CN118118001A - 智能电子开关、集成电路芯片、芯片产品和汽车 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种智能电子开关、集成电路芯片、芯片产品和汽车，通过电流检测电路获取功率开关的输出电流并输出主电流信号，电流处理电路在判断出主电流信号满足预设条件时输出关断信号，这样控制电路输出截止控制信号，以使得驱动调节电路控制功率开关迅速关断截止，此后，电流处理电路还根据功率开关关断截止前的主电流信号输出驱动限制信号，这样控制电路接收驱动限制信号后，可以在功率开关再次开启导通时基于驱动限制信号对功率开关的最大输出电流进行限制，降低了功率开关每次开启导通时能够达到的最大发热功率，提高了功率开关在反复开启和关断时的承受能力，从而有效提高了功率开关在负载短路时的可靠性。

Description

智能电子开关、集成电路芯片、芯片产品和汽车

技术领域

本申请涉及智能半导体开关技术领域，尤其涉及一种智能电子开关、集成电路芯片、芯片产品和汽车。

背景技术

智能电子开关通常用于将负载与电池进行耦合，是一种控制负载线路通断的电子元件，在汽车电子、工业自动化、医疗设备等领域被广泛应用，由于其连接的负载类型多样且工作环境苛刻，因而，在实际应用中，对智能电子开关的可靠性要求比较高。

现有技术中，为了防止智能电子开关中功率开关过热而损坏，智能电子开关可以在功率开关过温、过流、负载短路等情况下关闭功率开关，以实现对功率开关的保护。例如，当与功率开关连接的负载发生短路时，功率开关上的输出电流会瞬间变大，功率开关迅速发热，当功率开关的温度高于第一过温保护阈值时会触发过温保护机制将功率开关关断截止，并在功率开关的温度降低到第二过温保护阈值以下时，再控制功率开关开启导通，从而降低了功率开关管由于过温被烧坏的风险，其中，第二过温保护阈值小于第一过温保护阈值。

然而，在实际应用中，当发生负载短路等故障时，采用上述过温保护机制后仍可能出现功率开关被频繁开启导通和关断截止的现象，导致功率开关的性能退化，降低了智能电子开关的可靠性。

发明内容

本申请提供一种智能电子开关、集成电路芯片、芯片产品和汽车，通过对功率开关再次开启导通时的最大输出电流进行限制，提高了功率开关在负载短路时的可靠性。

第一方面，本申请提供一种智能电子开关，包括电源供电端、电源接地端、负载输出端、功率开关、电流检测电路、电流处理电路、控制电路和驱动调节电路；

其中，所述电源供电端和所述电源接地端用于与电池连接，所述负载输出端用于与负载连接；所述功率开关用于与负载串联，其第一端与电源供电端或电源接地端连接，其第二端与负载输出端连接，其控制端与所述驱动调节电路连接，所述驱动调节电路用于控制所述功率开关开启导通或关断截止；

所述电流检测电路与所述电流处理电路连接，所述电流处理电路还与所述控制电路连接，所述控制电路还与所述驱动调节电路连接，所述电流检测电路用于获取所述功率开关的输出电流并输出主电流信号；

所述电流处理电路在判断出所述主电流信号满足预设条件时输出关断信号，所述控制电路在接收到所述关断信号时输出截止控制信号，以使所述驱动调节电路控制所述功率开关关断截止；

其中，所述电流处理电路还用于根据所述功率开关关断截止前的所述主电流信号输出驱动限制信号，所述控制电路接收所述驱动限制信号，并在所述功率开关再次开启导通时基于所述驱动限制信号对所述功率开关的最大输出电流进行限制。

在本申请的一种可能设计中，所述电流处理电路还用于产生第一编码信号，当所述第一编码信号满足预设条件时，所述电流处理电路还产生所述关断信号且同步根据所述第一编码信号确定所述驱动限制信号。

可选的，所述电流处理电路包括阈值确定单元、异常判断单元和限流单元；

所述阈值确定单元的一端与所述电流检测电路连接，另一端与所述异常判断单元连接，所述异常判断单元还分别与所述限流单元和所述控制电路连接，所述限流单元还与所述控制电路连接；

所述阈值确定单元用于产生与所述主电流信号对应的第二编码信号，所述异常判断单元基于所述第二编码信号产生第一编码信号，将所述第一编码信号输出至所述限流单元，在所述第一编码信号满足预设条件时，所述异常判断单元输出关断信号且所述限流单元此时根据所述第一编码信号确定所述驱动限制信号。

在本申请的另一种可能设计中，所述电流处理电路还用于获取第二编码信号，所述第二编码信号与所述主电流信号对应，在所述主电流信号满足预设条件时，所述电流处理电路根据获取到的所有第二编码信号确定目标编码信号，并基于所述目标编码信号确定所述驱动限制信号，其中，所述目标编码信号用于表征所述功率开关关断截止前达到的最大电流阈值。

可选的，所述电流处理电路包括阈值确定单元、异常判断单元和限流单元；

所述阈值确定单元的一端与所述电流检测电路连接，另一端与所述异常判断单元、所述限流单元连接，所述异常判断单元还分别与所述限流单元和所述控制电路连接，所述限流单元还与所述控制电路连接；

所述阈值确定单元用于产生与所述主电流信号对应的所述第二编码信号，所述异常判断单元基于所述第二编码信号产生第一编码信号，在所述第一编码信号满足预设条件时，所述异常判断单元输出关断信号，所述限流单元还用于接收所述第二编码信号，且所述限流单元在接收到所述关断信号时基于接收到的所有第二编码信号确定目标编码信号，并基于所述目标编码信号确定所述驱动限制信号。

可选的，所述阈值确定单元包括N个电流比较单元，所述异常判断单元包括(N-1)个计时单元、(N-1)个计时比较单元和异常确定单元，N为大于或等于2的整数；

N个电流比较单元的第一输入端均与所述电流检测电路连接，N个电流比较单元的第二输入端对应接入依次增大的N个电流阈值，N个电流比较单元的输出端对应与(N-1)个计时单元的输入端和所述异常确定单元连接，(N-1)个计时单元的输出端对应与(N-1)个计时比较单元的第一输入端连接，(N-1)个计时比较单元的第二输入端对应接入依次减小的(N-1)个时长阈值信息，(N-1)个计时比较单元的输出端均与所述异常确定单元连接；

N个电流比较单元对应将所述主电流信号和N个电流阈值进行比较，在所述主电流信号大于或等于对应的电流阈值时输出第一电平信号，在所述主电流信号小于对应的电流阈值时输出第二电平信号，N个电流比较单元输出的N位电平信号形成所述主电流信号对应的第二编码信号；

(N-1)个计时单元均在接收到第一电平信号时开始计时，在计时过程中持续输出计时信息或者在接收到第二电平信号时输出计时信息，(N-1)个计时比较单元对应将(N-1)个计时单元的计时信息和(N-1)个时长阈值信息进行比较，在计时信息大于或等于对应的时长阈值信息时输出第三电平信号，在计时信息小于对应的时长阈值信息时输出第四电平信号，第N个电流比较单元输出的电平信号和(N-1)个计时比较单元输出的(N-1)个电平信号形成第一编码信号；其中，所述预设条件为所述第一编码信号中存在第一电平信号或者第三电平信号。

在本申请的再一种可能设计中，所述功率开关关断截止前的主电流信号与所述功率开关再次开启导通时的最大输出电流正相关，所述功率开关关断截止前的主电流信号越大，所述功率开关再次开启导通时的最大输出电流越大。

在本申请的又一种可能设计中，所述控制电路包括驱动控制子电路和限流输出子电路；

所述驱动控制子电路的第一输入端用于接入驱动控制信号，所述驱动控制子电路的第二输入端和所述限流输出子电路的一端均与所述电流处理电路连接，所述驱动控制子电路的输出端和所述限流输出子电路的另一端均与所述驱动调节电路连接；

所述驱动控制子电路在接收到所述关断信号时屏蔽所述驱动控制信号并输出截止控制信号，以使所述驱动调节电路控制所述功率开关关断截止，所述限流输出子电路用于在接收到触发信号时输出接收到的所述驱动限制信号，所述触发信号用于指示所述功率开关已被完全关断。

可选的，所述智能电子开关还包括电压检测电路，所述控制电路还包括电压判断子电路；所述电压检测电路的两端对应与所述功率开关的控制端和所述功率开关的第二端连接，所述电压检测电路用于检测所述功率开关的栅源电压并输出栅源电压信号；所述电压判断子电路，其第一输入端与所述电压检测电路连接，其第二输入端用于接入预设电压阈值，其输出端与所述限流输出子电路连接，所述电压判断子电路在所述功率开关的栅源电压信号小于或等于预设电压阈值时输出所述触发信号；或者，

所述控制电路还包括电流判断子电路；所述电流判断子电路，其第一输入端与所述电流检测电路连接以接入主电流信号，其第二输入端用于接入第一预设阈值，其输出端与所述限流输出子电路连接，所述电流判断子电路在所述主电流信号的电流表征值小于或等于第一预设阈值时输出所述触发信号；或者，

所述控制电路还包括计时子电路，所述计时子电路的一端与所述驱动控制子电路连接，所述计时子电路的另一端与所述限流输出子电路连接，所述计时子电路在接收到所述截止控制信号时开始计时，在计时信息到达预设时间信息时输出所述触发信号。

可选的，所述驱动调节电路包括充电单元、充电开关、放电开关和调节单元；

所述充电单元与所述充电开关串联连接形成充电支路，所述充电支路的一端与第一供电端连接，所述充电支路的另一端与所述功率开关的控制端连接，所述放电开关的两端对应与所述功率开关的控制端、第二端连接，所述调节单元的两端对应与所述功率开关的控制端、第二端连接，所述充电开关的控制端和所述放电开关的控制端均与所述驱动控制子电路连接，所述调节单元的调节端与所述限流输出子电路连接；

所述驱动调节电路在接收到所述截止控制信号时，控制所述充电开关关断截止，所述放电开关开启导通，促使所述功率开关关断截止；

所述驱动调节电路在接收到开启控制信号时，控制所述充电开关开启导通、所述放电开关关断截止，且基于接收到的所述驱动限制信号调整流经所述调节单元的电流，以调整所述功率开关的控制端的电压，进而限制所述功率开关的最大输出电流。

可选的，所述驱动调节电路包括充电单元、充电开关、放电开关和调节单元；

所述充电单元与所述充电开关串联连接形成充电支路，所述充电支路的一端与第一供电端连接，所述充电支路的另一端与所述功率开关的控制端连接，所述放电开关的两端对应与所述功率开关的控制端、第二端连接，所述调节单元的两端对应与所述第一供电端、所述功率开关的第二端连接，所述充电开关的控制端和所述放电开关的控制端均与所述驱动控制子电路连接，所述调节单元的调节端与所述限流输出子电路连接；

所述驱动调节电路在接收到所述截止控制信号时，控制所述充电开关关断截止，所述放电开关开启导通，促使所述功率开关关断截止；

所述驱动调节电路在接收到开启控制信号时，控制所述充电开关开启导通、所述放电开关关断截止，且基于接收到的所述驱动限制信号通过所述调节单元调整所述第一供电端的电压，以调整所述功率开关的控制端的电压，进而限制所述功率开关的最大输出电流。

可选的，所述调节单元包括如下任意一种：

可变电流源、可变电阻、开关管、串联连接的开关管和电阻。

第二方面，本申请实施例提供一种集成电路芯片，包括如第一方面及其可能设计所述的智能电子开关，其中，所述电源供电端为电源供电引脚，所述电源接地端为电源接地引脚，所述负载输出端为负载输出引脚。

第三方面，本申请实施例提供一种芯片产品，包括如第一方面及其可能设计所述的智能电子开关，其中，所述智能电子开关除功率开关、电流检测电路的部分元件之外的元件位于第一集成电路芯片上，所述功率开关、所述电流检测电路的部分元件位于第二集成电路芯片上；

其中，所述电源供电端为电源供电引脚，所述电源接地端为电源接地引脚，所述负载输出端为负载输出引脚，所述电源供电引脚、电源接地引脚位于第一集成电路芯片上，所述负载输出引脚位于第二集成电路芯片上。

第四方面，本申请实施例提供一种汽车，包括如第一方面及其可能设计所述的智能电子开关，或者，如第二方面所述的集成电路芯片，或者，如第三方面所述的芯片产品；

还包括电池、负载和微处理器，其中，所述电池的正极与电源供电端连接，所述电池的负极与所述电源接地端连接，所述负载的一端与所述负载输出端连接，所述负载的另一端与所述电源接地端或者所述电源供电端连接，所述微处理器与所述智能电子开关连接。

可选的，所述汽车为电动汽车、混动汽车或者燃油汽车，所述负载包括电阻性负载、电感性负载和电容性负载至少其中之一。

本申请提供的智能电子开关、集成电路芯片、芯片产品和汽车，通过电流检测电路获取功率开关的输出电流并输出主电流信号，电流处理电路在判断出主电流信号满足预设条件时输出关断信号，这样控制电路可以输出截止控制信号，以使得驱动调节电路控制功率开关迅速关断截止，此外，电流处理电路还可以根据功率开关关断截止前的主电流信号输出驱动限制信号，这样，控制电路接收驱动限制信号后，可以在功率开关再次开启导通时基于驱动限制信号对功率开关的最大输出电流进行限制，降低了功率开关每次开启导通时能够达到的最大发热功率(功率开关的漏源电压一定的基础上)，提高了功率开关在反复开启和关断时的承受能力，从而有效提高了功率开关在负载短路时的可靠性。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理。

图1是本申请第一实施例提供的智能电子开关、电池、负载等的一种电路模块示意图；

图2A是本申请第二实施例提供的智能电子开关、电池、负载等的一种电路模块示意图；

图2B是图2A中电流处理电路的一种电路模块示意图；

图3A是本申请第三实施例提供的智能电子开关、电池、负载等的一种电路模块示意图；

图3B是图3A中电流处理电路的一种电路模块示意图；

图4A是本申请第三实施例提供的智能电子开关、电池、负载等的一种电路模块示意图；

图4B是本申请第三实施例提供的智能电子开关、电池、负载等的另一种电路模块示意图；

图4C是本申请第三实施例提供的智能电子开关、电池、负载等的再一种电路模块示意图；

图4D是本申请第三实施例提供的智能电子开关、电池、负载等的又一种电路模块示意图；

图5A是本申请第四实施例提供的智能电子开关、电池、负载等的一种电路模块示意图；

图5B是本申请第四实施例提供的智能电子开关、电池、负载等的另一种电路模块示意图；

图6A是本申请第五实施例提供的智能电子开关、电池、负载等的一种电路模块示意图；

图6B是本申请第五实施例提供的智能电子开关、电池、负载等的另一种电路模块示意图。

通过上述附图，已示出本申请明确的实施例，后文中将有更详细的描述。这些附图和文字描述并不是为了通过任何方式限制本申请构思的范围，而是通过参考特定实施例为本领域技术人员说明本申请的概念。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

本申请说明书、权利要求书和附图中出现的术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或模块的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

此外，术语“第一”、“第二”和“第三”等是用于区别不同的对象，而并非用于描述特定的顺序。本申请的电连接包含直接电连接和间接电连接，间接电连接是指电连接的两个元器件之间还可以存在其他电子元器件、引脚等。本申请提到的XX端可能是实际存在的端子，也可能不是实际存在的端子，例如仅仅为元器件的一端或者导线的一端。本申请提到的“和/或”包含三种情况，例如，A和/或B包含A、B、A和B这三种情况。

近些年来，随着汽车市场的茁壮成长，尤其是电动汽车市场的爆发，例如电动乘用车市场、电动商务车市场，对汽车电子元器件的需求越来越多。汽车里面需求比较多的电子元器件为继电器，用于导通或者断开某条负载线路。然而，继电器本身具有一些缺点，例如开、关延迟时间较长，继电器本身昂贵、体积较大。因而，随着半导体技术的发展，研发成功了智能电子开关，用于替代传统的继电器，智能电子开关通常用于将负载与电池进行耦合，其具有一个或多个诊断能力和保护特征，例如对抗过温、过载和短路事件。例如，在智能电子开关中具有功率开关，在过温、过载或短路等情形中，功率开关会被关断截止，使得电池与负载之间的通路断开。

可理解，在实际应用中，智能电子开关的负载类型多样(比如，电感、电容、电阻或者这三者的组合)且工作环境苛刻，故应用端对其可靠性的要求会特别高。

其中，智能电子开关的短路保护是可靠性需求中比较重要的一项，当与功率开关连接的负载短路且功率开关开启导通时，会有不可控制的电流从电池经过功率开关到地，这时可能会出现由于功率开关上流过的电流过大导致功率开关上承受的瞬时短路功率过大，进而导致功率开关被烧毁的问题。

相关技术中，为了避免功率开关被烧毁，智能电子开关可以通过过温保护机制在功率开关过温、过流、负载短路等情况下关闭功率开关，以实现对功率开关的保护。但是，在实际应用中，当发生负载短路等故障时，采用上述过温保护机制时，由于功率开关重新开启导通时的电流仍可能较大，所以很可能出现功率开关被频繁开启导通和关断截止的现象，导致功率开关的性能退化，降低了智能电子开关的可靠性。

因此，针对上述技术问题，本申请的发明人经过研究发现，在负载发生短路时，功率开关上的电流会迅速增大，而且随着电流的增大，功率开关被烧坏的可能性就越大，因而，本申请提出了一种新的技术构思，可以基于功率开关的输出电流确定功率开关的关断时机，也可以基于功率开关关断前的输出电流确定出对应的短路限制电流，以便对功率开关再次开启导通时的最大输出电流进行限制，这种方案不仅能快速识别负载短路，降低了功率开关被损坏的风险，而且提高了功率开关能够承受的开启关断次数，提高了智能电子开关在负载短路时的可靠性。

基于上述技术构思，本申请实施例提供了一种智能电子开关，通过电流检测电路获取功率开关的输出电流并输出主电流信号，电流处理电路在判断出主电流信号满足预设条件时输出关断信号，这样控制电路可以输出截止控制信号，以使得驱动调节电路控制功率开关关断截止，这样可以快速的关断功率开关，此后，电流处理电路还根据功率开关关断截止前的主电流信号输出驱动限制信号，这样控制电路接收驱动限制信号后，可以在功率开关再次开启导通时基于驱动限制信号对功率开关的最大输出电流进行限制，从而有效降低了功率开关在开启导通时能够达到的最大发热功率，提高了功率开关在反复开启和关断时的承受能力，降低了功率开关性能退化的风险，提升了功率开关在短路状态下的可靠性。

下面以具体地实施例对本申请的技术方案以及本申请的技术方案如何解决上述技术问题进行详细说明。下面这几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例中不再赘述。下面将结合附图，对本申请的实施例进行描述。

本实施例提供了一种智能电子开关，其能够对负载短路进行处理，以保护功率开关不被损坏。示例性的，图1是本申请第一实施例提供的智能电子开关、电池、负载等的一种电路模块示意图。如图1所示，该智能电子开关20可以包括电源供电端VBAT、电源接地端GND、负载输出端OUT、功率开关Q1、电流检测电路21、电流处理电路22、控制电路23和驱动调节电路24。其中，电源供电端VBAT和电源接地端GND用于与电池10连接，负载输出端OUT用于与负载30连接。

在本实施例中，功率开关Q1用于与负载30串联，其第一端与电源供电端VBAT或电源接地端GND连接，其第二端与负载输出端OUT连接，其控制端g与驱动调节电路24连接，该驱动调节电路24用于控制功率开关Q1开启导通或关断截止。在一种可能的设计中，在图1中，功率开关Q1的第一端与电源供电端VBAT连接，此时，该功率开关Q1被连接为高侧开关，这是连接在电源供电端VBAT与负载30之间的开关。在本申请的其他可能的设计中，功率开关Q1的第一端与电源接地端GND连接，此时，该功率开关Q1被连接为低侧开关，这是连接在电源接地端GND与负载30之间的开关。

继续参照图1所示，电流检测电路21与电流处理电路22连接，电流处理电路22还与控制电路23连接，控制电路23还与驱动调节电路24连接，电流检测电路21用于获取功率开关Q1的输出电流并输出主电流信号Ids。

在本实施例中，智能电子开关20对功率开关Q1的保护可以分为两个过程，在第一过程中，电流处理电路22在判断出主电流信号Ids满足预设条件时输出关断信号off，该控制电路23在接收到关断信号off时输出截止控制信号，以使驱动调节电路24控制功率开关Q1关断截止；在第二过程中，电流处理电路22还用于根据功率开关Q1关断截止前的主电流信号Ids输出驱动限制信号limit，该控制电路23接收驱动限制信号limit，并在功率开关Q1再次开启导通时基于驱动限制信号limit对功率开关Q1的最大输出电流进行限制。

可选的，在本实施例中，电流检测电路21能够采集功率开关Q1的输出电流并输出主电流信号Ids。电流处理电路22为智能电子开关的核心结构，一方面，该电流处理电路22可以根据接收到的主电流信号Ids判断功率开关Q1的输出电流是否异常，并在确定功率开关Q1的输出电流异常时输出关断信号off，从而使得控制电路23能够经由驱动调节电路24将功率开关Q1关断截止；另一方面，该电流处理电路22在确定出功率开关Q1的输出电流异常时，还可以根据功率开关Q1关断截止前的主电流信号Ids生成驱动限制信号limit并输出，以便功率开关Q1再次开启导通时，控制电路23能够基于该驱动限制信号limit对功率开关Q1的最大输出电流进行限制，从而降低了功率开关Q1再次开启导通后的输出电流，降低了功率开关Q1的输出电流的异常风险，降低了功率开关Q1在开启导通时能够达到的最大发热功率，提升了功率开关能够承受的开关次数。

在本申请的实施例中，智能电子开关还可以外接微处理器，并基于从微处理器接收到的驱动控制信号(Input信号)控制功率开关Q1的开关状态。例如，控制电路23在接收到驱动控制信号但未接收到关断信号off时，可以根据驱动控制信号经由驱动调节电路24控制功率开关Q1开启导通或关断截止，而在接收到关断信号off时，可以屏蔽接收到的驱动控制信号limit，并基于关断信号off经由驱动调节电路24控制功率开关Q1关断截止。

可选的，在本实施例中，功率开关Q1可以为N型金属-氧化物-半导体场效应晶体管(N Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor，NMOS FET，简称NMOS管)、PMOS管、结型场效应晶体管(Junction Field Effect Transistor，简称JFET)或者绝缘栅双极型晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor，简称IGBT)等，图示中以功率开关Q1为NMOS管为例进行说明。而在本实施例的另一种可能设计中，功率开关Q1也可以被实施为硅器件，或者可以使用其他半导体材料来实施，例如，碳化硅(SiC)、砷化镓(GaAs)或者氮化镓(GaN)等，本申请实施例并不对功率开关Q1的表现形式进行限定。

示例性的，如图1所示，若功率开关Q1为NMOS管，此时，功率开关Q1的第一端为NMOS管的漏极d，功率开关Q1的第二端为NMOS管的源极s。可选的，当功率开关Q1为PMOS管时，功率开关Q1的第一端为PMOS管的源极s，功率开关Q1的第二端为PMOS管的漏极d。

可理解，在本实施例中，不管在负载30短路状态下功率开关Q1开启，还是在功率开关Q1开启状态时发生负载30短路，电流处理电路22均能够根据接收到的主电流信号Ids判断出功率开关Q1的输出电流异常并输出关断信号off，这样控制电路23可以迅速关断功率开关Q1，以保护功率开关Q1不被损坏，同时，电流处理电路22还可以在确定电流异常时输出驱动限制信号limit，以使得控制电路23在控制功率开关Q1再次开启导通时，能够基于该驱动限制信limit号对功率开关Q1的输出电流进行限制，在负载30发生短路等场景下，延长了功率开关Q1再次开启导通到再次关断的时长，提升了功率开关的开关承受能力，提高了功率开关在负载短路状态下的可靠性。

本申请实施例提供的智能电子开关，利用电流检测电路获取功率开关的输出电流并输出主电流信号，通过电流处理电路判断主电流信号是否满足预设条件，若是，则输出关断信号，以便控制电路在接收到关断信号时输出截止控制信号，以使驱动调节电路控制功率开关关断截止，此后，电流处理电路还根据功率开关关断截止前的主电流信号输出驱动限制信号，以便在功率开关再次开启导通时，控制电路可以基于接收到的驱动限制信号对功率开关的最大输出电流进行限制，这样在功率开关由于负载短路等原因关断截止时，能够降低功率开关再次开启导通时的输出电流，有效降低了功率开关的过流、过热风险，提高了功率开关在反复开启和关断时的承受能力，降低了功率开关性能退化的风险。

可选的，电池10与电源供电端VBAT之间可以串联保险丝40，以防止线路上电流过大造成故障。电源接地端GND与电池10的负极之间可以设置其他元件，例如，设置并联连接的防反接二极管和限流电阻，以提高智能电子开关的稳定性。

可选的，在图1所示的示意图中，未示出电流检测电路21、电流处理电路22、控制电路23和驱动调节电路24等与供电单元的连接关系，但是在实际应用中，智能电子开关20的内部可以设置供电单元，内部的供电单元与电源供电端VBAT连接，以对电源供电端VBAT的电压进行降压，并提供给电流检测电路21、电流处理电路22、控制电路23和驱动调节电路24以及其他电路。在其他的实施例中，智能电子开关20内部还可以不设置供电单元，这时电池10正极还连接降压单元，降压单元将降压后的电压输出给智能电子开关20，为智能电子开关20内部的电路供电。

上述实施例对智能电子开关20进行了概括性的介绍，下述通过不同的实施例分别对智能电子开关20中的电流处理电路22、控制电路23、驱动调节电路24和电流检测电路21的具体实现进行解释说明。可理解，下述各实施例以上述图1所示实施例为基础(功率开关Q1为NMOS管且被连接为高侧开关)进行原理说明，对于功率开关Q1为NMOS管且被连接为低侧开关、功率开关Q1为PMOS管且被连接为高侧或低侧开关等应用场景的实现原理类似，本实施例不做赘述。

在本申请的实施例中，电流处理电路22可以在检测到主电流信号Ids异常时控制功率开关Q1关断截止，同时可以基于功率开关Q1关断截止前的主电流信号Ids确定出驱动限制信号limit，以在功率开关Q1再次开启导通时限制功率开关Q1的最大输出电流。可选的，电流处理电路22可以基于触发功率开关Q1关断的电流阈值确定驱动限制信号limit(例如，短路限制电流)，也可以基于功率开关Q1关断截止前达到的最大电流阈值确定驱动限制信号limit。下述通过具体的实施例进行解释说明。

在一种可能的设计中，电流处理电路22还用于产生第一编码信号，当第一编码信号满足预设条件时，该电流处理电路22还产生关断信号off且同步根据第一编码信号确定驱动限制信号limit。

示例性的，图2A是本申请第二实施例提供的智能电子开关、电池、负载等的一种电路模块示意图。如图2A所示，在本实施例提供的智能电子开关中，电流处理电路22包括阈值确定单元221、异常判断单元222和限流单元223。

其中，阈值确定单元221的一端与电流检测电路21连接，另一端与异常判断单元222连接，该异常判断单元222还分别与限流单元223和控制电路23连接，该限流单元223还与控制电路23连接。

在本申请的实施例中，阈值确定单元221用于产生与主电流信号Ids对应的第二编码信号，该异常判断单元222基于第二编码信号产生第一编码信号，将第一编码信号输出至限流单元223，在第一编码信号满足预设条件时，该异常判断单元222输出关断信号off且限流单元223此时根据第一编码信号确定驱动限制信号limit。

示例性的，阈值确定单元221中可以预置主电流信号Ids的多个电流阈值，主电流信号Ids可以用电压、电流等表征，电流阈值可以对应用电压、电流等表征，例如，与60A、80A、100A等对应的阈值等，这样阈值确定单元221在接收到主电流信号Ids后，可以基于主电流信号Ids的大小产生对应的第二编码信号，该第二编码信号可以表征功率开关Q1的输出电流所处的电流阈值。

可选的，异常判断单元222可以基于不同的异常判断标准对第二编码信号进行处理以生成第一编码信号并实时将第一编码信号输出至限流单元223。一方面，当异常判断单元222判断出第一编码信号满足预设条件时其可输出关断信号off，另一方面，当限流单元223判断出第一编码信号满足预设条件时，其可根据该第一编码信号确定驱动限制信号limit。

示例性的，当阈值确定单元221中预置的主电流信号Ids的电流阈值为N个，则第二编码信号和第一编码信号均为N位编码信号，即均包含依次排序的N个电平信号，其中，N为大于或等于2的整数。

作为一种可能设计，图2B是图2A中电流处理电路的一种电路模块示意图。如图2B所示，在本实施例中，阈值确定单元221包括N个电流比较单元(IP1至IPN)，异常判断单元222包括(N-1)个计时单元(第1计时单元至第(N-1)计时单元)、(N-1)个计时比较单元(TP1至TP(N-1))和异常确定单元2220。

参照图2B所示，N个电流比较单元(IP1至IPN)的第一输入端均与电流检测电路21连接，N个电流比较单元(IP1至IPN)的第二输入端对应接入依次增大的N个电流阈值(Ith 1至Ith N)，N个电流比较单元(IP1至IPN)的输出端对应与(N-1)个计时单元的输入端和异常确定单元2220连接，(N-1)个计时单元的输出端对应与(N-1)个计时比较单元(TP1至TP(N-1))的第一输入端连接，(N-1)个计时比较单元(TP1至TP(N-1))的第二输入端对应接入依次减小的(N-1)个时长阈值信息(Tth 1至Tth(N-1))，(N-1)个计时比较单元(TP1至TP(N-1))的输出端均与异常确定单元2220连接。即，在本申请的实施例中，Ith N>Ith(N-1)>…>Ith1，Tth(N-1)<Tth(N-2)>…<Tth 1。

在本实施例中，N个电流比较单元(IP1至IPN)对应将主电流信号Ids和N个电流阈值(Ith 1至Ith N)进行比较，在主电流信号Ids大于或等于对应的电流阈值时输出第一电平信号，在主电流信号Ids小于对应的电流阈值时输出第二电平信号，N个电流比较单元(IP1至IPN)输出的N位电平信号形成主电流信号Ids对应的第二编码信号。

(N-1)个计时单元均在接收到第一电平信号时开始计时，在计时过程中持续输出计时信息或者在接收到第二电平信号时输出计时信息，(N-1)个计时比较单元(TP1至TP(N-1))对应将(N-1)个计时单元的计时信息和(N-1)个时长阈值信息(Tth 1至Tth(N-1))进行比较，在计时信息大于或等于对应的时长阈值信息时输出第三电平信号，在计时信息小于对应的时长阈值信息时输出第四电平信号，第N个电流比较单元输出的电平信号和(N-1)个计时比较单元输出的(N-1)个电平信号形成第一编码信号。

相应的，在本实施例中，上述预设条件为第一编码信号中存在第一电平信号或者第三电平信号。

继续参照图2B所示，第N个电流比较单元IPN的输出端和(N-1)个计时比较单元(TP1至TP(N-1))的输出端不仅与异常确定单元2220连接，还与限流单元223连接，即异常确定单元2220和限流单元223可同时接收第一编码信号。

示例性的，若N个电流比较单元的第一输入端均为同相端，其第二输入端均为反相端，则N个电流比较单元在主电流信号Ids小于对应的电流阈值时输出低电平信号，而在漏源电压信号Ids大于或等于对应的电流阈值时输出高电平信号，因而，在本实施例中，第一电平信号为高电平信号，第二电平信号为低电平信号。相应的，N个电流比较单元(IP1至IPN)基于比较结果输出的N个电平信号即第二编码信号。

类似的，若(N-1)个计时比较单元的第一输入端均为同相端，其第二输入端均为反相端，则(N-1)个计时比较单元可以将接收到的计时信息与对应的时长阈值信息进行比较，在在计时信息大于或等于对应的时长阈值信息时输出高电平信号，在计时信息小于对应的时长阈值信息时输出低电平信号。即，在本实施例中，第三电平信号为高电平信号，第四电平信号为低电平信号。相应的，第N个电流比较单元输出的电平信号和(N-1)个计时比较单元输出的(N-1)个电平信号形成第一编码信号。

可理解，在本实施例中，虽然第一电平信号和第三电平信号均属于高电平信号、第二电平信号和第四电平信号均属于低电平信号，但是两个高电平的电平取值可能不同、两个低电平的电平取值也可能不同，本申请不对其进行限定。

在本实施例中，第N个电流阈值Ith N可以解释为过流保护阈值，一旦主电流信号Ids大于或等于Ith N，则第N个电流比较单元IPN输出第一电平信号，以使得第一编码信号中存在第一电平信号，此时，异常确定单元2220可直接输出关断信号off，相应的，限流单元223也可根据该第一编码信号确定出对应的驱动限制信号limit，其中，该限流单元223中预设有第一编码信号和驱动限制信号limit的对应关系。例如，假设过流保护阈值(即，第N个电流阈值Ith N)为100A对应的阈值，则驱动限制信号limit对应的功率开关Q1的输出限制电流可以为25A。

可选的，在第1个电流比较单元至第(N-1)个电流比较单元基于比较结果输出的电平信号中存在第一电平信号时，该第一电平信号还需要经过计时单元和计时比较单元的处理，只有在第一电平信号的持续时间大于或等于对应时长阈值信息时，计时比较单元才输出第三电平信号，以使得第一编码信号中存在第三电平信号，这时，异常确定单元2220可直接输出关断信号off，相应的，限流单元223也可根据该第一编码信号确定出对应的驱动限制信号limit。例如，假设第一编码信号中对应第(N-1)个电流阈值Ith(N-1)的电平信号为第三电平信号，且第(N-1)个电流阈值Ith(N-1)表征80A，则此时确定的驱动限制信号limit对应的功率开关Q1的输出限制电流可以为20A，第(N-2)个电流阈值Ith(N-2)可以表征60A，则确定的驱动限制信号limit对应的功率开关Q1的输出限制电流可以为15A。

可理解，各电流比较单元接入的电流阈值与驱动限制信号limit对应的输出限制电流的关系可以根据实际需求设定，例如，4至7倍，即若电流阈值表征60A，则确定的驱动限制信号limit对应的功率开关Q1的输出限制电流还可以为12A、10A等，但针对每个电流阈值，其输出限制电流最小也需要大于功率开关Q1正常导通时的输出电流或输出电流的某个倍数。

在该种可能的设计中，电流处理电路22基于导致功率开关Q1关断截止的第一编码信号确定驱动限制信号limit，其能够在功率开关Q1再次开启导通时限制功率开关Q1的最大输出电流，有效避免了功率开关Q1的输出电流迅速过大导致的功率开关Q1损坏的问题。

在另一种可能的设计中，电流处理电路22还用于获取第二编码信号，该第二编码信号与主电流信号Ids对应，在主电流信号Ids满足预设条件时，该电流处理电路22根据获取到的所有第二编码信号确定目标编码信号，并基于该目标编码信号确定驱动限制信号limit，其中，目标编码信号用于表征功率开关Q1关断截止前达到的最大电流阈值。

示例性的，图3A是本申请第三实施例提供的智能电子开关、电池、负载等的一种电路模块示意图。图3A所示的智能电子开关与图2A所示的智能电子开关的结构组成类似，即，如图3A所示，在本实施例提供的智能电子开关中，电流处理电路22包括阈值确定单元221、异常判断单元222和限流单元223，图3A与图2A的区别在于，限流单元223与其他单元的连接关系不同。

具体的，在图3A中，阈值确定单元221的一端与电流检测电路21连接，另一端与异常判断单元222、限流单元223连接，异常判断单元222还分别与限流单元223和控制电路23连接，该限流单元223还与控制电路23连接。

在本申请的实施例中，阈值确定单元221用于产生与主电流信号Ids对应的第二编码信号，异常判断单元222基于第二编码信号产生第一编码信号，在第一编码信号满足预设条件时，异常判断单元222输出关断信号off，限流单元223还用于接收第二编码信号，且限流单元223在接收到关断信号off时基于接收到的所有第二编码信号确定目标编码信号，并基于该目标编码信号确定驱动限制信号limit。

可理解，本申请实施例中，阈值确定单元221产生与主电流信号Ids对应的第二编码信号以及异常判断单元222基于第二编码信号产生第一编码信号的实现方式与图2A中的类似，具体可参见上述图2A所示实施例中的记载，此处不做赘述。

图3A与图2A的区别在于，在图2A中，限流单元223与异常判断单元222连接，可以接收异常判断单元222处理的中间信号，而在图3A中，明确限定了限流单元223与阈值确定单元221的输出端(异常判断单元222的输入端)和异常判断单元222的输出端连接，限流单元223可以获取阈值确定单元221输出的第二编码信号，也可以接收异常判断单元222的输出信号，具体的，异常判断单元222根据第二编码信号生成第一编码信号且在确定第一编码信号满足预设条件时输出关断信号off，相应的，限流单元223在接收到关断信号off时，可分析接收到的所有第二编码信号，从中确定出目标编码信号，该目标编码信号用于表征功率开关Q1关断截止前达到的最大电流阈值。

可选的，在本实施例中，与图2B中的类似，阈值确定单元221中也可预置主电流信号Ids的N个电流阈值，这时第二编码信号和第一编码信号均为N位编码信号，即均包含依次排序的N个电平信号，其中，N为大于或等于2的整数。

作为一种可能设计，图3B是图3A中电流处理电路的一种电路模块示意图。如图3B所示，在本实施例中，阈值确定单元221包括N个电流比较单元(IP1至IPN)，该异常判断单元222包括(N-1)个计时单元、(N-1)个计时比较单元(TP1至TP(N-1))和异常确定单元2220，N为大于或等于2的整数。

在图3B中所示的结构示意图中，N个电流比较单元(IP1至IPN)的第一输入端均与电流检测电路21连接，N个电流比较单元(IP1至IPN)的第二输入端对应接入依次增大的N个电流阈值(Ith 1至Ith N)，N个电流比较单元(IP1至IPN)的输出端对应与(N-1)个计时单元的输入端和异常确定单元2220连接，(N-1)个计时单元的输出端对应与(N-1)个计时比较单元(TP1至TP(N-1))的第一输入端连接，(N-1)个计时比较单元的第二输入端对应接入依次减小的(N-1)个时长阈值信息(Tth 1至Tth(N-1))，(N-1)个计时比较单元(TP1至TP(N-1))的输出端均与异常确定单元2220连接。其中，N个电流比较单元(IP1至IPN)对应将主电流信号Ids和N个电流阈值进行比较，在主电流信号Ids大于或等于对应的电流阈值时输出第一电平信号，在主电流信号Ids小于对应的电流阈值时输出第二电平信号，N个电流比较单元输出的N位电平信号形成主电流信号Ids对应的第二编码信号；(N-1)个计时单元均在接收到第一电平信号时开始计时，在计时过程中持续输出计时信息或者在接收到第二电平信号时输出计时信息，(N-1)个计时比较单元对应将(N-1)个计时单元的计时信息和(N-1)个时长阈值信息进行比较，在计时信息大于或等于对应的时长阈值信息时输出第三电平信号，在计时信息小于对应的时长阈值信息时输出第四电平信号，第N个电流比较单元输出的电平信号和(N-1)个计时比较单元输出的(N-1)个电平信号形成第一编码信号；其中，预设条件为第一编码信号中存在第一电平信号或者第三电平信号。

在本实施例中，由于图3B中所示的阈值确定单元221和异常判断单元222与图2B中所示的阈值确定单元221和异常判断单元222的结构组成和实现原理类似，具体可参见上述图2B中的记载，此处不做赘述。

可选的，继续参照图3B所示，N个电流比较单元(IP1至IPN)的输出端还均与限流单元223的输入端连接，异常确定单元2220的输出端也与限流单元223连接。在本实施例中，限流单元223可持续接收N个电流比较单元(IP1至IPN)输出的N个电平信号即第二编码信号，而限流单元223从异常判断单元222接收到关断信号off时，便对接收的所有第二编码信号进行分析，从中选出能够表征功率开关Q1在关断截止前能够到达的最大电流阈值的目标编码信号，进而基于该目标编码信号确定出驱动限制信号limit。即，在该示例中，在没接收到关断信号off时，限流单元223也能接收第二编码信号并进行存储，只是不进行处理，在接收到关断信号off时才对存储的第二编码信号进行处理。

在本实施例中，第N个电流阈值IthN可以解释为过流保护阈值，在第N个电流比较单元IPN输出第一电平信号时，第一编码信号中会存在第一电平信号，此时，异常确定单元可直接输出关断信号off，相应的，限流单元223在接收到关断信号off时，便可以基于从N个电流比较单元接收到的所有第二编码信号确定出驱动限制信号limit。

可选的，该限流单元223中预设有第二编码信号和驱动限制信号limit的对应关系。例如，第二编码信号的最高位为对应的过流保护阈值(即，第N个电流阈值IthN)表征100A，则驱动限制信号limit对应的功率开关Q1的输出限制电流可以为25A，第二编码信号的次高位对应的第(N-1)个电流阈值Ith(N-1)表征80A，则此时确定的驱动限制信号limit对应的功率开关Q1的输出限制电流可以为20A等。

可理解，各电流比较单元接入的电流阈值与驱动限制信号limit对应的输出限制电流的关系可以根据实际需求设定，此处不做赘述。

在该种可能的设计中，电流处理电路基于功率开关关断截止前到达的最大输出电流阈值确定驱动限制信号，其能够在功率开关再次开启导通时限制功率开关的最大输出电流，能够更准确的保护功率开关不被损坏。

可理解，在本申请的另一种可能的设计中，关断信号off可以作为限流单元223的使能信号，即限流单元223可以在接收到关断信号off时开始工作，即采集N个电流比较单元输出的第二编码信号(N个电平信号)，并基于该第二编码信号确定出驱动限制信号limit，该方式的实现逻辑更加简单，也能够实现保护功率开关Q1不被损坏的目的。

可理解，关于图3A和图3B中未详尽的内容可以参见上述实施例中的记载，此处不做赘述。

可选的，在本申请的实施例中，控制电路23不仅接收电流处理电路22输出的关断信号off和驱动限制信号limit，还接收(微处理器等设备发出的)驱动控制信号，当控制电路23接收的信号不同时，其经由驱动调节电路24对功率开关Q1的控制结果可能不同。下述通过具体的实施例对控制电路23的模块组成和实现原理进行解释说明。

示例性的，图4A是本申请第三实施例提供的智能电子开关、电池、负载等的一种电路模块示意图。如图4A所示，在本实施例提供的智能电子开关中，控制电路23包括驱动控制子电路231和限流输出子电路232。

其中，驱动控制子电路231的第一输入端用于接入驱动控制信号(Input信号)，驱动控制子电路231的第二输入端和限流输出子电路232的一端均与电流处理电路22连接，驱动控制子电路231的输出端和限流输出子电路232的另一端均与驱动调节电路24连接。

在本实施例中，驱动控制子电路231在接收到关断信号off时屏蔽驱动控制信号并输出截止控制信号，以使驱动调节电路24控制功率开关Q1关断截止，该限流输出子电路232用于在接收到触发信号时输出接收到的驱动限制信号limit，该触发信号用于指示功率开关Q1已被完全关断。

可理解，在申请的实施例中，驱动控制信号Input为开启控制信号ON或关断控制信号OFF。作为一种示例，在功率开关Q1处于开启导通状态时，即控制电路23在接收开启控制信号ON期间，若与功率开关Q1连接的负载30突然发生短路，则功率开关Q1的输出电流会瞬间变大，这样电流处理电路22从电流检测电路21接收到主电流信号Ids后，会判断出主电流信号Ids满足预设条件并会输出关断信号off，同时，电流处理电路22还可以根据功率开关Q1关断截止前的主电流信号Ids确定出驱动限制信号limit。相应的，在控制电路23中，驱动控制子电路231可以对关断信号off进行响应，不管驱动控制信号为开启控制信号还是关断控制信号，该驱动控制子电路231均输出截止控制信号，以使驱动调节电路24将功率开关Q1关断截止。

此外，在控制电路23中，限流输出子电路232可以接收驱动限制信号limit，但是并不会立即做出响应，而是在接收到触发信号即在确定功率开关Q1已被完全关断时再输出该驱动限制信号limit，这样该驱动限制信号limit不会影响功率开关Q1关断截止前的开关状态，其只在功率开关Q1再次开启导通时对功率开关Q1的最大输出电流进行限制。

在本申请的实施例中，触发信号可以通过多种方式产生，即，检测功率开关Q1是否被完全关断截止等方式有多种，下述在图4A所示实施例的基础上对触发信号的产生原理进行解释说明。

作为一种示例，图4B是本申请第三实施例提供的智能电子开关、电池、负载等的另一种电路模块示意图。如图4B所示，在该示例中，该智能电子开关还包括电压检测电路25，该控制电路23还包括电压判断子电路233；该电压检测电路25的两端对应与功率开关Q1的控制端和功率开关Q1的第二端连接，该电压检测电路25用于检测功率开关Q1的栅源电压并输出栅源电压信号；该电压判断子电路233，其第一输入端与电压检测电路25连接，其第二输入端用于接入预设电压阈值，其输出端与限流输出子电路232连接，电压判断子电路233在功率开关Q1的栅源电压信号小于或等于预设电压阈值时输出触发信号。

在实际应用中，电压检测电路25为功率开关Q1的栅源电压检测电路，其两端对应与功率开关Q1的控制端(栅极)和源极连接，能够分别获取到功率开关Q1的栅极电压和源极电压，并基于该栅极电压和源极电压得到功率开关Q1的栅源电压信号。由于功率开关Q1处于关断截止状态时，功率开关Q1的栅源电压信号小于或等于预设电压阈值，例如等于0，因而，电压判断子电路233可以将接收到的栅源电压信号与预设电压阈值进行比较，在检测到栅源电压信号小于或等于预设电压阈值，例如Vgs＝0时，则认为功率开关Q1已被完全关断，这时其可以输出触发信号，以便限流输出子电路232输出接收到的驱动限制信号limit。

作为另一种示例，图4C是本申请第三实施例提供的智能电子开关、电池、负载等的再一种电路模块示意图。如图4C所示，在该示例中，控制电路23还包括电流判断子电路234。该电流判断子电路234，其第一输入端与电流检测电路21连接以接入主电流信号Ids，其第二输入端用于接入第一预设阈值，其输出端与限流输出子电路232连接，该电流判断子电路234在主电流信号Ids的电流表征值小于或等于第一预设阈值时输出触发信号。

在该示例中，电流判断子电路234可以将接入的主电流信号Ids的电流表征值与第一预设阈值进行比较，在确定该电流表征值小于或等于第一预设阈值时，认为此时的功率开关Q1已被成功关断，可输出触发信号。

可理解，在实际应用中，电流判断子电路234本质上可以是电压判断电路，这时主电流信号Ids的电流表征值可以是电压，第一预设阈值也是电压阈值，即电流判断子电路234可以将主电流信号Ids表征为电压信号后再与第一预设阈值进行比较，进而根据比较结果确定是否输出触发信号。

作为再一种示例，图4D是本申请第三实施例提供的智能电子开关、电池、负载等的又一种电路模块示意图。如图4D所示，在该示例中，控制电路23还包括计时子电路235，该计时子电路235的一端与驱动控制子电路231连接，该计时子电路235的另一端与限流输出子电路232连接，该计时子电路235在接收到截止控制信号时开始计时，在计时信息到达预设时间信息时输出触发信号。

可选的，在本实施例中，当驱动控制子电路231输出截止控制信号时，可认为功率开关Q1已进入关断截止的过程，这时计时子电路235开始计时，当计时信息到达预设时间信息时，认为功率开关Q1的关断过程已持续预设时间信息，从而认为该功率开关Q1已被关断截止，进而可输出触发信号。

可理解，在该示例中，预设时间信息可以基于该功率开关Q1被关断截止所需的历史时间信息确定的，通常情况下，该预设时间信息大于功率开关Q1被关断截止所需历史时间信息的平均值，但不对其进行限定。

在图4B至图4D所示的实施例中，通过多种方式判断功率开关Q1是否已被完全关断，在确定功率开关Q1已被完全关断时，限流输出子电路232输出驱动限制信号limit，这样可以在功率开关Q1再次开启导通时限制功率开关Q1的最大输出电流，提高了功率开关在反复开启和关断时的承受能力，提高了智能电子开关的可靠性。

可选的，在本申请的实施例中，驱动调节电路24不仅用于在接收到截止控制信号时控制功率开关Q1关断截止，还用于在接收到驱动限制信号limit后且功率开关Q1再次开启导通时限制功率开关Q1的最大输出电流，以便保护功率开关Q1不被大电流烧坏。下述对驱动调节电路24的具体实现进行解释说明。

在一种可能的设计，图5A是本申请第四实施例提供的智能电子开关、电池、负载等的一种电路模块示意图。如图5A所示，在该示例中，驱动调节电路24包括充电单元241、充电开关M1、放电开关M2和调节单元242。其中，充电单元241与充电开关M1串联连接形成充电支路，充电支路的一端与第一供电端连接，充电支路的另一端与功率开关Q1的控制端连接，放电开关M2的两端对应与功率开关Q1的控制端、第二端连接，调节单元242的两端对应与功率开关Q1的控制端、第二端连接，充电开关M1的控制端和放电开关M2的控制端均与驱动控制子电路231连接，调节单元242的调节端与限流输出子电路232连接。

在本申请的实施例中，驱动调节电路24在接收到截止控制信号时，控制充电开关M1关断截止，放电开关M2开启导通，促使功率开关Q1关断截止。驱动调节电路24在接收到开启控制信号时，控制充电开关M1开启导通、放电开关M2关断截止，且基于接收到的驱动限制信号limit调整流经调节单元242的电流，以调整功率开关Q1的控制端的电压，进而限制功率开关Q1的最大输出电流。

可选的，在图5A中，当功率开关Q1为NMOS管且功率开关Q1连接为高边开关时，第一供电端是升压电路(图中未示出)的输出端，升压电路的输入端可以是电源供电端VBAT，升压电路的主要作用是提升输出端的电压，以使驱动调节电路24能够正常驱动功率开关Q1。因而，第一供电端的电压高于电源供电端VBAT的电压。示例性的，该升压电路可以电荷泵(charge pump，CP)电路，在图5A中，第一供电端采用CP进行标识。当然，在本申请的其他实施例中，升压电路也可以是其他类型的电路，本申请并不对其具体实现进行限定，其可以根据实际需求确定。

在图5A所示的实施例中，驱动调节电路24接收到的截止控制信号会作用于充电开关M1和放电开关M2，即在驱动调节电路24接收到的截止控制信号会控制充电开关M1关断截止，同时控制放电开关M2开启导通，这样充电支路停止向功率开关Q1的控制端输出控制信号，相反，功率开关Q1的控制端的电压还会通过放电开关M2泄放掉，从而使得功率开关Q1关断截止。

相应的，当功率开关Q1被完全关断截止后，电流处理电路22停止输出关断信号off，控制电路23会基于接收到的驱动控制信号经由驱动调节电路24控制功率开关Q1的开关状态。例如，在功率开关Q1已被完全关断后，若控制电路23再次接收到开启控制信号，则该控制电路23会输出开启控制信号控制充电开关M1开启导通、放电开关M2关断截止，随着充电电路的充电作用，功率开关Q1逐渐被开启导通。示例性的，当功率开关Q1为NMOS时，随着充电单元241对功率开关Q1的控制端不断充电，功率开关Q1的控制端电压不断升高，功率开关Q1的输出电流逐渐增大。通常情况下，功率开关Q1的控制端电压会由第一供电端的电压确定，但是在本实施例中，限流输出子电路232输出的驱动限制信号limit可以作用于调节单元242，从而可以调整流过调节单元242的电流，进而调整功率开关Q1的控制端的电压，使得功率开关Q1的输出电流被限制在驱动限制信号limit对应的最大输出电流以下。

在另一种可能的设计中，图5B是本申请第四实施例提供的智能电子开关、电池、负载等的另一种电路模块示意图。如图5B所示，在该可能设计中，驱动调节电路24包括充电单元241、充电开关M1、放电开关M2和调节单元242。其中，充电单元241与充电开关M1串联连接形成充电支路，充电支路的一端与第一供电端连接，充电支路的另一端与功率开关Q1的控制端连接，放电开关M2的两端对应与功率开关Q1的控制端、第二端连接，调节单元242的两端对应与第一供电端、功率开关Q1的第二端连接，充电开关M1的控制端和放电开关M2的控制端均与驱动控制子电路231连接，调节单元242的调节端与限流输出子电路232连接。

在该可能设计中，驱动调节电路24在接收到截止控制信号时，控制充电开关M1关断截止，放电开关M2开启导通，促使功率开关Q1关断截止；相应的，驱动调节电路24在接收到开启控制信号时，控制充电开关M1开启导通、放电开关M2关断截止，且基于接收到的驱动限制信号limit通过调节单元242调整第一供电端的电压，以调整功率开关Q1的控制端的电压，进而限制功率开关Q1的最大输出电流。

可选的，与图5A中的类似，在图5B中，当功率开关Q1为NMOS管且功率开关Q1连接为高边开关时，第一供电端是升压电路(图中未示出)的输出端，第一供电端采用CP进行标识。而且，在图5B所示的实施例中，驱动调节电路24接收到的截止控制信号会作用于充电开关M1和放电开关M2，使得充电开关M1关断截止，放电开关M2开启导通，最终使得功率开关Q1的控制端的电压通过放电开关M2泄放掉，以实现将功率开关Q1关断截止的目的。

类似的，当功率开关Q1被完全关断截止后，电流处理电路22停止输出关断信号off，控制电路23会基于接收到的驱动控制信号经由驱动调节电路24控制功率开关Q1的开关状态，且功率开关Q1的最大输出电流也会受驱动限制信号limit的限制。例如，在功率开关Q1已被完全关断后，若控制电路23再次接收到开启控制信号，则该控制电路23会输出开启控制信号控制充电开关M1开启导通、放电开关M2关断截止，随着充电电路的充电作用，功率开关Q1逐渐被开启导通。

在本实施例中，当功率开关Q1为NMOS时，随着充电单元241对功率开关Q1的控制端不断充电，功率开关Q1的控制端电压不断升高，功率开关Q1的输出电流逐渐增大，驱动调节电路24输出至功率开关Q1的控制端的电压由第一供电端的电压确定，而由于调节单元242连接在第一供电端和功率开关Q1的第二端之间，使得第一供电端的电压与调节单元242上的电压有关，调节单元242上的电压越大，第一供电端的电压越高，反之，调节单元242上的电压越小，第一供电端的电压越低。由于调节单元242的调节端受驱动限制信号limit的控制，因而，当驱动限制信号limit限制了调节单元242的最大电压时，第一供电端的电压也受到了限制，使得驱动调节单元242输出至功率开关Q1的控制端的电压受限，从而限制了功率开关Q1的最大输出电流。

可理解，在图5A和图5B所示的实施例中，当功率开关Q1为PMOS管且功率开关Q1连接为高边开关，或者，功率开关Q1为NMOS管且功率开关Q1连接为低边开关时，第一供电端可以是与电源供电端VBAT等电位的内部供电端。

可选的，图5A和图5B所示的实施例中以放电支路包括放电开关M2进行示例性说明。在本申请的其他实施例中，放电支路还可以包括放电单元，该放电单元与放电开关M2串联连接，其用于控制功率开关Q1关断截止的速度，此处不做赘述。

可选的，在上述图5A和/或图5B所示的实施例中，上述调节单元242包括如下任意一种：

可变电流源、可变电阻、开关管、串联连接的开关管和电阻。

例如，调节单元242通过可变电流源(或压控电流源)实现时，可变电流源所在支路的电流可以基于驱动限制信号limit进行调整，驱动限制信号limit越大，流过可变电流源的电流越大；调节单元242通过可变电阻实现时，可变电阻的阻值可以基于驱动限制信号limit进行调整，例如，驱动限制信号limit越大，可变电阻的阻值越大或越小，其可根据实际需求设定；调节单元242通过开关管实现时，开关管可以是场效应管、三极管等开关管，开关管的开启大小由开关管的类型和接收到驱动限制信号limit确定，从而调整了流过开关管两端的电压；调节单元242通过串联连接的开关管和电阻实现时，该电阻可以是固定电阻或可变电阻，本实施例不对其进行限定，当电阻为固定电阻时，该开关管开启或关断或开启大小均由驱动限制信号limit决定。

可选的，本申请实施例并不限定调节单元242的具体组成和实现形式，只要能够根据驱动限制信号limit调整输出至功率开关Q1的控制端的控制信号的方式均可，此处不再一一列举。

可理解，图5A和图5B所示的实施例仅是对驱动调节电路24的进一步解释说明，关于该实施例中未记载的其他部分均可以参见上述实施例中的记载，此处不做赘述。

可选的，在上述各实施例的基础上，本申请还可以对电流检测电路21的具体形式进行解释说明。

作为一种示例，图6A是本申请第五实施例提供的智能电子开关、电池、负载等的一种电路模块示意图。如图6A所示，在该可能设计中，该电流检测电路21包括镜像管Q2和第一采样单元211。其中，镜像管Q2的控制端与功率开关Q1的控制端连接，镜像管Q2的第一端与功率开关Q1的第一端连接，镜像管Q2的第二端分别与第一采样单元211的一端和电流处理电路22连接，第一采样单元211的另一端与功率开关Q1的第二端连接。

在本实施例中，该镜像管Q2的输出电流与功率开关Q1的输出电流呈镜像，第一采集单元211基于采集到的镜像管Q2的输出电流输出功率开关Q1的输出电流。

示例性的，第一采样单元211可以通过电阻(阻值已知)实现，通过电阻上的分压可确定镜像管Q2的输出电流，进而反映功率开关Q1的输出电流并输出主电流信号Ids，例如，主电流信号Ids通过电压表征时，该主电流信号Ids可以与电阻上的分压电压相等，也可以小于电阻上的分压。

作为另一种示例，图6B是本申请第五实施例提供的智能电子开关、电池、负载等的另一种电路模块示意图。如图6B所示，在该可能设计中，该电流检测电路21包括第二采样单元212。

该第二采样单元212用于与采样电阻Rcs的两端连接，该功率开关Q1用于与采样电阻Rcs串联连接，该第二采样单元212还与电流处理电路22连接，该第二采样单元212用于采集采样电阻Rcs上的电流，以输出主电流信号Ids。

在本实施例中，第二采样单元212可以采集采样电阻Rcs(阻值已知)两端的电压并得到压差，该压差可以反映出采样电阻Rcs上的电流，由于采样电阻Rcs与功率开关Q1串联连接，功率开关Q1的输出电流等于采样电阻Rcs上的电流，所以，第二采样单元212输出的主电流信号Ids的电压表征值即为该压差。

本实施例并不对电流检测电路21的具体实现形式进行限定，其可以根据实际需求限定，此处不做赘述。

可理解，上述实施例中未详尽的其他部分均可以参见本申请的其他实施例中的记载，此处不做赘述。

可选的，在上述各实施例的基础上，本申请实施例还提供一种集成电路芯片，集成电路芯片包括上述各实施例中的智能电子开关20，也即，上述的智能电子开关20可以做在同一半导体衬底上。其中，电源供电端VBAT为电源供电引脚，电源接地端GND为电源接地引脚，负载输出端OUT为负载输出引脚。

可选的，本申请其他实施例还提供一种芯片产品，该芯片产品可以包括上述的智能电子开关20，其中，智能电子开关20除功率开关Q1、电流检测电路21的部分元件之外的元件(例如，电流处理电路22、控制电路23和驱动调节电路24)位于第一集成电路芯片上，功率开关Q1、电流检测电路21的部分元件位于第二集成电路芯片上，也即，第一集成电路芯片做在一个半导体衬底上，第二集成电路芯片做在另一个半导体衬底上。

其中，电源供电端VBAT为电源供电引脚，电源接地端GND为电源接地引脚，负载输出端OUT为负载输出引脚，电源供电引脚VBAT、电源接地引脚GND位于第一集成电路芯片上，负载输出引脚位于第二集成电路芯片上。另外，第一集成电路芯片还包括其他的引脚，例如第一驱动引脚，第二集成电路芯片还包括其他的引脚，例如，第二驱动引脚，其中，第一驱动引脚分别与驱动电路、第二驱动引脚连接，第二驱动引脚与功率开关Q1的控制端连接。可理解，第一集成电路芯片、第二集成电路芯片还可以根据需要增设其他的引脚、省略相关的引脚，或者合并相关的引脚。在此处，第一集成电路芯片、第二集成电路芯片封装成一个产品。

另外，在本申请的其他实施例中，还提供一种汽车，汽车可以为电动汽车，例如电动乘用车或者电动商务车等，也可以为混动汽车、燃油汽车，汽车包括电池10、负载30、微处理器(未示出)和智能电子开关20。

其中，电池10一般为蓄电池，蓄电池向外提供12V、24V、48V等电压，当然也可以是其他类型的电池。负载30包括电阻性负载、电感性负载和电容性负载至少其中之一，电阻性负载例如为座椅调节装置、辅助加热装置、窗户加热装置、发光二极管(LED)、后部照明或其他电阻性负载，电感性负载例如为用于一个或多个擦拭器系统的泵、致动器、马达、防抱死制动系统(ABS)、电子制动系统(EBS)、风扇或包括电感性负载的其他系统，电容性负载例如为照明元件，例如氙弧灯。

微控制器与智能电子开关连接，用于控制智能电子开关，同时，智能电子开关向微处理器反馈其状态以及相关参数信息，例如诊断的相关参数信息，以供微处理器进行处理。

可理解，本实施例的智能电子开关、集成电路芯片不限于用于汽车电子上，还可以用于工业自动化、航空航天等领域，此处不做赘述。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的申请后，将容易想到本申请的其它实施方案。本申请旨在涵盖本申请的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本申请的一般性原理并包括本申请未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本申请的真正范围和精神由下面的权利要求书指出。

应当理解的是，本申请并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本申请的范围仅由所附的权利要求书来限制。

Claims (16)

1.一种智能电子开关，其特征在于，包括电源供电端、电源接地端、负载输出端、功率开关、电流检测电路、电流处理电路、控制电路和驱动调节电路；

其中，所述电源供电端和所述电源接地端用于与电池连接，所述负载输出端用于与负载连接；所述功率开关用于与负载串联，其第一端与电源供电端或电源接地端连接，其第二端与负载输出端连接，其控制端与所述驱动调节电路连接，所述驱动调节电路用于控制所述功率开关开启导通或关断截止；

所述电流检测电路与所述电流处理电路连接，所述电流处理电路还与所述控制电路连接，所述控制电路还与所述驱动调节电路连接，所述电流检测电路用于获取所述功率开关的输出电流并输出主电流信号；

所述电流处理电路在判断出所述主电流信号满足预设条件时输出关断信号，所述控制电路在接收到所述关断信号时输出截止控制信号，以使所述驱动调节电路控制所述功率开关关断截止；

其中，所述电流处理电路还用于根据所述功率开关关断截止前的所述主电流信号输出驱动限制信号，所述控制电路接收所述驱动限制信号，并在所述功率开关再次开启导通时基于所述驱动限制信号对所述功率开关的最大输出电流进行限制。

2.根据权利要求1所述的智能电子开关，其特征在于，所述电流处理电路还用于产生第一编码信号，当所述第一编码信号满足预设条件时，所述电流处理电路还产生所述关断信号且同步根据所述第一编码信号确定所述驱动限制信号。

3.根据权利要求2所述的智能电子开关，其特征在于，所述电流处理电路包括阈值确定单元、异常判断单元和限流单元；

所述阈值确定单元的一端与所述电流检测电路连接，另一端与所述异常判断单元连接，所述异常判断单元还分别与所述限流单元和所述控制电路连接，所述限流单元还与所述控制电路连接；

所述阈值确定单元用于产生与所述主电流信号对应的第二编码信号，所述异常判断单元基于所述第二编码信号产生第一编码信号，将所述第一编码信号输出至所述限流单元，在所述第一编码信号满足预设条件时，所述异常判断单元输出关断信号且所述限流单元此时根据所述第一编码信号确定所述驱动限制信号。

4.根据权利要求1所述的智能电子开关，其特征在于，所述电流处理电路还用于获取第二编码信号，所述第二编码信号与所述主电流信号对应，在所述主电流信号满足预设条件时，所述电流处理电路根据获取到的所有第二编码信号确定目标编码信号，并基于所述目标编码信号确定所述驱动限制信号，其中，所述目标编码信号用于表征所述功率开关关断截止前达到的最大电流阈值。

5.根据权利要求4所述的智能电子开关，其特征在于，所述电流处理电路包括阈值确定单元、异常判断单元和限流单元；

所述阈值确定单元的一端与所述电流检测电路连接，另一端与所述异常判断单元、所述限流单元连接，所述异常判断单元还分别与所述限流单元和所述控制电路连接，所述限流单元还与所述控制电路连接；

所述阈值确定单元用于产生与所述主电流信号对应的所述第二编码信号，所述异常判断单元基于所述第二编码信号产生第一编码信号，在所述第一编码信号满足预设条件时，所述异常判断单元输出关断信号，所述限流单元还用于接收所述第二编码信号，且所述限流单元在接收到所述关断信号时基于接收到的所有第二编码信号确定目标编码信号，并基于所述目标编码信号确定所述驱动限制信号。

6.根据权利要求3或5所述的智能电子开关，其特征在于，所述阈值确定单元包括N个电流比较单元，所述异常判断单元包括(N-1)个计时单元、(N-1)个计时比较单元和异常确定单元，N为大于或等于2的整数；

N个电流比较单元的第一输入端均与所述电流检测电路连接，N个电流比较单元的第二输入端对应接入依次增大的N个电流阈值，N个电流比较单元的输出端对应与(N-1)个计时单元的输入端和所述异常确定单元连接，(N-1)个计时单元的输出端对应与(N-1)个计时比较单元的第一输入端连接，(N-1)个计时比较单元的第二输入端对应接入依次减小的(N-1)个时长阈值信息，(N-1)个计时比较单元的输出端均与所述异常确定单元连接；

N个电流比较单元对应将所述主电流信号和N个电流阈值进行比较，在所述主电流信号大于或等于对应的电流阈值时输出第一电平信号，在所述主电流信号小于对应的电流阈值时输出第二电平信号，N个电流比较单元输出的N位电平信号形成所述主电流信号对应的第二编码信号；

(N-1)个计时单元均在接收到第一电平信号时开始计时，在计时过程中持续输出计时信息或者在接收到第二电平信号时输出计时信息，(N-1)个计时比较单元对应将(N-1)个计时单元的计时信息和(N-1)个时长阈值信息进行比较，在计时信息大于或等于对应的时长阈值信息时输出第三电平信号，在计时信息小于对应的时长阈值信息时输出第四电平信号，第N个电流比较单元输出的电平信号和(N-1)个计时比较单元输出的(N-1)个电平信号形成第一编码信号；其中，所述预设条件为所述第一编码信号中存在第一电平信号或者第三电平信号。

7.根据权利要求1至5任一项所述的智能电子开关，其特征在于，所述功率开关关断截止前的主电流信号与所述功率开关再次开启导通时的最大输出电流正相关，所述功率开关关断截止前的主电流信号越大，所述功率开关再次开启导通时的最大输出电流越大。

8.根据权利要求1至5任一项所述的智能电子开关，其特征在于，所述控制电路包括驱动控制子电路和限流输出子电路；

所述驱动控制子电路的第一输入端用于接入驱动控制信号，所述驱动控制子电路的第二输入端和所述限流输出子电路的一端均与所述电流处理电路连接，所述驱动控制子电路的输出端和所述限流输出子电路的另一端均与所述驱动调节电路连接；

所述驱动控制子电路在接收到所述关断信号时屏蔽所述驱动控制信号并输出截止控制信号，以使所述驱动调节电路控制所述功率开关关断截止，所述限流输出子电路用于在接收到触发信号时输出接收到的所述驱动限制信号，所述触发信号用于指示所述功率开关已被完全关断。

9.根据权利要求8所述的智能电子开关，其特征在于，所述智能电子开关还包括电压检测电路，所述控制电路还包括电压判断子电路；所述电压检测电路的两端对应与所述功率开关的控制端和所述功率开关的第二端连接，所述电压检测电路用于检测所述功率开关的栅源电压并输出栅源电压信号；所述电压判断子电路，其第一输入端与所述电压检测电路连接，其第二输入端用于接入预设电压阈值，其输出端与所述限流输出子电路连接，所述电压判断子电路在所述功率开关的栅源电压信号小于或等于预设电压阈值时输出所述触发信号；或者，

所述控制电路还包括电流判断子电路；所述电流判断子电路，其第一输入端与所述电流检测电路连接以接入主电流信号，其第二输入端用于接入第一预设阈值，其输出端与所述限流输出子电路连接，所述电流判断子电路在所述主电流信号的电流表征值小于或等于第一预设阈值时输出所述触发信号；或者，

所述控制电路还包括计时子电路，所述计时子电路的一端与所述驱动控制子电路连接，所述计时子电路的另一端与所述限流输出子电路连接，所述计时子电路在接收到所述截止控制信号时开始计时，在计时信息到达预设时间信息时输出所述触发信号。

10.根据权利要求8所述的智能电子开关，其特征在于，所述驱动调节电路包括充电单元、充电开关、放电开关和调节单元；

所述充电单元与所述充电开关串联连接形成充电支路，所述充电支路的一端与第一供电端连接，所述充电支路的另一端与所述功率开关的控制端连接，所述放电开关的两端对应与所述功率开关的控制端、第二端连接，所述调节单元的两端对应与所述功率开关的控制端、第二端连接，所述充电开关的控制端和所述放电开关的控制端均与所述驱动控制子电路连接，所述调节单元的调节端与所述限流输出子电路连接；

所述驱动调节电路在接收到所述截止控制信号时，控制所述充电开关关断截止，所述放电开关开启导通，促使所述功率开关关断截止；

所述驱动调节电路在接收到开启控制信号时，控制所述充电开关开启导通、所述放电开关关断截止，且基于接收到的所述驱动限制信号调整流经所述调节单元的电流，以调整所述功率开关的控制端的电压，进而限制所述功率开关的最大输出电流。

11.根据权利要求8所述的智能电子开关，其特征在于，所述驱动调节电路包括充电单元、充电开关、放电开关和调节单元；

所述充电单元与所述充电开关串联连接形成充电支路，所述充电支路的一端与第一供电端连接，所述充电支路的另一端与所述功率开关的控制端连接，所述放电开关的两端对应与所述功率开关的控制端、第二端连接，所述调节单元的两端对应与所述第一供电端、所述功率开关的第二端连接，所述充电开关的控制端和所述放电开关的控制端均与所述驱动控制子电路连接，所述调节单元的调节端与所述限流输出子电路连接；

所述驱动调节电路在接收到所述截止控制信号时，控制所述充电开关关断截止，所述放电开关开启导通，促使所述功率开关关断截止；

所述驱动调节电路在接收到开启控制信号时，控制所述充电开关开启导通、所述放电开关关断截止，且基于接收到的所述驱动限制信号通过所述调节单元调整所述第一供电端的电压，以调整所述功率开关的控制端的电压，进而限制所述功率开关的最大输出电流。

12.根据权利要求10或11所述的智能电子开关，其特征在于，所述调节单元包括如下任意一种：

可变电流源、可变电阻、开关管、串联连接的开关管和电阻。

13.一种集成电路芯片，其特征在于，包括如权利要求1至12任一项所述的智能电子开关，其中，所述电源供电端为电源供电引脚，所述电源接地端为电源接地引脚，所述负载输出端为负载输出引脚。

14.一种芯片产品，其特征在于，包括如权利要求1至12任一项所述的智能电子开关，其中，所述智能电子开关除功率开关、电流检测电路的部分元件之外的元件位于第一集成电路芯片上，所述功率开关、所述电流检测电路的部分元件位于第二集成电路芯片上；

其中，所述电源供电端为电源供电引脚，所述电源接地端为电源接地引脚，所述负载输出端为负载输出引脚，所述电源供电引脚、电源接地引脚位于第一集成电路芯片上，所述负载输出引脚位于第二集成电路芯片上。

15.一种汽车，其特征在于，包括如权利要求1至12任一项所述智能电子开关，或者，如权利要求13所述的集成电路芯片，或者，如权利要求14所述的芯片产品；

还包括电池、负载和微处理器，其中，所述电池的正极与电源供电端连接，所述电池的负极与所述电源接地端连接，所述负载的一端与所述负载输出端连接，所述负载的另一端与所述电源接地端或者所述电源供电端连接，所述微处理器与所述智能电子开关连接。

16.根据权利要求15所述的汽车，其特征在于，所述汽车为电动汽车、混动汽车或者燃油汽车，所述负载包括电阻性负载、电感性负载和电容性负载至少其中之一。