JP2017519477A - 小さい電流を検出するための方法及び装置 - Google Patents

小さい電流を検出するための方法及び装置 Download PDF

Info

Publication number
JP2017519477A
JP2017519477A JP2016575007A JP2016575007A JP2017519477A JP 2017519477 A JP2017519477 A JP 2017519477A JP 2016575007 A JP2016575007 A JP 2016575007A JP 2016575007 A JP2016575007 A JP 2016575007A JP 2017519477 A JP2017519477 A JP 2017519477A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
transistor
resistor
current
power transistor
series circuit
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2016575007A
Other languages
English (en)
Other versions
JP6312180B2 (ja
Inventor
ヤッケ トーマス
ヤッケ トーマス
シーマン ヴェアナー
シーマン ヴェアナー
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of JP2017519477A publication Critical patent/JP2017519477A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6312180B2 publication Critical patent/JP6312180B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02HEMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H1/00Details of emergency protective circuit arrangements
    • H02H1/0007Details of emergency protective circuit arrangements concerning the detecting means
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03KPULSE TECHNIQUE
    • H03K17/00Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
    • H03K17/08Modifications for protecting switching circuit against overcurrent or overvoltage
    • H03K17/082Modifications for protecting switching circuit against overcurrent or overvoltage by feedback from the output to the control circuit
    • H03K17/0822Modifications for protecting switching circuit against overcurrent or overvoltage by feedback from the output to the control circuit in field-effect transistor switches
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R19/00Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof
    • G01R19/0092Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof measuring current only
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02HEMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H7/00Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions
    • H02H7/20Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for electronic equipment
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/005Testing of electric installations on transport means
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/005Testing of electric installations on transport means
    • G01R31/006Testing of electric installations on transport means on road vehicles, e.g. automobiles or trucks
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03KPULSE TECHNIQUE
    • H03K17/00Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
    • H03K17/10Modifications for increasing the maximum permissible switched voltage
    • H03K17/102Modifications for increasing the maximum permissible switched voltage in field-effect transistor switches
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03KPULSE TECHNIQUE
    • H03K2217/00Indexing scheme related to electronic switching or gating, i.e. not by contact-making or -breaking covered by H03K17/00
    • H03K2217/0027Measuring means of, e.g. currents through or voltages across the switch

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Measurement Of Current Or Voltage (AREA)
  • Emergency Protection Circuit Devices (AREA)
  • Electronic Switches (AREA)
  • Power Conversion In General (AREA)

Abstract

パワートランジスタデバイスの電流を検出するための装置(1)が、パワートランジスタ(2)と、第1トランジスタ(4)及び第1抵抗(5)を有する第1直列回路(9)であって、第1抵抗(5)は第1トランジスタ(4)の負荷電流回路に配置されている、第1直列回路(9)と、第2トランジスタ(6)及び第2抵抗(7)を有する第2直列回路(10)であって、第2抵抗(7)は第2トランジスタ(6)の負荷電流回路に配置されている、第2直列回路(10)と、パワートランジスタ(2)、第1トランジスタ(4)及び第2トランジスタ(6)を制御する制御ユニット(8)とを備え、第1直列回路(9)と第2直列回路(10)とパワートランジスタ(2)とは互いに並列に配置されており、第1抵抗(5)は、第1トランジスタ(4)がスイッチオンされている場合には、第1トランジスタ(4)に導電的に接続され、第2抵抗(7)は、第2トランジスタ(6)がスイッチオンされている場合には、第2トランジスタ(6)に導電的に接続され、第1トランジスタ(4)のゲート端子は、パワートランジスタ(2)がスイッチオンされている場合には、パワートランジスタ(2)のゲート端子に導電的に接続され、制御ユニット(8)は、パワートランジスタ(2)及び第1トランジスタ(4)をスイッチオンし、第1抵抗(5)における電圧降下を表す第1電圧電位(11)を検出し、制御ユニット(8)は、第1電圧電位(11)と第1抵抗(5)とに基づいて電流を求め、制御ユニット(8)は、当該電流が所定の閾値(20)よりも小さい場合にはパワートランジスタ(2)及び第1トランジスタ(4)をスイッチオフし、且つ、第2トランジスタ(6)をスイッチオンし、これによって前記電流は、実質的に第2トランジスタ(6)を通って流れる。

Description

従来技術
本発明は、パワートランジスタデバイスの電流を検出するための装置及び方法と、このような装置を有する回路遮断器とに関する。
スイッチ又はトランジスタにおける電流を検出するための間接的な方法として、このスイッチの順方向電圧を測定することが知られている。順方向電圧は、オーム領域では電流に比例する電圧を供給するので、オン抵抗を用いて電流を求めることが可能である。
さらには、電流検出回路を負荷電流回路に対して並列に接続して、負荷回路における電流を検出することができる電流検出方法が知られている。このためには電流検出トランジスタを、負荷トランジスタに対して並列に、同一のチップ上に集積することができる。この場合には、2つのトランジスタの各ドレイン端子も各ゲート端子も、互いに接続されている。負荷電流を求めるために、電流検出抵抗における電圧降下が検出される。
この場合には、電流検出トランジスタの抵抗の製造のばらつき又は非線形性が分流比に対して直接的に作用し、電流検出抵抗における電圧に直接的な影響を及ぼすことが欠点である。
さらには、アナログデジタル変換器を用いて電流検出を実施することが知られている。精確な測定を実施するためには、精確な測定抵抗を使用する必要がある。測定抵抗の線形性により、高いダイナミックレンジを有する適合された評価回路によって電流を検出することが可能である。
この場合には、評価回路が例えばオフセット電圧によって測定範囲を小さい電流に限定していることが欠点である。
本発明の課題は、小さい電流を高精度で検出することである。
本発明の開示
パワートランジスタデバイスの電流を検出するための本装置及び本方法は、パワートランジスタと、第1直列回路と、第2直列回路とを備え、前記パワートランジスタと前記第1直列回路と前記第2直列回路とは、互いに並列に配置されている。前記第1直列回路は、第1トランジスタ及び第1抵抗を有し、前記第1抵抗は、前記第1トランジスタの負荷電流回路に配置されている。前記第2直列回路は、第2トランジスタ及び第2抵抗を有し、前記第2抵抗は、前記第2トランジスタの負荷電流回路に配置されている。前記第1抵抗は、前記第1トランジスタがスイッチオンされている場合、即ち、導通している場合には、前記第1トランジスタに導電的に接続されている。この場合、導電的に接続されているというのは、負荷電流回路が通電状態であるということを意味している。前記第2抵抗は、前記第2トランジスタがスイッチオンされている場合、即ち、導通している場合には、前記第2トランジスタに導電的に接続されている。前記第1トランジスタのゲート端子は、前記パワートランジスタがスイッチオンされている場合には、前記パワートランジスタのゲート端子に導電的に接続されている。前記第2直列回路は、前記パワートランジスタがスイッチオフされている場合に導通する。さらには、前記パワートランジスタと前記第1トランジスタと前記第2トランジスタとを制御する制御ユニットが設けられている。前記制御ユニットは、前記パワートランジスタ及び前記第1トランジスタをスイッチオンし、第1電圧電位を検出する。前記第1電圧電位は、前記第1抵抗における電圧降下を表す。前記制御ユニットは、前記第1電圧電位と前記第1抵抗とに基づいて電流を求める。前記制御ユニットは、前記合計電流が所定の閾値よりも小さい場合には前記パワートランジスタ及び前記第1トランジスタをスイッチオフする。それと同時に前記制御ユニットは、前記第2トランジスタをスイッチオンし、これによって前記電流は、実質的に前記第2トランジスタを通って流れる。この場合、前記所定の閾値は、前記パワートランジスタの負荷回路内の所定の小さい電流を表す。
この場合の利点は、パワートランジスタ及び第1トランジスタをスイッチオフすることによって、パワートランジスタデバイスにおける比較的小さい電流を測定することができることである。
1つの発展形態では、前記制御ユニットは、タイマを有し、これによって前記制御ユニットは、前記第1トランジスタの前記スイッチオフを、所定の期間にわたって実施する。
この場合に有利には、第1トランジスタが所定の期間の間しかスイッチオフされない場合に、本装置の全体損失が最小化される。
別の1つの実施形態では、前記第1抵抗と前記第2抵抗とは、それぞれ異なる抵抗値を有する。特に前記第1抵抗は、前記第2抵抗よりも小さい抵抗値を有し、好ましくは前記第2抵抗の抵抗値の少なくとも10分の1の抵抗値を有する。
この場合の利点は、並列に接続された複数の直列回路において、複数の異なる大きさの電流を検出することができることである。
1つの発展形態では、前記第2トランジスタのオン抵抗が、前記第2抵抗として機能する。
この場合に有利には、追加的な測定抵抗が不要となり、これによって本装置がよりコンパクトになる。
別の1つの実施形態では、前記第1トランジスタと前記第2トランジスタとは、同一のトランジスタ型を有する。特にこれは、n型MOS又はp型MOSトランジスタである。
この場合の利点は、装置の構造が簡単になることである。
自動車の電気系統負荷のための本発明に係る回路遮断器は、パワートランジスタデバイスの電流を検出するための本発明に係る装置を有する。この場合、前記回路遮断器は、ローサイドスイッチ又はハイサイドスイッチとして機能することができる。ローサイドスイッチの場合には、前記回路遮断器は、前記パワートランジスタのドレイン端子を給電電圧に接続する負荷抵抗を有する。ハイサイドスイッチの場合には、前記回路遮断器は、前記パワートランジスタのソース端子をアースに接続する負荷抵抗を有する。
さらなる利点は、実施形態に関する以下の説明又は従属請求項から明らかとなる。
図面の簡単な説明
以下、本発明を、好ましい実施形態と添付図面とに基づいて説明する。
パワートランジスタデバイスの電流を検出するための装置を示す図である。 パワートランジスタデバイスの電流を検出するための方法を示す図である。 パワートランジスタの負荷電流回路における所定の小さい電流を表す所定の閾値が記載された電流・電圧曲線を示す図である。
図1は、パワートランジスタ2の電流を検出するための装置1を示す。装置1は、制御ユニット8と、第1直列回路9と、第2直列回路10とを有する。第1直列回路9と第2直列回路10とは、互いに並列に配置されている。第1直列回路9は、第1トランジスタ4及び第1抵抗5を有する。第1抵抗5は、第1トランジスタ4の負荷電流回路に配置されており、即ち、第1抵抗5は、第1トランジスタ4がスイッチオンされている場合には、第1トランジスタ4に導電的に接続されている。この場合、導電的に接続されているというのは、負荷電流回路が電流を流しているということを意味している。第2直列回路10は、第2トランジスタ5及び第2抵抗7を有し、即ち、第2抵抗7は、第2トランジスタ6がスイッチオンされている場合には、第2トランジスタ6に導電的に接続されている。第2抵抗7は、第2トランジスタ5の負荷電流回路に配置されている。この場合、第1抵抗5及び第2抵抗7は、測定抵抗として、即ち、いわゆる電流検出抵抗又はセンス抵抗として機能し、第1抵抗5は、一般的に高抵抗に選択される第2抵抗7よりも低い値を有する。第1抵抗5に対する第2抵抗7の比は、例えば1/N×FLであり、但し、Nは、パワートランジスタ2及び第1トランジスタ4の分流比又はサイズ比である。FLは、パワートランジスタの負荷電流回路における静止電流に対する負荷電流の比である。1つの実施例では、分流比N=1000であり、静止電流に対する負荷電流の比FL=1A/0.1mAであり、この場合には、第1抵抗5は例えば300Ωの値を有し、第2抵抗は例えば3000Ωの値を有する。
任意選択的に、第2トランジスタ5のオン抵抗を第2抵抗7として機能させてもよい。
制御ユニット8は、第1電圧電位11及び第2電圧電位12を検出することができる少なくとも2つの入力部と、基準電圧、例えばアースを検出することができる1つの入力部16とを有する。制御ユニット8はさらに、少なくとも1つの第1出力部14と、少なくとも1つの第2出力部15とを有する。第1出力部14は、第2トランジスタ6のゲートを制御し、第2出力部15は、パワートランジスタ2のゲート及び第1トランジスタ4のゲートを制御する。装置1は、パワートランジスタデバイスを含み、このパワートランジスタデバイスでは、パワートランジスタ2の負荷電流回路に対して並列に、第1直列回路9と第2直列回路10とが配置されている。第1トランジスタ4のゲート端子は、パワートランジスタ2のゲート端子に接続されている。パワートランジスタ2がスイッチオンされている場合には、ゲートが直接的に接続されていることによって第1トランジスタ4もスイッチオンされている。パワートランジスタ2のドレイン端子3は、給電電圧に接続可能である。
別の1つの実施例では、装置1は、例えば車両の照明又は制御装置のような電気負荷用のローサイドスイッチに使用され、これによって電気負荷のアースがスイッチングされる。このためにパワートランジスタ2のドレイン端子3が、電気負荷を介して給電電圧に接続される。
別の1つの実施例では、装置1は、例えば車両の照明又は制御装置のような電気負荷用のハイサイドスイッチに使用され、これによって電気負荷の給電電圧がスイッチングされる。このためにパワートランジスタ2のソース端子が、電気負荷を介してアースに接続され、パワートランジスタ2のドレイン端子が、給電電圧に接続される。
別の1つの実施例では、装置1は、ローサイドスイッチとして機能するレベル変換器に使用され、これによってレベル変換器のアースがスイッチングされる。このためにパワートランジスタ2のドレイン端子3が、負荷抵抗を介して給電電圧に接続される。
別の1つの実施例では、装置1は、ハイサイドスイッチとして機能するレベル変換器に使用され、これによってレベル変換器の給電電圧ピンがスイッチングされる。このためにパワートランジスタ2のソース端子が、負荷抵抗を介してアースに接続され、パワートランジスタ2のドレイン端子が、給電電圧に接続される。
別の1つの実施例では、第2直列回路10が、信号評価ユニットと一緒に1つのASICに集積される。高抵抗の第2抵抗により、この集積が省スペースに実現される。ASICの最終試験では、調整を容易に実現することができる。任意選択的に、第1トランジスタ4のゲートドライバと第2トランジスタ6のゲートドライバとをASIC上に集積してもよい。
図2は、パワートランジスタの電流を検出するための方法を示す。本方法は、ステップ200において、パワートランジスタのゲートと第1トランジスタのゲートとが、制御装置によって制御又はスイッチオンされることによって開始する。これによって第1抵抗が通電され、従って、次のステップ210において、第1抵抗における電圧降下を表す第1電圧電位が検出される。次のステップ215では、第1電圧電位の第1電圧電位と第1抵抗とに基づいて電流が求められる。次のステップ220では、この電流が所定の閾値20を下回っているかどうかがチェックされる。この所定の閾値20は、図3に図示されており、パワートランジスタの電源回路又は負荷電流回路における電気負荷の電流範囲を画定している。この所定の閾値は、特に1mA未満である。下回っている場合には、次のステップ230においてパワートランジスタ及び第1トランジスタがスイッチオフされ、且つ、第1トランジスタがスイッチオンされ、これによって小さい電流を、第2トランジスタを用いて検出することが可能となる。下回っていない場合には、本方法は、終了するか、又は、ステップ210を続行する。
任意選択的に、ステップ230において、パワートランジスタ及び第1トランジスタを、所定の期間、好ましくは短い期間、例えばナノ秒範囲の期間にわたってスイッチオフすることができ、これによって本装置における損失が最小化される。この期間が経過した後、パワートランジスタ及び第1トランジスタが再びスイッチオンされ、且つ、第2トランジスタがスイッチオフされ、これによって本方法は、ステップ210を続行する。
別の1つの実施例では、本方法は、第1トランジスタのゲートと第2トランジスタのゲートとが、制御ユニットによって制御又はスイッチオンされることによって開始する。これによって第1抵抗と第2抵抗とが通電され、従って、次のステップにおいて、第1抵抗における電圧降下を表す第1電圧電位と、第2抵抗における電圧降下を表す第2電圧電位とが検出される。次のステップでは、第1部分電流と第2部分電流とに基づいて合計電流が求められる、即ち、第1部分電流と第2部分電流とが足し合わされる。この場合、第1部分電流は、第1電圧電位と第1抵抗とに基づいて求められ、第2部分電流は、第2電圧電位と第2抵抗とに基づいて求められる。次のステップでは、この電流が所定の閾値20を下回っているかどうかがチェックされる。この所定の閾値20は、図3に図示されている。この所定の閾値は、特に1mA未満である。下回っている場合には、次のステップにおいて第1トランジスタがスイッチオフされ、これによって小さい合計電流を、第2トランジスタを用いて検出することが可能となる。下回っていない場合には、本方法は終了する。
本発明の開示
パワートランジスタデバイスの電流を検出するための本装置及び本方法は、パワートランジスタと、第1直列回路と、第2直列回路とを備え、前記パワートランジスタと前記第1直列回路と前記第2直列回路とは、互いに並列に配置されている。前記第1直列回路は、第1トランジスタ及び第1抵抗を有し、前記第1抵抗は、前記第1トランジスタの負荷電流回路に配置されている。前記第2直列回路は、第2トランジスタ及び第2抵抗を有し、前記第2抵抗は、前記第2トランジスタの負荷電流回路に配置されている。前記第1抵抗は、前記第1トランジスタがスイッチオンされている場合、即ち、導通している場合には、前記第1トランジスタに導電的に接続されている。この場合、導電的に接続されているというのは、負荷電流回路が通電状態であるということを意味している。前記第2抵抗は、前記第2トランジスタがスイッチオンされている場合、即ち、導通している場合には、前記第2トランジスタに導電的に接続されている。前記第1トランジスタのゲート端子は、前記パワートランジスタがスイッチオンされている場合には、前記パワートランジスタのゲート端子に導電的に接続されている。前記第2直列回路は、前記パワートランジスタがスイッチオフされている場合に導通する。さらには、前記パワートランジスタと前記第1トランジスタと前記第2トランジスタとを制御する制御ユニットが設けられている。前記制御ユニットは、前記パワートランジスタ及び前記第1トランジスタをスイッチオンし、第1電圧電位を検出する。前記第1電圧電位は、前記第1抵抗における電圧降下を表す。前記制御ユニットは、前記第1電圧電位と前記第1抵抗とに基づいて電流を求める。前記制御ユニットは、前記流が所定の閾値よりも小さい場合には前記パワートランジスタ及び前記第1トランジスタをスイッチオフする。それと同時に前記制御ユニットは、前記第2トランジスタをスイッチオンし、これによって前記電流は、実質的に前記第2トランジスタを通って流れる。この場合、前記所定の閾値は、前記パワートランジスタの負荷回路内の所定の小さい電流を表す。
図1は、パワートランジスタ2の電流を検出するための装置1を示す。装置1は、制御ユニット8と、第1直列回路9と、第2直列回路10とを有する。第1直列回路9と第2直列回路10とは、互いに並列に配置されている。第1直列回路9は、第1トランジスタ4及び第1抵抗5を有する。第1抵抗5は、第1トランジスタ4の負荷電流回路に配置されており、即ち、第1抵抗5は、第1トランジスタ4がスイッチオンされている場合には、第1トランジスタ4に導電的に接続されている。この場合、導電的に接続されているというのは、負荷電流回路が電流を流しているということを意味している。第2直列回路10は、第2トランジスタ及び第2抵抗7を有し、即ち、第2抵抗7は、第2トランジスタ6がスイッチオンされている場合には、第2トランジスタ6に導電的に接続されている。第2抵抗7は、第2トランジスタの負荷電流回路に配置されている。この場合、第1抵抗5及び第2抵抗7は、測定抵抗として、即ち、いわゆる電流検出抵抗又はセンス抵抗として機能し、第1抵抗5は、一般的に高抵抗に選択される第2抵抗7よりも低い値を有する。第1抵抗5に対する第2抵抗7の比は、例えば1/N×FLであり、但し、Nは、パワートランジスタ2及び第1トランジスタ4の分流比又はサイズ比である。FLは、パワートランジスタの負荷電流回路における静止電流に対する負荷電流の比である。1つの実施例では、分流比N=1000であり、静止電流に対する負荷電流の比FL=1A/0.1mAであり、この場合には、第1抵抗5は例えば300Ωの値を有し、第2抵抗は例えば3000Ωの値を有する。
任意選択的に、第2トランジスタのオン抵抗を第2抵抗7として機能させてもよい。
図2は、パワートランジスタの電流を検出するための方法を示す。本方法は、ステップ200において、パワートランジスタのゲートと第1トランジスタのゲートとが、制御装置によって制御又はスイッチオンされることによって開始する。これによって第1抵抗が通電され、従って、次のステップ210において、第1抵抗における電圧降下を表す第1電圧電位が検出される。次のステップ215では第1電圧電位と第1抵抗とに基づいて電流が求められる。次のステップ220では、この電流が所定の閾値20を下回っているかどうかがチェックされる。この所定の閾値20は、図3に図示されており、パワートランジスタの電源回路又は負荷電流回路における電気負荷の電流範囲を画定している。この所定の閾値は、特に1mA未満である。下回っている場合には、次のステップ230においてパワートランジスタ及び第1トランジスタがスイッチオフされ、且つ、第2トランジスタがスイッチオンされ、これによって小さい電流を、第2トランジスタを用いて検出することが可能となる。下回っていない場合には、本方法は、終了するか、又は、ステップ210を続行する。
別の1つの実施例では、本方法は、第1トランジスタのゲートと第2トランジスタのゲートとが、制御ユニットによって制御又はスイッチオンされることによって開始する。これによって第1抵抗と第2抵抗とが通電され、従って、次のステップにおいて、第1抵抗における電圧降下を表す第1電圧電位と、第2抵抗における電圧降下を表す第2電圧電位とが検出される。次のステップでは、第1部分電流と第2部分電流とに基づいて合計電流が求められる、即ち、第1部分電流と第2部分電流とが足し合わされる。この場合、第1部分電流は、第1電圧電位と第1抵抗とに基づいて求められ、第2部分電流は、第2電圧電位と第2抵抗とに基づいて求められる。次のステップでは、この合計電流が所定の閾値20を下回っているかどうかがチェックされる。この所定の閾値20は、図3に図示されている。この所定の閾値は、特に1mA未満である。下回っている場合には、次のステップにおいて第1トランジスタがスイッチオフされ、これによって小さい合計電流を、第2トランジスタを用いて検出することが可能となる。下回っていない場合には、本方法は終了する。

Claims (9)

  1. パワートランジスタデバイスの電流を検出するための装置(1)において、前記装置(1)は、
    ・パワートランジスタ(2)と、
    ・第1トランジスタ(4)及び第1抵抗(5)を有する第1直列回路(9)であって、前記第1抵抗(5)は、前記第1トランジスタ(4)の負荷電流回路に配置されている、第1直列回路(9)と、
    ・第2トランジスタ(6)及び第2抵抗(7)を有する第2直列回路(10)であって、前記第2抵抗(7)は、前記第2トランジスタ(6)の負荷電流回路に配置されている、第2直列回路(10)と、
    ・制御ユニット(8)と、
    を備え、
    前記第1直列回路(9)と前記第2直列回路(10)と前記パワートランジスタ(2)とは、互いに並列に配置されており、
    前記第1抵抗(5)は、前記第1トランジスタ(4)がスイッチオンされている場合には、前記第1トランジスタ(4)に導電的に接続され、
    前記第2抵抗(7)は、前記第2トランジスタ(6)がスイッチオンされている場合には、前記第2トランジスタ(6)に導電的に接続され、
    前記第1トランジスタ(4)のゲート端子は、前記パワートランジスタ(2)がスイッチオンされている場合には、前記パワートランジスタ(2)のゲート端子に導電的に接続され、
    前記制御ユニット(8)は、前記パワートランジスタ(2)と前記第1トランジスタ(4)と前記第2トランジスタ(6)とを制御し、前記パワートランジスタ(2)及び前記第1トランジスタ(4)をスイッチオンし、
    前記制御ユニット(8)は、前記第1抵抗(5)における電圧降下を表す第1電圧電位(11)を検出し、
    前記制御ユニット(8)は、前記第1電圧電位(11)と前記第1抵抗(5)とに基づいて電流を求め、
    前記制御ユニット(8)は、前記電流が所定の閾値(20)よりも小さい場合には、前記パワートランジスタ(2)及び前記第1トランジスタ(4)をスイッチオフし、且つ、前記第2トランジスタ(6)をスイッチオンし、これによって前記電流は、実質的に前記第2トランジスタ(6)を通って流れる、
    ことを特徴とする装置。
  2. 前記制御ユニット(8)は、タイマを有し、これによって前記制御ユニット(8)は、前記パワートランジスタ(2)及び前記第1トランジスタ(4)の前記スイッチオフを、所定の期間にわたって実施する、
    請求項1記載の装置。
  3. 前記第1抵抗(5)と前記第2抵抗(7)とは、それぞれ異なる抵抗値を有し、特に前記第1抵抗(5)は、前記第2抵抗(7)の抵抗値の少なくとも10分の1の抵抗値を有する、
    請求項1又は2記載の装置。
  4. 前記第2抵抗(7)として、前記第2トランジスタ(6)のオン抵抗が備えられている、
    請求項1から3のいずれか1項記載の装置。
  5. 前記第1トランジスタ(4)と前記第2トランジスタ(6)とは、同一のトランジスタ型を有し、特にn型MOS又はp型MOSトランジスタである、
    請求項1から4のいずれか1項記載の装置。
  6. 請求項1から5のいずれか1項記載の、パワートランジスタデバイスの電流を検出するための装置を備える、自動車の電気系統負荷のための回路遮断器において、
    前記回路遮断器は、ローサイドスイッチとして機能し、
    前記回路遮断器は、
    ・パワートランジスタ(2)と、
    ・制御ユニット(8)と、
    ・前記パワートランジスタ(2)のドレイン端子を給電電圧に接続する負荷抵抗と、
    ・第1トランジスタ(4)及び第1抵抗(5)を有する第1直列回路であって、前記第1抵抗(5)は、前記第1トランジスタ(4)の負荷電流回路に配置されている、第1直列回路と、
    ・第2トランジスタ(6)及び第2抵抗(7)を有する第2直列回路であって、前記第2抵抗(7)は、前記第2トランジスタ(6)の負荷電流回路に配置されている、第2直列回路と、
    を備え、
    前記第1直列回路(9)と前記第2直列回路(10)と前記パワートランジスタ(2)とは、互いに並列に配置されており、
    前記第1抵抗(5)は、前記第1トランジスタ(4)がスイッチオンされている場合には、前記第1トランジスタ(4)に導電的に接続され、
    前記第2抵抗(7)は、前記第2トランジスタ(6)がスイッチオンされている場合には、前記第2トランジスタ(6)に導電的に接続され、
    前記第1トランジスタ(4)のゲート端子は、前記パワートランジスタ(2)がスイッチオンされている場合には、前記パワートランジスタ(2)のゲート端子に導電的に接続され、
    前記制御ユニット(8)は、
    ・前記パワートランジスタ(2)と前記第1トランジスタ(4)と前記第2トランジスタ(5)とを制御し、前記パワートランジスタ(2)及び前記第1トランジスタ(4)をスイッチオンし、
    ・前記第1抵抗(5)における電圧降下を表す第1電圧電位(11)を検出し、
    ・電流を求め、
    ・前記電流が所定の閾値(20)よりも小さい場合には、前記パワートランジスタ(2)及び前記第1トランジスタ(4)をスイッチオフし、且つ、第2トランジスタ(6)をスイッチオンし、これによって前記電流は、実質的に前記第2トランジスタ(6)を通って流れる、
    ことを特徴とする回路遮断器。
  7. 請求項1から5のいずれか1項記載の、パワートランジスタデバイスの電流を検出するための装置を備える、自動車の電気系統負荷のための回路遮断器において、
    前記回路遮断器は、ハイサイドスイッチとして機能し、
    前記回路遮断器は、
    ・パワートランジスタ(2)と、
    ・制御ユニット(8)と、
    ・前記パワートランジスタ(2)のソース端子をアースに接続する負荷抵抗と、
    ・第1トランジスタ(4)及び第1抵抗(5)を有する第1直列回路であって、前記第1抵抗(5)は、前記第1トランジスタ(4)の負荷電流回路に配置されている、第1直列回路と、
    ・第2トランジスタ(6)及び第2抵抗(7)を有する第2直列回路であって、前記第2抵抗(7)は、前記第2トランジスタ(6)の負荷電流回路に配置されている、第2直列回路と、
    を備え、
    前記第1直列回路(9)と前記第2直列回路(10)と前記パワートランジスタ(2)とは、互いに並列に配置されており、
    前記第1抵抗(5)は、前記第1トランジスタ(4)がスイッチオンされている場合には、前記第1トランジスタ(4)に導電的に接続され、
    前記第2抵抗(7)は、前記第2トランジスタ(6)がスイッチオンされている場合には、前記第2トランジスタ(6)に導電的に接続され、
    前記第1トランジスタ(4)のゲート端子は、前記パワートランジスタ(2)がスイッチオンされている場合には、前記パワートランジスタ(2)のゲート端子に導電的に接続され、
    前記制御ユニット(8)は、
    ・前記パワートランジスタ(2)と前記第1トランジスタ(4)と前記第2トランジスタ(5)とを制御し、前記パワートランジスタ(2)及び前記第1トランジスタ(4)をスイッチオンし、
    ・前記第1抵抗(5)における電圧降下を表す第1電圧電位(11)を検出し、
    ・電流を求め、
    ・前記電流が所定の閾値(20)よりも小さい場合には前記パワートランジスタ(2)及び前記第1トランジスタ(4)をスイッチオフし、且つ、前記第2トランジスタ(6)をスイッチオンし、これによって前記電流は、実質的に前記第2トランジスタ(6)を通って流れる、
    ことを特徴とする回路遮断器。
  8. パワートランジスタデバイスの電流を検出するための方法、特に請求項1から5のいずれか1項記載の装置における電流を検出するための方法において、前記方法は、
    ・制御ユニット(8)によってパワートランジスタ(2)及び第1トランジスタ(4)をスイッチオンし、前記第1トランジスタ(4)の負荷電流回路に配置された第1抵抗(5)に通電させるステップ(200)と、
    ・第1抵抗(5)における電圧降下を表す第1電圧電位(11)を検出するステップ(210)と、
    を有し、
    制御ユニット(8)によって前記第1電圧電位(11)と前記第1抵抗(5)とに基づいて電流を求め、
    前記電流が所定の閾値(20)よりも小さい場合には、制御ユニット(8)によって前記パワートランジスタ(2)及び前記第1トランジスタ(4)をスイッチオフし、且つ、前記第2トランジスタ(6)をスイッチオンし、これによって前記電流が、実質的に前記第2トランジスタ(6)を通って流れるようにする、
    ことを特徴とする方法。
  9. 前記第1トランジスタ(4)の前記スイッチオフを、所定の期間にわたって実施する、
    請求項8記載の方法。
JP2016575007A 2014-06-23 2015-04-24 小さい電流を検出するための方法及び装置、ならびに回路遮断器 Active JP6312180B2 (ja)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102014211984.7A DE102014211984A1 (de) 2014-06-23 2014-06-23 Verfahren und Vorrichtung zur Stromsensierung von kleinen Strömen
DE102014211984.7 2014-06-23
PCT/EP2015/058922 WO2015197230A1 (de) 2014-06-23 2015-04-24 Verfahren und vorrichtung zur stromsensierung von kleinen strömen

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2017519477A true JP2017519477A (ja) 2017-07-13
JP6312180B2 JP6312180B2 (ja) 2018-04-18

Family

ID=53051810

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2016575007A Active JP6312180B2 (ja) 2014-06-23 2015-04-24 小さい電流を検出するための方法及び装置、ならびに回路遮断器

Country Status (5)

Country Link
US (1) US10490994B2 (ja)
JP (1) JP6312180B2 (ja)
CN (1) CN106464244B (ja)
DE (1) DE102014211984A1 (ja)
WO (1) WO2015197230A1 (ja)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR3086062A1 (fr) * 2018-09-18 2020-03-20 Soreel Societe De Realisation D'equipements Electriques Dispositif de commande d’un organe de coupure d’une installation electrique et procede de test d'un tel dispositif
EP3627164B1 (fr) * 2018-09-18 2023-08-09 Soreel Societe de Realisation d'Equipements Electriques Systeme comprenant un dispositif de commande d'un disjoncteur ultra-rapide d'une installation electrique et procede de test d'un tel systeme
EP3993264A1 (en) * 2020-10-28 2022-05-04 Infineon Technologies Austria AG Switch controller, device and method with overcurrent protection

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001211641A (ja) * 2000-01-20 2001-08-03 Nec Corp 電源回路
JP2006012960A (ja) * 2004-06-23 2006-01-12 Renesas Technology Corp パワートランジスタ装置及びそれを用いたパワー制御システム
US20140167797A1 (en) * 2012-12-19 2014-06-19 Nxp B.V. Current monitoring circuits and methods

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4553084A (en) * 1984-04-02 1985-11-12 Motorola, Inc. Current sensing circuit
JPH1183911A (ja) * 1997-09-08 1999-03-26 Nissan Motor Co Ltd 電流検出回路
US7154307B2 (en) * 2003-11-24 2006-12-26 Fairchild Semiconductor Corporation Current transfer logic
US7973543B2 (en) * 2008-07-11 2011-07-05 Advantest Corporation Measurement apparatus, test apparatus and measurement method
JP5724281B2 (ja) * 2010-10-08 2015-05-27 富士電機株式会社 パワー半導体デバイスの電流検出回路
JP5627512B2 (ja) * 2011-03-04 2014-11-19 三菱電機株式会社 パワーモジュール
DE102012200508A1 (de) * 2012-01-13 2013-07-18 Robert Bosch Gmbh Batteriesensor
CN102539869A (zh) * 2012-02-23 2012-07-04 华为技术有限公司 电流检测装置及方法
US9429598B2 (en) * 2014-06-30 2016-08-30 Infineon Technologies Ag Current measurement and control of a semiconductor element based on the current measurement in a power semiconductor arrangement

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001211641A (ja) * 2000-01-20 2001-08-03 Nec Corp 電源回路
JP2006012960A (ja) * 2004-06-23 2006-01-12 Renesas Technology Corp パワートランジスタ装置及びそれを用いたパワー制御システム
US20140167797A1 (en) * 2012-12-19 2014-06-19 Nxp B.V. Current monitoring circuits and methods

Also Published As

Publication number Publication date
CN106464244B (zh) 2020-11-13
JP6312180B2 (ja) 2018-04-18
DE102014211984A1 (de) 2015-12-24
WO2015197230A1 (de) 2015-12-30
US20170110870A1 (en) 2017-04-20
US10490994B2 (en) 2019-11-26
CN106464244A (zh) 2017-02-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109425816B (zh) 测试mos功率开关
JP4705495B2 (ja) 漏電検出回路およびバッテリ電子制御装置
EP2843425B1 (en) Current measuring circuit
US9304152B2 (en) Current monitoring circuits and methods
CN108270197B (zh) 电子开关及其操作方法
US9529016B2 (en) Current monitoring circuits and methods and transistor arrangement
US9800239B2 (en) Electronic circuit
CN109683012B (zh) 用于测量负载电流并用于诊断空载或过载的系统
JP6312180B2 (ja) 小さい電流を検出するための方法及び装置、ならびに回路遮断器
JP6151295B2 (ja) デューティサイクリングを用いる広範囲の電流計測
US9880229B2 (en) Measurement of bonding resistances
JP6151296B2 (ja) 可変抵抗を用いる広範囲の電流計測
KR102419237B1 (ko) 배터리 셀 전류의 측정 방법 및 장치
US10505360B2 (en) Method and device for determining a load current
CN110166031B (zh) 半导体装置
CN108736871B (zh) 用于功率半导体开关的控制设备
US9903905B2 (en) Semiconductor switch and method for determining a current through a semiconductor switch
JP7185698B2 (ja) 電界効果トランジスタ用の保護回路
JP2021500829A5 (ja)
CN116743138B (zh) 多工作模式电路的控制装置及其控制方法
US20220407410A1 (en) Solid-state multi-channel protection circuit
JP2016066862A (ja) 半導体装置
CN113614500A (zh) 用于确定功率电子装置的温度的方法、设备、功率电子装置
CN116667274A (zh) 保护电路
JP2005249700A (ja) リレー回路及びリレー回路の切り替え方法

Legal Events

Date Code Title Description
A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20170130

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20161222

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20171107

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20171113

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20180205

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20180219

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20180314

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6312180

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250