[发明专利]带有有效开关的电路

说明书

技术领域

本发明涉及一种带有有效开关的电路、一种用于车辆中的箝位电路的电子开关以及一种带有至少一个这样的开关的车辆。

背景技术

众所周知，用作负载(用电器)的开关的功率半导体，特别是诸如绝缘栅双极型晶体管(IGBT)、金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)、结型场效应晶体管(JFET)等这样的晶体管，放置在例如车辆的车用电网中。例如，这样的功率半导体作为所谓的高压侧开关放置在与负载的电连接中。

然而在汽车领域中，借助于继电器执行夹具30(即，直接来自电池的正极导线)的接入或断开。在这种情况下，使用继电器基本上具有如下缺陷：机械应力和因此相对于功率半导体明显降低的使用寿命。在继电器的开关操作时也会产生噪音并且继电器的激励导致开关损耗。

如果使用工作电流继电器(还称为闭合继电器)，那么继电器在激活情况下(即当电流流经继电器的线圈时)关闭。在该情况下，该关闭的继电器在激活模式下不导致车辆的电池放电，因为该电池经由车辆的发电机而被再充电。

反之，如果发电机是非激活的，因为例如车辆停放(待用状态)并且发动机未运转，则利用工作电流继电器为车辆的用电器提供能量是有问题的，因为在该情况下工作电流继电器自身也不断地消耗电能，并且因此电池放电。然而必须越来越多地给在车辆的待用状态中的不同的用电器(至少有时)供应能量，例如用于免钥匙访问车辆的访问系统或者无线钥匙，或电子停车制动。

本发明的目的是避免上述缺陷并且特别地实现：(半导体)开关是能够激活的，不需要(一定量的)激活电流。此外，本发明的任务是提供保护半导体开关和保护线路的过流断路，其中这些过流断路不需要(一定量的)激励。

这些任务根据独立权利要求的特征解决。优选实施例特别地可参考从属权利要求。

为了实现上述目的，提出的电路包括：

串联电路，该串联电路包括p型半导体和附加的元件；

调节电路，其中，所述调节电路由在所述串联电路处下降的电压供应。

由于p型半导体，本电路能够利用调节电路(几乎)无损耗地保持打开，并且因此特别合适于给连接的用电器供应电能。另一方面调节电路使得在通过p型半导体的电流上升超过预定的阈值时，该p型半导体能够自锁地关断。因此p型半导体适合于高功效地供应用电器，其中确保在过载情况下(电流超过阈值)防止p型半导体损坏。

特别地，调节电路具有至少一个输入端，借助该输入端，p型半导体能够转换为导通的或不导通的。这样的输入口例如能够用于控制电路(例如，以微控制器的形式)。

改进方案是，调节电路设置成使得p型半导体在待用模式下保持接通，直到穿过p型半导体的电流达到和/或超过预定的阈值。

另一改进方案是，调节电路设置成使得在穿过p型半导体的电流达到和/或超过预定的阈值之后，p型半导体保持自锁地切断。

特别地，改进方案是，附加元件包括下列的至少一个：

二极管；

肖特基二极管；

齐纳二极管；

欧姆电阻。

另一改进方案是，串联电路在p型半导体侧与电源线相连接。

电源线是例如到诸如发电机或者电池这样的电源的正极的导线(正电源线)(例如车辆的夹具30)。

此外改进方案是，串联电路在附加元件侧与到用电器的导线相连接。

用电器可以是诸如车辆的任意用电器，该用电器在待用模式期间具有降低的电流需求。

在另一改进方案的框架中，p型半导体包括下列半导体中的至少一个：

半导体开关；

功率半导体开关；

晶体管；

金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)；

P沟道金属氧化物半导体(PMOS)；

绝缘栅双极型晶体管(IGBT)；

结型场效应晶体管(JFET)。

下一个改进方案在于，调节电路布置成与由p型半导体和附加元件组成的串联电路并联。

一种设计方案是调节电路具有半导体开关，该半导体开关的操作点能够经由包括至少一个电阻的电阻网络调节。

替代的实施例在于，半导体开关是晶体管，特别是诸如pnp晶体管这样的双极性晶体管，其中将电阻网络的尺寸规定为使得当在由p型半导体和附加元件组成的串联电路处的电压降大于预定的阈值时半导体开关将导通，其中p型半导体因此被激励成自保持地切断。

另一设计是，调节电路具有温度补偿电路。