本發(fā)明大體涉及功率開(kāi)關(guān)，并且在特定實(shí)施例中涉及用于高側(cè)功率開(kāi)關(guān)（high-sidepowerswitch）的技術(shù)和機(jī)制。

背景技術(shù)：

在具有中到高電流負(fù)載的低壓應(yīng)用中，智能功率開(kāi)關(guān)已變得普及。這樣的應(yīng)用例如包括現(xiàn)代汽車(chē)和工業(yè)系統(tǒng)。智能功率開(kāi)關(guān)包括診斷能力和保護(hù)特征，特別是防范短路或者其他類(lèi)型的電流過(guò)載的診斷能力和保護(hù)特征。這些智能功率開(kāi)關(guān)還可以包括溫度傳感器和過(guò)電壓保護(hù)特征。

當(dāng)過(guò)載事件（比如短路）發(fā)生時(shí)，智能功率開(kāi)關(guān)斷路。在斷路期間，用于智能功率開(kāi)關(guān)的線束（wireharness）可能充當(dāng)電阻性-電感性（rl）負(fù)載，從而存儲(chǔ)所述開(kāi)關(guān)的功率晶體管（例如金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管（mosfet））需要耗散的能量。這個(gè)所存儲(chǔ)的能量的耗散可以使該功率開(kāi)關(guān)的溫度升高，從而引起可能損壞該功率開(kāi)關(guān)的熱應(yīng)力。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本公開(kāi)內(nèi)容的如下實(shí)施例大體實(shí)現(xiàn)了技術(shù)優(yōu)點(diǎn)：這些實(shí)施例描述了一種高側(cè)功率開(kāi)關(guān)。

根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，一種設(shè)備包括：被配置成耦合到功率開(kāi)關(guān)的柵極驅(qū)動(dòng)器；被配置成直接耦合到該功率開(kāi)關(guān)的電壓測(cè)量電路；被配置成耦合到該功率開(kāi)關(guān)的開(kāi)關(guān)監(jiān)控電路，所述開(kāi)關(guān)監(jiān)控電路被配置成測(cè)量該功率開(kāi)關(guān)的輸出電流；耦合到該柵極驅(qū)動(dòng)器和該開(kāi)關(guān)監(jiān)控電路的電流限制電路，所述電流限制電路被配置成在輸出電流超出閾值時(shí)調(diào)節(jié)該柵極驅(qū)動(dòng)器的柵極-源極電壓；以及耦合到該電流限制電路和該電壓測(cè)量電路的控制器，所述控制器被配置成根據(jù)由所述電壓測(cè)量電路在啟動(dòng)序列期間測(cè)量的啟動(dòng)電壓而確定操作模式，所述控制器還被配置成根據(jù)所述操作模式以及由該電壓測(cè)量電路測(cè)量的開(kāi)關(guān)電壓把該閾值提供到所述電流限制電路。

在一些實(shí)施例中，所述電流限制電路還被配置成在調(diào)節(jié)柵極驅(qū)動(dòng)器的柵極-源極電壓時(shí)禁用所述柵極驅(qū)動(dòng)器。在一些實(shí)施例中，控制器根據(jù)連續(xù)閾值與離散閾值的總和來(lái)計(jì)算所述閾值，其中所述連續(xù)閾值與所述開(kāi)關(guān)電壓成反比；當(dāng)所述開(kāi)關(guān)電壓超出所述啟動(dòng)電壓時(shí)，所述離散閾值是第一值；并且當(dāng)所述啟動(dòng)電壓超出所述開(kāi)關(guān)電壓時(shí)，所述離散閾值是第二值；第二值大于第一值。在一些實(shí)施例中，所述連續(xù)閾值具有最大值，并且其中所述離散閾值包括滯后（hysteresis）。在一些實(shí)施例中，所述控制器包括電壓比較器和鎖存器，所述電壓比較器被配置成根據(jù)由所述電壓測(cè)量電路測(cè)量的開(kāi)關(guān)電壓來(lái)生成控制電流，所述鎖存器被配置成根據(jù)在啟動(dòng)序列期間測(cè)量的啟動(dòng)電壓來(lái)存儲(chǔ)啟動(dòng)電流，所述鎖存器被配置成根據(jù)所述控制電流是否超出所述啟動(dòng)電流而提供所述閾值。在一些實(shí)施例中，所述控制器還包括耦合到所述鎖存器的電流源，所述電流源被配置成遞送來(lái)自所述鎖存器的閾值。在一些實(shí)施例中，所述設(shè)備還包括耦合到所述柵極驅(qū)動(dòng)器和所述控制器的邏輯電路，所述邏輯電路被配置成在所述電流限制電路調(diào)節(jié)所述柵極驅(qū)動(dòng)器時(shí)重新啟動(dòng)該控制器。在一些實(shí)施例中，重新啟動(dòng)該控制器包括：根據(jù)由所述電壓測(cè)量電路在重新啟動(dòng)期間測(cè)量的第二啟動(dòng)電壓，確定操作模式。在一些實(shí)施例中，所述設(shè)備還包括功率開(kāi)關(guān)。在一些實(shí)施例中，所述功率開(kāi)關(guān)、所述柵極驅(qū)動(dòng)器、所述電壓測(cè)量電路、所述開(kāi)關(guān)監(jiān)控電路、所述電流限制電路和所述控制器被布置在半導(dǎo)體襯底上。在一些實(shí)施例中，所述電流限制電路是比較器。

根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，一種方法包括：在啟動(dòng)序列期間存儲(chǔ)功率開(kāi)關(guān)的啟動(dòng)漏極-源極電壓；直接在該功率開(kāi)關(guān)的源極端子和漏極端子處測(cè)量該功率開(kāi)關(guān)的漏極-源極電壓；作為所測(cè)量的漏極-源極電壓的連續(xù)函數(shù)產(chǎn)生第一閾值；作為所測(cè)量的漏極-源極電壓的離散函數(shù)產(chǎn)生第二閾值；測(cè)量該功率開(kāi)關(guān)的輸出值；以及當(dāng)該功率開(kāi)關(guān)的輸出值超出該第一閾值或該第二閾值的其中之一時(shí)，禁用該功率開(kāi)關(guān)。

在一些實(shí)施例中，所述方法還包括提供組合的閾值；當(dāng)所測(cè)量的漏極-源極電壓小于該啟動(dòng)漏極-源極電壓時(shí)，所述組合的閾值是第一閾值；當(dāng)所測(cè)量的漏極-源極電壓大于該啟動(dòng)漏極-源極電壓時(shí)，所述組合的閾值是第一閾值與第二閾值的總和；其中當(dāng)該功率開(kāi)關(guān)的輸出值超出所述組合的閾值時(shí)，禁用該功率開(kāi)關(guān)；并且其中所述組合的閾值被限制到最大閾值。在一些實(shí)施例中，該功率開(kāi)關(guān)的輸出值是輸出阻抗。在一些實(shí)施例中，該功率開(kāi)關(guān)的輸出值是輸出電流。在一些實(shí)施例中，在啟動(dòng)序列期間存儲(chǔ)該功率開(kāi)關(guān)的啟動(dòng)漏極-源極電壓包括測(cè)量該功率開(kāi)關(guān)的工作溫度，并且根據(jù)該工作溫度對(duì)所存儲(chǔ)的啟動(dòng)漏極-源極電壓進(jìn)行濾波。在一些實(shí)施例中，對(duì)所存儲(chǔ)的啟動(dòng)漏極-源極電壓進(jìn)行濾波包括在該工作溫度超出閾時(shí)減小所存儲(chǔ)的啟動(dòng)漏極-源極電壓。在一些實(shí)施例中，所述方法還包括根據(jù)所測(cè)量的電磁干擾對(duì)所存儲(chǔ)的啟動(dòng)漏極-源極電壓進(jìn)行濾波。

根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，一種設(shè)備包括：被配置成耦合到功率開(kāi)關(guān)的開(kāi)關(guān)監(jiān)控電路，所述開(kāi)關(guān)監(jiān)控電路被配置成產(chǎn)生與該功率開(kāi)關(guān)的所測(cè)量的值成比例的信號(hào)，所述開(kāi)關(guān)監(jiān)控電路被配置成提供用于該功率開(kāi)關(guān)的第一截止閾（cutoffthreshold）；耦合到所述開(kāi)關(guān)監(jiān)控電路并且被配置成對(duì)所述信號(hào)進(jìn)行濾波以及產(chǎn)生經(jīng)過(guò)濾波的信號(hào)的濾波器；耦合到所述濾波器并且被配置成耦合到復(fù)位線的鎖存器，所述鎖存器被配置成響應(yīng)于該復(fù)位線的斷言（assertion）而存儲(chǔ)經(jīng)過(guò)濾波的信號(hào)；以及耦合到所述鎖存器和所述開(kāi)關(guān)監(jiān)控電路的電流源，所述電流源被配置成當(dāng)所述信號(hào)超出存儲(chǔ)在所述鎖存器中的經(jīng)過(guò)濾波的信號(hào)時(shí)提供用于所述功率開(kāi)關(guān)的第二截止閾。

在一些實(shí)施例中，所述濾波器包括溫度傳感器，并且其中產(chǎn)生經(jīng)過(guò)濾波的信號(hào)包括在由溫度傳感器測(cè)量的溫度超出閾時(shí)減小所述信號(hào)。在一些實(shí)施例中，所述功率開(kāi)關(guān)的所測(cè)量的值是所述功率開(kāi)關(guān)的源極-漏極電壓，并且其中所述開(kāi)關(guān)監(jiān)控電路直接耦合到所述功率開(kāi)關(guān)的源極端子和漏極端子。在一些實(shí)施例中，所述設(shè)備還包括所述功率開(kāi)關(guān)。在一些實(shí)施例中，當(dāng)所述功率開(kāi)關(guān)的所測(cè)量的值超出該第一截止閾與該第二截止閾的總和時(shí)，禁用所述功率開(kāi)關(guān)，其中所述總和被限制到最大值。在一些實(shí)施例中，所述功率開(kāi)關(guān)的所測(cè)量的值是由所述功率開(kāi)關(guān)產(chǎn)生的電阻或電流的其中之一。

附圖說(shuō)明

為了更完整地理解本發(fā)明（及其優(yōu)點(diǎn)），現(xiàn)在參照下面結(jié)合附圖進(jìn)行的描述，其中：

圖1是智能功率開(kāi)關(guān)的電路圖；

圖2是汽車(chē)系統(tǒng)的方塊圖；

圖3是智能功率開(kāi)關(guān)的方塊圖；

圖4a-4c是根據(jù)一些實(shí)施例的短路輸出電流脫扣閾（trippingthreshold）與源極-漏極電壓的關(guān)系曲線圖；

圖5是智能功率開(kāi)關(guān)的電路圖；

圖6是智能功率開(kāi)關(guān)的電路圖；以及

圖7是過(guò)電流保護(hù)方法的流程圖。

除非另行表明，否則不同附圖中的相對(duì)應(yīng)的數(shù)字和符號(hào)通常指代相對(duì)應(yīng)的部分。這些附圖被繪制成清楚地說(shuō)明各個(gè)實(shí)施例的相關(guān)方面，而不一定是按比例繪制的。

具體實(shí)施方式

下面詳細(xì)討論本公開(kāi)內(nèi)容的實(shí)施例的制作和使用。然而，應(yīng)當(dāng)意識(shí)到，這里所公開(kāi)的概念可以被具體表現(xiàn)在各種各樣的具體情境中，并且這里所討論的具體實(shí)施例僅僅是說(shuō)明性的，而并不是用來(lái)限制權(quán)利要求書(shū)的范圍。此外還應(yīng)當(dāng)理解的是，在不背離本公開(kāi)內(nèi)容的如由所附的權(quán)利要求書(shū)限定的精神和范圍的情況下，在這里可以做出各種改變、替換和變動(dòng)。

過(guò)載事件可能引起智能功率開(kāi)關(guān)執(zhí)行緊急斷路。緊急斷路是通過(guò)使功率晶體管的柵極快速放電而完成的。過(guò)載事件的實(shí)例包括：超出絕對(duì)溫度限制，超出溫度升高限制，超出過(guò)電流限制，以及在通電周期之后超出功率開(kāi)關(guān)中的功率晶體管的源極-漏極電壓（）。

此外，由于在初始供電時(shí)由電源供應(yīng)裝置所看到的初始負(fù)載，比如燈泡和dc/dc轉(zhuǎn)換器之類(lèi)的負(fù)載可能具有電流涌入（inrush）行為。舉例來(lái)說(shuō)，燈泡的阻抗與溫度有關(guān)，并且當(dāng)燈泡的燈絲冷卻時(shí)，燈泡的阻抗可以比正常工作條件低數(shù)個(gè)數(shù)量級(jí)。這樣的初始負(fù)載可能引起智能功率開(kāi)關(guān)在為該負(fù)載初始供電之后短暫地?cái)嗦?，并且將引起該功率開(kāi)關(guān)繼續(xù)斷路直到該負(fù)載停止呈現(xiàn)出電流涌入行為為止。智能功率開(kāi)關(guān)在斷路發(fā)生之后執(zhí)行數(shù)次重試，并且可能使用如下重試策略：該重試策略使初始供電時(shí)間最小化，并且如果在正常操作期間發(fā)生斷路，則該重試策略允許快速恢復(fù)。重復(fù)重試可能導(dǎo)致重復(fù)存儲(chǔ)和耗散線束負(fù)載中的能量，從而引起可以隨著時(shí)間的過(guò)去磨損該功率開(kāi)關(guān)的重復(fù)溫度升高。所存儲(chǔ)的和所耗散的能量與供電電壓（）成正比。

這里公開(kāi)了一種高側(cè)智能功率開(kāi)關(guān)。實(shí)施例功率開(kāi)關(guān)測(cè)量，并且當(dāng)超出閾值時(shí)，所述實(shí)施例功率開(kāi)關(guān)減小短路輸出電流脫扣閾（）。通過(guò)隨著的增加而減小，增加了該智能功率開(kāi)關(guān)中的保護(hù)機(jī)制的魯棒性。因而，根據(jù)下式可確定該智能功率開(kāi)關(guān)的靈敏度：

。

在一些實(shí)施例中，同時(shí)通過(guò)離散和連續(xù)方式來(lái)監(jiān)控。在這樣的實(shí)施例中，在加電的初始階段期間，離散地測(cè)量和存儲(chǔ)；并且在初始加電之后，連續(xù)地測(cè)量。在這樣的實(shí)施例中，當(dāng)超出所存儲(chǔ)的初始讀數(shù)時(shí)，被減小固定數(shù)量，并且還隨著以連續(xù)方式增加來(lái)逐漸地調(diào)整。

在一些實(shí)施例中，濾波器與該智能功率開(kāi)關(guān)被包括在一起。所述濾波器可以減少如下電磁干擾（emi）：所述電磁干擾在其他情況下可能會(huì)引起該功率開(kāi)關(guān)錯(cuò)誤地進(jìn)入斷路。在加電期間以離散的方式測(cè)量和存儲(chǔ)的初始值還可能減輕emi對(duì)該功率開(kāi)關(guān)的影響。

各種實(shí)施例都可實(shí)現(xiàn)優(yōu)點(diǎn)。測(cè)量功率晶體管的源極-漏極電壓（）上的電壓改變而不是測(cè)量比如供電電壓（）之類(lèi)的其他電壓上的電壓改變可能考慮到如下測(cè)量：所述測(cè)量并不受供電電壓中的接地移位（groundshift）的影響。通過(guò)濾除emi，該智能功率開(kāi)關(guān)可更加可靠地啟動(dòng)。在加電時(shí)以離散的方式測(cè)量可能考慮到更準(zhǔn)確地測(cè)量，從而提高控制的可靠性。此外，以不同的方式來(lái)測(cè)量可能允許該功率開(kāi)關(guān)在啟動(dòng)之后解決更多類(lèi)型的短路負(fù)載。

圖1是智能功率開(kāi)關(guān)100的電路圖。該智能功率開(kāi)關(guān)100包括輸入端口102、柵極驅(qū)動(dòng)器/電平移位器（levelshifter）104、功率mosfet106、電池108、電流限制器110、感測(cè)阻抗112、齊納二極管箝位器（diodeclamp）114、溫度傳感器116、電流吸收器118以及負(fù)載120。該智能功率開(kāi)關(guān)100中的各個(gè)設(shè)備都可被布置在例如半導(dǎo)體襯底（未圖示出）上。輸入端口102連接到外部設(shè)備（比如微控制器），并且被配置成使能和禁用該智能功率開(kāi)關(guān)100。輸入端口102被連接到柵極驅(qū)動(dòng)器/電平移位器104，所述柵極驅(qū)動(dòng)器/電平移位器104通過(guò)使能和禁用該功率mosfet106的柵極而使能和禁用該智能功率開(kāi)關(guān)100。

功率mosfet106被連接到電池108，并且控制流向由該智能功率開(kāi)關(guān)100供電的各個(gè)設(shè)備的電流流動(dòng)。電池108可以是任何電源，比如是汽車(chē)中的電池。功率mosfet106可以例如是雙擴(kuò)散金屬氧化物半導(dǎo)體（dmos）。

電流限制器110監(jiān)控由該功率mosfet106遞送的電流。電流限制器110可以例如是運(yùn)算放大器（op-amp）或比較器?？梢酝ㄟ^(guò)在功率mosfet106與負(fù)載120之間包括感測(cè)阻抗112而監(jiān)控電流。電流限制器110測(cè)量在該感測(cè)阻抗112上的電壓降，并且根據(jù)所測(cè)量的電壓降確定所遞送的電流的數(shù)量。通過(guò)隨著所遞送的電流的增加而降低該功率mosfet106的柵極電壓，調(diào)整由該功率mosfet106遞送的電流。齊納二極管箝位器114嘗試把該功率mosfet106的漏極與柵極之間的電壓差固定在特定值，從而防止該功率mosfet106出現(xiàn)過(guò)電壓。

溫度傳感器116被連接到電流吸收器118和柵極驅(qū)動(dòng)器/電平移位器104，并且被配置成在所感測(cè)到的溫度超出給定的閾時(shí)禁用該柵極驅(qū)動(dòng)器/電平移位器104（并且因此禁用該功率mosfet106）。因而，智能功率開(kāi)關(guān)100被保護(hù)以免于可能由于功率mosfet106超出電流輸出的安全水平而引起的過(guò)熱。

負(fù)載120可以是處在該智能功率開(kāi)關(guān)100的規(guī)定的工作能力之內(nèi)的任何負(fù)載。負(fù)載120可以包括電阻性和電感性組件。在其中智能功率開(kāi)關(guān)100被使用在汽車(chē)應(yīng)用中的實(shí)施例中，負(fù)載120可以例如是燈泡。雖然這里所包含的特定實(shí)施例是關(guān)于汽車(chē)應(yīng)用來(lái)描述的，但是應(yīng)當(dāng)意識(shí)到，實(shí)施例智能功率開(kāi)關(guān)可以被使用在各種各樣的應(yīng)用中。

圖2是汽車(chē)系統(tǒng)200的方塊圖。該汽車(chē)系統(tǒng)200包括微控制器202、智能功率開(kāi)關(guān)204、電池206、供應(yīng)裝置阻抗（supplyimpedance）208、設(shè)備負(fù)載210以及短路負(fù)載212。微控制器202被連接到智能功率開(kāi)關(guān)204，并且被配置成使能和禁用智能功率開(kāi)關(guān)204。智能功率開(kāi)關(guān)204由外部電源供應(yīng)裝置供電，并且因此可以利用來(lái)自微控制器202的邏輯電平輸入而被接通或被關(guān)斷。

智能功率開(kāi)關(guān)204由電池206供電。如前面所討論的那樣，該電池206可以例如是汽車(chē)應(yīng)用中的電池。該電池206具有供應(yīng)裝置阻抗208，所述供應(yīng)裝置阻抗208可以包括電阻性部分（）和電感性部分（）。所述供應(yīng)裝置阻抗208的各個(gè)部分都可被歸因于把該智能功率開(kāi)關(guān)204連接到該電池206的線束。當(dāng)該智能功率開(kāi)關(guān)204在緊急斷路中被關(guān)斷時(shí)，所述供應(yīng)裝置阻抗208的電感性部分可以包含所存儲(chǔ)的磁能，所述所存儲(chǔ)的磁能被釋放并且在耗散時(shí)生成熱量。通過(guò)重復(fù)放電所引起的疲勞會(huì)磨損并且損壞該智能功率開(kāi)關(guān)204。

智能功率開(kāi)關(guān)204為該設(shè)備負(fù)載210供電。如前面所討論的那樣，該設(shè)備負(fù)載210可以例如是汽車(chē)應(yīng)用中的燈泡。當(dāng)短路發(fā)生時(shí)，由該智能功率開(kāi)關(guān)204形成的短路可以被表示成短路負(fù)載212。該短路負(fù)載212可以包括電阻性部分（）和電感性部分（）。

圖3是智能功率開(kāi)關(guān)300的方塊圖。該智能功率開(kāi)關(guān)300包括邏輯單元/電平移位器302、柵極驅(qū)動(dòng)器304、功率開(kāi)關(guān)306、比較器308、電流測(cè)量電路310、電壓測(cè)量電路312以及控制器314。輸入被耦合到該邏輯單元/電平移位器302。所述輸入是邏輯電平輸入，并且可以耦合到例如微控制器。

該邏輯單元/電平移位器302耦合到該柵極驅(qū)動(dòng)器304，并且被配置成通過(guò)使能和禁用該柵極驅(qū)動(dòng)器304而接通和關(guān)斷該智能功率開(kāi)關(guān)300。該柵極驅(qū)動(dòng)器304接受來(lái)自邏輯單元/電平移位器302的低功率輸入，并且產(chǎn)生用于該功率開(kāi)關(guān)306的高電流驅(qū)動(dòng)輸入。該柵極驅(qū)動(dòng)器304可以包括例如放大器。

該功率開(kāi)關(guān)306耦合到該柵極驅(qū)動(dòng)器304。該功率開(kāi)關(guān)306被連接到該電池和負(fù)載（在圖3中未示出），并且當(dāng)通過(guò)該柵極驅(qū)動(dòng)器304來(lái)使能該功率開(kāi)關(guān)306時(shí)，該功率開(kāi)關(guān)306為該負(fù)載供電。該功率開(kāi)關(guān)306可以例如是dmos設(shè)備?？商鎿Q地，可以使用其他設(shè)備類(lèi)型。

該比較器308控制該柵極驅(qū)動(dòng)器304。該比較器308利用該電流測(cè)量電路310測(cè)量該功率開(kāi)關(guān)306的輸出電流。如果由該電流測(cè)量電路310測(cè)量的電流超出被提供到該比較器308的閾值，則該比較器禁用該柵極驅(qū)動(dòng)器304。該比較器308可以例如是普通的或高增益差分放大器。

該電壓測(cè)量電路312耦合到該功率開(kāi)關(guān)306。該電壓測(cè)量電路312可以直接耦合到該功率開(kāi)關(guān)306的漏極和源極，使得對(duì)該功率開(kāi)關(guān)306的間接測(cè)量并不是必需的。因此可以提高電壓測(cè)量的準(zhǔn)確度。該電壓測(cè)量電路312允許控制器314測(cè)量該功率開(kāi)關(guān)306的源極-漏極電壓（）。

該控制器314把該閾值提供到該比較器308。該控制器314被配置成在啟動(dòng)時(shí)讀取和存儲(chǔ)針對(duì)的初始值（）。被存儲(chǔ)在該控制器314的組件中，比如存儲(chǔ)在鎖存器中。因而，該控制器314連同該柵極驅(qū)動(dòng)器304一起被耦合到該邏輯單元/電平移位器302的輸出。當(dāng)該邏輯單元/電平移位器302被使能時(shí)，所述輸出信號(hào)可以由該控制器314用作復(fù)位信號(hào)，從而引起該控制器314鎖存（latch）針對(duì)的新的值。

在工作的時(shí)候，該控制器314把該閾值提供到該比較器308。在一些實(shí)施例中，該控制器314根據(jù)由該電壓測(cè)量電路312讀取的源極-漏極電壓來(lái)提供該閾值。在這樣的實(shí)施例中，所產(chǎn)生的閾值與該源極-漏極電壓成正比。更高的或更低的閾值分別引起該智能功率開(kāi)關(guān)300的短路輸出電流脫扣閾值（）更低或更高。因而，該智能功率開(kāi)關(guān)300在更高的源極-漏極電壓下進(jìn)入緊急重新啟動(dòng)。該控制器314可以包括例如比較器，用以根據(jù)該源極-漏極電壓產(chǎn)生該閾值。

在一些實(shí)施例中，該控制器314根據(jù)該源極-漏極電壓和該啟動(dòng)電壓提供該閾值。在這樣的實(shí)施例中，該控制器314可以產(chǎn)生與（前面討論的）源極-漏極電壓成比例的第一閾；并且根據(jù)該源極-漏極電壓是否超出該啟動(dòng)電壓，該控制器314可以產(chǎn)生第二閾。該控制器314接著可以把該第一閾和該第二閾加起來(lái)，以產(chǎn)生用于該比較器308的閾值。

通過(guò)在該源極-漏極電壓大于該啟動(dòng)電壓時(shí)提供較低的第二閾，并且通過(guò)在該源極-漏極電壓小于該啟動(dòng)電壓時(shí)提供較高的第二閾，該控制器314產(chǎn)生第二閾。在一些實(shí)施例中，在確定該啟動(dòng)電壓是大于還是小于所測(cè)量的源極-漏極電壓時(shí)應(yīng)用滯后。第二閾的水平可以確定第一閾是否影響。當(dāng)該第二閾較低時(shí)，被提供到該比較器308的該閾值可以低到足以使該第一閾并不影響該功率開(kāi)關(guān)的操作。當(dāng)該第二閾值較高時(shí)，被提供到該比較器308的閾值接著可以被該第一閾充分地影響，以致該功率開(kāi)關(guān)的操作受到該第一閾的影響。在一些實(shí)施例中，該第二閾可以根據(jù)數(shù)個(gè)閾值的其中之一來(lái)產(chǎn)生。

圖4a-4c是針對(duì)一些實(shí)施例的短路輸出電流脫扣閾與源極-漏極電壓的關(guān)系曲線圖。圖4a圖示出了作為源極-漏極電壓的連續(xù)函數(shù)的。如可以看到的那樣，隨著的增加，直到增加到閾，逐漸降低。圖4a可以表明如下實(shí)施例：在所述實(shí)施例中，控制器314根據(jù)由電壓測(cè)量電路312讀取的源極-漏極電壓來(lái)提供第一閾。圖4b圖示出了作為源極-漏極電壓的離散函數(shù)的。如可以看到的那樣，當(dāng)越過(guò)閾時(shí)，以某個(gè)滯后突然降低。圖4b可以表明如下實(shí)施例：在所述實(shí)施例中，控制器314根據(jù)源極-漏極電壓和啟動(dòng)電壓提供第二閾。圖4c圖示出了在如下實(shí)施例中的作為源極-漏極電壓的離散函數(shù)的：在所述實(shí)施例中，根據(jù)數(shù)個(gè)閾值的其中之一產(chǎn)生第二閾。舉例來(lái)說(shuō)，隨著源極-漏極電壓從啟動(dòng)電壓增加到，第二閾從閾逐步減低到閾。

圖5是智能功率開(kāi)關(guān)500的電路圖。該智能功率開(kāi)關(guān)500包括邏輯單元502、電荷泵504、反相器506、感測(cè)dmos508、脫扣電流比較器（tripcurrentcomparator）510、功率dmos512、源極-漏極電壓比較器514、濾波器516、鎖存器518以及柵極驅(qū)動(dòng)器520。邏輯單元502是可以耦合到比如微控制器之類(lèi)的外部設(shè)備的專(zhuān)用集成電路（asic）。所述外部設(shè)備接著可以利用邏輯電平信號(hào)使能和禁用該智能功率開(kāi)關(guān)500，所述智能功率開(kāi)關(guān)500又將功率遞送給被連接到該智能功率開(kāi)關(guān)500的負(fù)載。柵極驅(qū)動(dòng)器520耦合到電荷泵504，所述電荷泵504由供應(yīng)電壓供電并且向柵極驅(qū)動(dòng)器520提供dc電源，使得該柵極驅(qū)動(dòng)器520可以驅(qū)動(dòng)感測(cè)dmos508和功率dmos512。

反相器506耦合到邏輯單元502的使能線。所述使能線耦合到柵極驅(qū)動(dòng)器520，所述柵極驅(qū)動(dòng)器520又接通和關(guān)斷該智能功率開(kāi)關(guān)500。當(dāng)邏輯單元502使該智能功率開(kāi)關(guān)500復(fù)位時(shí)，所述邏輯單元502關(guān)斷該使能線。反相器506處在使能線與鎖存器518的復(fù)位開(kāi)關(guān)之間。因而，當(dāng)邏輯單元502觸發(fā)復(fù)位時(shí)，反相器506使能鎖存器518的復(fù)位開(kāi)關(guān)，從而引起鎖存器518存儲(chǔ)新的值。

感測(cè)dmos508耦合到柵極驅(qū)動(dòng)器520，所述柵極驅(qū)動(dòng)器520向感測(cè)dmos508和功率dmos512提供柵極電流。感測(cè)dmos508產(chǎn)生與功率dmos512所遞送的電流成1:x比率的電流。由感測(cè)dmos508產(chǎn)生的電流被遞送到阻抗，這在阻抗上產(chǎn)生電壓。脫扣電流比較器510（在后面討論）測(cè)量該電壓差，并且因此產(chǎn)生為由功率dmos512遞送的電流的函數(shù)的信號(hào)。

根據(jù)由感測(cè)dmos508執(zhí)行的測(cè)量，脫扣電流比較器510確定由功率dmos512遞送的電流，并且在功率dmos512所遞送的電流小于閾電流時(shí)，脫扣電流比較器510向柵極驅(qū)動(dòng)器520提供脫扣電流。該脫扣電流比較器510因此被配置成在功率dmos512所遞送的電流超出閾電流時(shí)關(guān)斷該智能功率開(kāi)關(guān)500或使該智能功率開(kāi)關(guān)500復(fù)位。

功率dmos512由供應(yīng)電壓供電，并且向耦合到該智能功率開(kāi)關(guān)500的輸出的各個(gè)設(shè)備遞送電流。功率dmos512由柵極驅(qū)動(dòng)器520驅(qū)動(dòng)。被提供到該脫扣電流比較器510的閾電流是作為功率dmos512的源極-漏極電壓的函數(shù)而生成的。

源極-漏極電壓比較器514、濾波器516和鎖存器518被配置成提供作為源極-漏極電壓的函數(shù)的閾電流。該源極-漏極電壓比較器514直接耦合到功率dmos512的源極和漏極端子。在一些實(shí)施例中，因?yàn)樵礃O-漏極電壓比較器514可以直接測(cè)量源極-漏極電壓，所以可以在不需要如下單獨(dú)的測(cè)量電路的情況下產(chǎn)生該閾電流：所述單獨(dú)的測(cè)量電路可能受到波動(dòng)接地電壓的影響。因此可以提高電壓測(cè)量的準(zhǔn)確度。在一些實(shí)施例中，該源極-漏極電壓比較器514產(chǎn)生數(shù)字輸出。

濾波器516對(duì)比較器514的所測(cè)量的數(shù)字輸出進(jìn)行濾波，以便提高電磁兼容性（emc）。濾波器516可以例如是rc低通濾波器、積分器或者延遲電路。在一些實(shí)施例中，濾波器516的時(shí)間常數(shù)小于如下時(shí)間量：該時(shí)間量是該智能功率開(kāi)關(guān)500在接通序列期間達(dá)到功率dmos512的柵極-源極閾電壓vth所花費(fèi)的時(shí)間量。

盡管可以使用任何雙穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器，但是鎖存器518可以是置位-復(fù)位（sr）觸發(fā)器。在一些實(shí)施例中，鎖存器518是高態(tài)有效。在這樣的實(shí)施例中，當(dāng)復(fù)位線是邏輯低（例如未被觸發(fā)）時(shí)，鎖存器518將該值存儲(chǔ)在置位線上。當(dāng)柵極驅(qū)動(dòng)器520的使能線處于邏輯低（例如未被觸發(fā)）時(shí)，針對(duì)鎖存器518的復(fù)位線通過(guò)反相器506來(lái)觸發(fā)。當(dāng)智能功率開(kāi)關(guān)500被關(guān)斷時(shí)，柵極驅(qū)動(dòng)器520的使能線處于邏輯低。在啟動(dòng)序列期間（例如當(dāng)柵極驅(qū)動(dòng)器520的使能線被置位到邏輯高時(shí)），功率dmos512的初始源極-漏極電壓由源極-漏極電壓比較器514測(cè)量，并且所測(cè)量的值由濾波器516進(jìn)行濾波，接著所測(cè)量的值被存儲(chǔ)在鎖存器518中。由功率dmos512產(chǎn)生的源極-漏極電壓在啟動(dòng)序列期間是最穩(wěn)定的，并且可能隨著負(fù)載所消耗的電流的變化而波動(dòng)。把針對(duì)初始源極-漏極電壓的值存儲(chǔ)在鎖存器518中并且根據(jù)該初始源極-漏極電壓把該閾電流提供到脫扣電流比較器510允許生成如下閾電流：所述閾電流更準(zhǔn)確地反映出安全輸出電流閾，高于所述安全輸出電流閾，可能會(huì)引起對(duì)該智能功率開(kāi)關(guān)500的損壞。

圖6是智能功率開(kāi)關(guān)600的電路圖。該智能功率開(kāi)關(guān)600類(lèi)似于智能功率開(kāi)關(guān)500，同時(shí)包括開(kāi)關(guān)監(jiān)控電路602、電流吸收器/比較器604以及電流源606。在智能功率開(kāi)關(guān)600中，被提供到脫扣電流比較器510的閾電流是連續(xù)閾電流與離散閾電流的總和。連續(xù)閾電流是源極-漏極電壓的反比例函數(shù)，而當(dāng)工作在某些模式中時(shí)，提供離散閾電流。

開(kāi)關(guān)監(jiān)控電路602測(cè)量功率dmos512的源極-漏極電壓。與源極-漏極電壓比較器514一樣，開(kāi)關(guān)監(jiān)控電路602直接耦合到功率dmos512，使得可以提高電壓測(cè)量準(zhǔn)確度。開(kāi)關(guān)監(jiān)控電路602可以包括例如電壓到電流轉(zhuǎn)換器，所述電壓到電流轉(zhuǎn)換器可以包括電阻器以及一個(gè)或更多個(gè)電流鏡，以便產(chǎn)生為功率dmos512的所測(cè)量的源極-漏極電壓的函數(shù)的數(shù)個(gè)信號(hào)。在一些實(shí)施例中，開(kāi)關(guān)監(jiān)控電路602產(chǎn)生連續(xù)閾電流和所測(cè)量的電流，所述連續(xù)閾電流和所述所測(cè)量的電流是源極-漏極電壓的函數(shù)，例如：

在一些實(shí)施例中，閾電流與源極-漏極電壓成反比，并且所測(cè)量的電流與源極-漏極電壓成正比。

作為閾電流的部分，連續(xù)閾電流被供應(yīng)到脫扣電流比較器510。連續(xù)閾電流與源極-漏極電壓成反比。隨著源極-漏極電壓的增加，連續(xù)閾電流降低，這又增加了該智能功率開(kāi)關(guān)600對(duì)過(guò)電流情況的靈敏度。該連續(xù)閾電流可以具有上限，例如在該信號(hào)上可能存在限幅，以致該智能功率開(kāi)關(guān)600并沒(méi)有超出該連續(xù)閾電流的最大過(guò)電流靈敏度。

所測(cè)量的電流被輸入到電流吸收器/比較器604，所述電流吸收器/比較器604具有連接到濾波器516的輸出。該電流吸收器/比較器604包括存儲(chǔ)與成比例的電流的電流吸收器，并且包括把所測(cè)量的電流與所存儲(chǔ)的電流進(jìn)行比較的比較器。所述比較器的輸出是數(shù)字信號(hào)。如果所測(cè)量的電流大于所存儲(chǔ)的電流，則該比較器輸出被置位到邏輯高。所述比較器輸出被存儲(chǔ)在鎖存器518中，當(dāng)置位線在啟動(dòng)時(shí)是邏輯高并且復(fù)位線是邏輯低時(shí)，該鎖存器518被置位。在一些實(shí)施例中，電流吸收器/比較器604還包括用于時(shí)間離散化的比較器。在正常操作期間，所存儲(chǔ)的電流與所測(cè)量的電流進(jìn)行比較，這完成了源極-漏極電壓與啟動(dòng)電壓的比較。

電流源606被配置成把離散閾電流作為閾電流的部分供應(yīng)給脫扣電流比較器510。該離散閾電流是存儲(chǔ)在鎖存器518中的值的函數(shù)，并且來(lái)源于該電流源606。離散閾電流的值由鎖存器518的輸出控制。當(dāng)鎖存器518并未被置位時(shí)，該電流源606被置位到高電流閾；或者當(dāng)鎖存器518被置位時(shí)，該電流源606被置位到低電流閾。離散閾電流被供應(yīng)到連續(xù)閾電流被供應(yīng)到的相同節(jié)點(diǎn)，因此得到如下閾電流：所述閾電流為該連續(xù)閾電流與該離散閾電流的總和。

圖7是過(guò)電流保護(hù)方法700的流程圖。該過(guò)電流保護(hù)方法700可以表明在智能功率開(kāi)關(guān)600中發(fā)生的操作。過(guò)電流保護(hù)方法700開(kāi)始于在啟動(dòng)序列期間測(cè)量并且存儲(chǔ)針對(duì)該功率開(kāi)關(guān)的源極-漏極電壓的值（步驟702）。所存儲(chǔ)的值可以是與該源極-漏極電壓成比例的電流，并且所述值可以被存儲(chǔ)在鎖存器中。在正常操作期間，測(cè)量所述源極-漏極電壓（步驟704）。所述源極-漏極電壓被用來(lái)產(chǎn)生與所述源極-漏極電壓成反比的連續(xù)閾電流（步驟706）。該連續(xù)閾電流可以是受到限幅的信號(hào)。如果所測(cè)量的源極-漏極電壓超出所存儲(chǔ)的電壓（步驟708），則被供應(yīng)到脫扣電流比較器的閾電流是該連續(xù)閾電流與該離散閾電流的總和（步驟710）。所供應(yīng)的離散閾電流是所存儲(chǔ)的電壓的函數(shù)。如果所測(cè)量的源極-漏極電壓并未超出所存儲(chǔ)的電壓（步驟708），則不供應(yīng)所述離散閾電流，并且被供應(yīng)到脫扣電流比較器的閾電流是閾電流（步驟712）。

雖然已經(jīng)詳細(xì)描述了本說(shuō)明書(shū)，但是應(yīng)當(dāng)理解的是，在不背離本公開(kāi)內(nèi)容的如由所附的權(quán)利要求書(shū)限定的精神和范圍的情況下，可以做出各種改變、替換和變動(dòng)。此外，本公開(kāi)內(nèi)容的范圍并不意圖被限制到這里所描述的特定實(shí)施例，因?yàn)楸绢I(lǐng)域技術(shù)人員將很容易從本公開(kāi)內(nèi)容意識(shí)到，目前現(xiàn)存的或者以后要被開(kāi)發(fā)的處理、機(jī)器、制成品（manufacture）、物質(zhì)的組成、裝置、方法或步驟可能執(zhí)行與這里所描述的相對(duì)應(yīng)實(shí)施例基本上相同的功能或者實(shí)現(xiàn)基本上相同的結(jié)果。因而，所附的權(quán)利要求書(shū)意圖把這樣的處理、機(jī)器、制成品、物質(zhì)的組成、裝置、方法或步驟包括在他們的范圍之內(nèi)。