[发明专利]智能电子开关

说明书

本申请的各实施例涉及智能电子开关。本文描述了一种可以用作智能开关的集成电路。根据一个实施例，该集成电路包括功率晶体管以及电流感测电路，该功率晶体管耦合在供电引脚和输出引脚之间，该电流感测电路耦合到功率晶体管并且被配置成生成电流感测信号，该电流感测信号指示穿过功率晶体管的负载电流。该集成电路还包括监控电路，该监控电路被配置成：接收电流感测信号，并且基于电流感测信号和阈值提供保护信号，其中监控电路包括滤波器，该滤波器被配置成接收取决于电流感测信号的滤波器输入信号。滤波器具有具有两个或更多个时间常数的传输特性。

技术领域

本公开涉及智能半导体开关领域。

背景技术

几乎每个电气设施(例如，车辆中的电气设施、房屋中的电气设施、较大设施的电气子系统)都包括用于提供过电流保护的一个或多个熔断器。标准熔断器包括一段导线，在穿过熔断器的电流低于标称电流的情况下，该导线提供低欧姆电流路径。但是，这段导线被设计成：当穿过熔断器的电流在特定时间内超过标称电流时，这段导线升温并且熔化或汽化。一旦熔断器被触发，该熔断器就必须用新的熔断器代替。

熔断器正越来越多地被断路器取代。断路器是一种自动操作的电气开关，该电器开关被设计用于保护电路免受由过电流、过载或短路引起的损坏。断路器可以包括机电继电器，当检测到过电流(即，超过标称电流的电流)时，该机电继电器被触发以将受保护的电路与电源断开连接。在许多应用中(例如，在车辆的车载电源中)，可以使用电子开关(例如，MOS晶体管、IGBT等)来实施断路器，以在过电流的情况下将受保护的电路与电源断开连接。这种电子断路器还可以被称为电子熔断器(电熔断器或智能熔断器)。除了用作断路器的功能之外，电子熔断器还可以用于规律地接通和关断负载。通常，使用所谓的驱动器电路或简称为驱动器(在MOS晶体管的情况下为栅极驱动器)来控制诸如MOS晶体管的电子开关的开关状态(接通/关断)。

通常，常规的熔断器——以及电子熔断器——设计用于(假设的)恒定电负载，该恒定电负载导致电缆的特定的热负荷。即，恒定的电负载导致高于环境温度的特定电缆温度。熔断器的目的是确保电缆的热负荷保持在限定的限度内。因此，已知的电子熔断器电路被设计用于模仿常规熔断器的时间-电流特性(该时间-电流特性定义了在熔断器触发断开负载之前，特定电流水平可以流过电子熔断器多长时间)。但是，在许多应用中，负载动态地变化。考虑到通常使用的电缆的热时间常数在几分钟的范围内(例如，在一些应用中为90秒)，与电缆的热时间常数相比，电负载的持续例如30秒的激活可以是高度动态的过程。

发明内容

本文描述了一种可以用作智能开关的集成电路。根据一个实施例，该集成电路包括功率晶体管以及电流感测电路，该功率晶体管耦合在供电引脚和输出引脚之间，该电流感测电路耦合到功率晶体管并且被配置成生成电流感测信号，该电流感测信号指示穿过功率晶体管的负载电流。该集成电路还包括监控电路，该监控电路被配置成：接收电流感测信号，并且基于电流感测信号和阈值提供保护信号，其中监控电路包括滤波器，该滤波器被配置成接收取决于电流感测信号的滤波器输入信号。滤波器具有具有两个或更多个时间常数的传输特性。

此外，本文描述了可以用于操作作为电子熔断器的智能电子开关的方法。根据一个实施例，该方法包括：通过接通功率晶体管来使能来自供电引脚和输出引脚的负载电流路径，提供表示穿过功率晶体管的负载电流的信号，以及基于电流感测信号和阈值生成保护信号。保护信号的生成包括使用滤波器对取决于负载电流信号的滤波器输入信号进行滤波，该滤波器具有具有两个或更多个时间常数的传输特性。

附图说明

参考以下附图和描述可以更好地理解下面所描述的实施例。图中的部件并不一定按比例绘制；相反，重点在于说明本发明的原理。此外，在附图中，相同的附图标记指定对应的部分。其中：

图1示意性地图示了电子熔断器电路的一个示例以及电子熔断器电路的示例性应用，该电子熔断器电路包括电子开关和被配置成驱动该电子开关的控制电路。