[发明专利]电子开关设备、用于运行电子开关设备的方法和控制设备

说明书

本发明涉及电子开关设备、用于运行电子开关设备的方法和控制设备。该开关设备包括：用于连接负载的负载端子；用于施加供电电压的供电端子和控制端子，其中所述控制端子在附着供电电压时表现出比所述供电端子低的电压电势；具有源极端子、漏极端子和栅极端子的开关元件，其中源极端子与负载端子耦合或者可耦合，且漏极端子与供电端子耦合或者可耦合；具有基极端子、集电极端子和发射极端子的附加开关元件，其中集电极端子与栅极端子耦合或者可耦合；第一电阻元件，用于将发射极端子与供电端子耦合；第二电阻元件，用于将集电极端子与负载端子耦合；第三电阻元件，用于将基极端子与控制端子耦合；以及第四电阻元件，用于将基极端子与供电端子耦合。

技术领域

本发明以按照独立权利要求的前序部分所述的设备或者方法为出发点。计算机程序也是本发明的主题。

背景技术

如下电子开关元件称作高边（High-Side）开关：所述开关元件具有带有高电势和涉及到电路的低（地）电势的控制信号的负载。例如，已知PNP达林顿（Darlington）电路、PMOSFET电路和带有电荷泵的NMOSFET电路。

发明内容

在该背景下，利用这里介绍的方案介绍了根据主权利要求的电子开关设备、用于运行电子开关设备的方法、控制设备，所述控制设备使用该方法，以及最后介绍了根据主权利要求的相对应的计算机程序。通过在从属权利要求中举出的措施，在独立权利要求中所说明的设备的有利的扩展方案和改进方案是可能的。

介绍了一种电子开关设备，该电子开关设备具有如下特征：

用于连接负载的负载端子；

供电端子和控制端子，用于在供电端子与控制端子之间施加正的供电电压，尤其是其中在附着供电电压时，控制端子表现出比供电端子低的电压电势；

开关元件，该开关元件具有源极端子、漏极端子和栅极端子，其中源极端子与负载端子耦合或者可耦合，并且漏极端子与供电端子耦合或者可耦合；

附加开关元件，该附加开关元件具有基极端子、集电极端子和发射极端子，其中集电极端子与栅极端子耦合或者可耦合；

第一电阻元件，用于将发射极端子与供电端子耦合；

第二电阻元件，用于将集电极端子与负载端子耦合；

第三电阻元件，用于将基极端子与控制端子耦合；以及

第四电阻元件，用于将基极端子与供电端子耦合。

电子开关设备可以理解为基于电子器件的并且用作高边开关的功率电子模块。例如，控制端子在此可以与地电势关联。开关元件可以理解为场效应晶体管、例如MOSFET。附加开关元件比方说可以是双极性晶体管。

这里所介绍的方案基于如下认知：高边开关可以通过两个晶体管经由四个电阻的接线来实现，通过该接线可以在切换具有高电势的负载时实现高的接通和关断速度。在此，越过电势差（ueber den Potenzialunterschied hinweg）而以小的操控功率（Ansteuerleistung）来对功率晶体管进行控制。有利地，操控功率不高于在可比较的构思中的操控功率。

尤其是，利用这里所介绍的方案可以实现如下的用于使用为快速的高边开关的晶体管电路，该晶体管电路具有n沟道MOSFET功率晶体管和pnp晶体管。在此，例如可以实现直至500kHz的时钟频率。操控电流以大约5mA而是低的。电流放大以大于1000的值而是高的。构件使用（Bauteileinsatz）是小的。通过将n沟道MOSFET用作功率开关，开关设备可以特别成本低廉地来制造。

随后的表格阐明了该开关设备相较于三种已知的电路变型方案高的接通和关断速度，所述接通和关断速度是在负载电流为5A和供电电压为60V的情况下的接通和关断速度。