极电压相等时，感测电流iCS和iCS2两者都与负载电流iL(负载晶体管21的源极电流)成正比。
图10的右侧部分(电流输出DAC 412、控制电路411和比较器413)与图8的示例中的相同，并且参考上面的相同的描述。控制电路411可以用作模数转换器并且生成数字电流感测信号CSDIG，例如，数字电流感测信号CSDIG被用于在监控电路中计算温度差dT。图10的左侧部分(另一晶体管232、电阻器RCS和放大器231)被配置为执行冗余电流测量。在本示例中，晶体管232是p沟道MOS晶体管，晶体管232的源极电极被连接到感测晶体管23的源极电极，使得感测晶体管23的源极电流ICS2也是另一的晶体管232的源极电流。放大器231的第一输入和第二输入被连接到负载晶体管21的源极电极和感测晶体管23的源极电极，并且放大器231的输出被连接到晶体管232的栅极电极。放大器232可以被实现为运算跨导放大器(OTA)，运算跨导放大器(OTA)驱动晶体管232，使得负载晶体管21和感测晶体管23的源极电位之间的差接近零。如上所述，在这种情况下，当两个晶体管21、23在相同的操作点操作时，感测电流iCS2与负载电流iL成正比。感测电流iCS2通过电阻器RCS，电阻器RCS被串联连接到晶体管232的漏极-源极路径。在所描绘的示例中，电阻器RCS被连接在晶体管232的漏极电极与接地电位之间。电阻器RCS两端的电压降VCS(VCS＝RCS·iCS2)可以被用作模拟电流感测信号，并且被供应给图9所示的比较器6。比较器可以被配置为将模拟电流感测信号VCS与参考电压VREF＝RCS·iIDLE/kILIS进行比较。在该示例中，kILIS是负载电流iL与感测电流ICS2(ICS2＝iL/kILIS)之间的比例因子，并且条件VCS<VREF与上述空闲模式条件iL<iIDLE等效。
在图9中未明确示出用于测量电子开关2的结温的温度传感器。然而，应注意，实现接近于甚至嵌入在晶体管单元领域内的晶体管的温度传感器的许多方法在本领域中是众所周知的，因此在此不再赘述，晶体管单元领域构成功率MOS晶体管。实际上，可以将pn结用作温度感测元件。
控制从正常模式到空闲模式(反之亦然)的转换的电路装置可以被包括在图9所示的逻辑电路3中。例如，逻辑电路3可以包括有限状态机(FSM，也称为有限自动机)，可以通过图11所示的状态图来描述有限状态机。因此，在正常状态下(用于电子熔断器操作)，输入信号SIN是指示电子开关2将被接通的高电平因此逻辑电路生成用于栅极驱动器5的相应的控制信号SON(除非任何保护机制阻止它)，并且栅极驱动器5生成足够高的栅极电压VG来接通电子开关2(参见图9)。如果是高侧开关的情况，则输出引脚OUT接近电源电压VB。监测电路4是活动的，因此控制电路1的电流消耗iGND可以相当高，例如20mA。
在图11所示的示例中，当累积地满足以下条件时，状态机从正常模式(状态S0)改变到空闲模式(状态S1)：(i)在输出引脚OUT处提供的负载电流iL低于阈值电流iIDLE(iL<iIDLE)；(ii)电子开关2接通；(iii)电子开关2的结温TJ低于最大值TJMAX(TJ<TJMAX)；并且(iv)估计的电缆温度差dT(高于环境温度)低于阈值dTX。当违反这些条件(i)到(iv)中的至少一个条件时，状态机从空闲模式切换回正常模式。可选地，仅当(条件(v))正常模式已经被激活了给定的最短时间tMIN时，才触发从正常模式到空闲模式的切换。这种进一步的条件可以帮助避免不期望的切换。例如，可以通过使用比较器来检查条件(ii)，比较器指示何时供应给电子开关2的栅极-源极电压VGS低于阈值电压VGSON(VGS<VGSON)。备选地，可以检查信号SON的逻辑状态以确定电子开关2是否接通。在空闲模式下(状态S1)，监测电路4(例如，参见图9)和进一步的电路可以是不活动的，从而控制电路1的电流消耗iGND相对较低，例如30μA。智能熔断器电路本身消耗的电流iGND的减少(即，由控制电路1消耗而不输出到负载)主要是通过停用大部分时钟数字电路，特别是监测电路4来实现的。
应当理解，状态机可以具有多于两个状态“正常模式”(状态S0)和“空闲模式”(状态S1)的状态。例如，图11中示出了“睡眠模式”(状态S2)。在该示例中，当输入信号SIN变为指示电子开关2的断开的低电平时，状态机变为睡眠模式。因此，通过断开电子开关2，在睡眠模式下将输出引脚OUT从电源引脚断开连接。监测电路4在睡眠模式下也可以处于不活动状态以节省能量。但是，请勿将睡眠模式(状态S2)与空闲模式混淆。如所提到的，电子开关2在空闲模式操作(状态S1)期间处于接通状态，因此经由电缆连接到输出引脚OUT的负载被供应有电源引脚SUP处的电源电压VB(例如，参见图7)。相反，电子开关2在睡眠模式操作期间处于断开状态。
应当理解，表达“睡眠模式”、“空闲模式”和“正常模式”仅是用于区分特定模式和与相应模式相关联的智能熔断器电路的功能的名称。这些名称并不意味着超出本文所述内容的任何特征和功能，并且也可以由例如“第一模式”、“第二模式”和“第三模式”代替。
图12的时序图示出了当连接到输出引脚OUT的负载汲取被调制(例如，脉冲宽度调制)的负载电流iL时可能发生的一个问题。图12的第一(顶部)时序图示出了脉冲宽度调制的负载电流的一个示例性波形，在本示例中，该波形的占空比为50％。因此，负载电流iL在时刻t0处下降到零，在时刻t1处再次上升到其标称值，在时刻t2处再次下降到零等。一旦负载电流iL降至零(iL<iIDLE，条件(i))，智能熔断器电路将在时刻t0进入空闲模式，因为其它条件(ii)至(iv)通常是(在正常情况下)在当负载接通时完成的。然而，由于负载电流iL在时刻t1处再次超过阈值iIDLE达到其标称值(iL>iIDLE)，因此在脉冲宽度调制的每一个周期中，空闲模式仅在很短的时间段t1-t0内处于激活状态(参见图12的第三(底部)图表)。
对于10kHz的示例性调制频率，短时间段t1-t0可以显著小于100μs，该时间段显著小于电缆的典型热时间常数(可以超过60秒)。这意味着在短时间段t1-t0期间，电缆的实际温度差dTWIRE,real实际上将不会改变(参见图12的第二时序图)。然而，由于在空闲模式下停用了计算电缆的估计的温度dTWIRE,calc的监测电路4，因此当电路进入空闲模式时，在时刻t0处，当前温度估计dTWIRE,calc会丢失，这是因为滤波器42的状态(参见图8)被重置为初始值。结果，在时刻t1处利用错误的初始值和估计的温度dTWIRE,calc重新开始估计的温度的计算，并且估计的温度dTWIRE,calc不跟踪电缆的实际温度dTWIRE,real。从图12的第二时序图可以看出，监测电路的滤波器42的滤波器状态的定期复位阻止了当前温度估计，并且导线的过高温度不再能够被检测到。
可以通过给定的延迟时间tIDLE,delay延迟到空闲模式的转换来避免上文所讨论的问题。也就是说，不会在检测到空闲模式条件(i)至(iv)的瞬间立即进入空闲模式，而是仅在整个延迟时间tIDLE,delay中满足空闲模式条件(i)至(iv)时才进入空闲模式。当在脉冲宽度调制(PWM)期间将延迟时间tIDLE,delay选择为大于负载电流iL的最大关断时间TOFF时，则智能熔断器电路在负载的PWM操作期间将不会进入空闲模式，从而允许监测电路4跟踪实际电缆温度dTREAL。该方法由图13的时序图示出，时序图基本上对应于图12的时序图，唯一的区别在于，由于提到的延迟，空闲模式没有变为激活状态。换句话说，进入空闲模式必须满足的上述四个条件(i)至(iv)被补充了进一步的条件，即在进入空闲模式之前，条件(i)至(iv)被维持整个延迟时间tIDLE,delay。
图14中的时序图示出了另一种方法，该方法可以替代延迟时间tIDLE,delay使用。图14的第一时序图与图12和图13中的时序图相同。然而，从图14的第二时序图中可以看出，当由于负载电流iL超过阈值iIDLE而在时刻t1处离开空闲模式时，温度偏移dTIDLE,offset被添加到初始温度值。温度偏移dTIDLE,offset可以是恒定的并且可配置的(类似于前面示例中的延迟tIDLE,delay),其中dTIDLE,offset>dTx。从图14中可以看出，添加温度偏移dTIDLE_offset具有以下效果：当在时刻t1离开空闲模式时，温度估计以高于阈值dTx的初始值开始。结果，估计的温度差dTWIRE,calc可能高于实际温度差dTWIRE,real(超过环境温度)。由温度偏移dTIDLE,offset引起的dTWIRE,calc与dTWIRE,real之间的轻微不匹配将被保持到达到保护阈值dTR。由于温度偏移，与不使用温度偏移dTIDLE,offset的前一种方法(也参见图8)相比，监测电路4将稍早触发关断(保护信号OC)，这比如图12所示的不可靠地跟踪温度更安全。从图14可以看出，添加温度偏移dTIDLE,offset有助于避免在每个PWM周期进入空闲模式，因为——由于温度偏移——直到负载电流被关断(或假定为非常低的值)相当长的时间(例如，一分钟或更多分钟)才能满足上述条件(iv)，即dT<dTx。在一个实施例中，可以将两种方法(延迟时间tIDLE,delay和温度偏移dTIDLE,offset)组合。
尽管已经关于一个或多个实现示出和描述了本发明，但是可以在不脱离所附权利要求的精神和范围的情况下对示出的示例进行改变和/或修改。特别是关于上述部件或结构(单元、组件、器件、电路、系统等)执行的各种功能，除非另有说明，否则用于描述此类部件的术语(包括对“装置”的引用)旨在对应于执行所描述部件的指定功能(例如，功能上等效)的任何部件或结构，即使在结构上不等同于所公开的结构，该结构也可以执行本发明在本文中示出的示例性实现中的功能。

Claims (17)

1.一种电路，包括：
电子开关(2)，具有被耦合在输出节点(OUT)与电源节点(SUP)之间的负载电流路径，并且所述电子开关(2)被配置为根据驱动信号(SON)将所述输出节点(OUT)与所述电源节点(SUP)连接或断开连接；
控制电路(1)，被配置为基于输入信号(SIN)生成所述驱动信号(SON)；
监测电路(4)，被包括在所述控制电路(1)中，并且被配置为接收表示流经所述负载电流路径的所述负载电流(iL)的电流感测信号(CS，iCS)，并且基于所述电流感测信号(CS，iCS)和至少一个导线参数(dTR，A)确定所述第一保护信号(OC)，所述至少一个导线参数(dTR，A)表征可操作地连接到所述输出节点(OUT)的导线，所述第一保护信号(OC)指示是否将所述输出节点(OUT)从电源节点(SUP)断开连接；以及
其中所述控制电路被配置为在正常模式(S0)下操作以及至少在空闲模式(S1)下操作；
其中所述控制电路被配置为当至少满足以下空闲模式条件时从正常模式改变为空闲模式：所述负载电流(iL)低于给定电流阈值(iIDLE)并且所述电子开关被接通；以及
其中在空闲模式下，所述监测电路(4)处于不活动状态。
2.根据权利要求1所述的电路，
其中所述电子开关(2)被实现为场效应晶体管(21)，以及
其中所述电路还包括温度传感器，所述温度传感器被配置为提供指示所述场效应晶体管的结温的温度信号。
3.根据权利要求1或2所述的电路，
其中所述空闲模式条件还包括所述以下项中的至少一个项：所述电子开关的温度(TJ)低于给定温度阈值(TJMAX)；所述电子开关处于接通状态；并且所述控制电路已经在正常模式下运行了给定的最短时间(tMIN)。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的电路，
其中所述监测电路(4)被配置为确定高于环境温度的、指示导线温度差的温度值(dT)，以及
其中所述空闲模式条件还包括：所确定的指示导线温度差的温度值(dT)低于给定的阈值(dTx)。
5.根据权利要求4所述的电路，
其中所述控制电路被配置为当在整个延迟时间段(tIDLE,delay)内满足所述空闲模式条件时，从正常模式改变为空闲模式。
6.根据权利要求4或5所述的电路，
其中所述控制电路被配置为当空闲模式条件中的至少一个空闲模式条件被违反时，离开空闲模式并且返回到正常模式，以及
其中当离开空闲模式时，将温度偏移(dTIDLE,offset)添加到所述温度值(dT)。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的电路，还包括：
包括在所述电子开关(2)中或被耦合到所述电子开关(2)的电流感测电路，所述电流感测电路被配置为生成所述电流感测信号(CS，iCS)和进一步的电流感测信号(VCS)。
8.根据权利要求7所述的电路，
其中所述电流感测电路包括数字部分和模拟部分，所述数字部分被配置为生成所述电流感测信号(CS，iCS)，所述模拟部分被配置为生成所述进一步的电流感测信号(VCS)，所述数字部分在空闲模式下处于不活动状态。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的电路，
其中所述控制电路(1)还被配置为当所述输入信号(SIN)指示将所述电子开关切换为关断时，改变为睡眠模式。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的电路，还包括：
数字输出节点(INT)，被配置为当所述控制模式从空闲模式变为正常模式时，输出由所述控制线路(1)生成的信号。
11.根据权利要求1至9中的任一项所述的电路，
其中在空闲模式下，被包括在所述控制电路(1)中的所有时钟数字电路装置都被停用。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的电路，
其中所述控制电路被配置为当所述空闲模式条件中的至少一个条件被违反时，终止空闲模式。
13.一种方法，包括：
通过根据驱动信号(SON)激活电子开关在输出节点(OUT)与电源节点(SUP)之间建立负载电流路径，所述驱动信号(SON)由控制电路(1)生成，所述控制电路(1)被配置为在正常模式(S0)下操作以及至少在空闲模式(S1)下操作；
通过被包括在所述控制电路(1)中的监测电路(4)以及当所述控制电路(1)在正常模式(S0)下操作时，基于电流感测信号(CS，iCS)和至少一个导线参数(dTR，A)确定第一保护信号(OC)，所述电流感测信号(CS，iCS)表示流经所述负载电流路径的负载电流(iL)，并且所述至少一个导线参数(dTR，A)表征可操作地连接到所述输出节点(OUT)的导线，所述第一保护信号(OC)指示是否将所述输出节点(OUT)从电源节点(SUP)断开连接；并且
当至少满足以下空闲模式条件时，从正常模式改变为空闲模式：所述负载电流(iL)低于给定电流阈值(iIDLE)并且所述电子开关被接通。
14.根据权利要求13所述的方法，
其中所述控制电路(1)基于输入信号(SIN)生成所述驱动信号(SON)，并且所述方法还包括当所述输入信号(SIN)指示将所述电子开关切换为关断时，改变为睡眠模式。
15.根据权利要求13或14所述的方法，还包括：
确定高于环境温度的、指示导线温度差的温度值(dT)，
其中所述空闲模式条件还包括：指示所确定的指示导线温度差的温度值(dT)低于给定的阈值(dTx)。
16.根据权利要求15所述的方法，其中从正常模式改变为空闲模式包括：
当在整个延迟时间段(tIDLE,delay)内满足所述空闲模式条件时，从正常模式改变为空闲模式。
17.根据权利要求15或16所述的方法，还包括：
当空闲模式条件中的至少一个空闲模式条件被违反时，离开空闲模式并且返回到正常模式，以及
当离开空闲模式时，将温度偏移(dTIDLE,offset)添加到所述温度值(dT)。
CN202010980877.7A 2019-09-18 2020-09-17 智能电子开关 Pending CN112531634A (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102019125122.2A DE102019125122A1 (de) 2019-09-18 2019-09-18 Intelligenter elektronischer schalter
DE102019125122.2 2019-09-18

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN112531634A true CN112531634A (zh) 2021-03-19

Family

ID=74686357

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010980877.7A Pending CN112531634A (zh) 2019-09-18 2020-09-17 智能电子开关

Country Status (3)

Country Link
US (1) US11569811B2 (zh)
CN (1) CN112531634A (zh)
DE (1) DE102019125122A1 (zh)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3561981A1 (de) * 2018-04-27 2019-10-30 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren zur reduktion eines temperaturanstiegs bei einem steuerbaren schaltelement
DE102021132537B3 (de) * 2021-12-09 2023-05-17 Infineon Technologies Ag Strommessschaltung
DE102022115099A1 (de) 2022-06-15 2023-12-21 Infineon Technologies Ag Intelligenter halbleiterschalter
CN117856156A (zh) 2022-10-05 2024-04-09 艾尔默斯半导体欧洲股份公司 用于安全关断车辆中的用电器的装置和方法
DE102022210714A1 (de) 2022-10-11 2024-04-11 Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung Verfahren zum Überwachen einer Schaltvorrichtung, Überwachungsvorrichtung, elektrischer Energiespeicher und Vorrichtung
CN118431999A (zh) * 2024-05-11 2024-08-02 洪湖市蓝光电子有限责任公司 一种基于微处理器控制的延时保险丝及其控制方法

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10170905B2 (en) * 2016-04-08 2019-01-01 Infineon Technologies Ag Electronic switching and protection circuit with wakeup function
US10965120B2 (en) * 2016-04-08 2021-03-30 Infineon Technologies Ag Electronic switching and protection circuit with test mode function
US11404866B2 (en) * 2016-04-08 2022-08-02 Infineon Technologies Ag Electronic switching and protection circuit with several operation modes
DE102017106896B4 (de) * 2017-03-30 2023-02-02 Infineon Technologies Ag Elektronischer Schalter für elektronische Sicherung

Also Published As

Publication number Publication date
DE102019125122A1 (de) 2021-03-18
US11569811B2 (en) 2023-01-31
US20210083659A1 (en) 2021-03-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10868418B2 (en) Electronic switch for electronic fuse
CN112531634A (zh) 智能电子开关
CN107959492B (zh) 用于驱动电子开关的方法和驱动电路及电子保险丝电路
CN112311369B (zh) 智能电子开关
US11539357B2 (en) Smart electronic switch
CN109390903B (zh) 具有电源电压下降安全性的数字线路保护
CN107276571B (zh) 用于高侧功率开关的系统和方法
US11405032B2 (en) Smart electronic switch
US11431162B2 (en) Smart electronic switch
CN108270197B (zh) 电子开关及其操作方法
US8054602B2 (en) Power supply controller
US20140077782A1 (en) Semiconductor device including short-circuit protection
US8296093B2 (en) Semiconductor device with thermal fault detection
US20080048877A1 (en) Power supply controller
CN104702253A (zh) 用于功率半导体开关的短路保护的方法和装置
US20090167272A1 (en) Power Supply Controller
US11349471B2 (en) Smart electronic switch
US11527881B2 (en) Smart electronic switch
CN115882421B (zh) 电子保险丝电路及应用其的电路系统
CN107710539B (zh) 电路装置
US11955957B2 (en) Smart electronic switch
US11843238B2 (en) Smart electronic switch
JP2022188430A (ja) スイッチ装置
CN118435069A (zh) 用于检查电子开关的切断能力的电路布置
WO2023163934A1 (en) Time multplexing voltage clamping in coil driving circuit for a contactor during quick turn off

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20210319