[发明专利]三级栅极监控

说明书

本公开涉及三级栅极监控。例如，一种监控晶体管的栅极的方法，包括：监控晶体管的栅极电压；基于监控，测量栅极控制信号被断言的时刻和晶体管的栅极电压与第一电压阈值交叉(或越过)的时刻之间的第一时间差；基于监控，测量晶体管的栅极电压与第一电压阈值交叉的时刻和晶体管的栅极电压与第二电压阈值交叉的时刻之间的第二时间差；以及确定第一时间差是否落入第一时间窗内以及第二时间差是否落入第二时间窗内。

技术领域

本公开总体上涉及电子电路和系统，并且具体地，涉及功率控制电路和操作该功率控制电路的方法。

背景技术

功率控制电路可包括功率管理电路、驱动电路、控制逻辑、诊断逻辑或其他电路。功率管理电路可用于生成和/或调节电源电压。驱动电路可用于控制生成功率的设备(诸如开关模式电源)，并且可用于控制消耗功率的设备(诸如电机)。电机驱动器可具有控制器，该控制器生成用于为电机的不同相位的驱动器开关生成驱动信号的脉宽调制信号。脉宽调制信号可部分地基于部件的内部振荡器来生成。

功率控制电路可在半导体衬底上实现为集成电路(IC)芯片(诸如功率控制IC)。由于功率控制IC的较小占用面积和较高能量效率，功率控制IC被广泛用于不同行业的各种应用和产品，诸如消费电子、工业控制、医疗设备、航空和汽车。

尽管半导体IC通常具有较高的可靠性，但由于各种原因(诸如部件老化、暴露于不利环境(例如，过热、潮湿、灰尘、机械应力)或使用不当(例如，过压或欠压))，设备故障仍会随着时间的推移而发生。对于诸如汽车控制的任务关键应用，早期检测设备故障是有利的，使得可以执行安全程序和/或协议来补救或缓解设备故障。例如，可以激活冗余电路/设备来接管故障设备的功能。

发明内容

根据本发明的一个实施例，一种监控晶体管的栅极的方法包括：监控晶体管的栅极电压；基于监控测量栅极控制信号被断言(也可以称为“激活”)的时刻和晶体管的栅极电压与第一电压阈值交叉(或理解为，越过第一电压阈值)的时刻之间的第一时间差；基于监控测量晶体管的栅极电压与第一电压阈值交叉的时刻和晶体管的栅极电压与第二电压阈值交叉的时刻之间的第二时间差；以及确定第一时间差是否落入第一时间窗内以及第二时间差是否落入第二时间窗内。

根据本发明的一个实施例，一种电路包括：栅极监控电路，具有配置为接收晶体管的栅极电压的第一输入以及被配置为接收栅极控制信号的第二输入。栅极监控电路包括：第一比较器，被配置为将晶体管的栅极电压与第一电压阈值进行比较；第二比较器，被配置为将晶体管的栅极电压与第二电压阈值进行比较；以及定时器电路，被配置为测量栅极控制信号被断言的时刻和第一比较器的输出被断言的时刻之间的第一时间差，测量第一比较器的输出被断言的时刻与第二比较器的输出被断言的时刻之间的第二时间差，确定第一时间差是否落入第一时间窗内以及第二时间差是否落入第二时间窗内，并且当第一时间差落在第一时间窗外或者当第二时间差落在第二时间窗外时，生成错误信号。

根据本发明的一个实施例，一种功率控制集成电路(IC)包括：驱动电路，具有被配置为电耦合至功率开关的控制端子的输出端子；以及栅极监控电路，电耦合至驱动电路的输出端子。栅极监控电路包括：第一定时器，被配置为测量第一时间跨度，其中第一时间跨度是驱动电路被接通或断开以驱动功率开关的第一瞬时时刻和驱动电路的输出端子处的控制电压达到第一预定阈值的第二瞬时时刻之间的持续时间；第二定时器，被配置为测量第二时间跨度，其中第二时间跨度是第二瞬时时刻和控制电压达到第二预定阈值的第三瞬时时刻之间的持续时间；以及比较器，被配置为检测控制电压高于第三预定阈值。

附图说明

为了更全面地理解本发明及其优点，现结合附图进行以下描述，其中：

图1A示出了一些实施例中的功率控制电路的框图；

图1B是图1A的功率控制电路的一部分具有附加细节的框图；

图2A是示出一些实施例中的功率开关的栅极电压的时序图；