[发明专利]开关装置以及用于运行这种开关装置的方法以及机动车车载电网

说明书

描述一种开关装置，其包括：具有第一最小接通电阻Rsubgt;DS(on)/subgt;的第一功率开关(10)；具有第二最小接通电阻R′subgt;DS(on)/subgt;的第二功率开关(20)，其中，所述第一功率开关(10)和所述第二功率开关(20)构造用于通断整个用电器电流回路(30)；用于操控的装置(40)，其构造用于彼此独立地通断所述第一功率开关(10)和所述第二功率开关(20)；其中，所述第一最小接通电阻Rsubgt;DS(on)/subgt;超出所述第二最小接通电阻R′subgt;DS(on)/subgt;至少10％。还提出一种用于运行这种开关装置的方法，其中，所述方法包括：通断第一功率开关(10)，受阈值控制地通断第二功率开关(20)。

技术领域

本发明涉及一种开关装置、优选涉及一种基于半导体的功率开关的装置、以及一种用于运行这种开关装置的方法。本发明尤其涉及一种用于在敏感供电网络上运行功率开关的装置。

背景技术

在现代车辆中，越来越多地安装有电压高于12V的供电网络。例如48V的车载电网，该车载电网由于持续增加的用电器数量、显著增大的功率要求以及多个其他原因而会在将来加强使用。与目前主要使用的12V或24V车载电网相比，这种电网的误差容限明显较小。尤其在48V车载电网中几乎不再能够容许出现可能的过电压。这种过电压尤其出现在接通过程和关断过程中，其中，高电流被通断。

其结果是，不再允许突然地关断或接通各个部分电网，而这目前在12V电网中是常见的。图3示例性地表明用电器在48V电网中的这种突然的接通过程。可以看出存在于用电器上的电压具有最大电压超过80V的明显过冲。即使作用时间很短，高电压峰值的出现也可能导致所连接的用电器损坏。

为了避免过冲，对48V电网中的用电器进行“软”通断。使相应的通断过程在时间上延迟，使得存在于用电器上的电压在通断过程期间仅缓慢地被提高。然而在这种设置下不利的是，在此，作为功率开关用于进行通断的晶体管在一段时间内保持在所谓的线性区内。在该区域中，功率开关表现得如欧姆电阻并且产生高损耗，功率开关将该高损耗转换为热量。

然而，不再允许将新式的功率开关运行在线性区内，否则它们在这些工作点中具有比功率开关的较旧的技术明显更差的性能。在此，与较旧的技术相比，较新的技术的特征尤其在于越来越小的接通电阻R_DS(on)。此外在较新的技术中，芯片面积减小。为了限制电流，需要将来进一步降低线性运行中的栅源电压。然而，较小的栅源电压加剧功率开关中的电流的局部化/丝化(Filamentierung)并且提高破坏风险，因为所产生的损耗功率不再分布到整个功率开关的表面上，因此可能会在功率开关内部产生逐点的过载()。

因此在新式功率开关中，不仅(由于改善性能而)减小的芯片面积是不利的，而且附加地由于(在工作点相同情况下)减小的栅源电压而使在并联电路方面的稳定性降低也是不利的。与较旧的技术相比，新式功率开关的优点在于，在芯片面积保持不变的情况下减小的接通电阻R_DS(on)(也称为导通电阻)和/或减小的开关损耗。这可以实现成本节约。

发明内容

根据本发明，提供一种开关装置、一种用于机动车的包括这种开关装置的车载电网以及一种用于运行这种开关装置的方法。

根据本发明的开关装置包括：具有第一最小接通电阻R_DS(on)的第一功率开关；具有第二最小接通电阻R′_DS(on)的第二功率开关，其中，第一功率开关和第二功率开关构造用于通断共同的用电器电流回路；用于操控的装置，其构造用于彼此独立地通断第一功率开关和第二功率开关；其中，第一最小接通电阻R_DS(on)超出第二最小接通电阻R′_DS(on)至少10％。