DE102018119460A1

DE102018119460A1 - Stromabhängige thermische abschaltung

Info

Publication number: DE102018119460A1
Application number: DE102018119460.9A
Authority: DE
Inventors: Sergio Stanculescu; Alexandru Simion
Original assignee: Infineon Technologies AG
Current assignee: Infineon Technologies AG
Priority date: 2017-08-11
Filing date: 2018-08-09
Publication date: 2019-02-14
Also published as: US10490995B2; CN109390910A; CN109390910B; US20190052073A1

Abstract

Gemäß einem Beispiel weist eine Einrichtung ein Durchlasselement und einen Controller auf. Der Controller ist dazu ausgebildet, einen Messwert eines Stroms durch das Durchlasselement zu empfangen. Basierend auf dem Messwert des Stroms ist der Controller dazu ausgebildet, einen thermischen Abschaltschwellenwert auszuwählen. Der Controller ist weiterhin dazu ausgebildet, das Durchlasselement basierend auf einer Bestimmung, dass eine Temperatur des Durchlasselements größer als der thermische Abschaltschwellenwert ist, abzuschalten.

Description

Diese Offenbarung betrifft allgemein elektronische Leistungseinrichtungen und insbesondere elektronische Leistungseinrichtungen, die einen thermischen Abschaltschutz enthalten.
Elektronische Einrichtungen enthalten manchmal mehrere Kanäle, von denen jeder eine Leistungsstufe, die signifikante Wärmemengen dissipieren kann, enthalten kann. Die dissipierte Wärme kann bewirken, dass die Temperatur der Leistungsstufe auf einen Pegel, der die Leistungsstufe beschädigen kann, ansteigt. Eine Leistungsstufe, die Strom über einem Schwellenwert leitet, kann bei einer geringeren Temperatur beschädigt werden als eine Leistungsstufe, die Strom unter dem Schwellenwert leitet. Im Fall von mehreren Kanälen kann die Temperatur einer Leistungsstufe aufgrund von Wärme, die durch benachbarte Kanäle dissipiert wird, ansteigen, obwohl die Leistungsstufe bei einem Strompegel, der kein Beschädigungsrisiko der Leistungsstufe aufgrund von Selbsterwärmung darstellt, arbeitet.

1 ist ein Schaltbild einer Beispiel-Einrichtung, die zwei Ausgangskanäle enthält.
2 ist ein Schaltbild der Beispiel-Einrichtung von 1, das einen auf einen durch einen kurzgeschlossenen Ausgang zurückzuführenden thermischen Gradienten veranschaulicht.
3 ist ein Blockschaltbild eines ersten Beispiel-Kanals, der einen thermischen Abschaltschwellenwert basierend auf einem Strompegel einstellt.
4 ist ein Blockschaltbild einer Beispiel-Leistungsstufe.
5 ist ein Prinzipschaltbild einer Beispiel-Stromerfassung, die mit einem Beispiel-Durchlasselement gekoppelt ist.
6 ist ein Prinzipschaltbild eines Beispiel-Strommittelwertbildners.
7 ist ein Prinzipschaltbild eines thermischen Beispiel-Abschaltdetektors.
8 ist ein Blockschaltbild eines Beispiel-Schwellenwertselektors zum Einstellen des thermischen Abschaltschwellenwerts basierend auf dem Strompegel.
9 ist ein Prinzipschaltbild eines Beispiel-Ausgangscontrollers, der mit der Beispiel-Leistungsstufe gekoppelt ist.
10 ist ein Prinzipschaltbild eines Beispiel-Temperatursensors.
11 ist ein Blockschaltbild eines Beispiel-Kanalcontrollers.
12A ist ein erster Teil einer Darstellung eines Beispiel-Verfahrens zum Implementieren einer stromabhängigen thermischen Abschaltung.
12B ist ein zweiter Teil der Darstellung von 12A.
13 ist ein Blockschaltbild eines zweiten Beispiel-Kanals, der den thermischen Abschaltschwellenwert basierend auf einem abgeschätzten Leistungspegel einstellt.
14 ist ein Blockschaltbild eines Beispiel-Schwellenwertselektors zum Auswählen des thermischen Abschaltschwellenwerts basierend auf dem abgeschätzten Leistungspegel.
15 ist ein Blockschaltbild einer Beispiel-Leistungsstufe, die mit einem Beispiel-Schwellenwertselektor zum Auswählen des thermischen Abschaltschwellenwerts basierend auf dem abgeschätzten Leistungspegel gekoppelt ist.

Gemäß einem Beispiel enthält eine Einrichtung ein erstes Durchlasselement und einen Controller. Der Controller ist dazu ausgebildet, eine Messung eines Stroms durch das erste Durchlasselement zu empfangen. Basierend auf der Messung des Stroms ist der Controller weiterhin dazu ausgebildet, einen thermischen Abschaltschwellenwert auszuwählen. Der Controller ist weiterhin dazu ausgebildet, das erste Durchlasselement basierend auf einer Bestimmung, dass eine erste Temperatur des ersten Durchlasselements größer als der thermische Abschaltschwellenwert ist, abzuschalten.
Gemäß einem weiteren Beispiel enthält eine Vorrichtung ein Durchlasselement und einen Controller, die dazu ausgebildet sind, eine Messung eines Stroms durch das Durchlasselement zu empfangen. Der Controller enthält Mittel zum Auswählen eines thermischen Abschaltschwellenwerts basierend auf der Messung des Stroms; und Mittel zum Abschalten des Durchlasselements basierend auf einer Bestimmung, dass eine Temperatur des Durchlasselements größer als der Abschaltschwellenwert ist.
Gemäß einem weiteren Beispiel beinhaltet ein Verfahren das Einschalten eines Durchlasselements. Das Verfahren beinhaltet weiterhin das Auswählen eines thermischen Abschaltschwellenwerts, um das Durchlasselement bei einem ersten Temperaturschwellenwert abzuschalten. Das Verfahren beinhaltet weiterhin das Messen eines Stroms durch das Durchlasselement; und das Umschalten des thermischen Abschaltschwellenwerts auf einen zweiten Temperaturschwellenwert basierend auf der Messung des Stroms durch das Durchlasselement.
Bezugnehmend auf die Figuren enthält eine Einrichtung zumindest einen Kanal zum Zuführen von Leistung an eine Last. Der Kanal enthält eine Leistungsstufe und einen Controller. Die Leistungsstufe enthält ein Durchlasselement. Der Controller ist dazu ausgebildet, das Durchlasselement basierend auf einer Bestimmung, dass eine Temperatur des Durchlasselements über einen thermischen Abschaltschwellenwert (engl.: „thermal shutdown threshold“) TSD ansteigt, abzuschalten. Die Bestimmung, dass die Temperatur über den thermischen Abschaltschwellenwert TSD ansteigt, basiert auf einer Temperaturmessung. Der Controller stellt den thermischen Abschaltschwellenwert TSD basierend auf einem Strompegel des Durchlasselements oder einer abgeschätzten Leistungsdissipation des Durchlasselements ein.
1 zeigt eine Beispiel-Einrichtung 10, die ein Substrat 12, einen ersten Kanal 20, 120 und einen zweiten Kanal 30 enthält. Der erste Kanal 20, 120 enthält einen Kanalcontroller 22, 122, eine Leistungsstufe 24, 124 und einen ersten Temperatursensor 26. Bei einem ersten Beispiel stellen der erste Kanal 20 und der Kanalcontroller 22 den thermischen Abschaltschwellenwert TSD basierend auf einem Strompegel ein. Bei einem zweiten Beispiel stellen der erste Kanal 120 und der Kanalcontroller 122 den thermischen Abschaltschwellenwert TSD basierend auf einem abgeschätzten Leistungspegel ein. Der erste Kanal 20, 120 und der zweite Kanal 30 befinden sich auf dem Substrat 12. Der Ausdruck „auf dem Substrat“, wie er hierin verwendet wird, bedeutet, dass die elektronischen Komponenten, Transistoren, Widerstände, Kondensatoren, etc., die die Schaltungen und Unterschaltungen des ersten Kanals 20, 120 und des zweiten Kanals 30 bilden, in und/oder auf einer oder mehr Oberflächen des Substrats 12 gebildet sind. Bei einem Beispiel handelt es sich bei der Einrichtung 10 um eine integrierte Schaltung, die auf einem Siliziumsubstrat oder einer anderen Art von Halbleitersubstrat gebildet ist. Als weiteres Beispiel kann die Einrichtung 10 einen oder mehr Kanäle, die elektronische Komponenten, die zum Beispiel auf einem Keramiksubstrat oder einem anderen elektrisch isolierenden Material gebildet sind, enthalten, enthalten.
Der erste Kanal 20, 120 kann dazu ausgebildet sein, Leistung von einem ersten Knoten V_IN1 , der mit einem Eingang des ersten Kanals 20, 120 gekoppelt ist, zu empfangen und Leistung an einen zweiten Knoten V_OUT1 , der mit einem Ausgang des ersten Kanals 20, 120 gekoppelt ist, zu liefern. Der zweite Knoten V_OUT1 kann eine Lasteinrichtung 28 versorgen. Ein Ausgangsstrom I_OUT1 kann aus der Leistungsstufe 24, 124 heraus über den zweiten Knoten V_OUT1 an die Lasteinrichtung 28 fließen.
Der zweite Kanal 30 enthält einen Kanalcontroller 32, eine Leistungsstufe 34 und einen zweiten Temperatursensor 36. Der zweite Kanal 30 kann dazu ausgebildet sein, Leistung von einem dritten Knoten V_IN2 , der mit einem Eingang des zweiten Kanals 30 gekoppelt ist, zu empfangen, und Leistung an einen vierten Knoten V_OUT2 , der mit einem Ausgang des zweiten Kanals 30 gekoppelt ist, zu liefern. Der vierte Knoten V_OUT2 kann eine Lasteinrichtung 38 versorgen. Ein Ausgangsstrom I_OUT2 kann aus der Leistungsstufe 34 über den vierten Knoten V_OUT2 heraus an die Lasteinrichtung 38 fließen.
Bei einer Beispiel-Einrichtung 10 kann der zweite Kanal 30 derselbe wie der erste Kanal 20, 120 oder zu diesem ähnlich sein. Das heißt, von dem Kanalcontroller 32, der Leistungsstufe 34 und dem zweiten Temperatursensor 36 kann jede(r) derselbe/dieselbe wie der Kanalcontroller 22, 122, die Leistungsstufe 24, 124 und der erste Temperatursensor 26 des ersten Kanals 20 bzw. hierzu ähnlich sein. Für die Zwecke dieser Offenbarung kann der Ausdruck „derselbe/dieselbe/dasselbe“ so verstanden werden, dass er leichte Abweichungen wie beispielsweise Abweichungen aufgrund von Herstellungstoleranzen einschließt, während die Funktionalität der Einrichtung innerhalb spezifizierter Grenzen bleibt.
Wie unten ferner ausführlich beschrieben, enthält die Leistungsstufe 24, 124 in dem ersten Kanal 20, 120 ein erstes Durchlasselement 50. Die Leistungsstufe 34 in dem zweiten Kanal 30 kann ein zweites Durchlasselement 51 enthalten. Der erste Temperatursensor 26 für den ersten Kanal 20, 120 kann sich in einem ersten vorgegebenen Abstand von dem ersten Durchlasselement 50 in der Leistungsstufe 24, 124 befinden und dazu ausgebildet sein, eine Messung einer Temperatur an den Kanalcontroller 22, 122 auszugeben. Der zweite Temperatursensor 36 für den zweiten Kanal 30 kann sich in einem zweiten vorgegebenen Abstand von dem zweiten Durchlasselement 51 in der Leistungsstufe 34 befinden und dazu ausgebildet sein, eine Messung einer Temperatur an den Kanalcontroller 32 auszugeben. Bei einem Beispiel kann der erste vorgegebene Abstand derselbe wie der zweite vorgegebene Abstand sein, so dass die Unterschiede im thermischen Abschaltverhalten zwischen dem ersten Kanal 20, 120 und dem zweiten Kanal 30 minimiert werden. Wie unten ferner ausführlich beschrieben, können die ersten und zweiten vorgegebenen Abstände klein, in dem Fall, in dem es sich bei dem Substrat 12 um ein Siliziumsubstrat handelt, zum Beispiel 50 Mikrometer oder weniger betragen. In diesem Fall liefern die Temperaturmessungen von den ersten und zweiten Temperatursensoren 26, 36 Hinweise auf die Temperaturen des ersten Kanals 20, 120 bzw. des zweiten Kanals 30.
Bei anderen Beispielen der Einrichtung 10 kann der zweite Kanal 30 von dem ersten Kanal 20, 120 verschieden sein. Zum Beispiel kann das zweite Durchlasselement 51 größer als oder kleiner als das erste Durchlasselement 50 der Leistungsstufe 24, 124 sein. Weiterhin kann der zweite Kanal 30 einen thermischen Abschaltschutz enthalten oder nicht. Der zweite Kanal 30 enthält das zweite Durchlasselement 51 oder ein anderes Element, das unter bestimmten Arbeitsbedingungen ausreichend Wärme dissipieren kann, um benachbarte Kanäle wie beispielsweise den ersten Kanal 20, 120 potentiell zu erwärmen.
Bei einer Einrichtung wie beispielsweise der Einrichtung 10 mit mehreren Kanälen kann Wärme, die durch einen oder mehr Kanäle dissipiert wird, die Temperatur des ersten Kanals 20, 120 erhöhen. Bei der Beispiel-Einrichtung 10, wie sie in 2 gezeigt ist, ist der mit dem Ausgang des zweiten Kanals 30 gekoppelte vierte Knoten V_OUT2 nach Masse kurzgeschlossen. Die dissipierte Wärme von der Leistungsstufe 34 des zweiten Kanals 30 kann in dem Substrat 120 einen thermischen Gradienten 37 verursachen.
Der thermische Gradient 37 kann die Temperatur des Substrats 12 an der Stelle des dem ersten Kanal 20, 120 zugeordneten ersten Temperatursensors 26 erhöhen. In einigen Fällen kann die erhöhte Temperatur des Substrats 12 an der Stelle des ersten Temperatursensors 26 zu einer thermischen Abschaltung der Leistungsstufe 24, 124 des ersten Kanals 20, 120 führen, selbst wenn der erste Kanal 20, 120 in einem zulässigen Bereich arbeitet. Der „erlaubte Bereich“ ist für die Zwecke dieses Dokuments so definiert, dass damit ein Arbeitsbereich, in dem bestimmt ist, dass eine Temperatur des ersten Kanals 20, 120 eine spezifizierte thermische Grenze aufgrund von Selbsterwärmung nicht übersteigt, gemeint ist.
Eine Situation, die dazu führen kann, dass Wärme aus dem zweiten Kanal 30 eine thermische Abschaltung im ersten Kanal 20, 120 auslöst, besteht in einer Diskrepanz zwischen dem zweiten Temperatursensor 36 für den zweiten Kanal 30 und dem ersten Temperatursensor 26 für den ersten Kanal 20, 120.
Zum Beispiel kann für jeden von dem ersten Kanal 20, 120 und dem zweiten Kanal 30 die thermische Abschalttemperatur so spezifiziert sein, dass sie innerhalb eines Bereichs von 160°C bis 175°C liegt. Aufgrund von Abweichungen zwischen dem ersten Kanal 20, 120 und dem zweiten Kanal 30, die beispielsweise von Herstellungstoleranzen herrühren, kann die tatsächliche thermische Abschalttemperatur für den ersten Kanal 20, 120 an einem unteren Ende des Bereichs bei 160°C liegen, und die tatsächliche thermische Abschalttemperatur für den zweiten Kanal 30 kann an einem oberen Ende des Bereichs bei 175°C liegen. Aufgrund des thermischen Gradienten 37 kann der erste Temperatursensor 26, wie in 2 gezeigt, auf 160°C erwärmt werden, bevor der zweite Temperatursensor 36 auf 175°C erwärmt wird. Dies kann zu einem Abschalten des ersten Kanals 20, 120 führen, obwohl er im zulässigen Bereich arbeitet. In dem Fall, in dem es sich bei der Lasteinrichtung 28 um ein Modul oder eine Einrichtung handelt, das/die dazu ausgebildet ist, eine Funktion auszuführen, zum Beispiel ein elektronisches Modul in einem Automobil wie beispielsweise ein Fenstersteuerungsmodul, das dazu ausgebildet ist, ein Fenster zu öffnen und zu schließen, kann das Abschalten des ersten Kanals 20, 120 zu einem Verlust der durch das Modul oder die Einrichtung bereitgestellten Funktionalität führen, auch wenn in dem ersten Kanal 20, 120 kein Fehlerzustand vorliegt.
Um diese Situation zu vermeiden, kann der thermische Abschaltschwellenwert TSD des ersten Kanals 20, 120 in dem Fall, in dem die Leistungsstufe 24, 124 bei einem Strompegel oder einem Leistungspegel unter einem vorgegebenen Schwellenwert arbeitet, von einem ersten Temperaturpegel auf einen zweiten, höheren Temperaturpegel angepasst werden. Der Unterschied zwischen dem ersten Temperaturpegel und dem zweiten Temperaturpegel kann auf dem spezifizierten maximalen Diskrepanzfehler zwischen dem ersten Temperatursensor 26 in dem ersten Kanal 20, 120 und dem zweiten Temperatursensor 36 in dem zweiten Kanal 30 basieren.
Zum Beispiel kann der thermische Abschaltschwellenwert TSD, wie oben erörtert, zum Schutz gegen Selbsterwärmung für den ersten Kanal 20, 120 und den zweiten Kanal 30 so spezifiziert werden, dass er innerhalb eines Bereichs von 160°C bis 175°C liegt. In diesem Fall kann es sich bei dem spezifizierten maximalen Diskrepanzfehler um die Differenz zwischen dem unteren Ende des Bereichs (160°C) und dem oberen Ende des Bereichs (175°C), die gleich 15 Celsiusgraden ist, handeln. Um den ersten Kanal 20, 120 von einem Abschalten aufgrund eines thermischen Abschaltzustands, der durch von dem zweiten Kanal 30 dissipierte Wärme verursacht wird, zu verhindern, kann der thermische Abschaltschwellenwert TSD für den ersten Kanal 20, 120 nominal um 15 Celsiusgrade oder vielleicht einen geringfügig größeren Wert, zum Beispiel 16 Celsiusgrade, erhöht werden, um irgendwelchen zusätzlichen Toleranzen, die durch Anpassen des thermischen Abschaltschwellenwerts TSD hineingebracht werden, Rechnung zu tragen.
Als weiteres Beispiel kann die Differenz zwischen dem ersten Temperaturpegel und dem zweiten Temperaturpegel so eingestellt werden, dass sie etwas geringer als der spezifizierte maximale Diskrepanzfehler ist. Wenn zum Beispiel der maximale Diskrepanzfehler 15 Celsiusgrade wie oben beträgt, aber bekannt ist, dass es entlang des thermischen Gradienten 37 einen Temperaturabfall von 5 Celsiusgraden zwischen dem zweiten Kanal 30 und dem ersten Kanal 20, 120 gibt, könnte die Differenz zwischen dem ersten Temperaturpegels und dem zweiten Temperaturpegels so eingestellt werden, dass sie gleich dem maximalen Diskrepanzfehler minus dem thermischen Abfall entlang des thermischen Gradienten ist, was in diesem Fall 10 Celsiusgraden gleichkommt.
3 ist ein Blockschaltbild des ersten Kanals 20, der dazu ausgebildet ist, den thermischen Abschaltschwellenwert TSD basierend auf einem Strom I_OUT1 durch die Leistungsstufe 24 einzustellen. Der erste Kanal 20 ist dazu ausgebildet, über den Eingang, der mit dem ersten Knoten V_IN1 gekoppelt ist, Leistung zu empfangen und der Lasteinrichtung 28 (1) Leistung über den mit dem zweiten Knoten V_OUT1 gekoppelten Ausgang zuzuführen. Der erste Kanal 20 enthält den Kanalcontroller 22, die Leistungsstufe 24 und den ersten Temperatursensor 26.
Der Kanalcontroller 22 enthält einen thermischen Abschaltdetektor 60, einen Schwellenwertselektor 62 und einen Ausgangscontroller 64 und ist dazu ausgebildet, die Leistungsstufe 24 zu steuern. Der Kanalcontroller 22 ist dazu ausgebildet, das erste Durchlasselement 50 in der Leistungsstufe 24 basierend auf einer Bestimmung, dass die Temperatur der Leistungsstufe 24, wie sie durch eine Messung der Temperatur TEMP angezeigt wird, größer als der thermische Abschaltschwellenwert TSD ist, abzuschalten. Der thermische Abschaltschwellenwert TSD wird basierend auf einem Messwert I_SEN des Stroms I_OUT1 durch das erste Durchlasselement 50 ausgewählt.
Bei einem Beispiel-Kanalcontroller 22 ist der Schwellenwertselektor 62 dazu ausgebildet, den Messwert I_SEN von der Leistungsstufe 24, die den Strom I_OUT1 durch das erste Durchlasselement 50 repräsentiert, zu empfangen. Basierend auf dem Messewert I_SEN erzeugt der Schwellenwertselektor 62 ein Signal V_TSD für den thermischen Abschaltdetektor 60. Bei dem Signal V_TSD handelt es sich um ein Signal, das den thermischen Abschaltschwellenwert TSD repräsentiert. Bei dem Messewert I_SEN kann es sich um einen Strom oder eine Spannung, der/die den Strom I_OUT1 durch das erste Durchlasselement 50 repräsentiert, handeln.
Als ein Beispiel kann der Schwellenwertselektor 62 dazu ausgebildet sein, den thermischen Abschaltschwellenwert TSD aus einem ersten Temperaturpegel für den Messwert I_SEN größer oder gleich einem vorgegebenen Stromschwellenwert I_REF und einem zweiten Temperaturpegel für den Messwert I_SEN kleiner als der vorgegebene Stromschwellenwert I_REF auszuwählen.
Der Schwellenwertselektor 62 kann den Messwert I_SEN als ein erstes Eingangssignal empfangen und den vorgegebenen Stromschwellenwert I_REF als zweites Eingangssignal empfangen. Der Schwellenwertselektor 62 kann den Messwert I_SEN mit dem vorgegebenen Stromschwellenwert I_REF vergleichen und den thermischen Abschaltschwellenwert TSD basierend auf dem Vergleich auswählen.
Falls der Messwert I_SEN größer oder gleich dem vorgegebenen Stromschwellenwert I_REF ist, kann der Schwellenwertselektor 62 den ersten Temperaturpegel so wählen, dass er der thermische Abschaltschwellenwert TSD ist. Bei dem ersten Temperaturpegel kann es sich um einen thermischen Abschaltschwellenwert TSD zum Schutz gegen Selbsterwärmung für den ersten Kanal 20 handeln. Anderenfalls kann der Schwellenwertselektor 62 den zweiten Temperaturpegel so wählen, dass er der thermische Abschaltschwellenwert TSD ist. Bei dem zweiten Temperaturpegel kann es sich um den thermischen Abschaltschwellenwert TSD handeln, der dazu eingestellt ist, die Wahrscheinlichkeit des Abschaltens des ersten Kanals 20 aufgrund von Aufheizen von dem zweiten Kanal 30 zu verringern, obwohl der erste Kanal 20 im zulässigen Bereich arbeitet.
Bei dem Beispiel oben kann der erste Temperaturpegel geringer als der zweite Temperaturpegel sein. In diesem Fall kann das Bestimmen, dass der Messwert I_SEN größer als der vorgegebene Stromschwellenwert I_REF ist, dazu führen, den unteren, ersten Temperaturpegel einzustellen.
Alternativ würde das Bestimmen, dass der Messwert I_SEN unter dem vorgegebenen Stromschwellenwert I_REF liegt, dazu führen, dass der thermische Abschaltschwellenwert TSD auf den höheren zweiten Temperaturpegel eingestellt wird.
Der vorgegebene Stromschwellenwert I_REF kann basierend auf einem maximal zulässigen Strom I_MAX , für den sich das erste Durchlasselement 50 aufgrund von Selbsterwärmung auf eine Temperatur größer oder gleich einer spezifizierten thermischen Grenze erwärmen kann, bestimmt werden.
Als Beispiel:

• Eine spezifizierte thermische Grenze TL_SH aufgrund von Selbsterwärmung kann 175°C betragen.
• Eine maximale Umgebungstemperatur T_AMBMAX kann 125°C betragen.
• Der thermische Widerstand R_th eines Packages, das die Einrichtung, die den ersten Kanal 20, 120 enthält, umfasst, kann für eine 1sOp-Platine 167 K/W betragen (nur Grundfläche).
• Der maximale Spannungsabfall V_dr der Einrichtung kann 40 V betragen.

Mit diesem Set von Bedingungen kann der maximal zulässige Strom I_MAX gemäß Gleichung 1 unten berechnet werden: $(I_{M A X}) (V_{d r}) (R_{t h}) + T_{A M B M A X} = T L_{S H}$
Bei dem Beispiel oben führt dies zu dem maximal zulässigen Strom I_MAX = 7,5 mA.
Basierend auf dem Bereich des maximal zulässigen Stroms I_MAX kann der vorgegebene Stromschwellenwert I_REF so bestimmt werden, dass es sich um einen Bruchteil des maximal zulässigen Stroms I_MAX handelt. Zum Beispiel kann I_REF für den Fall I_MAX = 7,5 mA auf näherungsweise 1/75^tel von I_MAX eingestellt werden. Das heißt, I_REF kann auf I_MAX/75 +/- x eingestellt werden, wobei x eine Toleranz ist, die eingefügt ist, um Ungenauigkeiten beim Erzeugen von I_REF zu erlauben, ausgedrückt als Prozentwert von I_MAX/75, ist. Für ein typisches System könnte x im Bereich von 1 bis 10% liegen.
Bei dem thermischen Abschaltdetektor 60 handelt es sich um eine Unterschaltung, die dazu ausgebildet ist, einen Temperaturmesswert TEMP der Temperatur des ersten Durchlasselements 50 zu empfangen und den Temperaturmesswert TEMP mit einem Signal V_TSD , das den thermischen Abschaltschwellenwert TSD repräsentiert, zu vergleichen. Basierend auf dem Vergleich gibt der thermische Abschaltdetektor 60 ein Signal, das anzeigt, ob der Temperaturmesswert TEMP das Signal V_TSD überschreitet, aus.
Der Ausgangscontroller 64 ist im Allgemeinen dazu ausgebildet, ein Steuersignal V_CTL , das in dem Fall, in dem die Leistungsstufe 24 aktiviert wird, die Leistungsstufe 24 einschaltet und in dem Fall, in dem eine thermische Abschaltbedingung detektiert wird oder die Leistungsstufe 24 nicht aktiviert wird, die Leistungsstufe 24 abschaltet.
Die Leistungsstufe 24 enthält das erste Durchlasselement 50 und eine Stromerfassung 54. Das erste Durchlasselement 50 ist dazu ausgebildet, an einem mit dem ersten Knoten V_IN1 gekoppelten Eingang Leistung zu empfangen und den Strom I_OUT1 an einen mit dem zweiten Knoten V_OUT1 gekoppelten Ausgang zu liefern. Das erste Durchlasselement 50 kann durch das an einem Steuereingang V_CTLIN empfangene Steuersignal V_CTL , das das erste Durchlasselement 50 zwischen einem Ein-Zustand und einem Aus-Zustand umschaltet, gesteuert werden.
Typischerweise steuert das an dem Steuereingang V_CTLIN empfangene Steuersignal V_CTL die Menge der durch das erste Durchlasselement 50 an den zweiten Knoten V_OUT1 gelieferten Leistung. Das erste Durchlasselement 50 kann als einfacher Schalter, der den mit dem zweiten Knoten V_OUT1 gekoppelten Ausgang basierend auf dem Steuersignal V_CTL ein- und ausschaltet, ausgebildet sein. Alternativ kann das erste Durchlasselement 50 dazu ausgebildet sein, eine geregelte Spannung oder einen geregelten Strom an den mit dem zweiten Knoten V_OUT1 gekoppelten Ausgang zu liefern. Außerdem kann das erste Durchlasselement 50 noch gesteuert werden, um an dem mit dem zweiten Knoten V_OUT1 gekoppelten Ausgang eine gepulste Spannung oder einen gepulsten Strom bereitzustellen. Zum Beispiel kann die/der gepulste Spannung oder Strom pulsweitenmoduliert (PWM) sein.
Bei der Stromerfassung 54 handelt es sich um eine Unterschaltung, die dazu ausgebildet ist, den Strom durch das erste Durchlasselement 50 zu messen und den Messwert I_SEN dem Schwellenwertselektor 62 in dem Kanalcontroller 22 zuzuführen. Zum Beispiel kann die Stromerfassung 54 dazu ausgebildet sein, den Messwert I_SEN so zu erzeugen, dass er einen Bruchteil des Stroms I_OUT1 wie beispielsweise 1/75^tel darstellt. Genauer ausgedrückt kann der Messwert so eingestellt werden, dass er gleich I_OUT1/75 +/- y ist, wobei y eine Toleranz ist, die eingefügt ist, um Ungenauigkeiten bei der Messung des Stroms I_OUT1 Rechnung zu tragen. Für ein typisches System könnte y im Bereich von 1 bis 10% liegen. In diesem Fall wäre der Messwert I_SEN für einen Strom I_OUT1 = 7,5 mA näherungsweise gleich 100 µA.
Bei dem ersten Temperatursensor 26 handelt es sich um eine Unterschaltung, die dazu ausgebildet ist, eine Temperatur zu messen und den Temperaturmesswert TEMP auszugeben. Typischerweise befindet sich der erste Temperatursensor 26 innerhalb des ersten vorgegebenen Abstands von dem ersten Durchlasselement 50, so dass der Temperaturmesswert TEMP einen Hinweis auf die Temperatur des ersten Durchlasselements 50 darstellt. Der erste vorgegebene Abstand kann von der zum Herstellen des ersten Durchlasselements 50 verwendeten Technologie abhängen. Zum Beispiel kann der erste vorgegebene Abstand für das als integrierte Einrichtung auf einem Siliziumsubstrat hergestellte erste Durchlasselement 50 Mikrometer betragen.
Wie hierin erörtert steigt der Temperaturmesswert TEMP zur Vereinfachung des Verständnisses mit ansteigender Temperatur, und das Signal V_TSD , das den thermischen Abschaltschaltschwellenwert TSD repräsentiert, steigt mit ansteigender thermischer Abschalttemperatur. Tatsächliche Schaltungsrealisierungen können sich unterscheiden. Zum Beispiel kann es sich bei dem Temperaturmesswert TEMP um eine Spannung, die sich mit ansteigender Temperatur verringert, handeln. Um dies unterzubringen, kann das Signal V_TSD , das den thermischen Abschaltschwellenwert TSD repräsentiert, so erzeugt werden, dass es sich verringert, wenn die thermische Abschalttemperatur ansteigt.
4 ist ein Prinzipschaltbild einer Beispiel-Leistungsstufe 24, die ein erstes Durchlasselement 50 und eine Beispiel-Stromerfassung 54 enthält. Das erste Beispiel-Durchlasselement 50 enthält einen Leistungstransistor 70. Bei dem Leistungstransistor 70 handelt es sich um einen p-Kanal-Metalloxid-Halbleitertransistor (p-Kanal-Transistor) vom Anreicherungstyp, und er kann eine Source (S), ein Gate (G), und ein Drain (D) enthalten. Der Leistungstransistor 70 empfängt Leistung an einem mit dem ersten Knoten V_IN1 gekoppelten ersten Anschluss und liefert Leistung an einem mit dem zweiten Knoten V_OUT1 gekoppelten zweiten Anschluss. Der Steuereingang V_CTLIN ist mit dem Gate (G) des Leistungstransistors 70 gekoppelt. Ein an dem Steuereingang V_CTLIN empfangenes Signal steuert den Leistungstransistor 70.
Zusätzlich oder alternativ kann das erste Durchlasselement 50 andere Arten von Leistungselementen enthalten. Zum Beispiel kann das erste Durchlasselement 50 einen oder mehr n-Kanal-MOS-Transistoren, einen oder mehr PNP-Transistoren, einen oder mehr NPN-Transistoren, einen oder mehr IGBTs oder irgendeinen anderen Typ von Leistungsschalteinrichtung enthalten.
Die Stromerfassung 54 kann einen Messtransistor 71 enthalten. Bei dem Messtransistor 71 kann es sich ebenfalls um einen p-Kanal-Metalloxid-Halbleitertransistor (p-Kanal-Transistor) vom Anreicherungstyp handeln und er kann eine Source (S), ein Gate (G) und ein Drain (D) enthalten. Er kann dazu dimensioniert sein, unter denselben Betriebsbedingungen wie der Leistungstransistor 70 einen Bruchteil des Stroms I_OUT1 des Leistungstransistors 70, zum Beispiel 1/75^tel des Stroms I_OUT1 des Leistungstransistors 70, zu erzeugen. Abhängig von einem spezifizierten Bereich des Stroms I_OUT1 des Leistungstransistors 70 kann ein anderer Bruchteil gewählt werden.
Wie in 4 gezeigt, können der Messtransistor 71 und der Leistungstransistor 70 dazu ausgebildet sein, unter denselben oder näherungsweise denselben Betriebsbedingungen zu arbeiten. Zum Beispiel kann die Source des Leistungstransistors 70 mit der Source des Messtransistors 71 gekoppelt werden, und das Gate des Leistungstransistors 70 kann mit dem Gate des Messtransistors 71 gekoppelt werden. In einigen Fällen kann eine Spannung an dem Drain des Messtransistors 71 auch so beibehalten werden, dass sie im Wesentlichen dieselbe wie eine Spannung an dem Drain des Leistungstransistors 70 ist. „Im Wesentlichen dieselbe wie die“, wie hierin verwendet, kann zum Beispiel innerhalb +/- 20mV der Spannung oder innerhalb eines Bereichs derart, dass die Toleranz y zum Messen I_OUT1 innerhalb eines spezifizierten Bereichs, zum Beispiel von null bis 10% liegt, bleibt. Das Drain des Leistungstransistors 70 kann den Strom I_OUT1 ausgeben, und das Drain des Messtransistors 71 kann den Messwert I_SEN ausgeben. Das Verhältnis zwischen dem Strom I_OUT1 durch das erste Durchlasselement 50 und dem Messwert I_SEN kann durch das relative Dimensionieren des Leistungstransistors 70 und des Messtransistors 71 festgelegt werden.
Als weiteres Beispiel kann die Stromerfassung 54 einen Niederimpedanzwiderstand, zum Beispiel in einem Bereich von 10 mOhm bis 1 Ohm, in Reihe mit dem ersten Durchlasselement 50 enthalten. Ein Spannung/Strom-(V/I)-Wandler kann eine Spannung über dem Widerstand erfassen und den Messwert I_SEN basierend auf der Spannung über dem Widerstand erzeugen.
5 ist ein Prinzipschaltbild, das eine Beispiel-Stromerfassung 54 in Reihe mit dem ersten Durchlasselement 50 veranschaulicht und einen Widerstand 72 und einen V/I-Wandler 73 enthält. In diesem Fall ist der V/I-Wandler 73 mit einem PNP-Transistor, der den Spannungsabfall über dem Widerstand 72 in den Messwert I_SEN wandelt, realisiert.
Bei einem weiteren Beispiel kann es sich bei dem Strom I_OUT1 um einen gepulsten Strom handeln. Zum Beispiel kann die Leistungsstufe 24 dazu ausgebildet sein, ein pulsweitenmoduliertes (PWM) Ausgangssignal zu liefern. In diesem Fall kann der Kanalcontroller 22 einen Mittelwert des Strom I_OUT1 bestimmen und ein Signal I_SENAVE erzeugen, um den Mittelwert des Stroms I_OUT1 zu repräsentieren.
6 ist ein Prinzipschaltbild eines Beispiel-Strommittelwertbildners 74, der das Signal I_SENAVE erzeugt, um den Mittelwert des Stroms I_OUT1 zu repräsentieren. Bei dem Beispiel-Strommittelwertbildner 74 handelt es sich um eine Unterschaltung und er enthält einen Stromspiegel, der erste und zweite Transistoren 75, 76 enthält, und ein Tiefpassfilter, das einen Widerstand 77 und einen Kondensator 78 enthält. Der Strommittelwertbildner 74 kann dazu ausgebildet sein, zum Beispiel ein gepulstes Signal des Messwerts I_SEN als Eingangssignal zu empfangen und das Signal I_SENAVE zu erzeugen.
Der Kanalcontroller 22 kann den Strommittelwertbildner 74 enthalten. In diesem Fall kann der Kanalcontroller 22 den thermischen Abschaltschwellenwert TSD basierend auf dem Signal I_SENAVE anpassen. In einigen Fällen kann es sein, dass das Signal I_SENAVE durch einen zusätzlichen Stromspiegel von einem Senkenstrom (engl.: „sink current“) zu einem Quellensstrom (engl.: „source current“) gewandelt wird.
In einigen Fällen kann die Leistungsstufe 24 dazu ausgebildet sein, einen Strom zu ziehen (engl.: „to sink“) und nicht einen Strom auszugeben (engl.: „to source“). Das heißt, bei dem Strom I_OUT1 kann es sich um einen negativen Strom, der in das erste Durchlasselement 50 fließt, handeln. Die Stromerfassung 54 kann in diesem Fall dazu ausgebildet sein, den Messwert I_SEN zu erzeugen, um den Pegel des in das erste Durchlasselement 50 fließenden Stroms I_OUT1 anzuzeigen. In noch anderen Fällen kann es sich bei der Leistungsstufe 24 um eine Push-Pull-Stufe, die sowohl Strom ausgibt als auch Strom zieht, handeln. In diesem Fall können als ein Beispiel sowohl der Quellenstrom als auch der Senkenstrom unabhängig erfasst und jeder individuell mit entsprechenden Stromschwellenwerten verglichen werden. Der thermische Abschaltschwellenwert TSD kann basierend auf einer Kombination der gemessenen Quellen- und Senkenstromkomponenten von I_OUT1 oder auf einer von den gemessenen Quellen- und Senkenstromkomponenten individuell eingestellt werden. Zum Beispiel kann der thermische Abschaltschwellenwert TSD basierend darauf, dass sowohl der Quellenstrom als auch der Senkenstrom, wie gemessen, unter ihren jeweiligen Stromschwellenwerten bleiben, auf den höheren Temperaturpegel erhöht werden.
Wie in 7 gezeigt, kann es sich bei dem thermischen Abschaltdetektor 60 um einen Komparator 80, der den Temperaturmesswert TEMP und das Signal V_TSD , das den thermischen Abschaltschwellenwert TSD repräsentiert, als Eingangssignale empfängt, die Eingangssignale TEMP, V_TSD miteinander vergleicht und basierend auf dem Vergleich ein Ausgangssignal TEMPHIB erzeugt, handeln. Der Komparator 80 erzeugt TEMPHIB so, dass es in dem Fall, in dem der Temperaturmesswert TEMP größer als das Signal V_TSD , das den thermischen Abschaltschwellenwert TSD repräsentiert, ist, in einem ersten Zustand (zum Beispiel einem logischen Low) ist, und dass es in dem Fall, in dem der Temperaturmesswert TEMP kleiner oder gleich dem Signal V_TSD , das den thermischen Abschaltschwellenwert TSD repräsentiert ist, in einem zweiten Zustand (zum Beispiel einem logischen High) ist. Falls TEMPHIB eine thermische Abschaltbedingung (TEMP größer als V_TSD ) erkennen lässt, schaltet der Kanalcontroller 22 die Leistungsstufe 24 ab.
8 ist ein Prinzipschaltbild eines Beispiel-Schwellenwertselektors 62. Bei diesem Beispiel enthält der Schwellenwertselektor 62 einen Stromkomparator 81 und einen Multiplexer (mux) 82. Der Stromkomparator 81 empfängt als Eingangssignale den Messwert I_SEN und den vorgegebenen Stromschwellenwert I_REF und erzeugt ein Signal MUXCTL. Der Stromgenerator 81 erzeugt das Signal MUXCTL so, dass es, falls der Messwert I_SEN größer als der vorgegebene Stromschwellenwert I_REF ist, in einem ersten Zustand (zum Beispiel einem logischen High) ist, und dass es, falls der Messwert I_SEN kleiner oder gleich dem vorgegebenen Stromschwellenwert I_REF ist, in einem zweiten Zustand (zum Beispiel einem logischen Low) ist.
Der Multiplexer (mux) 82 empfängt V_REF1 als erstes Eingangssignal, V_REF2 als zweites Eingangssignal, und das Signal MUXCTL an einem Steuereingang. Bei V_REF1 kann es sich um eine Spannung, die den ersten Temperaturpegel repräsentiert, handeln, und bei V_REF2 kann es sich um eine Spannung, die den zweiten Temperaturpegel repräsentiert, handeln. Der Multiplexer (mux) 82 kann zum Beispiel dazu ausgebildet sein, für das Signal MUXCTL im ersten Zustand V_REF1 auf das Ausgangssignal V_TSD zu schalten und für das Signal MUXCTL im zweiten Zustand V_REF2 auf das Ausgangssignal V_TSD zu schalten.
Bei dem Beispiel-Selektor 62, wie er in 8 gezeigt ist, handelt es sich lediglich um eine Beispiel-Realisierung einer Unterschaltung, um den Schwellenwert für den thermischen Abschaltdetektor 60 auszuwählen. Es sind viele alternative Realisierungen möglich. Als weiteres Beispiel kann das Ausgangssignal V_TSD als Spannungsabfall über einem Widerstand erzeugt werden. Das Signal MUXCTL kann einen Strom durch den Widerstand von einem ersten Pegel auf einen zweiten Pegel schalten.
9 ist ein Prinzipschaltbild eines Beispiel-Ausgangscontrollers 64, der mit einer Beispiel-Leistungsstufe 24 gekoppelt ist.
Bei diesem Beispiel ist der Ausgangscontroller 64 dazu ausgebildet, das Steuersignal V_CTL zu erzeugen, um die Spannung an einem mit einem Ausgang der Leistungsstufe 24 gekoppelten zweiten Knoten V_OUT1 auf einen bestimmten Bereich zu regeln, wenn die Leistungsstufe 24 aktiviert ist. Auf das Empfangen eines Signals hin, das anzeigt, dass eine thermische Abschaltbedingung detektiert wird (in diesem Fall OFFINB, das auf einen Low-Zustand geht), zwingt der Ausgangscontroller 64 das Steuersignal V_CTL auf einen High-Zustand, was die Leistungsstufe 24 effektiv abschaltet.
Der Beispiel-Ausgangscontroller 64 von 9 enthält einen p-Kanal-Transistor 84 und einen Operationsverstärker 85. Der Operationsverstärker 85 empfängt eine Referenzspannung V_REF3 als Eingangssignal. Wenn die Leistungsstufe 24 aktiviert ist, ist der p-Kanal-Transistor 84 abgeschaltet. Der Operationsverstärker 85 regelt die Spannung an dem zweiten Knoten V_OUT1 auf einen bestimmten Bereich. Bei der Referenzspannung V_REF3 kann es sich zum Beispiel um eine Referenzspannung, die auf einer Bandlücke basiert, oder eine andere Referenzspannung handeln. In dem Fall, in dem OFFINB auf einen Low-Zustand geht, schaltet der p-Kanal-Transistor 84 ein, was das Steuersignal V_CTL auf einen High-Zustand schaltet und den Leistungstransistor 70 abschaltet.
Ein erster Beispiel-Temperatursensor 26 ist in 10 gezeigt. Der erste Beispiel-Temperatursensor 26 erzeugt den Temperaturmesswert TEMP, der auf die Temperatur an der Stelle des ersten Temperatursensors 26 schließen lässt.
Der erste Beispiel-Temperatursensor 26 enthält einen NPN-Transistor 86, bei dem der Emitter mit Masse gekoppelt ist und der Kollektor und die Basis mit einem Knoten N1 gekoppelt sind. Ein Lastelement 87 ist zwischen eine positive Versorgung und den Knoten N1 gekoppelt. Das Lastelement 87 kann zum Beispiel als Widerstand oder als Stromquelle realisiert sein. Der Knoten N1 ist mit einem Eingang eines invertierenden Verstärkers 88 gekoppelt. Der invertierende Verstärker 88 invertiert und verstärkt das Signal an dem Knoten N1, um das Signal TEMP zu erzeugen. In diesem Fall steigt der Temperaturmesswert TEMP mit ansteigender, durch den ersten Temperatursensor 26 erfasster Temperatur.
11 zeigt ein weiteres Beispiel des Kanalcontrollers 22 für den ersten Kanal 20. Bei diesem Beispiel enthält der Kanalcontroller 22 den thermischen Abschaltdetektor 60, den Schwellenwertselektor 62 und den Ausgangscontroller 64 wie oben beschrieben. Zusätzlich enthält der Kanalcontroller 22 einen Zustandscontroller 66. Der Zustandscontroller 66 ist dazu ausgebildet, Zustände des ersten Kanals 20 wie beispielsweise das Einschalten des ersten Kanals, das Einstellen des thermischen Abschaltschwellenwerts TSD auf einen ersten Pegel, das Einstellen des thermischen Abschaltschwellenwerts TSD auf einen zweiten Pegel, das Abschalten des ersten Kanals aufgrund der thermischen Abschaltbedingung, etc. zu steuern. Der Zustandscontroller 66 kann digitale Logikschaltungen und/oder einen Prozessor enthalten, und er kann dazu programmiert sein, den ersten Kanal 20 basierend auf Betriebsbedingungen und System- oder Anwendereingaben zwischen Zuständen umzuschalten.
Die 12A und 12B sind Blockschaltbilder eines Beispiel-Verfahrens 1200 zum Implementieren eines Stroms abhängig von einem thermischen Abschalten, das durch den Kanalcontroller 22 in dem ersten Kanal 20 der Einrichtung 10 ausgeführt werden kann. Wie oben angemerkt kann der Kanalcontroller 22 den Zustandscontroller 66 enthalten. Das Verfahren 1200 beginnt in einem Block 1202.
In dem Block 1202 empfängt der Kanalcontroller 22 ein Eingangssignal, das verlangt, dass der erste Kanal 20 aktiviert wird. Zum Beispiel kann der Kanalcontroller 22 eine Eingabe von einem Anwender oder von einem System, das den ersten Kanal 20 enthält, empfangen. Auf das Empfangen des Aktivierungssignals hin geht das Verfahren 1200 in einem Block 1204 weiter.
In dem Block 1204 stellt der Kanalcontroller 22 einen thermischen Abschaltschwellenwert TSD so ein, dass er ein erster Temperaturschwellenwert ist. Abhängig von den Systemanforderungen kann es sich bei dem ersten Temperaturschwellenwert um einen von einem Low-Pegel oder einem High-Pegel handeln. Bei dem Low-Pegel kann es sich um einen Pegel, der den ersten Kanal 20 davor schützt, eine spezifizierte thermische Grenze aufgrund von Selbsterwärmung zu überschreiten, handeln. Der High-Pegel kann höher als der Low-Pegel sein, um die Wahrscheinlichkeit, dass der erste Kanal 20 aufgrund einer Erwärmung von einem zweiten Kanal 30 abschaltet, zu reduzieren. Auf das Einstellen des thermischen Abschaltschwellenwerts TSD auf den ersten Temperaturschwellenwert hin geht das Verfahren 1200 in einen Block 1206.
In dem Block 1206 schaltet der Kanalcontroller 22 das erste Durchlasselement 50 in der Leistungsstufe 24 ein. Das erste Durchlasselement 50 beginnt, den Strom I_OUT1 der Lasteinrichtung 28 zuzuführen. Das Verfahren 1200 geht dann in einen Block 1208.
In dem Block 1208 misst die Stromerfassung 54 in dem ersten Kanal 20 den Strom I_OUT1 wie oben beschrieben. Die Stromerfassung 54 führt den Messwert I_SEN dem Kanalcontroller 22 zu. Der Messwert I_SEN lässt auf den Pegel des Stroms I_OUT1 schließen. Das Verfahren 1200 geht dann weiter in einen Block 1210.
In dem Block 1210 bestimmt der Kanalcontroller 22, ob der Messwert I_SEN kleiner als der vorgegebene Strompegel I_REF ist. In dem Fall, in dem der Messwert I_SEN kleiner als der vorgegebene Strompegel I_REF ist, geht das Verfahren 1200 weiter in einen Block 1212. Anderenfalls geht das Verfahren 1200 weiter in einen Block 1216.
In dem Block 1212 bestimmt der Kanalcontroller 22, ob der thermische Abschaltschwellenwert TSD auf den Low-Pegel eingestellt ist. In dem Fall, in dem der thermische Abschaltschwellenwert TSD auf den Low-Pegel eingestellt ist, geht das Verfahren 1200 weiter in einen Block 1214. Anderenfalls geht das Verfahren 1200 weiter in einen Block 1220.
In dem Block 1214 schaltet der Kanalcontroller 22 den thermischen Abschaltschwellenwert TSD auf einen zweiten Temperaturschwellenwert, wobei es sich bei dem zweiten Temperaturschwellenwert um einen High-Pegel handelt. Das Verfahren 1200 geht dann weiter in den Block 1220.
In dem Block 1216, der dem Block 1210 folgt, bestimmt der Kanalcontroller 22, ob der thermische Abschaltschwellenwert TSD auf den High-Pegel eingestellt ist. In dem Fall, in dem der thermische Abschaltschwellenwert TSD auf den High-Pegel eingestellt ist, geht das Verfahren 1200 weiter in einen Block 1218. Anderenfalls geht das Verfahren 1200 weiter in einen Block 1220.
In dem Block 1218 schaltet der Kanalcontroller 22 den thermischen Abschaltschwellenwert TSD auf den zweiten Temperaturschwellenwert, wobei es sich bei dem zweiten Temperaturschwellenwert um einen Low-Pegel handelt. Das Verfahren 1200 geht weiter in einen Block 1220.
In dem Block 1220 bestimmt der Kanalcontroller 22, ob die Temperatur der Leistungsstufe 24 in dem ersten Kanal 20 größer als der thermische Abschaltschwellenwert TSD ist. In dem Fall, in dem die Temperatur der Leistungsstufe 24 größer als der thermische Abschaltschwellenwert TSD ist, geht das Verfahren 1200 weiter in einen Block 1222. Anderenfalls geht das Verfahren 1200 weiter in dem Block 1208.
In dem Block 1222 schaltet der Kanalcontroller 22 die Leistungsstufe 24 ab. Auf das Abschalten der Leistungsstufe 24 hin geht das Verfahren 1200 weiter in einen Block 1226.
In dem Block 1226 bestimmt der Kanalcontroller 22, ob der Kanalcontroller 22 damit, den ersten Kanal 20 zu überwachen, weitermachen soll. Zum Beispiel kann der Kanalcontroller 22 dazu programmiert sein, damit, die Temperatur der Leistungsstufe 24 zu überwachen, so lange weiterzumachen, wie das Aktivierungssignal vorliegt. Auf das Bestimmen hin, dass das Aktivierungssignal noch vorliegt, geht das Verfahren 1200 weiter in einen Block 1228. In dem Fall, in dem das Aktivierungssignal nicht länger vorliegt, endet das Verfahren 1200.
In dem Block 1228 bestimmt der Kanalcontroller 22, ob die Temperatur der Leistungsstufe 24 größer als der thermische Abschaltschwellenwert TSD ist. In dem Fall, in dem die Temperatur der Leistungsstufe 24 größer als der thermische Abschaltschwellenwert TSD ist, geht das Verfahren 1200 weiter in einen Block 1226 und macht damit, die Temperatur der Leistungsstufe zu überwachen, weiter. Der Fall, in dem die Temperatur der Ausgangsstufe 24 nicht länger größer als der thermische Abschaltschwellenwert TSD ist, lässt darauf schließen, dass die Temperatur der Leistungsstufe 24 auf unter den thermischen Abschaltschwellenwert abgefallen ist. In diesem Fall kann die Leistungsstufe 24 erneut eingeschaltet werden. Das Verfahren geht weiter in den Block 1206.
Als Alternative zum Auswählen des thermischen Abschaltschwellenwerts TSD basierend auf dem Strom durch das erste Durchlasselement 50 kann der thermische Abschaltschwellenwert TSD basierend auf einer abgeschätzten Leistungsdissipation des ersten Durchlasselements 50 abgeschätzt werden. Der Kanalcontroller 122 in dem ersten Kanal 120 kann dazu ausgebildet sein, die Leistungsdissipation des ersten Durchlasselements 50 abzuschätzen und basierend auf der abgeschätzten Leistungsdissipation den thermischen Abschaltschwellenwert TSD auszuwählen.
In diesem Fall ist der Kanalcontroller 122, zusätzlich zum Empfangen des Messwerts I_SEN , dazu ausgebildet, ein Signal V_SEN , das auf einen Spannungsabfall über dem ersten Durchlasselement 50 schließen lässt, zu empfangen. Der Kanalcontroller 122 kann dann die Leistung abschätzen, indem er ein Produkt des durch das erste Durchlasselement 50 fließenden Stroms und des Spannungsabfalls über dem ersten Durchlasselement 50 bestimmt. Wie ferner unten unter Bezugnahme auf die 13-15 ausführlich beschrieben, kann der Kanalcontroller 122 in dem ersten Kanal 120 digitale und/oder analoge Methoden zum Abschätzen der Leistungsdissipation einsetzen. Der Kanalcontroller 122 ist dann dazu ausgebildet, den thermischen Abschaltschwellenwert TSD basierend sowohl auf dem Messwert I_SEN als auch dem Signal V_SEN auszuwählen.
13 veranschaulicht einen ersten Beispiel-Kanal 120, der dazu ausgebildet ist, den thermischen Abschaltschwellenwert TSD basierend auf der abgeschätzten Leistungsdissipation des ersten Durchlasselements 50 abzuschätzen. Der erste Kanal 120 enthält die Leistungsstufe 124 und den Kanalcontroller 122. Die Leistungsstufe 124 enthält, zusätzlich zu dem ersten Durchlasselement 50 und der Stromerfassung 54, eine Spannungserfassung 56.
Bei der Spannungserfassung 56 handelt es sich um eine Unterschaltung, die dazu ausgebildet ist, eine Spannung, die auf einen Spannungsabfall über dem ersten Durchlasselement schließen lässt, zu messen. Basierend auf der Messung erzeugt die Spannungserfassung 56 das Signal V_SEN . In einigen Fällen kann die Spannungserfassung 56 den Spannungsabfall über dem ersten Durchlasselement 50 direkt messen. In anderen Fällen, zum Beispiel wenn die Spannung an dem mit dem Eingang des ersten Durchlasselements 50 gekoppelten ersten Knotens V_IN1 bekannt ist, kann die Spannungserfassung 56 eine Spannung an dem mit dem Ausgang des ersten Durchlasselements 50 gekoppelten zweiten Knoten V_OUT1 messen. In diesem Fall kann der Spannungsabfall über dem ersten Durchlasselement 50 durch Bestimmen der Differenz zwischen der Spannung an dem ersten Knoten V_IN1 und der gemessenen Spannung an dem zweiten Knoten V_OUT1 abgeschätzt werden.
Bei diesem Beispiel enthält der Kanalcontroller 122 den thermischen Abschaltdetektor 60, den Ausgangscontroller 64 und einen Schwellenwertselektor 162. Wie bei den vorangehenden Beispielen bestimmt der thermische Abschaltdetektor 60, ob der Temperaturmesswert TEMP das Signal V_TSD , das den thermischen Abschaltschwellenwert TSD repräsentiert, überschreitet. In dem Fall, in dem der thermische Abschaltdetektor 60 bestimmt, dass der Temperaturmesswert TEMP das Signal V_TSD überschreitet, gibt der thermische Abschaltdetektor 60 das Signal TEMPHIB an den Ausgangscontroller 64 aus und weist den Ausgangscontroller 64 an, die Leistungsstufe 124 abzuschalten. Der Ausgangscontroller 64 schaltet dann die Leistungsstufe 124 ab.
Der Schwellenwertselektor 162 bei diesem Beispiel empfängt sowohl den Messwert I_SEN als auch das Signal V_SEN als Eingangssignale. Der Schwellenwertselektor 162 schätzt die Leistungsdissipation des ersten Durchlasselements 50 basierend auf dem Messwert I_SEN und dem Signal V_SEN ab. Basierend auf der abgeschätzten Leistung erzeugt der Schwellenwertselektor 162 das Signal V_TSD , das den thermischen Abschaltschwellenwert TSD repräsentiert.
Zum Beispiel kann ein Leistungsschwellenwert aufgrund von Selbsterwärmung basierend auf einer Maximalleistung, die das erste Durchlasselement 50 dissipieren kann, ohne eine thermische Abschaltung aufgrund von Selbsterwärmung auszulösen, einstellen. In diesem Fall kann der Leistungsschwellenwert berechnet werden gemäß $P_{T H R E S H O L D} = \frac{T L_{S H} - T_{A M B M A X}}{R_{t h}}$
wobei

• P_THRESHOLD ein Leistungsschwellenwert ist,
• TL_SH eine spezifizierte Temperaturgrenze für die Einrichtung aufgrund von Selbsterwärmung ist,
• T_AMBMAX die maximale Umgebungsbetriebstemperatur ist, und
• R_TH der thermische Widerstand des Packages ist.

In dem Fall, in dem die Leistungsdissipation größer als der Leistungsschwellenwert P_THRESHOLD ist, kann der Schwellenwertselektor 162 den ersten Temperaturpegel für den thermischen Abschaltschwellenwert TSD auswählen. In dem Fall, in dem die Leistungsdissipation kleiner oder gleich dem Leistungsschwellenwert P_THRESHOLD ist, kann der Schwellenwertselektor 162 den zweiten Temperaturpegel für den thermischen Abschaltschwellenwert TSD auswählen.
In einem typischen Fall kann der zweite Temperaturpegel so gewählt werden, dass er höher als der erste Temperaturpegel ist, so dass, wenn der erste Kanal 120 bei einem Leistungspegel unter dem Leistungsschwellenwert P_THRESHOLD arbeitet, die Wahrscheinlichkeit einer thermischen Abschaltung aufgrund von Temperaturgradienten von benachbarten zweiten Kanälen 30 verringert ist. Umgekehrt kann der erste Temperaturpegel so ausgewählt sein, dass er sich auf einem niedrigeren Pegel befindet, um den ersten Kanal 120 davor, eine spezifizierte thermische Grenze aufgrund von Selbsterwärmung zu überschreiten, zu schützen.
Wie oben angemerkt kann die Spannung an dem mit dem Eingang des ersten Durchlasselements 50 gekoppelten ersten Knotens V_IN1 bekannt sein. In diesem Fall kann die Spannungserfassung 56 das Signal V_SEN basierend auf der Messung der Spannung an dem Ausgang des ersten Durchlasselements 50 erzeugen.
14 ist ein Blockschaltbild eines Beispiel-Schwellenwertselektors 162. Bei diesem Beispiel verwendet der Kanalcontroller 122 eine digitale Methode zum Abschätzen der durch das erste Durchlasselement 50 dissipierten Leistung basierend auf dem Messwert I_SEN und dem Signal V_SEN . Der Schwellenwertselektor 162 enthält einen Multiplexer (mux) 82, erste und zweite Analog-Digital-(A/D)-Wandler 100, 101, und einen Digitalprozessor 102. Der Schwellenwertselektor 162 empfängt den Messwert des Stroms I_SEN und das Signal V_SEN als Eingangssignale und gibt das Signal V_TSD , das den thermischen Abschaltschwellenwert TSD repräsentiert, aus. Man beachte, dass es in diesem Fall erforderlich sein kann, von dem Messwert I_SEN und dem Signal V_SEN einen oder beide vor der A/D-Wandlung in Spannungen zu wandeln.
Bei diesem Beispiel kann es sich bei dem Messwert I_SEN und dem Signal V_SEN um Analogsignale handeln. Die ersten und zweiten A/D-Wandler 100, 101 können den Messwert I_SEN bzw. das Signal V_SEN des Spannungsabfalls in digitale Werte wandeln. Der Digitalprozessor 102 kann die geschätzte Leistungsdissipation des ersten Durchlasselements 50 berechnen. Gemäß einem Beispiel kann der Digitalprozessor 102 ein Produkt des Stroms durch das erste Durchlasselement 50 und den Spannungsabfall über dem ersten Durchlasselement 50 berechnen. Gemäß einem weiteren Beispiel kann der Digitalprozessor 102 eine Tabelle von Leistungsdissipationswerten enthalten und einen Wert aus der Tabelle basierend auf dem Messwert I_SEN und dem Signal V_SEN auswählen.
Auf das Abschätzen der Leistungsdissipation des ersten Durchlasselements 50 hin kann der Digitalprozessor 102 weiterhin die abgeschätzte Leistungsdissipation des ersten Durchlasselements 50 mit dem Leistungsschwellenwert P_THRESHOLD vergleichen. Basierend auf dem Vergleich kann der Digitalprozessor 102 den Multiplexer (mux 82) steuern, um das Signal V_TSD , das den thermischen Abschaltschwellenwert TSD repräsentiert, zur Ausgabe an den thermischen Abschaltdetektor 60 auszuwählen.
15 ist ein Blockschaltbild einer Beispiel-Leistungsstufe 124, die mit einem Beispiel-Schwellenwertselektor 162 zum Auswählen eines thermischen Abschaltschwellenwerts TSD basierend auf dem abgeschätzten Leistungspegel gekoppelt ist. Bei diesem Beispiel nutzt der Schwellenwertselektor 162 eine analoge Methode, um die Leistungsdissipation des ersten Durchlasselements 50 abzuschätzen. Der Schwellenwertselektor 162 empfängt den Messwert I_SEN und das Signal V_SEN , das auf die Spannung über dem ersten Durchlasselement 50 schließen lässt. Der Schwellenwertselektor 162 schätzt dann die Leistungsdissipation des ersten Durchlasselements 50 durch Bestimmen des Produkts des Messwerts I_SEN und des Signals V_SEN .
Die Leistungsstufe 124 enthält das erste Durchlasselement 50 und die Stromerfassung 54 wie oben beschrieben. Zusätzlich enthält die Leistungsstufe 124 die Spannungserfassung 56, die dazu ausgebildet ist, das Signal V_SEN zu erzeugen. In diesem Fall handelt es sich bei dem Signal V_SEN um einen Strom, der auf die Spannung über dem ersten Durchlasselement 50 schließen lässt.
Der Schwellenwertselektor 162 enthält den Stromkomparator 81 und den Multiplexer (mux 82) wie oben beschrieben. Zusätzlich enthält der Schwellenwertselektor 162 einen Gilbertzellmultiplizierer 114. Der Gilbertzellmultiplizierer 114 empfängt den Messwert I_SEN und das Signal V_SEN als Eingangssignale und erzeugt I_PDIS als Ausgangssignal. Bei I_PDIS handelt es sich um einen Strom, der das Produkt des Messwerts I_SEN und des Signals V_SEN repräsentiert. Entsprechend repräsentiert I_PDIS die abgeschätzte Leistungsdissipation des ersten Durchlasselements 50.
Der Schwellenwertselektor 162 vergleicht dann, zum Beispiel unter Verwendung des Stromkomparators 81, I_PDIS mit einem vorgegebenen Referenzstrom I_REFPOW . Der vorgegebene Referenzstrom I_REFPOW kann zum Beispiel basierend auf der maximalen Leistungsdissipation, für die der erste Kanal 120 eine spezifizierte thermische Grenze aufgrund von Selbsterwärmung oder eine andere Grenze nicht überschreitet, ausgewählt werden, um den ersten Kanal 120 zu schützen.
Gemäß einer weiteren Beispiel-Einrichtung 10 kann ein erster Kanal einen thermischen Abschaltschwellenwert TSD, der mehrere Temperaturpegel beinhaltet, enthalten. Jeder der mehreren Temperaturpegel kann zum Beispiel basierend auf einem entsprechenden Strompegel durch die Leistungsstufe 24 oder einer entsprechenden Leistungsdissipation der zu dem ersten Kanal gehörenden Leistungsstufe 24 ausgewählt werden.
Wie oben beschrieben kann die Einrichtung 10 mehrere erste Kanäle 20, 120 mit entsprechenden Leistungsstufen 24, 124 und mehrere zweite Kanäle 30 mit jeweils entsprechenden Leistungsstufen 34 enthalten. Einer oder mehr der ersten Kanäle 20, 120 kann einen thermischen Abschaltschwellenwert TSD enthalten, um die betreffende Leistungsstufe 24, 124 in dem Fall, in dem eine Temperatur der Leistungsstufe über einen thermischen Abschaltschwellenwert TSD ansteigt, abzuschalten. Der thermische Abschaltschwellenwert TSD kann in dem Fall, in dem der Strom durch die Leistungsstufe 24, 124 oder die durch die Leistungsstufe 124 dissipierte Leistung über einen Schwellenwertpegel liegt, auf einen ersten Temperaturpegel eingestellt werden. Bei dem ersten Temperaturpegel kann es sich um den thermischen Abschaltschwellenwert TSD zum Schutz gegen Selbsterwärmung des ersten Kanals 20, 120 handeln. In dem Fall, in dem der Strom durch die Leistungsstufe 24, 124 oder die durch die Leistungsstufe 124 dissipierte Leistung unter dem Schwellenwertpegel liegt, kann der thermische Abschaltschwellenwert TSD auf den zweiten Temperaturpegel eingestellt werden. Der zweite Temperaturpegel kann höher als der erste Temperaturpegel sein, um die Wahrscheinlichkeit, dass der erste Kanal 20, 120 aufgrund von Wärme von einem benachbarten zweiten Kanal 30 abgeschaltet wird, zu verringern.
Die hierin beschriebenen Schaltungen und Unterschaltungen stellen, sofern nicht anders angegeben, lediglich Beispiele dar. Es versteht sich, dass andere Realisierungen oder Funktionen dieser Schaltungen und Unterschaltungen im Rahmen dieser Offenbarung liegen.
Die Ausdrücke „erster/erste/erstes“ und „zweiter/zweite/zweites“ werden als Identifizierungszeichen verwendet und sie bringen keine Reihenfolge oder Wichtigkeit zum Ausdruck.
Das Adverb „im Wesentlichen“, wie es hierin verwendet wird, bedeutet, dass eine Form, Struktur, Messung, Größe, Zeit, etc. aufgrund von Unzulänglichkeiten bei Materialien, der Bearbeitung, Herstellung, etc. aufgrund von einer/einem genau beschriebenen Geometrie, Abstand, Messung, Größe, Zeit, etc. abweichen kann.
Der Ausdruck „Beispiel“ wird hier im Sinn des Bezeichnens eines Beispiels verwendet, z. B. sollte eine Bezugnahme auf eine „Beispiel-Vorrichtung“ einfach als Bezug nehmen auf ein Beispiel einer Vorrichtung gelesen werden.
Computerausführbare Anweisungen können von Computerprogrammen, die unter Verwendung einer Vielzahl von Programmiersprachen und/oder Technologien einschließlich Java™, C, C++, Python, Visual Basic, Java Script, Perl, HTML etc., , ohne Einschränkung und entweder allein oder in Kombination, erzeugt, kompiliert oder interpretiert werden. Im Allgemeinen empfängt ein Prozessor (z. B. ein Mikroprozessor) Anweisungen, z. B. aus einem Speicher, einem computerlesbaren Medium etc. und führt diese Anweisungen aus und führt dabei einen oder mehr Prozesse einschließlich eines oder mehr der hier beschriebenen Verfahren durch. Solche Anweisungen und andere Daten können unter Verwendung einer Vielfalt computerlesbare Medien gespeichert und übertragen werden. Bei einer Datei in einer vernetzten Einrichtung handelt es sich im Allgemeinen um eine Sammlung von Daten, die auf einem computerlesbaren Medium wie zum Beispiel einem Speichermedium, einem Direktzugriffsspeicher usw. gespeichert sind.
Ein computerlesbares Medium enthält irgendein Medium, das daran beteiligt ist, Daten (z. B. Anweisungen) bereitzustellen, die von einem Computer gelesen werden können. Ein solches Medium kann viele Formen annehmen, darunter, aber ohne Beschränkung darauf, nichtflüchtige Medien, flüchtige Medien usw. Zu nichtflüchtigen Medien zählen zum Beispiel optische oder Magnet-Platten und andere permanente Speicher. Zu flüchtigen Medien zählt dynamischer Direktzugriffspeicher (DRAM, Dynamic Random Access Memory), der typischerweise einen Hauptspeicher bildet. Zu üblichen Formen computerlesbarer Medien zählen zum Beispiel eine Floppy-Disk, eine Diskette, eine Festplatte, ein Magnetband, irgendein anderes magnetisches Medium, eine CD-ROM, eine DVD, irgendein anderes optisches Medium, Lochkarten, Lochstreifen, irgendein anderes physisches Medium mit Lochmustern (engl.: „rules of holes“), ein RAM, ein PROM, ein EPROM, ein Flash-EEPROM, irgendein(e) andere(r) Speicher-Chip oder -kassette oder irgendein anderes Medium, von dem ein Computer lesen kann.
In den Zeichnungen zeigen dieselben Bezugsziffern identische Elemente an. Des Weiteren könnten einige oder alle dieser Elemente geändert werden. In Bezug auf die hierin beschriebenen Medien, Prozesse, Systeme, Verfahren usw. versteht es sich, dass, obwohl die Schritte derartiger Prozesse usw. als gemäß einer bestimmten geordneten Abfolge erfolgend beschrieben wurden, derartige Prozesse mit den beschriebenen Schritten praktiziert werden könnten, die in einer Reihenfolge durchgeführt werden, die sich von der hierin beschriebenen Reihenfolge unterscheidet. Es versteht sich weiterhin, dass bestimmte Schritte gleichzeitig durchgeführt werden könnten, dass andere Schritte hinzugefügt werden könnten oder dass bestimmte hierin beschriebene Schritte weggelassen werden könnten. Anders ausgedrückt, die Beschreibungen von Prozessen hierin sind zum Zwecke der Veranschaulichung bestimmter Ausführungsformen bereitgestellt.
Es ist beabsichtigt, dass sämtlichen in den Ansprüchen verwendeten Begriffen ihre einfachsten und gewöhnlichen Bedeutungen, wie sie von Fachleuten verstanden werden, verliehen werden, sofern hier kein ausdrücklicher Hinweis auf das Gegenteil gemacht wird. Insbesondere sollte die Verwendung der Artikel in der Einzahl, wie „einer/eine/eines“, „der/die/das“ usw. so gelesen werden, dass ein oder mehr der angegebenen Elemente wiedergibt werden, sofern nicht ein Anspruch ausdrücklich eine anderslautende Einschränkung wiedergibt.

Claims

Einrichtung, die aufweist: ein erstes Durchlasselement (50); und einen Controller (22, 122), der dazu ausgebildet ist: einen Messwert eines Stroms durch das erste Durchlasselement (50) zu empfangen; basierend auf dem Messwert des Stroms einen thermischen Abschaltschwellenwert auszuwählen; und das erste Durchlasselement (50) basierend auf einer Bestimmung, dass eine erste Temperatur des ersten Durchlasselements (50) größer als der thermische Abschaltschwellenwert ist, abzuschalten.
Einrichtung gemäß Anspruch 1, die weiterhin aufweist: ein Substrat (12) mit dem ersten Durchlasselement (50) auf dem Substrat; und einen ersten Temperatursensor (26), der dazu ausgebildet ist, einen Messwert der ersten Temperatur an dem Controller (22, 122) auszugeben, auf dem Substrat (12), wobei die Bestimmung, dass die erste Temperatur größer als der thermische Abschaltschwellenwert ist, auf dem Messwert der ersten Temperatur basiert.
Einrichtung gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei der Controller dazu ausgebildet ist, den thermischen Abschaltschwellenwert aus einem ersten Temperaturpegel im Fall, dass der Messwert des Stroms durch das erste Durchlasselement (50) größer oder gleich einem vorgegebenen Stromschwellenwert ist, und einem zweiten Temperaturpegel im Fall, dass der Messwert des Stroms durch das erste Durchlasselement (50) kleiner als der vorgegebene Stromschwellenwert ist, auszuwählen.
Einrichtung gemäß Anspruch 3, wobei der vorgegebene Stromschwellenwert auf einem maximal zulässigen Strom, für den sich das erste Durchlasselement (50) aufgrund von Selbsterwärmung auf eine zweite Temperatur, die größer oder gleich einer spezifizierten thermischen Grenze ist, erwärmen kann, basiert.
Einrichtung gemäß Anspruch 3 oder 4, wobei der erste Temperaturpegel geringer als der zweite Temperaturpegel ist.
Einrichtung gemäß einem der Ansprüche 2 bis 5, die weiterhin aufweist: ein zweites Durchlasselement (51) auf dem Substrat (12); und einen zweiten Temperatursensor (36) auf dem Substrat (12), wobei eine Differenz zwischen dem ersten Temperaturpegel und dem zweiten Temperaturpegel auf einem spezifizierten maximalen Diskrepanzfehler zwischen den ersten und zweiten Temperatursensoren (26, 36) basiert.
Einrichtung gemäß Anspruch 6, wobei sich der erste Temperatursensor (26) innerhalb eines ersten vorgegebenen Abstands von dem ersten Durchlasselement (5) befindet und wobei sich der zweite Temperatursensor (36) innerhalb eines zweiten vorgegebenen Abstands von dem zweiten Durchlasselement (51) befindet.
Einrichtung gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Controller (122) weiterhin dazu ausgebildet ist, einen Hinweis auf einen Spannungsabfall über dem ersten Durchlasselement (50) zu empfangen und den thermischen Abschaltschwellenwert weiterhin basierend auf dem Hinweis auf den Spannungsabfall über dem ersten Durchlasselement (5) auszuwählen.
Einrichtung gemäß Anspruch 8, wobei der Controller weiterhin dazu ausgebildet ist: eine Leistungsdissipation des ersten Durchlasselements (50) basierend auf dem Messwert des durch das erste Durchlasselement (50) fließenden Stroms und dem Hinweis auf den Spannungsabfall über dem ersten Durchlasselement (50) abzuschätzen; den thermischen Abschaltschwellenwert basierend auf der Abschätzung der Leistungsdissipation des ersten Durchlasselements (50) auszuwählen.
Einrichtung gemäß Anspruch 8 oder 9, wobei der Hinweis auf den Spannungsabfall über dem ersten Durchlasselement (50) einen Messwert einer Spannung an einem Ausgang des ersten Durchlasselements (50) aufweist; und wobei die Einrichtung weiterhin eine Spannungserfassungsunterschaltung (56), die dazu ausgebildet ist, die Spannung an dem Ausgang des ersten Durchlasselements (50) zu messen und den Messwert der Spannung an den Controller (122) auszugeben, aufweist.
Einrichtung gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, die weiterhin aufweist: eine Stromerfassungsunterschaltung (54), die dazu ausgebildet ist, den Strom durch das erste Durchlasselement (50) zu messen und den Messwert des Stroms an den Controller (122) auszugeben.
Einrichtung gemäß Anspruch 11, wobei das erste Durchlasselement (50) einen Leistungstransistor (70), der ein Drain, ein Gate und eine Source aufweist, aufweist, wobei die Stromerfassungsunterschaltung (54) einen Messtransistor (71), der ein Drain, ein Gate und eine Source aufweist, aufweist, wobei das Drain des Leistungstransistors (70) mit dem Drain des Messtransistors (71) gekoppelt ist, das Gate des Leistungstransistors (70) mit dem Gate des Messtransistors (71) gekoppelt ist, die Source des Leistungstransistors (70) dazu ausgebildet ist, den Strom durch das erste Durchlasselement (50) auszugeben, und die Source des Messtransistors (71) dazu ausgebildet ist, den Messwert des Stroms durch das erste Durchlasselement (50) auszugeben.
Einrichtung gemäß Anspruch 11 oder 12, wobei die Stromerfassungsunterschaltung einen Widerstand (72) in Reihe mit dem ersten Durchlasselement (50) enthält.
Einrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei der Strom durch das erste Durchlasselement (50) gepulst ist und der Messwert des Stroms einen Mittelwert des Stroms repräsentiert.
Einrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei der Strom durch das erste Durchlasselement (50) einer von einem positiven Strom, der aus dem ersten Durchlasselement (50) heraus fließt und einem negativen Strom, der in das erste Durchlasselement (50) hinein fließt, ist.
Einrichtung, die aufweist: ein Durchlasselement (50); einen Controller (22, 122), der dazu ausgebildet ist, einen Messwert eines Stroms durch das Durchlasselement (50) zu empfangen, wobei der Controller (22, 122) aufweist: Mittel zum Auswählen eines thermischen Abschaltschwellenwerts basierend auf dem Messwert des Stroms; und Mittel zum Abschalten des Durchlasselements (50) basierend auf einer Bestimmung, dass eine Temperatur des Durchlasselements (50) größer als der thermische Abschaltschwellenwert ist.
Einrichtung gemäß Anspruch 16, die aufweist: ein Substrat (12) mit dem Durchlasselement (50) auf dem Substrat (12); und einen ersten Temperatursensor (26), der dazu ausgebildet ist, einen Messwert der Temperatur an dem Controller (22, 122) auszugeben, auf dem Substrat (12), wobei die Bestimmung, dass die erste Temperatur größer als der thermische Abschaltschwellenwert ist, auf dem Messwert der Temperatur basiert.
Einrichtung gemäß Anspruch 16 oder 17, wobei der Controller (22, 122) weiterhin aufweist: Mittel zum Auswählen des thermischen Abschaltschwellenwerts aus einem ersten Temperaturpegel in dem Fall, in dem der Messwert des Stroms durch das Durchlasselement (50) größer oder gleich einem vorgegebenen Stromschwellenwert ist, und einem zweiten Temperaturpegel in dem Fall, in dem der Messwert des Stroms durch das Durchlasselement (50) geringer als der vorgegebene Stromschwellenwert ist.
Verfahren, das aufweist: Einschalten eines Durchlasselements (50); Auswählen eines thermischen Abschaltschwellenwerts, um das Durchlasselement (50) bei einem ersten Temperaturschwellenwert abzuschalten; Messen eines Stroms durch das Durchlasselement (50); und Schalten des thermischen Abschaltschwellenwerts auf einen zweiten Temperaturschwellenwert basierend auf dem Messwert des Stroms durch das Durchlasselement (50).
Verfahren gemäß Anspruch 19, wobei der erste Temperaturschwellenwert höher als der zweite Temperaturschwellenwert ist, weiterhin aufweisend: Bestimmen, dass der Strom größer oder gleich einem Stromschwellenwert ist, basierend auf der Messung des Stroms durch das Durchlasselement (50); und Schalten des thermischen Abschaltschwellenwerts auf den zweiten Temperaturschwellenwert basierend auf der Bestimmung.
Verfahren gemäß Anspruch 19 oder 20, das weiterhin aufweist: Bestimmen, dass die Temperatur größer oder gleich dem thermischen Abschaltschwellenwert ist, basierend auf einer Messung einer Temperatur von einem Temperatursensor; und Abschalten des Durchlasselements (50).
Verfahren gemäß Anspruch 19, wobei der erste Temperaturschwellenwert geringer als der zweite Temperaturschwellenwert ist, weiterhin aufweisend: Schalten des thermischen Abschaltschwellenwerts auf den zweiten Temperaturschwellenwert basierend auf einer Bestimmung, dass der Strom durch das Durchlasselement (50) geringer als ein Stromschwellenwert ist.