[实用新型]提供开关装置的快速启动的设备

说明书

本实用新型涉及一种提供开关装置的快速启动的设备。该设备包括驱动电路(9)，用于在被激活时将控制信号施加到开关装置(4)的控制端子(6)。当高于阈值电压的控制信号被施加到控制端子(6)时，开关装置(4)可被激活以在操作模式下驱动负载(7)。启动电路(20)联接到控制端子(6)，并且包括能量存储器(11)和开关(12)，开关(12)可操作以对能量存储器(11)进行放电，从而将高于阈值的启动电压传递到控制端子(6)。这样，开关装置(4)可以在驱动电路(9)在被激活之后能够生成高于阈值电压的控制信号之前的延迟周期期间被激活。

技术领域

本实用新型涉及一种用于驱动开关装置的设备，尤其涉及一种用于MOSFET(金属氧化物半导体场效应晶体管)的驱动电路，并且更具体地涉及一种功率放大器电路。

背景技术

诸如高侧N型MOSFET的开关装置通常在汽车工业中用作功率放大器电路的一部分，用于提供高电流功率以使用车辆的DC电池来驱动各种电子系统。图1示出了这种高侧N型MOSFET开关电路的示例。在使用中，电流从车辆的电池1提供，正极端子连接到MOSFET的漏极3，负极端子通过负载7连接到MOSFET的源极5。负载可以是例如车辆的发动机控制单元(ECU)。MOSFET的栅极6由来自栅极驱动器9的输出8驱动。栅极驱动器9通过驱动器端子10连接到MOSFET 4的源极5。内部充电泵以高于电池1电压的电压对驱动器电容器2进行充电。当栅极驱动器的输出8向栅极6施加超过阈值电压的驱动电压时，MOSFET 4被激活以在其操作模式期间向负载7供电。

这种类型的高电流电路的问题是MOSFET 4消耗电流。因此，为了在负载7不活动工作期间节省功率，通常使栅极驱动器9无效。然而，一旦栅极驱动器9被关断，存储在驱动器电容器2处的任何电荷都会通过漏电流而丢失。因此，当栅极驱动电路 9被重新激活时，需要对驱动器电容器2再充电。这样，在MOSFET 4导通之前，栅极驱动器9的振荡必须将电荷泵送入电容器2以建立电压。

为了进一步解释这一点，图1示意性地示出了由MOSFET 4内的栅电极6形成的栅源结处的栅极电容器25的概念。可以理解，高电流MOSFET 4具有大的寄生输入电容C_gs。因此，在激活MOSFET 4之前，“栅极电容器25”C_gs必须通过栅极驱动器的输出8由C_in_drv充电。驱动器电容器2的电容C_in_drv因此需要大于C_gs 以引起此激活。结果，驱动器电容器2需要时间来充电。

由于上述原因，因此在由驱动电路9生成的电压上升到MOSFET栅极6阈值之上以激活MOSFET 4之前通常存在显著的延迟。因此，当负载被激活时，在MOSFET 4被激活以传递负载针对那些操作模式操作所需的高电流之前存在滞后。

上述问题在现代汽车中提出了特别的问题，在现代汽车中，许多负载具有“休眠模式”，其中即使在负载不工作时也需要低水平的功率。例如，当车辆关闭时，诸如车辆ECU的某些负载切换到待机或休眠模式，以便维持某些关键系统。例如，可以维护操作软件以避免在车辆开启时必须重启系统。在ECU的情况下，在休眠模式期间的电流需求可以在5-100微安(μA)的范围内，而在正常操作模式期间的需求可能高得多，例如在毫安(mA)范围内。因此，通常提供一种用于在休眠模式中维持这些操作的替代低电流功率电路。当来自负载的电流需求随后增加时，电路随后切换到高电流源。然而，在该切换步骤期间，由于当栅极驱动器被激活时引起的上述滞后，在电流供应中经常存在中断。同时，尤其是，当各种诊断程序初始化时，ECU将在从休眠模式唤醒之后立即具有相对高的电流消耗周期。这样，上述电源中断以及相关的电压快速下降通常将在该临界初始唤醒阶段中断ECU。因此，ECU通常不能承受超过100微秒(μs)的功率中断而没有逻辑功能复位的风险或需要时间来重新加载软件。

因此，本实用新型旨在解决这些问题。

实用新型内容