功率开关设备的制造方法
【专利摘要】提供了功率开关设备。提供了包括检测功率开关设备的控制端子处的非常规状况的设备和方法。
【专利说明】
功率开关设备
技术领域
[0001]本申请涉及功率开关设备并且涉及相应的方法。
【背景技术】
[0002]功率开关通常用于将负载与电源电压耦合。近年来，已经开发了“智能”功率开关设备，其配备有例如针对过载和短路事件的一个或多个诊断能力和保护特征。例如，在这样的功率开关设备中，作为功率开关，可以使用MOS晶体管，并且在过载或短路的情况下，开关可以被断开(即，引起在开关的端子之间的不导通)。
[0003]功率开关设备可以包括一个或多个控制端子。这样的控制端子中的一个可以例如控制功率开关的断开和闭合。控制端子的另一个可以例如用于设置期望的模式(例如，以启动诊断模式)。
[0004]功率开关设备可以包括诊断功能，例如，用于故障状况，如过电流、过电压、过热或损坏的负载。在检测到这样的故障状况的情况下，故障信号(例如故障电流)可以被输出以用于通过信号将故障状况通知给其他实体，例如通知给包括功率开关的系统中的其他实体。
[0005]然而，例如，对上述控制输入的错误连接可能产生这样的故障信号或其他信号输出的曲解。例如，当用于将功率开关设置为诊断模式的对控制输入的连接被破坏时，另一实体可能错误地认为，功率开关被设置为诊断模式，在其仍然是正常操作时，并且可能相应地误解信号输出。
【附图说明】
[0006]图1是根据实施例的功率开关设备的简化框图。
[0007]图2是图示根据实施例的方法的流程图。
[0008]图3是图示根据实施例的功率开关设备的一些组件的图。
[0009]图4图不了根据实施例的功率开关设备。
[00?0]图5图不了根据另一实施例的功率开关设备。
[0011]图6图示了在一些实施例中可使用的诊断电路。
[0012]图7图示了电流感测电阻器网络。
[0013]图8图示了开路负载测试。
[0014]图9是图示根据实施例的设备的操作和方法的状态图。
[0015]图10是图示根据实施例的功率开关设备的一部分的框图。
[0016]图11是图不根据实施例的功率开关设备的一部分的电路图。
[0017]图12是图不根据实施例的功率开关设备的一部分的电路图。
【具体实施方式】
[0018]在下文中，将参考附图具体描述各种实施例。应当注意，这些实施例仅作为说明性实例，并且不应当被解释为限制本申请的范围。例如，尽管实施例可以被描述为包括多个特征或元件，但是这仅提供说明的目的，并且在其他实施例中，这些特征或元件中的一些可以被省略和/或用替代特征或元件来代替。此外，在一些实施例中，在不背离本申请的范围的情况下，可以提供除了附图中描述或示出的哪些之外的附加特征或元件。而且，不同实施例中的特征或元件可以彼此组合以形成另一实施例。
[0019]在附图中示出或本文中描述的具体电气连接或耦合中的任何连接或耦合可以被实现为直接连接或耦合，即实现为没有中间元件的连接或耦合，或者实现为间接连接或耦合，即具有一个或多个中间元件的连接或耦合，只要例如用于传送特定种类的信息或信号的连接或耦合的一般功能基本上被保持。连接或耦合可以被实现为基于导线的连接或耦合，或者被实现为无线连接或耦合，或者其混合。
[0020]通常，在本申请的上下文中，功率开关可以被描述为包括一个或多个控制端子和两个或更多个负载端子。功率开关的断开和闭合可以通过将一个或多个信号施加到一个或多个控制端子中的至少一个来控制。当功率开关闭合时，其提供了在其负载端子的至少两个之间的低欧姆连接，使得电流可以在负载端子之间流动。当开关断开时，功率开关表现出在其负载端子之间的阻断性能，即是高欧姆，使得基本上没有电流可以在负载端子之间流动(除了可能在真实设备中出现的如泄漏电流等的不期望的效应)。例如，一个负载端子可以被耦合到负载，并且另一负载端子可以被耦合到电源电压，以选择性地经由功率开关与电源电压耦合。闭合状态也被称为开关的接通状态，并且断开状态也称为关断状态。
[0021 ]在一些实施例中，功率开关可以使用如MOS晶体管的场效应晶体管来实现。在该情况下，负载端子可以对应于MOS晶体管的源极和漏极端子，并且用于断开和闭合开关的控制端子可以对应于栅极端子。在其他实施例中，功率开关可以使用双极晶体管来实现。在这样的情况下，负载端子可以对应于发射极和集电极端子，并且用于断开和闭合开关的控制端子可以对应于基极端子。
[0022]如将在以下更详细进一步解释的，功率开关还可以包括控制端子(例如，除了用于断开和闭合开关的控制端子)，例如诊断使能端子或诊断选择端子以及输出端子。例如，在一些实施例中，输出端在诊断被启用时，可以输出负载电流的测量，即经由功率开关的负载端子流动的电流的测量。在检测到如过电压或过电流或过热的故障状况的情况下，在负载端子处输出指示错误的信号。
[0023]在一些实施例中，监视控制端子中的一个、全部或一些，以检测高阻抗状态，例如控制端子和/或附加控制端子没有被驱动或断开的状态。在这样的情况下，在实施例中，指不错误的信号可以在输出端子处输出。
[0024]现在转到附图，图1图示了根据实施例的功率开关设备的简化框图。图1的功率开关设备可以被集成在单个芯片上，但是还可以被提供为多芯片设备，例如在多芯片封装中。图1中图不的功率开关设备包括功率开关10，例如MOS晶体管。功率开关10包括可以例如親合到电源电压11的第一负载端子以及可以例如经由负载17耦合到地14或另一电源电压14的第二负载端子。当功率开关10闭合时，负载17连接到电源电压11。
[0025]功率开关10可以进一步包括一个或多个控制端子。例如，示出了控制端子12。此夕卜，提供了错误检测电路15，其可以被配置为检测控制端子12处的错误状况，例如非驱动状态(即，没有信号被施加到控制端子的状态)或线路2控制端子12被损坏的状态。这样的错误状态可以有效地对应于控制端子12处的高阻抗。在检测到这样错误状况时，错误检测电路15使得错误信号在输出端子13处被输出。在一些实施例中，错误检测电路15可以被耦合至用于控制端子12的输入缓冲器，或者与输入缓冲器一起被提供。在正常操作中，输出端子13可以例如用于经由功率开关10输出流动通过负载17的负载电流的测量。稍后将描述这样的电路的细节和示例。
[0026]图2图示了根据实施例的方法。尽管该方法被描绘并且将被描述为一系列动作或事件，但是这样的动作或事件被描述的顺序不应当被解释为限制性的。具体地，在其他实施例中，顺序可以不同，和/或动作或事件可以例如通过电路或设备的不同部分彼此同时执行。
[0027]图2中图示的方法可以例如使用参考图1讨论的功率开关设备来实现，或者可以使用稍后讨论的功率开关设备来实现，但不限于此。
[0028]在图2的20处，提供了功率开关设备。功率开关设备可以包括两个或更多个负载端子，并且可以进一步包括一个或多个控制端子。
[0029]在21处，该方法包括检测功率开关设备的控制端子处的非常规状况。非常规状况可以包括例如由于非驱动或断开连接的控制端子而导致的高阻抗状况。
[0030]在22处，响应于检测到非常规状态，由功率开关输出错误信号，例如用于向如微控制器的另一实体通知错误。
[0031]在23处，可以响应于检测非常规状况，例如将功率开关设置为预定义的状态(例如，断开状态)或其他安全状态，来进行可选地其他测量。
[0032]接下来，将讨论可以实现上述原理、技术和方法的各种功率开关设备。
[0033]在图3中，不出了包括功率开关和与功率开关相关联的各种电路的功率开关设备。图3的功率开关设备可以形成各种实施例的基础。
[0034]图3的功率开关设备包括MOSFET30，其用作用于选择性地将例如电池电压VBat的电源电压与负载耦合的功率开关，该负载在图3的情况下由灯泡37来表示。功率MOSFET 30的栅极端子被耦合到栅极驱动器和电平移位器36的输出。经由栅极驱动器和电平移位器36，利用通断信号，开关可以被选择性地接通或关断，本申请的上下文中的“导通”状态对应于闭合状态，并且“关断”状态对应于断开状态。
[0035]栅极驱动器和电平移位器36附加地从温度传感器接收信号，其在图3的示例中由晶体管31和电流源32形成。晶体管31可以是双极型晶体管，其PN结通过改变温度来改变其性能。在其他实施例中，可以使用温度传感器的任何其他常规实现方式。
[0036]此外，图3的功率开关设备包括电流限制器33。电流限制器33通过测量跨感测电阻器34的压降来接收经由功率MOSFET 30的负载端子流动的电流的测量，并且可以控制功率MOSFET 30的栅极端子以防止过电流。还可以提供其他电路，例如用于电流限制的分流电阻器。此外，齐纳二极管钳位35被提供作为过电压保护。应当注意，示出的功率开关设备仅用于说明性的目的，并且在其他功率开关设备中，例如仅可以提供所示出的特征或元件和/或替代特征或元件中的一些。
[0037]在图4中，与关联的电路一起示出了用作实施例的基础的功率开关设备的另一示例。在图4的示例中，功率开关设备42包括功率MOSFET 43作为功率开关，其在图4A的示例中用于将例如电池电压的电源电压417与负载422耦合。在图4的示例中，负载422用灯泡符号来表示，但是还可以使用其他负载。
[0038]从电源电压417到功率开关设备42的电源电压输入的导线的阻抗，特别是电阻和/或电感，在图4A中被标记为418，并且从功率开关设备42的输出焊盘420到负载422的部件的阻抗，例如电阻和/或电感在图4中被标记为负载422。在一些实施例中，功率开关设备42的所有元件可以在单个芯片裸片上实现，但是其他实施例可以使用多于一个的芯片裸片。此夕卜，可以提供输出电容421，并且在一些实施例中，功率开关设备42可以经由电阻器45耦合到地。
[0039]功率开关设备42可以通过微控制器40来控制，其可以与如图所示的功率开关设备42耦合，在耦合中包括电阻器41。然而，这仅仅用作示例。
[0040]经由ESD保护电路47将来自微控制器40的信号提供到功率开关设备42的驱动器逻辑48。驱动器逻辑48控制栅极控制和电荷栗414，其进而控制功率MOSFET 43的栅极端子。[0041 ] 例如，在图4中，微控制器40经由标记为IN的端子控制功率开关设备42，以闭合和断开功率MOSFET 43，并且此外经由端子DEN控制功率开关设备42以经由标记为IS的输出端子来输出诊断信号(例如，指示负载的大小的信号)。端子IN和DEN是如本文使用的用于控制端子的示例。
[0042]此外，在示出的实施例中的功率开关设备42包括温度传感器412，例如图3所示，用于通过过热检测电路410来检测过热事件。过热检测410耦合到驱动器逻辑41，并且可以例如控制驱动器逻辑48以在检测到过热的情况下，断开功率MOSFET 43。
[0043]此外，图4的实施例的功率开关42包括负载电流感测和开路负载检测电路415，其可以感测负载电流。根据负载电流，驱动器逻辑48可以被控制为断开或闭合开关。此外，可以达到在其开关43可以例如被断开时，设置过电流开关限制413。该功能可以例如对应于图4的电流限制器33。
[0044]此外，图4的功率开关设备可以包括电压传感器49，用于监视电源电压417并且响应于此来控制驱动器逻辑48，以及正向压降检测416以检测跨功率开关43的压降，并且响应于此来再次控制驱动器逻辑48。
[0045]晶体管43可以具有与其源极和漏极端子并联耦合的反向偏置二极管44，寄生二极管的形式或者故意实现的二极管的形式，其可以形成在停机情况下的耗散路径。例如，在如图4中的箭头所示的负载422的短路的情况下，高电流可以被感测到，并且过电流开关限制413可以控制功率开关413断开，也被称为紧急停机。在该情况下，存储在电感418、419中的能量可以经由二极管44放电。在一些情况下，这可能导致功率开关43的比较高的温度。
[0046]图5图示了根据由微控制器控制的实施例的功率开关设备的另一示例。
[0047]在前述的实施例中，例如图3或图4，已经图示了具有单个通道的功率开关，即功率开关可用于开关单个负载。在其他实施例中，可以使用具有多于一个通道的功率开关。在图5中图示了用于这样的功率开关设备的示例。图5的布置包括功率开关设备51，其可以类似于关于图4图示的功率开关设备42，除了图示了用于将两个负载52、53选择性地耦合到正电源的两个输出通道0UT0、0UT1。如图所示，提供了各种电阻器和电容器。此外，在图5的示例中提供了齐纳钳位Z1、Z2。图5中所示的电阻器、电容和晶体管!^仅用作示例，并且还可以使用其他元件。如图5中图示的如R/1电缆的电阻中的一些可以表示将功率开关51与负载52、53并且与正电源电压Vb親合的电阻或电感。
[0048]功率开关设备51由微控制器50来控制，其基本上可以对应于图4的微控制器40，除了有更多的输出通道。类似地，功率开关设备51具有两个输入端子IMKINl，用于分别控制两个负载53、53和端子DSEL的接通和关断，其中，可以在两个通道之间选择诊断(通过引脚DEN启用)。通常，先前描述的所有技术和实施例还可以适用于这样的具有两个通道(或多于两个通道)的功率开关设备。
[0049]在图5的示例中，端子IN0、IN1、DSEL和DEN是用于本文使用的控制端子的示例。
[0050]图6示出了根据一些实施例的用于输出故障信息或功率开关设备中可使用的负载电流的测量中的一个的诊断接口的示例。在图6中，60表示功率MOSFET，其选择性地将例如要与电源电压Vs耦合的第一负载端子63与例如要与负载耦合的第二负载端子612相耦合。功率MOSFET 60的栅极端子由栅极驱动器65控制，其进而可以通过供应到输入端子(如图4中的IN或图5中的INO、INl)的控制信号来控制。数字61表示电流感测晶体管，其在实施例中与MOSFET 60相比被缩放，并且还由栅极驱动器65来控制。晶体管61、60之间的缩放因数(尺寸比率)确定电流镜变换比率，即在作为负载电流的测量的端子613(IS)处输出的电流和流动通过晶体管60的电流之间的比率。该缩放因数也被称为基利斯因数或IL(负载电流)与IS的比例因数k。如果确定了故障状况，则晶体管64将故障电流供应到引脚613。对应的故障信号可以由端子68供应(例如，通过过电流检测、过热检测、过电压检测或在控制端子处的非常规状态的检测，如稍后将讨论的)。
[0051 ]数字67表示个诊断使能引脚。在正常操作中，当使能信号被供应到DEN端子67时，开关610闭合，并且关于负载电流的以上述基利斯因数调整的电流经由晶体管T4被供应到端子613，晶体管T4经由运算放大器66来控制，如图所示。在故障状况的情况下，经由与端子67处的DEN使能信号不相关的逻辑门669，开关610断开，并且指示错误的电流经由晶体管64被供应到端子613。指示错误的电流(错误信号)可以显著高于作为负载电流的测量的端子613处的任何电流，使得错误状况可以与流动的常规负载电流可靠地相区分。
[0052]图7示出了用于耦合到例如图6中所示的IS端子的电阻网络的示例。在图5中图示了用于电阻网络的另一示例。电阻网络包括在IS端子72(例如图6的端子613)和地之间耦合的第一电阻器71以及第二电阻器70。第一电阻器71用于将端子72处输出的电流供应到电压Vis，其然后可以例如通过微控制器的模拟到数字转换器来采样，该电压经由第二电阻器70来供应。微控制器的输入的相应示例在图4和图5中被标记为A/D。通过不检测控制端子的非常规状况(例如，可以指示为驱动或断开状态的高阻抗状况)的图6和图7的电路，可以出现的是，不经由IS引脚测量无负载电流(如例如图6的DEN端子67由于破坏的连接而无法被启用，而实际上，负载被驱动并且负载电流流动)。此外，仅通过图6的电路，当在应用中操作功率开关设备时，可能难以在没有具体测试模块或外部组件的情况下检测故障状况(例如，输出故障信号)。然而，通过例如在汽车领域中的一些功能安全要求，一些功能可能需要在功率开关设备启动时的自测试。
[0053]因此，在如上所述并且稍后将更具体讨论的一些实施例中，检测在功率开关设备的一个或多个控制端子上的如高阻抗状态的非常规状况，并且可以在检测到非常规状况的情况下指示故障状况。
[0054]关于故障情况的检测(例如，出于测试目的，主动输出故障信号)，原则上，如图8所示，親合到功率开关设备80的负载81可以例如经由开关82断开，使得出于测试目的，生成故障电流(例如，在IS端子处)用于测试目的。然而，例如出于成本的原因，提供这样的附加开关可能是不期望的。在实施例中，通过检测功率开关的控制端子的错误状况，出于测试的目的，例如通过控制微控制器来故意生成故障电流，微控制器控制功率开关设备(例如图4的微控制器40或图5的50)，以提供高阻抗或非驱动状态。以该方式，在一些实施例中，自测试可以被容易地实现。
[0055]图9图示了根据一些实施例的状态图，该状态图还可以被视作图示方法的流程图，图示了功率开关设备的操作。在图9的说明性示例中，假设包括一个通道的功率开关设备(例如图4中图示的)。然而，在图9中图示的技术还可以应用于包括两个或多个通道的功率开关设备，例如图5的功率开关设备。
[0056]数字90表不功率开关设备的初始状态。在初始状态之后，图9中的功率开关设备进入待机模式91。如果使用其他功率开关设备，则可以通过将信号施加到输入引脚(例如IN)或诊断使能引脚(例如DEN)或另一控制端子来从待机模式激活功率开关设备。在图9的示例中，出于说明的目的，IN和DEN用作控制端子。在图9的示例中，使用值“I”来指示这样的使能控制信号。当存在这样的信号时，功率开关设备在92处进入唤醒模式。在唤醒模式期间，例如功率开关设备的内部电源被接通。当电源良好时，功率开关设备在93处进入检查“Z”模式。在该模式下，功率开关设备根据唤醒状况来检查如IN或DEN端子的控制端子的阻抗。换言之，执行可以指示例如非驱动状态或损坏线路的这些端子处的高阻抗状态的检查。如果没有检测到这样的高阻抗状态，这是错误或非常规状况的示例，则该设备转换为激活状态94。在激活状态下，在端子IS处，例如在启用DEN端子时，与通过基利斯因数得到的负载电流IL相对应的电流可以被输出，并且功率开关可以按需要通过具体应用被断开和闭合。然而，如果在状态93中检测到高阻抗状态，则功率开关设备转换为故障状态95，其中故障电流可以被输出(例如参考图6图示和说明的)。在其他实施例中，故障状况可以以不同的方式进行通信。此外，如果检测到故障，则功率开关设备可以根据应用被设置为预定状态，例如断开或闭合。
[0057]当两个控制端子(图9的示例中的INl和DEN)都被设置为零时，设备从激活模式转换为待机模式91。当两个控制端子中的一个仍然处于高阻抗状态并且控制端子中的另一端子被设置为零时，设备可以从故障模式转换为休眠模式。在这两种情况下，例如，不期望电流测量被输出，并且因此在一些应用中，设备可以转换为待机模式91。
[0058]在一些实施例中，例如图9中所示或如本文其他地方讨论的解决方案可以具有高阻抗状况或为驱动状况(例如，由于开路串联电阻器或控制端子处的明线)可以由例如上述微控制器的另一实体来检测的优点。此外，如在一些实施例中已经提到的，出于测试的目的，当在应用中操作功率开关设备时，能够在没有任何测试模式或外部组件的情况下生成故障信号(例如在IS引脚处)。例如，在很多传统微控制器中的控制端子的输入/输出引脚的阻抗可以通过在自测试例程期间将其从输出端子改变为输入端子来改变(改变引脚或端口方向)，使得易于实现提供高阻抗状态。一些功能可能由于功能安全性需要而需要这样的在自测试期间的故障信号的生成。
[0059]此外，如上所述，在这样的检测的故障状况期间，可以进入安全状态，其中功率开关被锁定在导通状态或关断状态。
[0060]图10图示了根据实施例的功率开关设备的一部分的示意性框图。
[0061]图10的设备包括例如耦合例如控制端子的输入缓冲器100，在图10并且还在图11和图12中标记为PIN_X和PIN_Y，稍后将进行说明。PIN_X和PIN_Y可以例如是控制功率开关的断开和闭合的控制端子(如以上所讨论的IN端子)、诊断使能端子(如以上所讨论的DEN端子)或诊断选择端子(如以上讨论的DSEL端子)。在其他实施例中，可以使用其他控制端子。
[0062]输入缓冲器100被配置为检测在引脚X、Y处的高阻抗状态。高阻抗状态在图10中被标记为“Ζ”，而正常状态被标记为“I”和“O”。这仅作为示例。稍后将参考图11和图12来讨论配置为检测高阻抗状态的适当输入的示例。关于控制端子的信息(例如高阻抗状态)被提供给逻辑块101。逻辑块101可以例如实现参考图9图示和讨论的状态。逻辑块101可以例如以硬件、软件、固件或其组合来实现。例如，图9的状态机可以通过相应地对处理器进行编程或者通过实现适当的专用集成电路(ASIC)来实现，但不限于此。
[0063]关于状态(例如，图9的95处的故障或图9的94处的激活)的信息被提供给驱动器块102和感测块103。感测块103可以提供输出端子处的相应的输出电流，例如负载电流或错误电流的测量。用于这样的输出端子的示例是如上所述的端子IS。感测块103可以例如参考图6所讨论的来实现，以给出非限制性示例。
[0064]此外，关于故障或正常模式的信息被提供给驱动块102。驱动块102可以例如包括如图3所示的栅极驱动器和电平移位器和/或如图4中所示的组件。驱动器块102可以在正常模式下根据控制信号(例如，端子IN处)来控制功率MOSFET的栅极端子或另一开关的控制端子，并且在故障的情况下，可以将功率开关设置为预定义的状态(断开或闭合)。
[0065]接下来，参考图11和图12，将参考图11和图12来讨论用于检测控制端子处的高阻抗状况的输入缓冲器和关联电路的可能实现方式。图11和图12的实现方式仅用作示例，并且还可以使用其他实现方式。
[0066]图11中图示的电路包括控制端子110(PIN_X)。端子110可以例如对应于如前所述的端子IN、DEL或DEL的控制端子。116表示保护端子110的ESD保护电路。可以使用ESD(静电放电)保护电路的任何常规实现方式。112表示例如VDD的正电源电压的电源电压端子。此夕卜，图11的电路分别包括生成电流12、11的电流源114、115、具有电阻值Rl的电阻器117、具有电阻值R2的电阻器118和具有电阻值R3的电阻器119，其如图所示进行耦合。在一些实施例中，在图11中，电阻器117、118和119的电阻值可以基本上是相同的(S卩，Rl =R2 = R3)，但是在其他实施例中，可以使用不同的值。开关SI被耦合在电流源114和电压提供端子112之间，并且通过从端子110(PIN_X)和另一控制端子(称为PIN_Y)接收信号的与门111的输出来控制。门111被配置为使得当PIN_Y=1并且ΡΙΝ_Χ = 0时，开关SI将闭合。在实施例中，当两个控制信号是O时，功率开关可以断开，并且不需要诊断。而且，在待机情况下，端子110由于用作将端子110与地耦合的下拉电阻器的电阻器117而处于零。在图12的实施例中，为了将端子125改变为逻辑I，微控制器必须将端子拉到高于电压Vx = 11 (R2+R3)。
[0067]如上所述，如果值PIN_Y=1和ΡΙΝ_Χ = 0时，开关SI闭合。在该情况下，电流12尝试将端子110处的电压电平上拉到Vx/2 = 12.Rl。
[0068]如果端子110处于高阻抗状态，则该上拉将是成功的。在该情况下，将端子110处的电压与Vx/2作比较的比较器111将输出值“I”，并且端门1112然后(如果PIN_Y=1)将输出指示端子110的高阻抗状态的逻辑I。与此相反，当通过电流12上拉不是“成功的”时，即端子110停留在零，因为例如端子通过微控制器被驱动为零，所以由端门1112输出的信号将保持处于零的低电平。
[0069 ]此外，比较器110输出对应于端子110的状态的I或O的值。
[0070]因此，基于PIN_X和PIN_Y的状态，即用作图11中的示例的两个控制端子的状态，可以评估或确定下述状态:
[0071]-所有引脚处于定义的状况，例如高或低(O或I)
[0072]-—个引脚浮置(高阻抗状态)，而另一端子是高的。
[0073]应当注意，如图11所示的电路可以仅被提供用于一个控制端子，但是还可以被提供给多个控制端子。
[0074]还应当注意，如上所述，在一些实施例中，可能不需要评估两个控制端子是O的情况。例如，在图9的状态机中，这可以对应于待机状况(状态91)。
[0075]在其他实施例中，高阻抗状态还可以通过交换图11中的上拉和下拉的功能来确定。
[0076]图12图示了可以确定端子125(PIN_X)的高阻抗状态(PIN_X=“Z”)、高状态(PIN_X=I)或低状态(PIN_X = O)的另一电路示例。类似于图11的实施例，当如逻辑门1212确定的另一控制端子处的信号是高(PIN_Y=1)时，执行高阻抗状态的检测。图12的电路包括缓冲器级120和高阻抗检测级121。图12的电路经由正电源电压端子1210来供电。126表示针对静电放电保护端子125的ESD保护电路。可以使用ESD保护电路的任何常规实现。
[0077]如图所述，输入缓冲器级120进一步包括电流镜晶体管123、124、电流源1221、以及晶体管127、128。其他配置也是可能的。
[0078]此外，输入缓冲器级包括电阻器129，其可以具有值2.R。在待机状态下，端子125由电阻器129下拉到O。
[0079]为了将PIN_X的状态改变为“I”，微控制器或其他实体必须将信号相应地应用于端子125，以将其拉到I，这是一个MOS二极管加(图12的晶体管127、128的)一个阈值电压的最小值。
[0080 ] 类似于图11的情况，如果现PI N_Y = I并且PI N_X = O，则高阻抗检测级121的开关
1218、1217经由门1212闭合。关于PIN_Y=I以及ΡΙΝ_Χ = 0的选择，与已经针对图11进行的相同的说明也可以适用于图12。在该情况下，上拉电阻器1213尝试上拉端子125上的电平。与电阻器129相比，实施例中的上拉电阻器1213具有较小的电阻值，例如电阻值R(例如电阻的一半)，使得通过电阻器1213的上拉“强于”电阻器129的下拉。此外，通过在包括晶体管
1219、1220的高阻抗检测级121中的其他元件，输入电平电压被钳位到一个MOS二极管阈值Vth，使得“正常”输入缓冲器(1211)无法在高阻抗测试期间被激活。
[0081]如果端子152处于高阻抗，则电阻器1213上拉电压，其经由电流镜1214、1215和也表示电流镜配置的晶体管1219、1220引起“高”输出信号，指示PIN_X=“Z”(即指示高阻抗状态)。另一方面，如果例如因为其由外部微控制器(没有高阻抗状态)驱动，所以端子125没有经由例如电阻器1213上拉，则PIN_X将保持出于低电平。因此，可以识别高阻抗状态。否则，缓冲器1211输出端子125处的信号的值(PIN_X= T或“O”)。
[0082]应当注意，值I和O仅出于易于说明的而被给出，并且表示常规逻辑值，这可以通过任何希望的电流电平或电压电平来表示。
[0083]使用图12的电路并且例如图9中图示的状态机，类似于图11的情况，可以评估下述状态:
[0084]-所有引脚处于定义的状况高或低(O或I)，或
[0085]-一个引脚浮置，而另一端子是高的(I)。
[0086]应当注意，上述实施例仅作为示例，并且具体的电路实现方式仅出于说明的目的给出。其他实现同样是可能的。因此，上述实施例不应当以任何方式被解释为限制性的。
【主权项】
1.一种设备，包括: 功率开关， 控制端子， 至少一个负载端子， 至少一个输出端子，以及 检测电路，被配置为检测所述控制端子的高阻抗状态，并且如果检测到高阻抗状态，则在所述输出端子处输出错误信号。2.根据权利要求1所述的设备，其中，所述控制端子包括下述中的至少一个:用以控制所述功率开关的开关的输入端子、用以启用诊断功能的诊断端子以及用以选择用于诊断功能的通道的诊断选择端子。3.根据权利要求1所述的设备，其中，所述检测电路额外用作用于所述至少一个控制端子的输入缓冲器电路。4.根据权利要求1所述的设备，其中，缓冲器电路被提供为耦合在所述控制端子和所述检测电路之间。5.根据权利要求1所述的设备，其中，所述设备被集成在单个芯片上或者被提供为多芯片设备。6.根据权利要求1所述的设备，其中，所述检测电路包括第一拉取元件和可开关的第二拉取元件，所述第一拉取元件被配置为将所述控制端子中的至少一个处的电压电平拉到第一电压电平，所述可开关的第二拉取元件被配置为当所述可开关拉取元件被激活时，将所述至少一个控制端子中的至少一个处的电压电平拉到与所述第一电压电平不同的第二电压。7.根据权利要求6所述的设备，其中，所述检测电路被配置为，如果所述控制端子的电压电平低并且所述设备的另一控制端子的电压电平高，则激活可选择的拉取元件。8.根据权利要求6所述的设备，其中，所述第一拉取元件包括下拉电阻器，并且所述第二拉取元件包括上拉电阻器。9.根据权利要求8所述的设备，其中，所述上拉电阻器的电阻值小于所述下拉电阻器的电阻值。10.根据权利要求1所述的设备，进一步包括下述中的至少一个:过电流检测电路、过电压检测电路或过热检测电路。11.根据权利要求1所述的设备，进一步包括电流测量电路，所述电流测量电路被适配为输出在常规操作模式中的所述功率开关的负载电流的测量。12.根据权利要求11所述的设备，其中，所述检测电路被配置为，当检测到高阻抗状态时输出高于所述负载电流的测量的错误电流。13.根据权利要求1所述的设备，其中，所述设备被配置为，如果所述检测电路检测到高阻抗状态，则将所述功率开关设置为预定义的状态。14.一种方法，包括: 提供功率开关设备， 检测在所述功率开关设备的控制端子处的非常规状况，以及 如果检测到所述控制端子处的所述非常规状况，则输出错误信号。15.根据权利要求14所述的方法，其中，检测非常规状况包括检测高阻抗状态。16.根据权利要求14所述的方法，其中，所述控制端子包括下述中的一个:用以控制功率开关的开关的输入端子、用以启用诊断功能的诊断端子以及用以选择用于诊断功能的通道的诊断选择端子。17.根据权利要求14所述的方法，进一步包括出于测试目的，将所述控制端子设置为高阻抗状态。18.根据权利要求14所述的方法，进一步包括:如果在所述控制端子处检测到非常规状况，则将所述功率开关设置为预定义的状态。19.根据权利要求14所述的方法，进一步包括:当所述控制端子处于低值并且另一控制端子处于高值时，检测所述非常规状况。20.根据权利要求14所述的方法，进一步包括:在其中确定没有非常规状况的状态下，输出跨所述功率开关流动的负载电流的测量。
【文档编号】H03K17/08GK105991117SQ201610117837
【公开日】2016年10月5日
【申请日】2016年3月1日
【发明人】H-P·克罗伊特, C·德杰拉西, B·谢弗
【申请人】英飞凌科技股份有限公司