驅動電子開關制造技術

本發明專利技術公開了驅動電子開關。一種電子電路包括具有控制端子以及第一和第二負載端子之間的負載路徑的電子開關、以及具有耦合到所述電子開關的控制端子的輸出端子的驅動電路。所述驅動電路包括：第一輸入端子和第二輸入端子；第一驅動單元，其被耦合在第一輸入端子與輸出端子之間并且包括電荷泵和驅動單元；以及第二驅動單元，其被耦合在第二輸入端子與輸出端子之間并且包括耦合在輸出端子與用于參考電位的端子之間的另一電子開關。

【技術實現步驟摘要】
本申請涉及具有電子開關并且具有用于所述電子開關的驅動電路的電子電路。
技術介紹
諸如MOSFET (金屬氧化物 半導體場效應晶體管)或IGBT (絕緣柵雙極型晶體管)之類的電子開關被廣泛地用作多種不同電氣或電子應用中的開關。現代汽車中的汽車車載電源系統包括分別具有電池的至少兩個電源子系統。第一子系統包括起動器，而第二子系統包括其他電氣負載，比如燈、收音機、汽車導航系統、車窗升降器、座椅調節器等等。第一子系統可以進一步包括用于對這兩個子系統中的電池進行充電或再充電的發電機。這兩個子系統通過電子開關相連，以便平衡這兩個子系統中的電壓，并且以便允許發電機對這兩個子系統中的電池進行充電。當在這樣的電源系統中致動起動器時，起動器汲取巨大的電流，這可能導致第一子系統中的電池的供電電壓下降。為了防止第二子系統中的供電電壓的電壓下降，在其中致動起動器的時間段中可以斷開電子開關。當所述開關斷開時，第二電路中的電池為第二子系統的負載供電，使得致動起動器不導致這些負載被停用或關斷。用來連接或斷開這兩個子系統的電子開關可以被實施為利用電荷泵驅動的高側開關，其中當電荷泵被控制信號激活時所述開關被接通，以及當電荷泵被控制信號停用時所述開關被關斷。然而，利用電荷泵驅動的高側開關具有相對較長的開關延遲。“開關延遲”是向電荷泵施加控制信號的時間與關斷電子開關的時間之間的時間延遲。該延遲可能處于幾十ms (微秒)的范圍內。每當檢測到表明第二系統中的電壓將要下降的操作狀態時，就可以關斷所述電子開關。然而，由于所述延遲時間，在檢測到該操作狀態的時間與電子開關中斷這兩個子系統之間的連接的時間之間，電壓可能會顯著下降。因此需要提供一種具有開關(特別是高側開關)的電子電路，其中能夠以低延遲時間關斷所述開關。
技術實現思路
第一方面涉及一種電子電路，其包括具有控制端子以及第一和第二負載端子之間的負載路徑的電子開關、以及具有耦合到所述電子開關的控制端子的輸出端子的驅動電路。所述驅動電路包括第一輸入端子和第二輸入端子；第一驅動單元，其被耦合在第一輸入端子與輸出端子之間并且包括電荷泵；以及第二驅動單元，其被耦合在第二輸入端子與輸出端子之間。第二驅動電路還包括耦合在輸出端子與用于參考電位的端子之間的另一電子開關。第二方面涉及一種汽車電源系統。所述系統包括具有第一電池的第一電源系統、具有第二電池的第二電源系統、以及具有控制端子和耦合在第一與第二負載端子之間的負載路徑的電子開關，其中所述負載路徑被連接在第一與第二電源子系統之間。所述系統還包括具有耦合到電子開關的控制端子的輸出端子的驅動電路。所述驅動電路還包括第一輸入端子和第二輸入端子、耦合在第一輸入端子與輸出端子之間并且包括電荷泵的第一驅動單元、以及耦合在第二輸入端子與輸出端子之間的第二驅動單元。第二驅動單元還包括耦合在輸出端子與用于參考電位的端子之間的另一電子開關。一閱讀了下面的詳細描述并且一觀看了附圖，本領域技術人員就將認識到附加的特征和優點。附圖說明現在將參照附圖解釋實例。附圖用來說明基本原理，因此只示出對于理解基本原理所必需的方面。附圖不是按比例的。在附圖中，相同的附圖標記表示相同的特征。圖I示意性地示出具有電子開關以及耦合到所述電子開關的控制端子的驅動電路的電子電路； 圖2示出包括第一驅動單元和第二驅動單元的驅動電路的第一實施例； 圖3示出包括并聯連接的多個電子開關的電子開關的第一實施例； 圖4更詳細地示出第一和第二驅動單元的電路塊； 圖5示出圖4的驅動電路的修改； 圖6示出驅動電路的第二實施例； 圖7更詳細地示出圖5的驅動電路的第二驅動單元； 圖8示出圖5的驅動電路的第二驅動單元的另一實施例。具體實施例方式出于說明的目的，下文將詳細解釋本專利技術的實施例。這些實施例涉及一種電子電路，其具有電子開關以及耦合到所述電子開關的控制端子的驅動電路。將在特定情境中解釋該電子電路，即在汽車電源系統的情境中，其中所述電子開關被連接在汽車電源系統的兩個子系統之間。然而，這僅僅是實例。所述電子電路還可以結合其中需要電子開關的任何其他電路應用來使用。圖I示出具有電子開關I并且具有驅動電路2的電子電路，其中電子開關I具有控制端子并且具有在第一負載端子與第二負載端子之間的負載路徑，驅動電路2被耦合到電子開關I的控制端子。在圖I所示的實施例中，電子開關I被實施為M0SFET，具體而言被實施為η型增強MOSFET。MOSFET包括作為控制端子的柵極端子、作為第一負載端子的漏極端子、以及作為第二負載端子的源極端子。應當注意，將電子開關I實施為η型增強MOSFET僅僅是實例。電子開關I也可以被實施為任何其他類型的M0SFET，比如P型M0SFET，或者電子開關I可以被實施為IGBT。如圖I中所示，具有電子開關I和驅動電路2的電子電路可以被采用來連接或斷開汽車電源系統中的兩個電源子系統100、200。這些子系統100、200在圖I中用虛線示出。這些子系統100、200中的每個包括電池101、201，特別是可再充電電池。除了電池101、201之外，每個所述子系統還包括至少一個電氣負載。在圖I所示的實施例中，第一子系統100包括作為負載的起動器103，其中第一子系統100可以包括分別與第一電池101并聯連接的至少一個附加負載104。第一子系統100還包括用于對電池101再充電的發電機102，其中發電機102與第一電池101并聯連接。第二子系統200的至少一個負載202與第二電池201并聯連接。第二子系統的至少一個負載202例如是收音機、車窗升降器、座椅調節器、汽車導航系統、燈等等。為了對第二電池201進行充電或再充電，期望將第二電池201連接到第一子系統100中的發電機102。然而，可能存在汽車電源系統的期望中斷第一和第二子系統100、200之間的連接的操作狀態。例如當致動起動器103時，起動器103從第一電池101汲取高電流。從第一電池101汲取的該高電流可能導致由第一電池101提供的供電電壓的減小。此時當第一和第二子系統100、200相連時，也將從第二電池201汲取高電流，從而導致由第二電池201提供的供電電壓的減小，并且可能導致連接到第二電池201的至少一個負載202的操作的中斷。因此，當致動起動器103時，可能期望斷開這兩個子系統100、200，以便保持第二子系統200中的電壓供給穩定。為了連接及斷開第一和第二子系統100、200，電子開關I的負載路徑被連接在第 一電源子系統100的第一端子11與第二電源子系統200的第二端子12之間。所述第一和 第二端子11、12是在該處分別提供第一電池101和第二電池201的正供電電位的端子。第一和第二子系統100、200可以具有共同的參考電位，比如接地GND。當致動起動器103時，由這兩個電池101、201提供的供電電壓可能快速地減小。因此，期望在第二電池201的供電電壓可能已經顯著減小之前關斷電子開關I。在圖2中示出被配置成接通及關斷電子開關I的驅動電路2的第一實施例。圖2中所示的驅動電路2特別被配置成快速地關斷電子開關I。為了更好地理解，在圖2中還示出電子開關I以及電源子系統的電池101、201。電子開關I同樣被實施為η型M0SFET，其具有作為控制端子的柵極端子G、本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種電子電路，包括具有控制端子以及第一和第二負載端子之間的負載路徑的電子開關、以及具有耦合到所述電子開關的控制端子的輸出端子的驅動電路，所述驅動電路包括：第一輸入端子和第二輸入端子；第一驅動單元，其被耦合在第一輸入端子與輸出端子之間并且包括電荷泵和驅動單元；以及第二驅動單元，其被耦合在第二輸入端子與輸出端子之間并且包括耦合在輸出端子與用于參考電位的端子之間的另一電子開關。

【技術特征摘要】
2011.07.28 US 13/192,9051.一種電子電路，包括具有控制端子以及第一和第二負載端子之間的負載路徑的電子開關、以及具有耦合到所述電子開關的控制端子的輸出端子的驅動電路，所述驅動電路包括 第一輸入端子和第二輸入端子； 第一驅動單元，其被耦合在第一輸入端子與輸出端子之間并且包括電荷泵和驅動單元；以及 第二驅動單元，其被耦合在第二輸入端子與輸出端子之間并且包括耦合在輸出端子與用于參考電位的端子之間的另一電子開關。2.根據權利要求I所述的電子電路，其中，第一驅動單元還包括連接在第一輸入端子與所述電荷泵和驅動單元之間的控制單元。3.根據權利要求2所述的電子電路，其中，第一驅動單元還包括 被配置成生成電荷泵電位的電荷泵；以及 驅動器， 其中，所述控制單元被配置成至少根據在第一輸入端子處接收到的信號來激活及停用所述電荷泵和驅動單元，以及被配置成至少根據在第一輸入處的信號來驅動所述驅動器。4.根據權利要求3所述的電子電路，其中，所述控制單元還被配置成根據在第二輸入處接收到的信號來驅動所述驅動器。5.根據權利要求3所述的電子電路，其中，所述電荷泵還包括被配置成由所述控制單元激活及停用的振蕩器。6.根據權利要求2所述的電子電路，其中，所述電荷泵和驅動單元被耦合在用于供電電位的端子與第一驅動單元的輸出端子之間。7.根據權利要求I所述的電子電路，其中，第二驅動單元還包括 耦合到第二輸入的控制單元； 耦合在所述控制單元與第二電子開關之間的電平移動器。8.根據權利要求7所述的電子電路， 其中，所述控制單元被配置成根據在第二輸入處接收到的信號來提供控制信號，以及 其中，所述電平移動器被配置成根據所述控制信號對所述另一電子開關進行開關。9.根據權利要求I所述的電子電路， 其中，第二驅動單元包括診斷電路，其被配置成根據在第二輸入處接收到的信號而被激活及停用，以及被配置成檢測所述電子開關的操作狀態，以及 其中，第二驅動單元被配置成在所述診斷電路被激活時一檢測到所述電子開關的預定義操作狀態就接通所述另一電子開關。10.根據權利要求9所述的電子電路，其中，第二驅動單元還包括 耦合在第二輸入與所述診斷電路之間的控制電路； 耦合在所述診斷電路與所述另一電子開關之間的電平移動器。11.根據權利要求I所述的電子電路，還包括 連接到所述電子開關的第一負載端子的第一電源系統； 連接到所述電子開關的第二負載端子的第二電源系統。12.根據權利要求11所述的電子電路，其中，所述電源系統是分別包括電池的汽車電源系統，以及其中所述電源系統中的一個包括起動器。13.根據權利要求I所述的電子電路，其中，用于參考電位的所述端子是所述電子開關的第一負載端子。14.根據權利要求I所述的電子電路，其中，所述電子開關被實施為MOSFET。15.一種汽車電源系統，包括...

【專利技術屬性】
技術研發人員：V卡塔爾，
申請(專利權)人：英飛凌科技股份有限公司，
類型：發明
國別省市：