电路和用于操作这种电路的方法技术

本发明专利技术涉及电路和用于操作这种电路的方法。提出了一种电路，特别是电源开关，包括：具有绝缘栅的第一电子开关；具有绝缘栅的第二电子开关；测量设备，用于确定在第一电子开关的绝缘栅处和在第二电子开关的绝缘栅处的电荷；能量供应，用于基于由测量设备确定的电荷而向第一电子开关的绝缘栅并向第二电子开关的绝缘栅提供电荷；逻辑单元，用于或者激活第一电子开关、或者激活电子开关中的两个或者不激活电子开关中的任何一个。

【技术实现步骤摘要】

技术介绍
本专利技术的实施例涉及一种用于电子开关的电流优化的控制。
技术实现思路
第一实施例涉及一种电路，特别是电源开关，包括：- 具有绝缘栅的第一电子开关；- 具有绝缘栅的第二电子开关；- 测量设备，用于确定在第一电子开关的绝缘栅处和在第二电子开关的绝缘栅处的电荷；- 能量供应，用于基于由测量设备确定的电荷而向第一电子开关的绝缘栅并向第二电子开关的绝缘栅提供电荷；- 逻辑单元，用于或者激活第一电子开关、或者激活电子开关中的两个或者不激活电子开关中的任何一个。第二实施例涉及一种包括如本文所述的至少一个电路的车辆。第三实施例涉及一种方法，用于控制具有绝缘栅的第一电子开关和具有绝缘栅的第二电子开关，包括步骤：- 确定在第一电子开关的绝缘栅处和在第二电子开关的绝缘栅处的电荷；- 基于确定的电荷，向第一电子开关的绝缘栅和第二电子开关的绝缘栅提供电荷；- 或者激活第一电子开关，或者激活电子开关中的两个，或者不激活电子开关中的任何一个。第四实施例涉及一种电子开关电路，包括：- 用于确定在第一电子开关的绝缘栅处和在第二电子开关的绝缘栅处的电荷的装置；- 用于基于确定的电荷而向第一电子开关的绝缘栅和第二电子开关的绝缘栅提供电荷的装置；- 用于或者激活第一电子开关、或者激活电子开关中的两个、或者不激活电子开关中的任何一个的装置。附图说明参考附图示出和图示实施例。附图起图示基本原理的作用，使得仅仅图示用于理解基本原理所必需的方面。附图不是按比例的。在附图中，相同的附图标记表示相同的特征。图1示出包括OFF状态、第一IDLE状态、第一ON状态、第二IDLE状态和第二ON状态的电源开关的状态图；图2示出基于图1所示状态图的用于电源开关的替代状态图；图3示出基于图1所示状态图的用于电源开关的另一个状态图；　图4示出电源开关的各种状态的汇总表；图5示出电源开关的示意性框图。具体实施方式本文所呈现的示例指的是可用来替换设备中的无源保险丝或继电器的电源开关，例如在汽车领域中，特别是在诸如轿车的车辆中。在下文中，术语电子开关可用于在各种使用情况场景中的任何种类的电子开关功能性。电子开关可包括下列中的至少一个：晶体管、PMOS、NMOS、FET、JFET、IGBT等。电子开关可具有可起控制输入作用的绝缘栅。本文所述的设备可以是能够受低功率或待命模式支配的任何设备。该设备特别可以是轿车、轿车的控制单元。下文中指代的轿车或车辆是用于这种设备的示例。然而，呈现的解决方案不限定于这种设备。该解决方案可用在高电流开关场景中。该解决方案可在单个芯片（例如半导体的片）上实现，或者它可分布在例如芯片的各种部件之间。该解决方案可能是指电源开关的四个或五个状态，包括：- OFF状态；- 第一IDLE状态；- 第一ON状态；- 第二ON状态；以及- 可选：第二IDLE状态。第一ON状态可对应于支持高电流（例如30A）的高功率打开状态。第一ON状态可在这方面对应于继电器的打开状态。当在汽车环境中使用时，可使用电源开关的第一ON状态，例如当车辆正在行驶时。第一IDLE状态可支持高电流，但在该状态中，电源开关本身只消耗少量的功率，例如在低于100μA的范围内。这可适用-关于汽车场景-于正处于停放状态的车辆。可提供电流感测功能性，其允许在感测的电流满足预定条件的情况下到另一个状态的自主或控制（例如由微控制器、处理器）的转换，例如在达到或超过预定阈值的情况下。在这种情况下，通过提供断开功能性，即通过进入OFF状态，可实现过电流保护。可检测过电流，例如在（第一或第二）IDLE状态中，并且它可自主地导致到OFF状态的转换，从而提供保险丝的功能性。可控制过电流的水平以触发进入OFF状态。这适用于从ON状态和/或IDLE状态的一个或多个转换，并且它允许根据负载（例如导线）调节安全功能性。高电流的电流检感测可在第一IDLE状态中实现，而低电流的电流感测可在第二IDLE状态中实现。例如，在第二IDLE状态中，当通常应当根本没有电流存在时，可感测高达10mA的电流。根据另一个示例，在第二IDLE状态中，可感测高达150A的电流。通过使用第一IDLE状态或第二IDLE状态中的任一个，电源开关可因此提供用于切换待感测的电流的范围的解决方案。用于电流检测的范围之间的切换可通过在两个开关的导通电阻之间切换来实现，所述两个开关被彼此平行地布置，其中开关中的一个具有低电阻，而另一个具有高电阻。优选地，两个开关具有可与用于分流电流检测的不同分流电阻器相比的不同的感测电流比。电源开关允许提供高电流承载能力而没有中断，即使在激活??低电流感测范围的情况下。该特征可通过自主地改变电源开关的状态来实现，即如果需要的话进入高电流感测范围，从而避免电路上的任何损坏，特别是电源开关的至少一个开关，并且同时供应电流（改变）而没有用于连接到电源开关的负载的任何中断。可经由控制端子控制电源开关的不同状态，控制端子可由微控制器驱动。在故障的情况下和/或通过超过预定阈值，电源开关可安全地进入预定义的状态：例如，在检测过电流的情况下，或在检测超过预定限度的温度的情况下，电源开关可进入其OFF状态。作为另一个示例，在电流超过（另一个）预定义的阈值的情况下，可自主地选择不同的电流感测范围。作为选项，在电源开关已经进行自主状态改变的情况下，可设置故障旗标。进一步的选项是：在预定义的量的电压降和/或超过预定义的量之后，电源开关仍然处于它在电压降之前的状态。这可适用于ON状态、第一IDLE状态、第二IDLE状态和OFF状态。本文所述的示例可用于但不限于汽车场景中。例如，车辆通过各种状态（例如驾驶、停放、等待），并且甚至可能具有待命状态的几个阶段。这些状态可能需要不同的电流承载能力以及不同的电流感测范围。应用的电源开关可能必须应对这些要求，并且在有效时还可仅仅消耗很少的功率（取决于车辆所处的状态）。电源开关的操作可无缝地工作而没有中断，并为车辆提供安全功能性。可在单个半导体芯片中实现呈现的解决方案。在示例中，在一个芯片中实现具有各种状态的电源开关。特别地，可在单个芯片中实现几个这样的电源开关。作为选项，可在相同的芯片上实现其它电路。也可在半导体芯片上部署控制电源开关的逻辑单元，特别是电源开关的状态和状态转换。也可单独提供逻辑单元。一种选项是逻辑单元控制不止一个电源开关。电源开关可覆盖从例如10mA至30A的范围中的电流。作为选项，可平行布置几个电源开关以覆盖高于30A的电流范围。示例性的使用情况场景可以是车辆的电气系统中的电源开关。电源开关提供安全以及监视功能性。电源开关可用于高电流负载以及低电流负载，并且它可支持车辆的各种状态。电源开关可由处理器或微控制器控制，例如经由端子。这允许在各种场景中的电源开关的灵活和单独的应用。特别可行本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电路，包括：具有绝缘栅的第一电子开关；具有绝缘栅的第二电子开关；测量设备，用于确定在第一电子开关的绝缘栅处和在第二电子开关的绝缘栅处的电荷；能量供应，用于基于由测量设备确定的电荷而向第一电子开关的绝缘栅并向第二电子开关的绝缘栅提供电荷；逻辑单元，用于激活第一电子开关、激活电子开关中的两个或者不激活电子开关中的任何一个。

【技术特征摘要】
2013.12.03 US 14/0959761.一种电路，包括：
具有绝缘栅的第一电子开关；
具有绝缘栅的第二电子开关；
测量设备，用于确定在第一电子开关的绝缘栅处和在第二电子开关的绝缘栅处的电荷；
能量供应，用于基于由测量设备确定的电荷而向第一电子开关的绝缘栅并向第二电子开关的绝缘栅提供电荷；
逻辑单元，用于激活第一电子开关、激活电子开关中的两个或者不激活电子开关中的任何一个。
2.根据权利要求1所述的电路，其中：与第二电子开关相比，第一电子开关是较低功率的开关。
3.根据权利要求1所述的电路，其中：布置能量供应，以向电子开关的绝缘栅或者供应大量的电荷或者供应少量的电荷。
4.根据权利要求1所述的电路，其中能量供应包括下列中的至少一个：
单个电荷泵；
具有低功率模式和高功率模式的单个电荷泵；
低功率电荷泵和高功率电荷泵；
具有含有不同功率的这些电荷泵中的至少两个的多于两个的电荷泵；
至少一个电流源和电流镜；或者
高电流路径和低电流路径，其中高电流路径包括至少一个高电流源，而低电流路径包括至少一个低电流源。
5.根据权利要求1所述的电路，进一步包括第一驱动器和第二驱动器，第一驱动器耦合在能量供应和第一电子开关的绝缘栅之间，第二驱动器耦合在能量供应和第二电子开关的绝缘栅之间。
6.根据权利要求1所述的电路，其中：布置逻辑单元，用于直接或间接地控制能量供应、第一电子开关和第二电子开关，其中测量设备连接到逻辑单元，以向逻辑单元供应确定的电荷或确定的电荷的信息。
7.根据权利要求6所述的电路，其中能量供应包括低功率电荷泵，并且其中布置逻辑单元以至少部分地在至少一个IDLE状态期间选择低功率电荷泵。
8.根据权利要求7所述的电路，其中：如果电路连接的设备进入低功率模式，进入至少一个IDLE状态。
9.根据权利要求7所述的电路，其中：如果在绝缘栅处的电荷降到低于预定义的阈值，暂时从至少一个IDLE状态重新激活电子开关。
10.根据权利要求7所述的电路，其中逻辑单元被布置成：
基于触发，通过向它的绝缘栅供应和在至少一个IDLE状态期间提供的电荷相比更大量的电荷，从至少一个IDLE状态重新激活电子开关，
执行预定义的动作，以及
重新激活至少一个IDLE状态。
11.根据权利要求10所述的电路，其中触发是下列中的至少一个：
施加到逻辑单元的外部信号；
故障的检测；
超过预定阈值的温度的检测；
超过预定阈值的电流的检测；或者
由定时器或时钟提供的触发。
12.根据权利要求10所述的电路，其中预定义的动作包括下列中的至少一个：
电流感测；
温度感测；
发布通知；或者
绝缘栅的再充电。
13.根据权利要求10所述的电路，进一步包括测量单元以确定下列触发中的至少一个：
温度超过预定阈值；
电流超过预定阈值；
极性的改变；或者
电流在可能对逻辑电路有害的错误的方向上流动；
定时器。
14.根据权利要求6所述的电路，其中能量供应包括高功率电荷泵，并且其中布置逻辑单元以至少部分地在至少一个ON状态期间选择高功率电荷泵。
15.根据权利要求14所述的电路，其中：如果电路连接的设备进入正常操作模式，进入至少一个ON状态。
16.根据权利要求6所述的电路，其中：在检测短路或过热的情况下或在预定义的信号被施加到逻辑单元的情况下，布置逻辑单元以将电子开关切换到OFF状态。
17.根据权利要求1所述的电路，其中测量设备包括比较器单元，其中比较器单元的输入连接到第一电子开关或第二电子开关中的至少一个，以确定跨到电子开关的端子的电压。
18.根据权利要求1所述的电路，其中：布置该电路以在下列状态中的至少一个中操作：
第一ON状态，在其中经由能量供应向第一电子开关和第二电子开关的绝缘栅供应大量的电荷；
第二ON状态，在其中经由能量供应向第一电子开关的绝缘栅供应大量的电荷；
第一IDLE状态，在其中经由能量供应向第一电子开关和第二电子开关的绝缘栅供应少量的电荷；或者
OFF状态，在其中断开第一电子开关和第二电子开关。
19.根据权利要求18所述的电路，其中：在负载电流达到或降到低于预定阈值的情况下，逻辑单元启动从第一ON状态到第二ON...

【专利技术属性】
技术研发人员：A格拉夫，V卡塔尔，F卢鲁巴赫，
申请(专利权)人：英飞凌科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE