CN114553198A - 智能电子开关 - Google Patents

Abstract

本公开的实施例涉及智能电子开关。本文描述了一种用于驱动电子开关的电路。根据一个实施例，该电路包括控制电路，该控制电路被配置成根据输入信号触发电子开关的接通和关断。控制电路还被配置成响应于指示欠压状态的欠压信号而触发电子开关的关断。用于驱动电子开关的电路还包括欠压检测电路，欠压检测电路被配置成当在供电节点处接收的供电电压低于欠压阈值时发信号表示欠压状态，其中，欠压阈值取决于通过电子开关的负载电流。

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

在许多应用中，使用半导体开关来接通和关断电负载。除了这样的电子开关(例如功率晶体管)外还包括补充电路装置的半导体开关通常被称为智能电子开关或简称为智能开关。补充电路装置的示例是用于检测过高温度的温度传感器、测量通过开关的负载电流的负载电流传感器、用于检测输入电压的电压比较器、生成根据输入信号和诸如测量的电流和温度之类的测量参数触发接通或关断的控制信号的控制逻辑、以及用于输出测量参数的接口电路等。

不仅在汽车应用中，智能开关越来越多地用于代替常规的熔断器。可以用作熔断器替代物的智能开关可以被称为智能熔断器或电子熔断器。在这些情况下，智能开关可以包括电路装置，其被配置成监控所测量的负载电流并且根据负载电流、并且表示连接智能开关和电负载的导线的特性的特性曲线触发开关。另外，包括在智能开关中的上述补充电路装置可以提供负载电流限制功能。

当两个或更多个负载连接到电源(例如汽车的车载电源)时，从电源汲取相对高的电流的有故障的负载(由于故障)可能导致供电电压的下降，这也可能影响连接到相同电源的其他负载。

发明内容

本文描述了一种用于驱动电子开关的电路。根据一个实施例，该电路包括控制电路，该控制电路被配置成根据输入信号触发电子开关的接通和关断。控制电路还被配置成响应于指示欠压状态的欠压信号而触发电子开关的关断。用于驱动电子开关的电路还包括欠压检测电路，欠压检测电路被配置成当在供电节点处接收的供电电压低于欠压阈值时发信号表示欠压状态，其中，欠压阈值取决于通过电子开关的负载电流。

根据另一个实施例，用于驱动电子开关的电路包括控制电路，该控制电路被配置成根据输入信号触发电子开关的接通和关断。控制电路还被配置成响应于指示过电流状态的过电流信号而触发电子开关的关断。用于驱动电子开关的电路还包括电流监控电路，电流监控电路被配置成基于电流感测信号和电流阈值来发信号表示过电流状态，所述电流阈值取决于在供电节点处接收的供电电压。

根据另一个实施例，用于驱动电子开关的电路包括控制电路，该控制电路被配置成根据输入信号触发电子开关的接通和关断，其中，控制电路还被配置成响应于指示过电流状态的过电流信号而触发电子开关的关断。用于驱动电子开关的电路还包括电流监控电路，电流监控电路被配置成基于电流感测信号和电流时间特性来发信号表示过电流状态，所述电流阈值取决于在供电节点处接收的供电电压。

附图说明

参考以下附图和描述可以更好地理解本发明。图中的组件不一定按比例；相反，重点在于说明本发明的原理。此外，在附图中，相同的附图标记表示相应的部件。在附图中：

图1示出智能开关的一般示例。

图2示出在同一电源处的多个负载的操作，其中，每个负载可以经由各自的智能开关单独地接通和关断。

图3包括示出根据本文所述实施例的智能开关的期望行为的时序图。

图4示出可以如图3所示操作的智能开关的一个实施例。

图5示出包括在图4的智能开关中的控制逻辑的一个示例性实现方式。

图6和图7包括进一步示出图5的电路的功能的时序图。

图8包括示出替代实施例的功能的时序图。

图9和图10示出进一步的实施例的功能，其中，使用电流时间特性触发负载电流的关断。

图11示出与图9和图10的时序图相关的电流监控电路。

图12示出由于负载电流梯度引起的瞬态电压降。

具体实施方式

在以下详细描述中，参考附图。附图形成说明书的一部分，并且为了说明的目的，示出如何使用和实现本发明的示例。图1示出在下文中称为智能开关1的集成智能开关电路的一个一般示例。智能开关1可以集成在布置在芯片封装中的单个半导体管芯中。然而，在一些实施例中，智能开关1可以包括布置在一个芯片封装中的两个或更多个半导体管芯。

根据图1，智能开关1包括电子开关2，电子开关可以是功率晶体管，例如MOS晶体管。MOS晶体管可以用作功率晶体管。尽管这里讨论的示例使用MOS晶体管作为功率晶体管2，但是应当理解，可以替代地使用诸如双极晶体管之类的其他晶体管类型。本领域技术人员能够顺利地将这里描述的概念应用于双极晶体管。功率晶体管2耦合在智能开关1的供电引脚SUP和输出引脚OUT之间。因此，功率晶体管2在导通时可以将输出引脚OUT连接到供电引脚SUP，以便在引脚SUP和OUT之间稳定低欧姆电流路径。类似地，功率晶体管2可以在被关断时将输出引脚OUT从供电引脚SUP断连。换句话说，功率晶体管2可以根据施加到晶体管的栅电极上的栅极信号V_G来激活(建立)和去激活(断连)供电引脚SUP和输出引脚OUT之间的负载电流路径。可以理解，如果双极晶体管用作功率晶体管，则晶体管根据基极电流而不是栅极电压来接通和关断。

在图1的示例中，栅极信号V_G由栅极驱动器电路5提供，栅极驱动器电路被配置成根据控制信号S_ON输出栅极信号V_G，控制信号是可以仅采用高电平(例如指示接通)和低电平(例如指示关断)的二进制逻辑信号。控制信号S_ON由逻辑电路提供，在此被称为控制逻辑3。控制逻辑3可以包括组合和时序逻辑电路以及同步和异步电路。控制逻辑3被配置成基于在智能开关的输入引脚IN处接收到的输入信号S_IN和其他参数来触发晶体管2的接通和关断(通过生成具有适当逻辑电平的控制信号S_ON)。输入信号S_IN可以由外部(与智能开关1分开的)电路生成，例如，图1的示例中的标记为μC的微控制器。

注意，输入信号S_IN不一定在智能开关的输入引脚处被接收。在一些实施例中，智能开关可以具有数字通信接口，例如，允许接收包括接通和关断命令的数据(例如，来自微控制器)的串行外围接口(SPI)等。在这些实施例中，智能开关可以包括电路装置，其根据通过数字通信接口接收的接通和关断命令生成输入信号S_IN，并且设置输入信号S_IN的逻辑电平。

上述可以由控制逻辑3处理以生成具有特定逻辑电平(高或低)的控制信号S_ON的“其他参数”可以是例如代表芯片温度的测量值、代表负载电流i_L的测量值、可配置的阈值(例如超温阈值)、指示输入电压低于特定阈值的二进制逻辑信号UV等。

在输出引脚OUT处输出到负载Z的负载电流i_L可以由电流感测电路20测量。电流感测电路20可以例如包括耦合到功率晶体管2并且在相同操作点操作的感测晶体管。使用感测晶体管的电流感测是众所周知的技术且因此本文中不详细论述。例如，功率晶体管可以由单元阵列的多个晶体管单元组成，其中，单元阵列的一个或几个晶体管单元可以用来形成感测晶体管。在简单的实施例中，电流感测电路可以包括连接在晶体管2的负载端子(例如源极端子)和输出引脚OUT之间的电流感测电阻器。在这种情况下，电流感测电阻器上的电压降指示负载电流并且可以用作电流感测信号。上述“其他参数”的另外的示例是可以用于实现过电流关断功能的电流阈值。例如，当由电流感测电路20提供的电流感测信号CS达到或超过由阈值V_TRIP表示的临界电流值时，则控制逻辑3触发晶体管2的关断，直到由输入信号S_IN再次触发接通。

在图1的示例中，智能开关1被配置为高侧开关，即，智能开关1连接在提供供电电压V_B的供电线(在供电引脚SUP处)与负载Z之间，负载连接到输出引脚OUT。智能开关2还具有接地引脚GND，用于接收参考电势V_GND，该参考电势可以被定义为0伏并且用作包括在智能开关1中的电路装置的恒定参考电势。

图2示出包括多个(两个或更多)电负载Z₁、Z₂、Z₃和Z₄的系统的一个示例，其中，每个电负载Z₁、Z₂、Z₃和Z₄分别通过各自的智能开关1.1、1.2、1.3和1.4与电源(供电电压V_B)连接。实际上，多个智能开关1.1、1.2、1.3和1.4的供电引脚SUP将连接到电路节点N，该电路节点经由相对长的导线或电缆连接到电压源(例如汽车电池)。尤其，在生成供电电压V_B的电压源(图中未示出)和电路节点N之间的电缆将比电路节点N和各个智能开关1.1、1.2、1.3和1.4之间的短导线长得多(并且因此具有相应的高阻抗Z₀)。应当理解，在图2中，阻抗Z₀不表示特定的电阻器装置，而是表示电压源(例如电池)和电路节点N之间的电缆/导线的本征阻抗。用于智能开关的输入信号S_IN1、S_IN2、S_IN3和S_IN4可以由微控制器μC提供，如图1的先前示例中那样。微控制器μC和智能开关1.1、1.2、1.3和1.4可以布置在同一电路板上，然而，这不是必须的。替代地，智能开关1.1、1.2、1.3和1.4可以布置在单个半导体芯片的不同“信道”中。

通过智能开关1.1、1.2、1.3和1.4以及相应负载Z₁、Z₂、Z₃和Z₄的负载电流表示为i_L1、i_L2、i_L3和i_L4。因此，通过生成供电电压V_B的电压源与电路节点N之间的电缆的总电流i₀等于各个负载电流i_L1、i_L2、i_L3和i_L4的总和(i₀＝i_L1+i_L2+i_L3+i_L4)。结果，由于电缆阻抗Z₀上的电压降i₀·Z₀，在电路节点N处存在的供电电压稍微低于电压V_B并且表示为VB'。即，V_B'＝V_B-i₀·Z₀＝V_B-Z₀·(i_L1+i_L2+i_L3+i_L4)。对于本讨论，电路节点N和智能开关1.1、1.2、1.3和1.4之间的短导线上的电压降是可忽略的，因为相应的阻抗与阻抗Z₀相比是小的。然而，在电路节点N和智能开关之间的短导线上的电压降实际上也具有一些影响(参见图3)。

实际上，可能发生这样的情况：负载无论出于什么原因总汲取相当高的负载电流。升高的负载电流，例如通过智能开关1.1的负载电流i_L1，将导致升高的总电流i₀通过连接电压源和电路节点N的导线/电缆。升高的总电流i₀引起电缆上的升高的电压降i₀·R₀和电路节点N处的相应降低的电压V_B'。换句话说，负载Z₁、Z₂、Z₃和Z₄“看到”的供电电压是电压VB'，如果负载Z₁、Z₂、Z₃和Z₄中的一个负载汲取升高的负载电流，则该电压将下降。

如上所述，例如由于故障而过度汲取电流(在本示例中为负载电流i_L1)的单个负载，例如负载Z₁，可能导致供电电压V_B'中的电压降，这也被所有其他负载Z₂、Z₃和Z₄“看到”。供电电压V_B'的这种下降可能在这些负载Z₂、Z₃和Z₄中引起不期望的效应和失灵，尽管它们不是有故障的。在最坏的情况下，一个负载(在本示例中为负载Z₁)中的故障可能导致经由同一电路节点N供电的所有其他负载(在本示例中为负载Z₂、Z₃和Z₄)中的故障。为了检测这种情况，微控制器μC将必须监控电路节点N处的电压V_B'(例如使用可以包括在微控制器中的模数转换器)以及负载电流i_L1、i_L2、i_L3和i_L4，并且触发连接到故障负载上的智能开关的关断(通过生成适当的输入信号)。

例如，可以通过微控制器μC，例如经由数字通信接口(例如串行外围接口)或模拟诊断输出引脚(图中未示出)从智能开关1.1、1.2、1.3和1.4读出测量的电流信息，来监控负载电流。具有用于输出测量电流信息的诊断输出引脚的智能开关同样是已知的并且因此在此不作进一步讨论。显然，所提到的监控功能将使图2中所示的电路明显地更加复杂。

图3的示图示出由不同负载“看到”的供电电压(图2的示例中的V_B')的示例性波形。如上所述，一个负载中的突然负载电流变化和高电流消耗会影响由其他负载接收的供电电压并且可能导致失灵。

下面参考图4讨论的示例可以改善这种情况并且避免在微控制器中实现上述监控功能的需要。图4示出能够检测供电电压V_B'(即，欠压)的下降并触发功率晶体管2的关断的智能开关的一个实施例，其中，可以如下进一步解释的那样修改相应的欠压阈值V_UVTH。

如图4中可以看出的，比较器6被配置成将在供电引脚SUP处接收的供电电压V_B与欠压阈值V_UTH进行比较。欠压信号UV(例如通过高电平)指示供电电压V_B低于欠压阈值V_UTH。类似地，比较器7被配置成将通过晶体管2的负载电流i_L与过电流阈值CS_TH进行比较。过电流信号OC(例如通过高电平)指示负载电流i_L高于过电流阈值CS_OC。下面参考时序图进一步讨论图4的电路的功能的示例。

图5示出可以在图4的智能开关中使用的控制逻辑3的一个示例性实现方式。应当理解，在图5中仅描绘了控制逻辑3的与以下解释相关的那些部件和组件。未示出的其他部件和部件可以以与现有智能开关中所做的相同的方式来实现。

根据图5的示图(a)，控制逻辑3分别接收比较器6和7的输出信号，即信号UV和OC。比较器6和7的目的和功能已经在上面讨论过，并且参考图4和相应的解释。在图5的示图(a)的实施例中，控制逻辑3包括接收信号UV和OC的或门31。当信号UV和OC中的一个信号指示供电电压V_B'低于阈值V_UVTH或者分别指示负载电流i_L等于或高于电流阈值CS_OC时，或门31的输出信号将呈现高电平。或门31的输出被提供给滤波器32，滤波器被配置成在或门31的输出处消隐短脉冲(短于滤波时间t_FILT)。当或门31的输出信号(逻辑连接UV或OC)从低电平变为高电平并且高电平至少保持滤波时间t_FILT时，滤波器32的输出跟随或门31的输出并且也从低电平变为高电平。

滤波器32的输出信号变为高电平表示至少在等于滤波时间t_FILT的时间间隔内满足了条件中的一个条件(即CS≥CS_OC或V_B'≤V_UVTH)。滤波器32的输出连接到SR锁存器33(也称为SR触发器)的置位输入，并且因此，当滤波器32的输出信号变为高电平时，SR锁存器33被置位。当SR锁存器33被置位时，提供信号OFF的SR锁存器33的反相输出

变为低电平(即，

)。处于低电平的信号OFF指示功率晶体管2将被关断，而不管输入信号S_IN的逻辑电平如何。提供给栅极驱动器5(见图3)的控制信号S_ON由与门35生成，该与门在其输入处接收输入信号S_IN和信号OFF。基本上，当SR锁存器处于复位状态(即

)时，与门35对于输入信号S_IN是透明的，但是当SR锁存器处于置位状态(即

)时，与门消隐输入信号S_IN。SR锁存器33将不会被复位，直到输入信号S_IN返回到低电平(低电平必须由诸如图4中的微控制器μC之类的外部电路装置来触发)。输入信号S_IN的低电平导致SR锁存器33复位，该SR锁存器在其复位输入处接收反相输入信号(由反相器34生成)。

滤波器32可以以各种方式实现。在图5的示图(a)的示例中，滤波器32包括计数器321，计数器具有接收或门31的输出信号的使能输入EN。因此，当逻辑连接UV或OC指示同时满足条件CS≥CS_OC或V_B'≤V_UVTH中的一个条件时，计数器321被启动。当被使能时，计数器321将在时钟信号CLK的每个锁定周期内增加计数器值CNT，该时钟信号被提供给计数器321的时钟输入。如果计数器321在CNT_MAX时钟周期之后仍然被使能，则计数器值CNT将达到参考值CNT_MAX。情况CNT＝CNT_MAX可以由比较器322检测，该比较器被配置成比较计数器值CNT和参考值CNT_MAX。比较器322的输出提供滤波器32的输出信号，该输出信号被提供给SR锁存器33的置位输入，如上所述。参考值CNT_MAX和时钟信号CLK的时钟频率f_CLK定义了滤波时间t_FILT，即，t_FILT＝CNT_MAX/f_CLK。可以理解，比较器322可以是数字比较器，数字比较器比较两个寄存器值，其中，一个寄存器值表示计数器值CNT，并且另一个寄存器值表示参考值CNT_MAX。

图5的示图(b)示出滤波器32的替代实现方式。因此，滤波器32包括由电阻器R_F和电容器C_F组成并且被配置成对或门31的输出信号进行滤波的RC低通滤波器。RC低通滤波器的输出信号被提供给具有滞后的比较器333(施密特触发器)。RC低通滤波器的比较器阈值和时间常数(τ_F＝R_F·C_F)被设计成使得仅当或门31的输出处的高电平被维持至少滤波时间t_FILT时，比较器333的输出才从低电平变为高电平。

图5的实施例的可能功能由图6的时序图进一步说明。下面描述的示例旨在通过采用“智能”欠压检测方法来提供高度可用功率，从而避免需要由外部控制器进行独立的外部电压和电流测量。图6的时序图示出一个示例，根据该示例，欠压阈值V_UFTH取决于负载电流i_L。因此，控制逻辑3(参见图4和图5)可以包括欠压检测电路(例如比较器6)，该欠压检测电路被配置成当在供电引脚SUP处接收到的供电电压V_B'低于取决于流经功率晶体管2的负载电流i_L的欠压阈值V_UTH时，发信号表示欠压状态。图6的时序图包括示出不同情况的六个连续时间间隔(表示为A-F)。

在时间间隔A中，欠压阈值V_UVTH处于第一值_VUVTH,1，第一值可以对应于例如整个电路正常操作所需的最小供电电压V_B,min。而且，在时间间隔A中，负载电流相对较低，即低于过电流阈值CS_TH。

在定时器间隔B中，供电电压V_B'下降(无论出于什么原因)到第一欠压阈值V_UVTH＝V_UVTH,1以下，这导致比较器6检测到由欠压信号UV发信号表示的欠压状态。因此，控制电路3触发晶体管2的关断，并且负载电流降至零。在时间间隔B中，稍后例如通过适当的输入信号S_IN再次接通晶体管2。

在时间间隔C中，无论出于什么原因，负载电流i_L增加，且电流感测信号CS也会相应地增加。在电流感测信号CS达到或超过第一电流阈值CS_TH的某个时间点，于是欠压阈值V_UVTH被调节并从第一值V_UVTH,1增加到第二值V_UVTH,2。这种情况(其中欠压阈值增加)被称为过电流操作。稍后在时间间隔C中，负载电流i_L再次减小，使得电流感测信号CS降到第二电流阈值CS_TH'以下。因此，欠压阈值V_UVTH再次被调节并复位到第一值V_UVTH,1。第一和第二电流阈值可以相等，即CS_TH＝CS_TH'，但是也可以相差很小的量(CS_TH'＝CS_TH-ε)，以获得小的滞后并且避免不期望的切换。

在定时器间隔D中，电路处于正常操作，即，欠压阈值V_UVTH处于第一值V_UVTH,1，并且满足条件V_B'＞V_UVTH,1和CS＜CS_TH。在时间间隔D和E之间的过渡附近，负载电流再次增加，并且电路在时间间隔E中再次切换到过电流操作(V_UVTH＝V_UVTH,2)。

在时间间隔E和F之间的过渡处，供电电压V_B'在电路的过电流操作期间下降到第二(较高)欠压阈值V_UVTH,2以下，这导致在经过滤波时间t_FILT之后晶体管2的关断。

V_UVTH,1、V_UVTH,2和CS_TH(以及可选的CS_TH')的实际值以及滤波时间t_FILT可以是可编程的参数(例如通过诸如SPI之类的数字通信接口)。如图6所示，具有取决于负载电流的可调节欠压阈值的智能开关可以用于例如汽车的配电网络中。智能开关可以用于安全关键应用(例如动力转向)以及用于供应非安全关键负载(例如空调)。应当理解，图6所示的功能可以与过电流关断或电流限制机制相结合，电流限制机制可以在远高于电流阈值CS_TH的较高负载电流处被触发。在实际应用中，对于不同的开关，滤波时间t_FILT可以不同，使得例如在欠压状态的情况下，与更安全关键的负载相比，更安全关键的负载更早地被关断。

该时序图示出与图6的示例类似的另外的示例。然而，根据图7，欠压阈值V_UVTH不是从最小值V_UVTH,1一步增加到V_UVTH,2，而是与负载电流成比例。因此，在图7的示例中，欠压阈值V_UTH可以如下确定：V_UVTH＝V_B,min+k·CS,其中，k是恒定的缩放因子。除了确定欠压阈值V_UVTH的方式外，图6的说明也适用于图7并对其进行参考。

在上述示例中，欠压阈值取决于负载电流i_L(并且因此取决于电流感测信号CS)即，是负载电流的函数，而电流阈值CS_TH是可配置参数(并且如果实现滞后，则可选地还有值CS_TH')，可配置参数在操作期间基本上是恒定的。然而，在以下示例中，电流阈值CS_TH是供电电压V_B'的函数，而欠压阈值V_UVTH基本上恒定并且基本上对应于最小所需供电电压V_B,min。

在图8的示例中，欠压阈值V_UVTH恒定地处于V_B,min，并且电流阈值CS_TH与供电电压V_B'(可选地加上偏移)成比例。使用这种方法，可以实现类似于图6和图7的先前情况的效果，即在相对高的负载电流下，较小的供电电压降足以触发晶体管2的关断(例如在滤波时间t_FILT之后)。在另外的实施例中，电流阈值CS_TH不与供电电压V_B'成比例，而是根据非线性函数取决于供电电压V_B'，所述非线性函数例如是具有或不具有滞后的阶跃函数(类似于图6的示例)。

在一些实施例中，不使用简单的比较器阈值来触发所示的过电流。相反，可以使用特定的电流时间特性。电流时间特性可以被设计成仿真常规熔断器的行为，当通过熔断器的电流超过临界功率持续特定时间量时，该熔断器被熔断，其中所考虑的时间窗口越短，功率就可以越高。使用电流时间特性来仿真熔断器行为的概念本身是已知的。图9示出这种电流时间特性的示例，其中，区分两种不同的操作模式，即正常操作和欠压操作。

图9包括供电电压V_B'的示例性信号波形和相应的电流时间特性。还示出电流阈值i_CSTH，电流阈值用于在负载电流超过电流阈值i_CSTH时立即触发晶体管的关断。在阈值i_CSTH以下，在由电流时间特性确定的特定时间之后触发关断，其中对于足够低的电流而言，时间是无限的(即，对于低电流将不发生关断)。在图9的示例中，电流阈值i_CSTH取决于供电电压V_B'(如前面的示例中)，其中，在本示例中，响应于供电电压V_B'下降到低于欠压阈值V_UVTH＝V_UVTH,1，将电流阈值CS_OC从CS_OC,1调节到较低值CS_OC,2，并且一旦供电电压V_B'再次超过欠压阈值V_UVTH，则将该电流阈值复位到初始值CS_OC,1。再次，可以使用稍微不同的阈值(例如V_UFTH,1和V_UVTH,1+ε)来实现小的滞后。如果电流感测信号CS超过电流阈值CS_OC(根据供电电压电平等于CS_OC,1或CS_OC,2)，则可以触发过电流开关关断。

在图10中说明图9的示例的进一步修改/增强。根据图10中所示的方面，电流监控电路被配置成：基于电流感测信号CS和取决于在供电引脚SUP处接收的供电电压V_B'的预定电流时间特性，来发信号表示过电流状态。因此，例如，当供电电压V_B'下降到低于欠压阈值V_UVTH＝V_UVTH,1时，电流时间特性被调节和修改。如图10中所示，在欠压操作期间(即，当V_B'<V_UVTH,1时)，特征电流时间曲线向较短的时间间隔以及向较低的电流移动。

图11示出如何实现图9和图10中所示的电流时间特性的一个示例。图11示出电流监控电路的一个示范性实现方式，电流监控电路包括电流感测电路20(也参见图1和图4)、平方单元21、滤波器22和比较器23。平方单元21提供信号x，该信号表示平方的负载电流信号(x～i_L ²，x与i_L ²成比例)。滤波器22可以是低通滤波器，例如一阶低通滤波器，滤波器的传输行为由可选择的时间常数τ或τ_UVTH和DC增益来表征。经滤波的信号y可以被解释为高于周围温度的温度差T。当滤波信号y超过可选阈值dT或dT_UVTH时，比较器23通过将比较器输出信号OC1例如设置为高电平来发信号表示过电流状态。在图11的示例中，当电流感测信号CS超过可选电流阈值电平CS_OC，即CS_OC,1或CS_OC,2(见图9和图10)时，比较器26可以触发附加的过电流关断。比较器26可以通过将其输出信号OC2设置为高电平来指示过电流。

在这一点上应当强调，当供电电压V_B'下降到低于欠压阈值V_UVTH＝V_UVTH,1时，不仅过电流阈值CS_OC被修改；附加地或替代地，可以修改电流时间特性，例如通过改变时间常数τ或者τ_UVTH和/或DC增益或温度阈值(dT或dT_UVTH)，改变温度阈值具有与改变DC增益类似的效果。在图11的示例中，条件V_B'＜V_UVTH,1(参见图10)由比较器24检测并且由比较器输出信号UV以信号表示。根据比较器输出信号UV，可以选择比较器26的电流阈值(CS_OC,1或者CS_OC,2)。同样根据输出信号UV，可以通过选择滤波时间常数(τ或者τ_UVTH)和/或温度阈值(dT或dT_UVTH)来改变电流监控器电路(包括平方单元21、滤波器22和比较器23)的电流时间特性。可以使用或门25组合输出信号OC1和OC2，并且组合逻辑信号OC可以用于触发电子开关2的关断(例如通过控制逻辑3和栅极驱动器5，参见图4)。替代地，指示过电流的信号OC2可以用于激活电流限制机制。这种电流限制机制可以包括在例如栅极驱动器电路5中(参见图4)。注意，用于过电流关断的电路和用于电流限制的电路是已知的，并且因此在此不作进一步描述。

在这里描述的所有实施例中，如果欠压状态的持续时间非常短(例如仅几微秒)，则可能期望忽略以信号表示欠压状态的欠压信号UV。例如，当电压源(例如电池)和智能开关之间的阻抗Z₀包括显著的电感L₀(Z₀＝R₀+j·ω·L₀)时，可能发生这种短暂欠压“尖峰”(短暂瞬态电压骤降)。在这种情况下，由于负载中的开关过程而可能出现的负载电流梯度di_L/dt将导致依赖于(尤其是成比例于)L₀·di_L/dt的电压降。在图12的示例中显现了这种效果。为了避免不期望的效应，可以忽略短暂的欠压尖峰。在图7的示例中，可以忽略在智能开关处接收的电压V_B'的短暂下降，使得短暂下降实际上对过电流阈值C_TH没有影响。例如，可以通过耦合在接收供电电压的引脚SUP与比较器6的输入之间的简单RC滤波器来实现“忽略”瞬态电压骤降(参见图4)。替代地，可以使用数字电子装置来消除欠压信号UV中的短暂瞬态。

尽管已经参照一个或多个实现方式示出和描述了本发明，但是在不脱离所附权利要求的精神和范围的情况下，可以对所示示例进行改变和/或修改。例如，与所描述的示例相比，用于触发特定动作的逻辑电平可以被反转。逻辑门可以由执行基本相同功能的其他逻辑电路等代替。尤其，关于由上述组件或结构(单元、组件、装置、电路、系统等)执行的各种功能，除非另外指出，否则用于描述这些组件的术语旨在对应于执行所述组件的指定功能的任何组件或结构(例如，该组件或结构是功能等效的)，即使该组件或结构在结构上不等效于执行本发明的本文所示的示例性实现方式中的功能的所公开的结构。

Claims (20)

1.一种用于驱动电子开关(2)的电路，所述电路包括：

控制电路(3)，被配置成根据输入信号(S_IN)触发所述电子开关(2)的接通和关断，其中，所述控制电路(3)还被配置成响应于以信号表示欠压状态的欠压信号(UV)而触发所述电子开关(2)的关断；

欠压检测电路，被配置成当在供电节点(SUP)处接收的供电电压(V_B')低于欠压阈值(V_UVTH)时发信号表示所述欠压状态，

其中，所述欠压阈值(V_UVTH)取决于通过所述电子开关(2)的负载电流。

2.根据权利要求1所述的电路，还包括：

电流感测电路(20)，被配置成提供表示通过所述电子开关(2)的所述负载电流(i_L)的电流感测信号(CS)。

3.根据权利要求1或2所述的电路，其中所述欠压检测电路还被配置成：

当所述电流感测信号(i_CS)达到或超过第一电流阈值(CS_TH)时，将所述欠压阈值(V_UVTH)从第一欠压值(V_UVTH,2)增加到第二欠压值(V_UVTH,1)。

4.根据权利要求3所述的电路，还包括：

驱动器电路(5)，耦合到所述控制电路(3)，用于生成用于所述半导体开关(2)的驱动信号(V_G)，

其中所述驱动器电路(5)被配置成生成所述驱动信号(V_G)，使得所述负载电流(i_L)被限制到与所述第一电流阈值(CS_TH)相对应的最大值。

5.根据权利要求3或4所述的电路，

其中所述第一欠压值(V_UVTH,1)和所述第二欠压值(V_UVTH,2)在所述电路的操作之前或操作期间是可配置的。

6.根据权利要求3至5中任一项所述的电路，其中所述欠压检测电路还被配置成：

当所述电流感测信号(CS)降至第二电流阈值(CS_TH')以下时，将所述欠压阈值(V_UVTH)复位为所述第一欠压值(V_UVTH,1)。

7.根据权利要求6所述的电路，

其中所述第一电流阈值(CS_TH)等于所述第二电流阈值(CS_TH')，或者

其中所述第二电流阈值(CS_TH')低于所述第一电流阈值(CS_TH)。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的电路，

其中所述欠压阈值(V_UVTH)是所述电流感测信号(CS)的函数。

9.根据权利要求8所述的电路，其中所述函数是线性函数加上可选偏移。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的电路，

其中所述控制电路(3)被配置成当所述欠压信号(UV)指示欠压状态持续至少一段滤波时间时触发所述电子开关(2)的关断。

11.根据权利要求1至10中任一项所述的电路，还包括：

过电流检测电路，被配置成当所述电流感测信号超过过电流阈值(CS_OC)时发信号表示过电流状态，其中，所述控制电路(3)还被配置成响应于指示过电流状态的过电流信号(OC)而触发所述电子开关(2)的关断。

12.一种用于驱动电子开关(2)的电路，所述电路包括：

控制电路(3)，被配置成根据输入信号(S_IN)触发所述电子开关(2)的接通和关断，其中所述控制电路(3)还被配置成响应于以信号表示过电流状态的过电流信号(OC)而触发所述电子开关(2)的关断；

电流监控电路，被配置成基于所述电流感测信号(CS)和电流阈值(CS_TH)来发信号表示过电流状态，所述电流阈值取决于在供电节点(SUP)处接收的供电电压(V_B')。

13.根据权利要求12所述的电路，还包括：

驱动器电路(5)，耦合到所述控制电路(3)，用于生成用于所述半导体开关(2)的驱动信号(V_G)，

其中所述驱动器电路(5)被配置成生成所述驱动信号(V_G)，使得所述负载电流(i_L)被限制为最大值。

14.根据权利要求12所述的电路，其中所述电流监控电路还被配置成：

当所述供电电压信号(V_B')降至第一电压阈值(V_UV1)以下时，将所述过电流阈值(CS_TH)从第一值降低到第二值，以及

当所述供电电压信号(V_B')增加到第二电压阈值以上时，将所述过电流阈值(CS_TH)复位为所述第一值。

15.根据权利要求14所述的电路，

其中所述第一电压阈值等于所述第二电压阈值，或者

其中所述第二电压阈值高于所述第一电压阈值。

16.一种用于驱动电子开关(2)的电路，所述电路包括：

控制电路(3)，被配置成根据输入信号(S_IN)触发所述电子开关(2)的接通和关断，其中所述控制电路(3)还被配置成响应于以信号表示过电流状态的过电流信号(OC)而触发所述电子开关(2)的关断；以及

电流监控电路，被配置成基于所述电流感测信号(CS)和电流时间特性来发信号表示所述过电流状态，所述电流时间特性取决于在供电节点(SUP)处接收的供电电压(V_B')。

17.根据权利要求16所述的电路，

其中所述电流监控电路包括具有至少一个时间常数的滤波器，所述滤波器接收取决于表示通过所述电子开关的负载电流的所述电流感测信号的输入信号。

18.根据权利要求17所述的电路，

其中所述滤波器的所述至少一个时间常数能配置成修改所述电流时间特性。

19.根据权利要求16所述的电路，

其中所述电流监控电路包括比较器，所述比较器被配置成将滤波器输出信号与参考值进行比较。

20.根据权利要求19所述的电路，

其中所述参考值能配置以修改所述电流时间特性。

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