电路和用于操作这种电路的方法
【专利说明】
【背景技术】
[0001 ] 本发明的实施例涉及一种用于电子开关的电流优化的控制。
【发明内容】
[0002]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棚提供电荷；
-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。
[0003]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。
[0004]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。
[0005]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】
[0006]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。
[0007]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】
[0008]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。
[0009]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。
[0010]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。
[0011]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。
[0012]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100 μ A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。
[0013]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。
[0014]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。
[0015]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。
[0016]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1mA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。
[0017]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。
[0018]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。
[0019]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。
[0020]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。
[0021]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。
[0022]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。
[0023]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。
[0024]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。
[0025]电源开关可覆盖从例如1mA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闻于30A的电流范围。
[0026]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。
[0027]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。特别可行的是:保护到车辆的电气系统中的负载的电流路径，甚至用于处于不同状态(例如驾驶、待命、停放等)的车辆。
[0028]可监视电源开关的状态，并基于预定义的条件触发到另一个状态的转换。这允许保护车辆以及电源开关。
[0029]作为选择，可提供反馈机制以检测例如不是外部而是内部触发的电源开关的状态之间的转换。这样，例如可标记到驱动电源开关的微控制器的自主状态转换。
[0030]电源开关可特别供应例如达3.2V的冷启动鲁棒性。
[0031]图1示出电源开关的状态图，电源开关包括:
-OFF 状态 101 ；
-第一 IDLE 状态 102 ； -第一 ON状态103 ；
-第二 ON状态105 ;以及 -可选:第二 IDLE状态104。
[0032]在下文中，可更详细地解释电源开关的状态:
(I)OFF 状态 101:
OFF状态101可具有两个内部状态:具有锁存器被设置的故障OFF状态以及正常OFF状态。在电源开关基于内部安全特征达到OFF状态101的情况下，故障OFF状态经由锁存器(其可被实现为可被设置或重新设置的旗标)指示:已通过内部机制而不是通过外部控制达到OFF状态101。正常OFF状态指示整个开关(例如，如果被实现为单个芯片的话是芯片)已被去激活(例如由于外部控制信号)。在OFF状态101中，开关消耗非常少的功率。
[0033](2 )第一 ON 状态 103:
在第一 ON状态103中，可激活低的漏源电阻，电源开关可具有低的DMOS电阻、正常功率消耗，并提供充分的安全功能性。这种安全功能性可包括:
-过电流保护；
-过热(over