涌流電流限制器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明的各個(gè)實(shí)施例一般涉及限制涌流電流。
【背景技術(shù)】
[0002]保險(xiǎn)絲通常用于保護(hù)電線和電氣設(shè)備以防電流過量。對(duì)于車輛，例如汽車，尤其需要保險(xiǎn)絲。在各種汽車和卡車中，已經(jīng)使用了插片型，Bosch型，Lucas型，玻璃管型，以及限制器型保險(xiǎn)絲。
[0003]當(dāng)這種保險(xiǎn)絲操作時(shí)，當(dāng)危險(xiǎn)情況發(fā)生時(shí)，它們可能“動(dòng)作(trip)”。在重復(fù)操作之后，保險(xiǎn)絲可能“燒斷”，這導(dǎo)致操作失敗。因此，這種保險(xiǎn)絲可能必須定期更換，因?yàn)椤盁龜嗟谋ｋU(xiǎn)絲”將引起車輛中的一些部件不再正常工作。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]各種實(shí)施例簡(jiǎn)單總結(jié)如下。在以下
【發(fā)明內(nèi)容】
中可能作了一些簡(jiǎn)化和省略，其目的是強(qiáng)調(diào)和介紹各種實(shí)施例的一些方面，但并不是為了限制本發(fā)明的內(nèi)容。在以下部分的各個(gè)實(shí)施例的詳細(xì)描述將使本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠制造和使用本發(fā)明的思想。
[0005]各個(gè)實(shí)施例涉及涌流電流限制器，包括耦合到主設(shè)備的電流檢測(cè)設(shè)備，配置為檢測(cè)來自主設(shè)備的按比例的檢測(cè)電流；耦合到電流檢測(cè)設(shè)備的電流控制設(shè)備；耦合到主設(shè)備和電流控制設(shè)備的柵極驅(qū)動(dòng)器，配置為驅(qū)動(dòng)主設(shè)備的柵源電壓；和耦合到柵極驅(qū)動(dòng)器和電流控制設(shè)備的源極電壓監(jiān)視器，其中源極電壓監(jiān)視器配置為監(jiān)視主設(shè)備的源極電壓。
[0006]在各個(gè)實(shí)施例中，電流檢測(cè)設(shè)備可能是運(yùn)算放大器。運(yùn)算放大器在一個(gè)端子測(cè)量來自主設(shè)備的經(jīng)過電阻損耗補(bǔ)償?shù)碾妷?。主設(shè)備可能是金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管(MOSFET)設(shè)備，MOSFET可能包括主MOSFET和檢測(cè)M0SFET。檢測(cè)MOSFET的按比例的檢測(cè)電流可能比來自主MOSFET的電流小約2000倍。源極電壓監(jiān)視器可能還包括移位設(shè)備，模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器(ADC)，和電壓比較器。ADC可能包括逐次逼近寄存器(SAR)，SAR可能是12比特SAR。
[0007]另外，各個(gè)實(shí)施例涉及一種涌流電流限制器，包括耦合到主設(shè)備的電流控制設(shè)備，補(bǔ)償主設(shè)備中的電阻損耗；耦合到主設(shè)備和電流控制設(shè)備的柵極驅(qū)動(dòng)器，配置為驅(qū)動(dòng)主設(shè)備的柵源電壓。和耦合到柵極驅(qū)動(dòng)器和電流控制設(shè)備的源極電壓監(jiān)視器，其中源極電壓監(jiān)視器配置為監(jiān)視主設(shè)備的源極電壓。
[0008]在各個(gè)實(shí)施例中，主設(shè)備可能是金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管(MOSFET)設(shè)備，可能包括主MOSFET和檢測(cè)MOSFET。源極電壓監(jiān)視器可能還包括移位設(shè)備，模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器(ADC)，和電壓比較器。ADC包括逐次逼近寄存器(SAR)，可能是12比特SAR。
[0009]另外，各個(gè)實(shí)施例涉及一種限制主設(shè)備中的涌流電流的方法，該方法包括檢測(cè)來自主設(shè)備的按比例的檢測(cè)電流；基于所述按比例的檢測(cè)電流控制在主設(shè)備中的電流；用所控制的電流驅(qū)動(dòng)主設(shè)備的柵源電壓；和監(jiān)視主設(shè)備的輸出電壓以識(shí)別耦合到主設(shè)備的負(fù)載類型。
[0010]在各個(gè)實(shí)施例中，當(dāng)輸出電壓顯示為線性增加時(shí)，耦合到主設(shè)備的負(fù)載可能被確定為電容性負(fù)載。當(dāng)負(fù)載被確定為電容性負(fù)載時(shí)，可能給主設(shè)備的柵極充電。
[0011]在各個(gè)實(shí)施例中，當(dāng)輸出電壓不變時(shí)，耦合到主設(shè)備的負(fù)載可能被確定為低歐姆負(fù)載。當(dāng)負(fù)載被確定為低歐姆電阻時(shí)可能禁止主設(shè)備工作。
【附圖說明】
[0012]為了更好地理解各種實(shí)施例，參考以下附圖，其中:
[0013]圖1A示出了具有電子保險(xiǎn)絲的電路；
[0014]圖1B示出了用于電子保險(xiǎn)絲的功率MOSFET ；
[0015]圖2示出了用于涌流電流限制器的第一實(shí)施例；和
[0016]圖3示出了用于涌流電流限制器的第二實(shí)施例。
[0017]為了便于理解，相同的參考數(shù)字用于表示具有基本相同或相似的結(jié)構(gòu)和/或基本相同或相似的功能的元件。
【具體實(shí)施方式】
[0018]說明書和附圖示出了本發(fā)明的原理?？梢岳斫獾氖牵绢I(lǐng)域技術(shù)人員可以設(shè)計(jì)包含在本申請(qǐng)范圍內(nèi)的本申請(qǐng)的原理的各種具體布置，雖然這些具體布置沒有在本文中明確記載或示出。另外，這里記載的所有例子主要是為了教導(dǎo)作用以幫助讀者理解本發(fā)明的原理以及發(fā)明人在技術(shù)進(jìn)步上所貢獻(xiàn)的思想，它不是為了限制為這些具體記載的實(shí)施例和條件。另外，本文用的術(shù)語“或者”指的是非排他的(即，和/或)，除非另外指出(如“要不然”或“或替代地”)。這里記載的各種實(shí)施例不一定是互相排斥的，因?yàn)橐恍?shí)施例可以與一個(gè)或更多其他實(shí)施例相結(jié)合以形成新的實(shí)施例。本文中所使用的術(shù)語“上下文”和“上下文對(duì)象”將被理解為是相同的，除非另有指出。
[0019]圖1A示出了具有電子保險(xiǎn)絲120的電路100。保險(xiǎn)絲120連接在電池110和負(fù)載130之間。在示例的實(shí)施例中，電池110是汽車電池。在示例的實(shí)施例中，負(fù)載130可能包括電容性負(fù)載或低歐姆負(fù)載，但是也可能包含其它類型的負(fù)載?？赡苁褂秒姵鼗駾C電源。
[0020]電子保險(xiǎn)絲120可能代替其它保險(xiǎn)絲用于汽車應(yīng)用和非汽車應(yīng)用。保險(xiǎn)絲可能需要在點(diǎn)火期間給大電容性負(fù)載充電。在汽車應(yīng)用中，這種充電過程可能導(dǎo)致電流峰值達(dá)到數(shù)百安培。瞬態(tài)電流可能與電流峰值的大小具有相同數(shù)量級(jí)，電流峰值和在保險(xiǎn)絲100的負(fù)載130處的短路相關(guān)聯(lián)。電子保險(xiǎn)絲120力圖區(qū)分這些方案。
[0021]在點(diǎn)火期間保險(xiǎn)絲重復(fù)給大的電容性負(fù)載充電。在充電過程中，電子保險(xiǎn)絲可能提供更復(fù)雜的響應(yīng)。取代以相同的方式響應(yīng)每個(gè)負(fù)載，改善的電子保險(xiǎn)絲可能首先確定負(fù)載類型。在確定負(fù)載類型之后，電子保險(xiǎn)絲可能以適合所確定類型的負(fù)載的不同方式響應(yīng)，以下將進(jìn)一步詳細(xì)描述。
[0022]電子保險(xiǎn)絲120可能根據(jù)所附的負(fù)載130的類型不同地運(yùn)作。當(dāng)負(fù)載130是低歐姆負(fù)載時(shí)，例如對(duì)地短路，電子保險(xiǎn)絲120可能不會(huì)動(dòng)作(trip)。因此，當(dāng)短路出現(xiàn)在系統(tǒng)中時(shí)，電子保險(xiǎn)絲120不會(huì)傳導(dǎo)過大的峰值電流。
[0023]當(dāng)負(fù)載130是大的電容性負(fù)載時(shí)，電子保險(xiǎn)絲120可能在點(diǎn)火期間制造相對(duì)小的瞬態(tài)電流。當(dāng)重復(fù)遭受大的瞬態(tài)電流時(shí)保險(xiǎn)絲可能會(huì)燒斷，因此減少瞬態(tài)電流可能是有益的。瞬態(tài)電流的減少可能大大改善系統(tǒng)的電磁兼容性(EMC)性能。對(duì)于汽車應(yīng)用，電池110和相關(guān)聯(lián)的電纜可能在每個(gè)電子保險(xiǎn)絲120的生命周期中遭受瞬態(tài)電流高達(dá)15，000次，因此減少瞬態(tài)電流可能是非常有益的。
[0024]通常，電子保險(xiǎn)絲120是有源器件，可以測(cè)量各種電流和電壓。電子保險(xiǎn)絲120可能限制電流和消散過度功率例如熱，而不是允許過高電流。電子保險(xiǎn)絲120也可能設(shè)計(jì)為避免重復(fù)操作，因此限制設(shè)備上的壓力以及過熱的形成。
[0025]圖1B示出了用于電子保險(xiǎn)絲120的功率金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管(MOSFET) 140的細(xì)節(jié)。功率MOSFET 140包括漏極(D)端150，柵極(G)端160，源極(S)端170，開爾文(K)端180和檢測(cè)電流(IS)端190。MOSFET 140具有漏源電阻，漏源電阻作為G端160和S端170之間的電壓差的函數(shù)而變化。當(dāng)G端160和S端170之間的電壓差是最小時(shí)，MOSFET 140類似于一個(gè)斷開的開關(guān)。相反，當(dāng)合適的電壓施加在G端160和S端170之間時(shí)，MOSFET 140的漏源電阻減少，允許電流在S端170和D端150之間流動(dòng)。
[0026]如圖1B所示，功率MOSFET 140包括主MOSFET 144和檢測(cè)MOSFET 148。檢測(cè)MOSFET 148可能是主MOSFET 144按比例縮小的版本。主MOSFET 144和檢測(cè)MOSFET 148之間的尺寸比，描述為“η: 1”，可能比2000大。結(jié)果，檢測(cè)MOSFET 148可能在IS端190具有的電流比主MOSFET 144的S端170處的電流小2000倍。結(jié)果，檢測(cè)MOSFET 148可能用作測(cè)量工具。
[0027]K端180可能也用于測(cè)量。當(dāng)S端170是用于主MOSFET 144的理想源極時(shí)，真正的MOSFET具有的源極鍵合線可能具有很大的阻力。源極鍵合線的阻力，表征為Rsbw165，其大小可以是主MOSFET 144的總阻力的50%。因此，S端170在Rsbw165兩端遭受大的電壓降，導(dǎo)致比真實(shí)的源極電壓小的輸出電壓。相反，K端180可能提供用于MOSFET 144的真實(shí)源極電壓的高精度測(cè)量。
[0028]加到功率MOSFET 140上的K端180和IS端190提供診斷信息以監(jiān)視MOSFET 140的狀態(tài)。通過在K端180而不是S端170處測(cè)量真實(shí)的源極電壓，在鍵合線上的電壓的建立不是減少用于電流檢測(cè)的準(zhǔn)確度。IS端190可以用于安全地遵守在主MOSFET 144上的電流，因?yàn)榱鹘?jīng)檢測(cè)MOSFET 148的電流是通過大的因子按比例縮小，該大的因子例如是
2000 ο
[0029]圖2示出了用于涌流電流限制器200的第一實(shí)施例。涌流電流限制器200可能包括第一電路210，電流控制器220，柵極驅(qū)動(dòng)器230，源極電壓監(jiān)視器240。
[0030]涌流電流限制器200可能通過多個(gè)端子被連接到電子保險(xiǎn)絲205。在一個(gè)實(shí)施例中，電子保險(xiǎn)絲205可能包括MOSFET，MOSFET具有漏極，柵極，和源極。該MOSFET可能包括主MOSFET 144和檢測(cè)MOSFET 148，如前面對(duì)于圖1B的描述。電子保險(xiǎn)絲205的漏極可能耦合到電池110，而電子保險(xiǎn)絲205的源極可能耦合到負(fù)載130。在本實(shí)施例中，Rsource206表示電子保險(xiǎn)絲205的源極電阻。電子保險(xiǎn)絲205的柵極可能耦合到涌流電流限制器200。
[0031]第一電路210可能耦合到電子保險(xiǎn)絲205的K和IS端。在一個(gè)實(shí)施例中，第一電路210可能包括運(yùn)算放大器213和MOSFET 216。通過運(yùn)算放大器213的反相端耦合到電子保險(xiǎn)絲205的IS端，運(yùn)算放大器213的非反相端耦合到電子保險(xiǎn)絲205的K端，第一電路210可能檢測(cè)在電子保險(xiǎn)絲205的柵極處的電流。
[0032]為了測(cè)量，運(yùn)算放大器213的反相端可能耦合到電子保險(xiǎn)絲205的IS端以限制運(yùn)算放大器213遭受大電流。如上面對(duì)于圖1B的描述，檢測(cè)MOSFET 148的IS端190處具有的電流可能比主M0SFET