[发明专利]功率开关的受控关断

说明书

描述了一种功率电路，所述功率电路包括：开关，耦合到电阻——电容——电感性负载；和驱动器，耦合到开关。驱动器被配置为在功率电路内检测紧急事件。在功率电路内检测到紧急事件之后，驱动器被进一步配置为执行开关的受控紧急关断操作以在所检测到的紧急事件期间和关断操作期间最小化开关的最大温度。

技术领域

本公开涉及用于控制断路开关的技术。

背景技术

感应能量可以在功率电路（例如，基于开关的电源、机动车应用等）中累积，该功率电路依赖于功率开关（诸如功率MOSFET（金属氧化物场效应晶体管）类型、基于半导体的开关器件）来控制电流到电阻——电容——电感性负载的流动。功率开关的关断可以使感应能量的累积停止并且允许在关断之前累积的感应能量。如果在电阻——电容——电感性负载处发生短路，则累积的感应能量可以开始耗散，这可以潜在地损坏或甚至损毁功率开关或功率电路的其它部分。

功率电路紧急事件（例如，过载事件、短路等）可以导致感应能量在功率电路中的最大累积以及随后的耗散。为了防止能量耗散和产生的热损坏在功率开关发生，一些功率电路可以包括横跨功率开关的漏极和栅极端子的“齐纳二极管栅极钳位电路”（简称为“齐纳钳位电路”）。在紧急事件期间，功率电路可以试图通过尽可能快地关断功率电路的开关来最小化作为紧急事件的结果累积的感应能量的量。当由齐纳钳位电路保护的功率开关在紧急事件期间被尽可能快地关断时，在齐纳钳位电路过渡到钳位操作的时段期间将发生功率开关的结温度的上升。如果温度超过功率开关的最大温度额定，则瞬间温度上升可能损坏并甚至损毁功率开关。

发明内容

一般地描述了用于在紧急关断操作期间控制功率开关的栅极放电以最小化紧急事件期间功率开关的最大结温度的技术和电路。功率电路可以包括功率开关，用于控制电流到电阻——电容——电感性负载的流动。功率开关的驱动器可以驱动栅极电流以对功率开关充电，例如，驱动功率开关接通和关断。在紧急事件期间（例如短路负载，过压等），功率电路可以断开功率开关以保护功率开关和负载。

在一些功率电路中，在紧急事件中，功率电路在开关处执行快速紧急关断操作以使开关的栅极电荷在尽可能短的时间量中放电。快速紧急关断可能导致开关的结温度的上升和/或可能需要使用钳位电路来处置在紧急事件之前在功率电路中累积的感应能量的耗散。为了消除对这种钳位电路的需要并且为了最小化开关的最大结温度，如这里描述的，功率开关的驱动器可以被配置为检测功率电路中的紧急事件。在检测到功率电路中的紧急事件之后，驱动器可以被配置为执行功率开关的受控紧急关断操作以最小化在紧急事件和关断操作期间功率开关的最大温度。

在一个示例中，本公开涉及一种方法，方法包括：由驱动器检测功率电路中的紧急事件，功率电路包括用于控制到电阻——电容——电感性负载的电流的开关。方法还包括响应于检测到的紧急事件由驱动器执行对开关的受控紧急关断操作。

在另一示例中，本公开涉及一种功率电路，该功率电路包括耦合到电感性负载的开关。功率开关还包括用于控制开关的驱动器，其中驱动器被配置为响应于在功率电路内检测到的紧急事件而执行对开关的受控紧急关断。

在另一示例中，本公开涉及一种功率电路，该功率电路包括耦合到电感性负载的开关和耦合到该开关的驱动器。驱动器包括：用于检测功率电路内紧急事件的装置和用于响应于检测到的紧急事件而执行对开关的受控紧急关断操作的装置。一个或多个示例的细节在附图和下面的描述中被阐述。根据描述和附图以及根据权利要求，本公开的其它特征、目标和优点将是显而易见的。

附图说明

图1是图示根据本公开的一个或多个方面的用于控制到电阻——电容——电感性负载的电流的示例性系统的框图。

图2是图示图1中示出的示例性系统的功率电路的一个示例的框图。

图3是图示根据本公开的一个或多个方面的图2中示出的功率电路的各个定时特性的定时图。