具有溫度保護電子開關的電路制造技術

本發明專利技術公開了具有溫度保護電子開關的電路。可以使用一種方法以用于驅動集成在半導體本體中的電子開關。測量在半導體本體的第一位置處的第一溫度。檢測半導體本體中的溫度傳播。當在第一位置處的溫度上升到第一閾值以上時關斷所述電子開關，第一閾值是根據所檢測到的溫度傳播來設置的。

【技術實現步驟摘要】
本專利技術的實施例涉及具有溫度保護電子開關的電子電路以及用于驅動電子開關的方法。
技術介紹
諸如MOSFET、IGBT或其他類型的晶體管之類的電子開關被廣泛地用作對電負載(比如電動機、燈、磁閥等等)進行開關的電子開關。在這些應用中，電子開關與負載串聯連接，其中具有電子開關和負載的串聯電路被連接在電源端子之間。可以通過接通及關斷電子開關來接通及關斷負載。通常，電子開關的導通電阻(其是導通狀態中電子開關的電阻)低于負載的電阻，因此在正常操作狀態中，當電子開關被接通時，電子開關兩端的電壓降顯著低于負載兩端的電壓降。然而，當在負載中存在短路并且當電子開關處于導通狀態時，電子開關兩端的電 壓降增大，并且在電子開關中耗散的電功率增大。耗散的功率的增大導致電子開關的溫度升高。根據用于保護電子開關免受損壞的第一種方法，可以檢測電子開關中的溫度，并且可以在所述溫度達到給定溫度閾值時關斷所述電子開關。根據第二種方法，可以測量電子開關中的第一溫度和遠離電子開關的第二溫度，并且可以在這兩個溫度之間的差達到給定溫度差閾值時關斷所述電子開關。第一和第二種方法這二者可以被一起應用。需要對于電子開關的改進的溫度保護。
技術實現思路
根據第一方面，公開了一種電子電路。所述電子電路包括集成在半導體本體(body)中并且具有控制端子的電子開關。所述電子開關還包括耦合到控制端子并且包括熱保護電路的驅動電路。所述熱保護電路包括第一溫度傳感器，其具有位于所述半導體本體上的第一位置的第一傳感器元件，其中第一溫度傳感器被配置成提供代表在第一位置處的溫度的第一溫度信號。所述熱保護電路還包括溫度傳播檢測電路，其被配置成檢測所述半導體本體中的溫度傳播并且被配置成提供溫度傳播信號，其中所述熱保護電路被配置成當在第一位置處的溫度上升到第一閾值以上時關斷所述電子開關，并且其中第一閾值取決于所述溫度傳播信號。根據第二方面，公開了一種用于驅動集成在半導體本體中的電子開關的方法。所述方法包括測量在半導體本體的第一位置處的第一溫度；檢測半導體本體中的溫度傳播；以及當在第一位置處的溫度上升到第一閾值以上時關斷所述電子開關。第一閾值是根據所檢測到的溫度傳播來設置的。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示出具有電子開關和驅動電路的電子電路； 圖2示意性地示出其中實施了電子開關的半導體本體的頂視圖，并且示出用于溫度測量的第一和第二位置； 圖3示出根據本專利技術的第一實施例的溫度保護方法的方法步驟，其包括檢測半導體本體中的溫度傳播； 圖4示出用于檢測溫度傳播的方法步驟； 圖5示出包括熱保護電路的驅動電路的一個實施例； 圖6示出根據驅動電路的輸入信號并且根據熱保護信號來驅動電子開關的第一實施 例； 圖7示出根據驅動電路的輸入信號并且根據熱保護信號來驅動電子開關的第二實施例； 圖8示出熱保護電路的第一實施例； 圖9示意性地示出其中實施了電子開關的半導體本體的頂視圖，并且示出用于溫度測量的第一、第二和第三位置； 圖10示出熱保護電路的第二實施例；以及 圖11示出熱保護電路的另一實施例。具體實施例方式圖I示出具有電子開關I和被配置成驅動電子開關I的驅動電路2的電子電路。電子開關I具有負載路徑和控制端子，其中所述控制端子被連接到驅動電路2的輸出并且從驅動電路2接收驅動信號SDKV。在圖I所示的電子電路中，電子開關I被實施為M0SFET，具體而言被實施為η型MOSFET。MOSFET具有漏極和源極端子以及柵極端子。柵極端子是MOSFET的控制端子，并且MOSFET的負載路徑在漏極與源極端子之間延伸。應當注意，將電子開關I實施為η型MOSFET僅僅是實例。電子開關I也可以被實施為另一類型的M0SFET，t匕如P型MOSFET，或者電子開關I可以被實施為另一類型的晶體管，比如IGBT、JFET或BJT。電子開關I可以被采用作為對電負載Z (比如電動機、燈、致動器(actor)等等)進行開關的開關。出于說明的目的，在圖I中也(用虛線)示出負載Z。負載Z與電子開關I的負載路徑串聯連接，其中具有電子開關I和負載Z的串聯電路被連接在用于正供電電位V+與負供電電位或參考電位GND的供電端子之間。在圖I所示的實施例中，電子開關I被連接在低側配置中，這意味著電子開關I被連接在負載Z與用于參考電位GND的端子之間。然而，這僅僅是實例。電子開關I也可以被連接在高側配置中。驅動電路2被配置成根據輸入信號Sin來接通及關斷電子開關I，其中當電子開關I處于導通狀態(被接通)時負載Z被接通，并且當電子開關I處于斷開狀態(被關斷)時負載Z被關斷。當電子開關I被接通并且當負載Z處于正常(無故障)操作中時，在供電端子之間可用的供電電壓主要在負載Z兩端下降。然而，當電子開關I處于導通狀態并且在負載Z中存在短路時，供電電壓主要在電子開關I的負載路徑兩端下降。在這種情況下，在電子開關I中耗散大量電功率，這導致電子開關I的溫度升聞。驅動電路2包括熱保護電路，其將在下文被更詳細地解釋。該熱保護電路被配置成保護電子開關I免于過熱。將參照圖2和3解釋所述熱保護電路所采用的溫度保護方法的第一實施例。圖2示意性地示出其中集成了電子開關I的半導體本體(半導體芯片、半導體管芯)100的頂視圖。半導體本體100包括第一有源(active)區11，其中集成了電子開關I的有源區，比如本體、源極和漏極區。半導體本體100還包括外部區12，其是半導體本體100的與有源區11相鄰的區域。外部區12可以包括邏輯電路，比如驅動電路2或者驅動電路2的部分。圖2中的P1、P2表示半導體本體100上的第一和第二位置。第一位置Pl被布置在有源區11內，以及第二位置P2被布置在外部區12內并且遠離有源區11。參照圖3，所述溫度保護方法包括測量在第一位置Pl處的第一溫度Tl (方法步驟210)，以及當第一溫度Tl高于溫度閾值時關斷電子開關I (方法步驟220)。所述方法還包括檢測半導體本體100中的溫度傳播(方法步驟230)，具體而言是在半導體本體100的外部區12中，以及根據所檢測到的溫度傳播提供所述溫度閾值(方法步驟240)。 參照圖4，檢測半導體本體100中的溫度傳播的方法步驟230可以包括測量在第二位置P2處的第二溫度T2 (方法步驟221)，以及評估第一溫度Tl與第二溫度T2之間的溫度差。第一和第二位置P1、P2之間的溫度差是對于半導體本體100中的溫度傳播的量度(measure)ο例如當在負載Z中發生短路時(參見圖I),在處于電子開關I的有源區11內的第一位置Pl處的溫度將快速地升高。在發生短路與在第一位置Pl處溫度的升高之間的延遲時間例如處于幾微秒(μ s)的范圍內，比如在5μ s與15 μ s之間。半導體本體100具有影響從有源區11 (其中能量被耗散)到外部區12中的熱或溫度傳播的熱阻抗。由于第二位置Ρ2被布置成遠離有源區11，因此在負載中發生短路與在第二位置Ρ2處的溫度開始升高的時間之間的延遲時間長于在第一位置Pl處的延遲時間。因此，在發生短路時，在第一和第二溫度Tl、Τ2之間存在高的溫度差。第一和第二溫度Tl、Τ2的該本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種電子電路，包括：電子開關，其被集成在半導體本體中并且具有控制端子；以及驅動電路，其被耦合到所述控制端子并且包括溫度保護電路，所述溫度保護電路包括：？？？？？？？第一溫度傳感器，其具有位于所述半導體本體上的第一位置的第一傳感器元件，第一溫度傳感器被配置成提供代表在第一位置處的溫度的第一溫度信號；以及？？？？？？？溫度傳播檢測電路，其被配置成檢測所述半導體本體中的溫度傳播并且被配置成提供溫度傳播信號；？？？？？？？其中所述溫度保護電路被配置成當在第一位置處的溫度上升到第一閾值以上時關斷所述電子開關；以及？？？？？？？其中，第一閾值取決于所述溫度傳播信號。

【技術特征摘要】
2011.07.29 US 13/194,6041.一種電子電路,包括 電子開關，其被集成在半導體本體中并且具有控制端子；以及 驅動電路，其被耦合到所述控制端子并且包括溫度保護電路，所述溫度保護電路包括: 第一溫度傳感器，其具有位于所述半導體本體上的第一位置的第一傳感器元件，第一溫度傳感器被配置成提供代表在第一位置處的溫度的第一溫度信號；以及 溫度傳播檢測電路，其被配置成檢測所述半導體本體中的溫度傳播并且被配置成提供溫度傳播信號； 其中所述溫度保護電路被配置成當在第一位置處的溫度上升到第一閾值以上時關斷所述電子開關；以及 其中，第一閾值取決于所述溫度傳播信號。2.根據權利要求I所述的電子電路，其中，所述溫度傳播檢測電路還包括第二溫度傳感器，第二溫度傳感器具有位于遠離第一位置的第二位置的第二傳感器元件，并且第二溫度傳感器被配置成提供代表在第二位置處的溫度的第二溫度信號。3.根據權利要求2所述的電子電路，其中，所述溫度傳播檢測電路被配置成根據第一溫度信號與第二溫度信號之間的差來生成所述溫度傳播信號。4.根據權利要求2所述的電子電路， 其中，所述半導體本體包括其中集成了所述電子開關的第一有源區， 其中，第一溫度傳感器被布置在第一有源區內，以及 其中，第二溫度傳感器被布置在第一有源區之外。5.根據權利要求2所述的電子電路， 其中，所述溫度保護電路還包括第三溫度傳感器，其具有位于遠離第一位置和第二位置的第三位置的第三傳感器元件，第三溫度傳感器被配置成提供代表在第三位置處的溫度的第三溫度信號，以及 其中，所述溫度保護電路還被配置成當在第一位置處的溫度與在第三位置處的溫度之間的溫度差上升到第二溫度閾值以上時關斷所述電子開關。6.根據權利要求5所述的電子電路， 其中，所述半導體本體包括其中集成了所述電子開關的第一有源區， 其中，第一溫度傳感器被布置在第一有源區內，以及 其中，第二溫度傳感器被布置在第一有源區之外， 以及其中，第三溫度傳感器被布置在所述有源區之外并且被布置成比第二溫度傳感器更加遠離所述有源區。7.根據權利要求5所述的電子電路，其中，第二溫度閾值取決于所述溫度傳播信號。8.根據權利要求5所述的電子電路，其中，所述溫度傳播檢測電路被配置成根據第一溫度信號與第二溫度信號之間的差來生成所述溫度傳播信號。9.根據權利要求8所述的電子電路，其中，所述溫度保護電路被配置成當在第一溫度信號與第二溫度信號之間的差增大時和/或當在第一溫度信號與第二溫度信號之間的差上升到溫度差閾值以上...

【專利技術屬性】
技術研發人員：R伊林，
申請(專利權)人：英飛凌科技奧地利有限公司，
類型：發明
國別省市：