功率開(kāi)關(guān)器件的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本申請(qǐng)涉及功率開(kāi)關(guān)器件和對(duì)應(yīng)的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 功率開(kāi)關(guān)常規(guī)被用于把負(fù)載與供電電壓耦合。在近些年，已經(jīng)開(kāi)發(fā)了裝備有一個(gè) 或多個(gè)診斷能力和保護(hù)特征(例如防止過(guò)載和短路事件）的"智能"功率開(kāi)關(guān)器件。例如在 諸如功率開(kāi)關(guān)之類的功率開(kāi)關(guān)器件中，可以使用MOS晶體管，并且在過(guò)載或短路事件的情 況下可以斷開(kāi)開(kāi)關(guān)（即，使得開(kāi)關(guān)的端子之間不導(dǎo)通)。
[0003] 在一些應(yīng)用中，在例如由于過(guò)載或短路事件已經(jīng)斷開(kāi)開(kāi)關(guān)之后，需要重試，即開(kāi)關(guān) 再次閉合。例如，在一些自動(dòng)化應(yīng)用中，燈泡可以耦合到功率開(kāi)關(guān)器件。只要燈泡的燈絲是 冷的，燈絲的電阻就非常低，這類似短路。在這種情況下，功率開(kāi)關(guān)器件可以斷開(kāi)并且然后 在某個(gè)確定時(shí)間之后針對(duì)重試再次閉合。在一些應(yīng)用中，在每個(gè)重試的情況下，燈絲可以被 更多地加熱直到其電阻足夠高以保持開(kāi)關(guān)閉合。然而，在例如真實(shí)短路的情況中，在功率開(kāi) 關(guān)器件的一些實(shí)施方式中可能進(jìn)行多次重試(或甚至達(dá)到基本上無(wú)限的次數(shù))，這引起對(duì)功 率開(kāi)關(guān)器件的高重復(fù)應(yīng)力，這可能最終導(dǎo)致功率開(kāi)關(guān)器件的失效。
【附圖說(shuō)明】
[0004] 圖1是根據(jù)實(shí)施例的功率開(kāi)關(guān)器件的示意圖。
[0005] 圖2是圖示根據(jù)實(shí)施例的方法的流程圖。
[0006] 圖3是圖示可以形成一些實(shí)施例的基礎(chǔ)的功率開(kāi)關(guān)器件的圖。
[0007] 圖4是圖示可以形成一些實(shí)施例的基礎(chǔ)的功率開(kāi)關(guān)器件的圖。
[0008] 圖5是圖示一些功率開(kāi)關(guān)器件的特性的圖。
[0009] 圖6是圖示一些功率開(kāi)關(guān)器件的特性的圖。
[0010] 圖7和圖8是圖示在斷路期間一些功率開(kāi)關(guān)器件的特性的圖。
[0011] 圖9是圖不根據(jù)實(shí)施例的功率開(kāi)關(guān)器件的不意圖。
[0012] 圖10是圖示在一些實(shí)施例中可用的過(guò)載限制的圖。
[0013] 圖11和12是圖示一些實(shí)施例的功率開(kāi)關(guān)器件的特性的圖。
[0014] 圖13是圖不根據(jù)實(shí)施例的功率開(kāi)關(guān)器件的電流圖不例。
【具體實(shí)施方式】
[0015] 在下面，將參考附圖詳細(xì)描述各種實(shí)施例。要注意的是，這些實(shí)施例僅用作說(shuō)明性 示例并且不被理解為限制本申請(qǐng)的范圍。例如，雖然實(shí)施例可以被描述為包括多個(gè)特征或 元件，但是這僅用于說(shuō)明，并且在其他實(shí)施例中，這些特征或元件中的一些可以被省略和/ 或由替代特征或元件代替。另外，在一些實(shí)施例中，在不脫離本申請(qǐng)的范圍的情況下，可以 提供除了附圖中描述或示出的那些之外的附加特征或元件。而且，來(lái)自不同實(shí)施例的特征 或元件可以彼此組合以形成進(jìn)一步實(shí)施例。
[0016] 附圖中示出或本文中描述的任何連接或耦合(尤其電連接或耦合）可以被實(shí)施為 直接連接或耦合，即實(shí)施為沒(méi)有介入元件的連接或耦合，或者實(shí)施為間接連接或耦合，即具 有一個(gè)或多個(gè)介入元件的連接或耦合，只要連接或耦合的通常功能(例如傳送特定種類的 信息)被基本上維持即可。連接或耦合可以被實(shí)施為基于導(dǎo)線的連接或耦合，或者實(shí)施為無(wú) 線連接或耦合，或者它們的混合。
[0017] -些實(shí)施例涉及具有斷路或過(guò)載限制的功率開(kāi)關(guān)，在后面簡(jiǎn)稱為過(guò)載限制。當(dāng)給 定量(例如電壓、電流或溫度）達(dá)到過(guò)載限制時(shí)，功率開(kāi)關(guān)被斷開(kāi)，從而變得在端子之間基本 上不導(dǎo)通。在一些實(shí)施例中，耦合到功率開(kāi)關(guān)的一個(gè)或多個(gè)電感性負(fù)載(例如包括由導(dǎo)線引 起的電感)的電感被估計(jì)，并且依賴于所確定的電感來(lái)設(shè)置或調(diào)整過(guò)載限制。對(duì)電感的確定 在一些實(shí)施例中可以在一系列斷路的第一斷路處執(zhí)行。這樣的系列可以例如在斷路（即功 率開(kāi)關(guān)的斷開(kāi)）之后例如在功率開(kāi)關(guān)斷開(kāi)之后的特定時(shí)間執(zhí)行重試(例如功率開(kāi)關(guān)的閉合） 時(shí)發(fā)生。
[0018] 通常，在本申請(qǐng)的情境下，功率開(kāi)關(guān)可以被描述為包括一個(gè)或多個(gè)控制端子以及 兩個(gè)或更多負(fù)載端子。功率開(kāi)關(guān)的斷開(kāi)和閉合可以通過(guò)向一個(gè)或多個(gè)控制端子施加一個(gè)或 多個(gè)信號(hào)來(lái)控制。當(dāng)功率開(kāi)關(guān)閉合時(shí)，它在其負(fù)載端子的至少兩個(gè)之間提供低歐姆連接， 使得電流可以在負(fù)載端子之間流動(dòng)。當(dāng)開(kāi)關(guān)斷開(kāi)時(shí)，功率開(kāi)關(guān)展示其負(fù)載端子之間的阻斷 特性，即是高歐姆的，使得基本上沒(méi)有電流可以在負(fù)載端子之間流動(dòng)(其中除了不期望的效 應(yīng)，如漏電流等，其可以在真實(shí)器件中發(fā)生)。
[0019] 在一些實(shí)施例中，功率開(kāi)關(guān)可以使用場(chǎng)效應(yīng)晶體管(如MOS晶體管）來(lái)實(shí)施。在這 樣的情況下，負(fù)載端子可以對(duì)應(yīng)于場(chǎng)效應(yīng)晶體管的源極和漏極端子，并且控制端子可以對(duì) 應(yīng)于場(chǎng)效應(yīng)晶體管的柵極端子。
[0020] 現(xiàn)在轉(zhuǎn)向圖，圖1示出根據(jù)實(shí)施例的功率開(kāi)關(guān)器件的示意框圖。圖1的功率開(kāi)關(guān) 器件包括功率開(kāi)關(guān)10。功率開(kāi)關(guān)10的第一負(fù)載端子與第一供電電壓11(例如正供電電壓） 耦合。電感12表示功率開(kāi)關(guān)10和第一供電電壓11之間耦合(例如接線）的電感。功率開(kāi) 關(guān)10的第二負(fù)載端子與負(fù)載17耦合，負(fù)載17繼而與第二供電電壓14(例如地或負(fù)供電電 壓)耦合。電感13表示負(fù)載17和功率開(kāi)關(guān)10之間耦合的電感，例如接線的電感。另外，在 一些情況下，負(fù)載17也可以具有不可忽略的電感。因此，在圖1的示例中，耦合到功率開(kāi)關(guān) 10的總電感可以基本上由電感12和13以及負(fù)載17的電感給出。在一些應(yīng)用中，這些電感 中的一個(gè)或多個(gè)可以是可忽略的。
[0021] 功率開(kāi)關(guān)10的控制端子耦合到過(guò)載控制16。過(guò)載控制16可以被配置為在某些 狀況下斷開(kāi)功率開(kāi)關(guān)10,例如當(dāng)達(dá)到關(guān)于例如功率開(kāi)關(guān)上的電壓降、流動(dòng)穿過(guò)功率開(kāi)關(guān)的 電流和/或功率開(kāi)關(guān)的溫度的過(guò)載限制時(shí)。針對(duì)斷路(即功率開(kāi)關(guān)的斷開(kāi))的其他準(zhǔn)則也可 以被使用。在一些情況中，如稍后將被更加詳細(xì)解釋的那樣，斷開(kāi)功率開(kāi)關(guān)可以使得存儲(chǔ)在 電感12和13或耦合到功率開(kāi)關(guān)10的其他電感中的能量經(jīng)由功率開(kāi)關(guān)被"放電"，尤其被鉗 位。對(duì)于這個(gè)鉗位，如稍后將被解釋的，可以提供特定鉗位電路(像齊納二極管)，或可以使 用功率開(kāi)關(guān)(像可以擊穿的固有反向偏置二極管）的固有屬性。因此，在對(duì)于更大電感12、 13 (或負(fù)載17的電感）的一些情況中，當(dāng)斷開(kāi)開(kāi)關(guān)直到放電結(jié)束時(shí)，更大的電流可以流動(dòng)。
[0022] 在一些實(shí)施例中，上面提到的過(guò)載限制由過(guò)載限制確定電路15確定。在實(shí)施例 中，過(guò)載限制確定電路15可以被配置為依賴于耦合到功率開(kāi)關(guān)10的電感(例如總電感）來(lái) 設(shè)置上面提到的過(guò)載限制。例如，對(duì)于更高的電感，過(guò)載限制可以被減小。在一些實(shí)施例 中，例如在第一斷路期間，可以基于功率開(kāi)關(guān)器件兩端的電壓高于限制的持續(xù)時(shí)間來(lái)估計(jì) 電感。在隨后的例如由于重試的斷路中，則由過(guò)載限制確定電路15確定的新過(guò)載限制可以 被使用。
[0023] 在圖2中，圖示根據(jù)實(shí)施例的方法的流程圖被示出。應(yīng)當(dāng)注意的是，圖2的方法僅 用作方法的示例，并且在其他實(shí)施例中，其他方法(例如包括對(duì)所描述方法的附加動(dòng)作或事 件的方法或者包括所描述方法的替代動(dòng)作或事件的方法）可以被提供。
[0024] 在圖2中的20處，提供功率開(kāi)關(guān)。例如，在一些實(shí)施例中，可以提供包括場(chǎng)效應(yīng)晶 體管(像MOSFET)的功率開(kāi)關(guān)，但是在其他實(shí)施例中，其他種類的開(kāi)關(guān)可以被使用。
[0025] 在21處，例如基于斷路期間的時(shí)間測(cè)量來(lái)估計(jì)耦合到功率開(kāi)關(guān)的電感。在22,基 于電感調(diào)整過(guò)載限制。當(dāng)與過(guò)載限制相關(guān)聯(lián)的量(像電壓或電流）達(dá)到過(guò)載限制時(shí)，例如功 率開(kāi)關(guān)可以被斷開(kāi)。
[0026]圖2的實(shí)施例的方法可以例如使用圖1的功率開(kāi)關(guān)器件或下面進(jìn)一步討論的任何 功率開(kāi)關(guān)器件來(lái)實(shí)施，但是也可以獨(dú)立于這些功率開(kāi)關(guān)器件而被使用。
[0027] 在圖3中，示出包括功率開(kāi)關(guān)和與功率開(kāi)關(guān)相關(guān)聯(lián)的各種電路的功率開(kāi)關(guān)器件。 圖3的功率開(kāi)關(guān)器件可以