本發(fā)明涉及一種利用積分的(包括至少一個特征曲線的)保護曲線的裝置，以及涉及一種用于控制電子開關(guān)的方法。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于，改進一種裝置、特別是一種電子部件，以改善對所述部件和必要時所連接的元件的保護。

該目的根據(jù)獨立權(quán)利要求的特征來實現(xiàn)。優(yōu)選的實施方式特別是可以由從屬權(quán)利要求得出。

為了實現(xiàn)該目的，給出一種裝置，其包括：

-電子開關(guān)，

-用于操控電子開關(guān)的操控單元，

-用于確定通過電子開關(guān)的電流的診斷單元，

-用于存儲保護曲線的存儲器，

-其中，操控單元設(shè)置為基于由診斷單元確定的通過電子開關(guān)的

電流并且基于所述電子開關(guān)的保護曲線來控制。

在此的優(yōu)點是，所述裝置具有高效的安裝的電流安全裝置。另一個優(yōu)點在于，所述裝置具有自保險的安全功能，而不需要一個單獨的微控制器或一個另外的外部裝置。所述裝置例如是保護開關(guān)，所述保護開關(guān)保護自身和所連接的線路或負載免受過大電流影響。開關(guān)的自保護例如可以通過對電子開關(guān)適當(dāng)?shù)拇_定尺寸并且對保護曲線的設(shè)計來設(shè)置。

診斷單元和存儲器可以是所述裝置的集成部件。為此，特別是可以使用一個單個的芯片。也可能的是，使用用于集成所述裝置的多個芯片。

一個可選方案是，所述裝置作為層疊芯片(Chip-on-Chip)或者作為芯片到芯片(Chip-by-Chip)安裝。開關(guān)和保護裝置也可以整體地實現(xiàn)在一個芯片中。

所述裝置可以如同傳統(tǒng)的晶體管或MOSFET那樣地來操控。就此而言，基極端子或柵極端子的操控可以通過公知的柵極驅(qū)動器進行。

一個可選方案是，柵極驅(qū)動器集成在保護電路中，并且所述操控通過數(shù)字輸入管腳實現(xiàn)。

一個可選方案是，診斷單元根據(jù)在MOSFET的漏極-源極-線路上或者在晶體管的集電極-發(fā)射極-線路上的電壓測量或電壓降來確定通過電子開關(guān)的電流。

替換地，在電子開關(guān)的主電流通路中的任意的電阻部分實現(xiàn)電壓測量。例如可以確定鍵合線的電阻上或者源極金屬化層的電阻上的電壓降。

由所述裝置提供的安全功能能夠例如通過施加到所述裝置的端子(例如柵極端子或輸入端子或輸入管腳上的)電壓或電壓改變量來重置。

在此所述的操控單元可以特別是設(shè)計為處理器單元和/或至少部分地固定布線的或者邏輯的電路布置，所述處理器單元和電路布置例如設(shè)置為，能夠執(zhí)行在此所述的方法。所述的處理單元可以是或包括任意類型的處理器或計算器或具有相應(yīng)地需要的外部設(shè)備(存儲器、輸入/輸出端子、輸入輸出裝置等)的計算機。

由此例如執(zhí)行線路保護特征曲線(也稱為安全特征曲線)。所述特征曲線特別是包括針對線路的能量保護和/或熱量保護的(例如優(yōu)化的)特征曲線和/或針對電子開關(guān)的能量保護和/或熱量保護的(例如優(yōu)化的)特征曲線。這兩種特征曲線可以在其功能方面被補充或者所述特征曲線可以已經(jīng)由相應(yīng)的另外的特征曲線覆蓋。

一個變型方案是，診斷單元設(shè)置用于確定溫度。

一個變型方案是，所述溫度借助于溫度傳感器確定，所述溫度傳感器靠近臨近于電子開關(guān)來布置。

溫度傳感器可以是pn結(jié)或溫度敏感電阻。

一個變型方案是，操控單元設(shè)置為基于由診斷單元確定的通過所述電子開關(guān)的電流、所述溫度并且基于所述電子開關(guān)的保護曲線來控制。

用于斷開電子開關(guān)的斷開準(zhǔn)則特別是可以由通過電子開關(guān)的電流IL(T)確定，所述電流根據(jù)溫度T由在電子開關(guān)上的電壓UDS(T)和電阻RON(T)得出：

I L(T)＝UDS(T)/RON(T).

替換地可以按照下述公式根據(jù)溫度T分析在電阻、例如鍵合線電阻RB(T)上的電壓UBHL(T)：

I L(T)＝UBHL(T)/RON(T).

所述分析的目的在于，確保在每個溫度下始終不變的電流測量。

在此所述的安全功能可以與溫度相關(guān)地或者與溫度無關(guān)地進實施。

一個變型方案是，電子開關(guān)的溫度在考慮所述開關(guān)的熱學(xué)模型的情況下來確定。

要保護的線路的溫度在考慮所述線路的熱學(xué)模型的情況下來確定。

由此可以例如確定電子開關(guān)的(實際)溫度和/或(例如通過確定包圍所述線路的絕緣材料)確定要保護的線路的溫度。

一個變型方案是，保護曲線對應(yīng)于一個特征曲線或者包括至少一個特征曲線。

所述特征曲線可以例如是安全特征曲線。由此，當(dāng)確定了根據(jù)作用時間達到或超過安全特征曲線的電流時，電子開關(guān)可以被關(guān)斷。

一個可選方案也是，所述特征曲線包括IL²t-特征曲線或轉(zhuǎn)換的函數(shù)。

一個變型方案是，所述特征曲線包括電子開關(guān)的電阻RON的取決于溫度的曲線。

一個變型方案是，所述特征曲線包括鍵合線的電阻的取決于溫度的曲線。

一個變型方案是，操控單元設(shè)置為，所述操控單元基于由診斷單元確定的通過電子開關(guān)的電流、持續(xù)時間并且基于保護曲線來斷開電子開關(guān)。

一個變型方案是，操控單元設(shè)置為，所述操控單元基于電子開關(guān)的熱學(xué)模型和/或基于要保護的線路的熱學(xué)模型來斷開電子開關(guān)。

一個變型方案是，操控單元設(shè)置為，通過電子開關(guān)的電流能夠在芯片層上或者在模塊層上被校準(zhǔn)并且存儲。

一個變型方案是，操控單元設(shè)置為，所述特征曲線能夠在芯片層上或者在模塊層上被校準(zhǔn)并且存儲。

電流和/或保護曲線特別是可以持續(xù)地存儲在可變的存儲器或不可變的存儲器中。

一個變型方案是，操控單元設(shè)置為，在運行期間，所述特征曲線在芯片層上或者在模塊層上被改變。

例如可能的是，改變所存儲的值。

一個可選方案特別是，對保護曲線、例如特征曲線(特別是安全特征曲線)的校準(zhǔn)和/或調(diào)整提前在制造所述裝置時或者在應(yīng)用情況(例如在用戶中，所述用戶將所述裝置使用在車輛中)的范圍內(nèi)進行。

一個變型方案是，存儲器能夠通過所述裝置的至少一個端子管腳編程。

例如可以將保護曲線(例如安全特征曲線)寫入到存儲器中或者改變在那里存在的保護曲線，其方式是，將確定的脈沖或靜態(tài)信號施加到所述裝置的至少一個端子管腳。

一個可選方案在于，設(shè)置一個最大的安全特征曲線，所述最大的安全特征曲線根據(jù)作用時間預(yù)定最大允許電流。安全特征曲線的編程可以在所述情況中僅僅被降低(不升高)到較小的允許電流。這對應(yīng)于所述裝置的自保護。

一個可選方案是，設(shè)置一個供電裝置，所述供電裝置根據(jù)所述裝置之間的電壓降給所述裝置供應(yīng)電壓。

例如柵極端子和源極端子之間的電壓降和/或漏極端子和源極端子之間的電壓降可以用于給所述裝置供應(yīng)電壓。在此有利的是，不需要用于所述裝置的附加的供電端子。

替換地可以使用漏極(Vbat)與地線或一個單獨的電壓源或供電裝置之間的電壓。

一個優(yōu)點也在于，根據(jù)所述裝置也可以在Standby-模式中實現(xiàn)線路保護，在該模式中，所述裝置具有非常小的自用電消耗。

另一個優(yōu)點在于，根據(jù)所述裝置也可以在接通模式中實現(xiàn)線路保護，在該模式中，所述裝置也在接通和關(guān)斷過程中可以檢測所述電流。

一個可選方案是，操控單元設(shè)置為，電子開關(guān)在保護斷開之后持續(xù)地或在必要的持續(xù)時間內(nèi)保持關(guān)斷。

特別是可以設(shè)置計算器，所述計算器計算(存儲)斷開過程(導(dǎo)致觸發(fā)安全功能的事件)。如果計算器達到預(yù)定的閾值，則電子開關(guān)可以被/保持持續(xù)地關(guān)斷，或者提前通知即將發(fā)生的斷開?？蛇x地能夠確定出預(yù)定的時間持續(xù)時間，在所述持續(xù)時間結(jié)束之后，所述電子開關(guān)由被接通或者又可以被接通。所述持續(xù)時間也可以通過熱學(xué)模型(開關(guān)或線路的冷卻曲線)來計算。

電子開關(guān)的斷開可以由所述裝置這樣實現(xiàn)，電子開關(guān)的柵極端子與源極端子連接。由此，操控單元可以這樣控制開關(guān)，或者(在正常運行中)使所述裝置的柵極端子與電子開關(guān)的柵極端子連接，或者(在斷開狀態(tài)中)使所述裝置的柵極端子不與電子開關(guān)的柵極端子連接。

一個變型方案是，操控單元設(shè)置為，如果達到或者超過預(yù)定次數(shù)的斷開，則電子開關(guān)持續(xù)地保持關(guān)斷。

一個可選方案在于，所述裝置的診斷功能借助于在所述裝置的端子管腳(柵極端子)上的電流分析來提供。

在此補充說明，所述裝置可以不僅具有n溝道MOSFET而且具有p溝道MOSFET。

一個變型方案是，電子開關(guān)具有兩個反串聯(lián)的MOSFET。

一個變型方案是，兩個反串聯(lián)的MOSFET通過安全裝置連接。

一個變型方案是，所述裝置具有三個端子管腳并且能夠替代傳統(tǒng)的電子開關(guān)被使用。

在此所述的關(guān)于所述裝置的說明和特征相應(yīng)地適用于所述方法。所述裝置可以設(shè)計為一個部件或者分成多個部件。

此外，提出一種用于控制電子開關(guān)的方法，

-其中，確定通過所述電子開關(guān)的電流，

-其中，基于所述電流并且基于所述電子開關(guān)的存儲在一存儲器中的保護曲線控制所述電子開關(guān)。

一個變型方案是，

-其中，確定溫度，

-其中，基于電流、溫度和保護曲線控制電子開關(guān)。

一個變型方案是，保護曲線能夠在存儲器中被改變。

一個變型方案是，改變所述保護曲線，通過下述步驟進行：

-將電流或電流曲線施加到電子開關(guān)中；

-基于施加電流確定斷開時間點；

-確定斷開時間點和預(yù)定的斷開時間點之間的偏差；

-在考慮所述偏差的情況下校準(zhǔn)所述保護曲線。

一個變型方案是，對于預(yù)定的電流和/或溫度進行用于改變保護曲線的步驟。

在此所述電子開關(guān)可以在此包括晶體管、雙極晶體管、場效應(yīng)晶體管、MOSFET、IGBT或其他半導(dǎo)體開關(guān)或者半導(dǎo)體開關(guān)的組合以及呈半導(dǎo)體模塊的形式。

附圖說明

本發(fā)明的上述特性、特征和優(yōu)點以及實現(xiàn)其的方式和方法結(jié)合實施例的下述示意性的說明更清楚地并且更明確地理解，所述實施例結(jié)合附圖詳細地被說明。在此為了簡明，相同的或相同作用的元件可以設(shè)有相同的附圖標(biāo)記。

附圖中：

圖1示出具有例如15A(安培)的與繼電器觸點組合的保險絲，所述繼電器觸點作為與控制裝置連接的開關(guān)元件；

圖2示出在使用所謂的受保護的電子開關(guān)(SmartFET)的情況下的線路保護；

圖3示出提供改善的自保險的裝置；

圖4示出用于示例性地實現(xiàn)具有安全功能的裝置的電路的示意性的圖示；

圖5示出用于借助于分析電壓UDS來說明對負載電流IL的測量的示例性圖表；

圖6示出用于控制電路的電壓供應(yīng)的示例性圖表；

圖7示出用于借助于多個晶體管控制柵極的示例性的電路布置；

圖8示出具有用于激活對單元編程的電壓指令序列的示例性圖表；

圖9示出基于圖4的圖示的電路，其中，提供測量電流；

圖10示出用于一個替代的實施方式的示例性的電路圖，其中，MOSFET的柵極端子通過電荷泵來控制；

圖11基于圖10中所示的電路示出一個另外的示意性的電路圖，其中，鍵合線上的電壓降被確定并且根據(jù)MOSFET的所述電壓降來控制；

圖12示出用于在此所述的具有安全功能的裝置的示例性的符號表示的電路圖；

圖13示出用于提供雙向安全功能的裝置。

具體實施方式

電子安全裝置的任務(wù)在于，保護在安全裝置下游連接的直至負載的線路。一個目的特別是，盡可能高效地使用線路的安全工作區(qū)(SOA：Safe Operating Area)，即充分利用下路的物理可能性；高效的電子安全裝置可以適配所述線路，從而所述線路自身不再必須或僅僅必須還以減小的程度被超尺寸設(shè)計。換而言之，高效的安全功能實現(xiàn)了，所述線路可以比在使用傳統(tǒng)的保險絲的情況下具有更小的橫截面。這導(dǎo)致(例如在車輛中的電纜束的情況下)更低的線纜成本、更小的重量和更少的空間需求。

圖1示出具有例如15A(安培)的與繼電器觸點102組合的保險絲101，所述繼電器觸點作為與控制裝置103連接的開關(guān)元件?？刂蒲b置103可以例如具有微控制器和驅(qū)動器并且與供電裝置104以及與地線105連接。

電池電壓與端子106連接。端子106通過繼電器觸點102、保險絲101、線路107和負載RL與地線105連接。

保險絲101的保險觸發(fā)是負載電流IL、作用時間t以及初始溫度T的功能并且由此與繼電器開關(guān)功能及其控制無關(guān)。在此，保險絲101具有的優(yōu)點是，當(dāng)電流對于確定的時間過高時，則所述保險絲與邊界條件、例如運行電壓、開關(guān)控制或診斷無關(guān)地被觸發(fā)。保險絲由此是“自保險的”。

圖2示出在使用所謂的受保護的電子開關(guān)201的情況下的線路保護，所述電子開關(guān)在此也稱為SmartFET。電子開關(guān)201可以例如包括半導(dǎo)體開關(guān)203(例如晶體管、FET、MOSFET或IGBT)以及邏輯單元204。半導(dǎo)體開關(guān)203(在此為n溝道MOSFET)包括測量端子210，所述測量端子同樣如同所述半導(dǎo)體開關(guān)的柵極那樣地與邏輯單元204連接。此外，邏輯單元204與地線208連接。微控制器202與供電裝置206并且與地線208連接。邏輯單元204(根據(jù)電阻205上的電壓降)將檢驗電流提供給微控制器202，并且微控制器202將控制信號IN提供給邏輯單元204。半導(dǎo)體開關(guān)203的漏極端子與節(jié)點207連接，將電池電壓施加到該節(jié)點上。半導(dǎo)體開關(guān)203的源極端子通過線路209和負載RL與地線208連接。

電子開關(guān)201的安全斷開可以例如當(dāng)下述條件發(fā)生時實現(xiàn)：

-超過電子開關(guān)201中所分析的Trip電流Itrip；

-超過幾線電流Ilim(例如限制在100A)，隨著與此相關(guān)的溫度升高；

-超過積分的斷開溫度Toff(例如170℃)；

-超過借助于檢測電流分析確定的電流的閾值；

-超過對于確定的時間借助于檢測電流分析確定的電流的閾值；

-由微控制器202導(dǎo)致斷開。

由此全部安全功能在整個系統(tǒng)中起作用。如果例如微控制器202處于暫停工作或者對其他任務(wù)滿負荷工作的睡眠模式中，則導(dǎo)致延遲電流分析。這可能對于快速實現(xiàn)安全功能是成問題的。此外，檢測電流的錯誤測量或在微控制器202中的錯誤分析導(dǎo)致安全功能失效。因此，這種電子開關(guān)的自保險性需要改善。

圖3示出提供改善的自保險性的裝置301。裝置301包括電子開關(guān)303、例如n溝道MOSFET。所提供的安全功能性與MOSFET 303的功能組合，從而也在沒有外部的控制裝置的情況下或者在不分析診斷的情況下確保了自保險。

裝置301例如具有三個端子，所述端子可以對應(yīng)于傳統(tǒng)的晶體管、例如MOSFET。根據(jù)圖3中所示的實例，裝置301具有端子：柵極G、源極S和漏極D。此外，設(shè)置與負載電流IL和時間t有關(guān)的積分的安全功能?？梢詼p小或消除可能的不期望的與初始溫度T的相關(guān)性。一個優(yōu)點也是，裝置301可以設(shè)計為積分的安全裝置，所述安全裝置例如通過其柵極端子G重置。

漏極端子D與電池電壓Vbat連接。源極端子通過線路209與負載RL連接。

在此具有的優(yōu)點是，安全功能保護裝置301本身也保護線路209。裝置301由此特別是提供激活保護的開關(guān)?？蛇x地，安全功能可以關(guān)于溫度保護例如以過熱斷開的形式被補充。安全功能性可以包括保險絲304的功能，所述保險絲可以通過柵極端子G控制、例如重置或編程。

微控制器302(必要時具有驅(qū)動器，所述驅(qū)動器也可以是微控制器的部件)控制所述裝置301的柵極端子G。微控制器302與供電裝置206并且與地線208連接。

裝置301例如具有10A的標(biāo)稱電流和在15A的額定電流Is下進行的安全保護。該電流Is可以例如從工廠被施加給裝置301。一個可選方案也是，之后可以例如對于一個應(yīng)用將電流Is編程為預(yù)定的、例如較低的值。

裝置301的安全功能例如具有保險絲的特征曲線。為此，可以例如借助于(在裝置301中的或在微控制器302中的)邏輯部件對由負載電流的平方與時間t的乘積

IL²·t

關(guān)于作用時間t求積分。如果所述積分的結(jié)果超過預(yù)定的邊界值，則裝置301被斷開。

特征曲線也可以不同于保險絲設(shè)計。所述特征曲線特別是可以針對個別的預(yù)定值來設(shè)計。所述特征曲線例如針對要保護的線路的SOA特征曲線(SOA：Safe Operating Area；安全工作區(qū))來設(shè)計，例如針對具有1mm²的銅橫截面的線路來設(shè)計，該線路處于具有最大85℃的周圍空氣中并且該線路的絕緣層可以加熱到最大105℃。如果使用一個另外的線路，所述另外的線路具有例如150℃的最大絕緣溫度，或者該線路例如處于具有105℃的環(huán)境中，則由此得出該線路的另外的SOA特征曲線。裝置301中的特征曲線的個別的預(yù)定值優(yōu)選地這樣設(shè)計，可以考慮不同的條件。

圖4示出用于示例性地實現(xiàn)具有安全功能的裝置401的電路的示意性的圖示。

所述裝置可以示例性地包括n溝道的MOSFET 403以及控制電路402，所述控制電路可以特別是布置在共同的殼體中。半導(dǎo)體元件(芯片)也能夠以Chip-on-Chip技術(shù)或者以Chip-by-Chip技術(shù)安裝。在一個有利的實施方式中，所述裝置具有三個端子：柵極G、源極S和漏極D并且可以由此替代傳統(tǒng)的MOSFET使用。裝置401的漏極端子對應(yīng)于MOSFET 403的漏極端子，并且裝置401的源極端子對應(yīng)于MOSFET 403的源極端子。

控制電路402包括單元404，所述單元提供電流供應(yīng)裝置、邏輯電路和存儲器。此外，控制電路402包括開關(guān)S1以及溫度傳感器405。

MOSFET 403的溫度可以借助于溫度傳感器405足夠準(zhǔn)確地被確定并且被傳輸?shù)絾卧?04上。

裝置401的柵極端子與單元404并且與開關(guān)S1的端子406連接。開關(guān)S1的端子407與單元404并且與MOSFET 403的源極端子連接。開關(guān)S1由單元404這樣控制，從而或者端子406或者端子407與MOSFET 403的柵極端子連接。此外，單元404與MOSFET 403的源極端子連接。結(jié)果由此在控制電路402和MOSFET 403之間具有連接408、409和410。

在此具有的優(yōu)點是，可以使用傳統(tǒng)的價格便宜的MOSFET芯片用作MOSFET 403。所述MOSFET 403自身不需要測量端子或溫度端子。

負載電流根據(jù)MOSFET 403的漏極端子和源極端子之間的電壓降UDS來確定。電壓UDS由于MOSFET 403的導(dǎo)通電阻RON的溫度相關(guān)性而通常與溫度強烈相關(guān)。導(dǎo)通電阻RON的所述溫度相關(guān)性可以(例如近似)存儲在存儲器404中并且由此被補償。例如基于制造偏差和安裝偏差的其他溫度相關(guān)性、與理想特性的偏差或偏差可以借助于參考測量來校準(zhǔn)并且可選地也存儲在存儲器404的存儲器中。存儲器例如是永久存儲器。

由此對于(很大程度上)與溫度無關(guān)的負載電流IL0成立的是：

其中，電壓UDS(T)和溫度T被測量，并且導(dǎo)通電阻RON₀(T)被存儲在存儲器中。

溫度T例如借助于控制電路402中的溫度傳感器405來確定。所測量的溫度可以與MOSFET溝道的溫度不同，這在分析負載電流時決定了一定的不準(zhǔn)確性。所述不準(zhǔn)確性可以被減小或者補償，其方式是，借助于電流和時間的知識由所測量的溫度推算出實際溫度。這種推算可以例如在控制電路402內(nèi)部借助于MOSFET 403的熱學(xué)模型進行。由此可以改善確定負載電流IL的準(zhǔn)確性。

圖5示出用于借助于分析電壓UDS來說明對負載電流IL的測量的示例性圖表。

x-軸表示例如-40℃至150℃的溫度范圍。在所述溫度范圍內(nèi)描述了：

-電壓UDS的(所測量的)特征曲線，所述特征曲線與溫度T而且與導(dǎo)通電阻RON相關(guān)，

-導(dǎo)通電阻RON₀的對應(yīng)于物理預(yù)定值的特征曲線，所述導(dǎo)通電阻具有由制造決定的偏差(通過圍繞特征曲線的區(qū)域示出)

-根據(jù)校準(zhǔn)和計算的負載電流IL₀的特征曲線(在此可以看到，負載電流IL₀與溫度無關(guān)并且對應(yīng)于導(dǎo)通電阻RON₀的偏差具有下述偏差，該偏差例如通過校準(zhǔn)在一定程度上消除)。

如果例如在25℃的溫度下的校準(zhǔn)過程中施加20A的實際負載電流，則由此得出所測量的電壓UDS501。由此可以確定負載電流IL的測量值502，所述測量值恰好等于20A的負載電流。

用于控制電路402的供應(yīng)電壓Vint可以由電壓UDS或者由電壓UGS(MOSFET 403的柵極端子和源極端子之間的電壓)獲得。為此可以在裝置401內(nèi)使用柵極端子G以及連接408和410。如果MOSFET 403用作開關(guān)晶體管，則能夠穩(wěn)定地以足夠的數(shù)值提供所述電壓UDS或UGS中的一個電壓。由此，確保了連續(xù)地給控制電路402供電，而為此不需要用于供應(yīng)電壓的附加的端子。

圖6示出用于控制電路402的電壓供應(yīng)的示例性圖表。柵極端子G通過二極管601與節(jié)點606連接。節(jié)點606通過電壓調(diào)節(jié)器604與節(jié)點605連接，將用于控制電路402的供應(yīng)電壓Vint提供到所述節(jié)點上。節(jié)點606通過二極管602與端子607連接，所述端子與連接408接觸。二極管601和二極管602布置為使得其陰極分別指向節(jié)點606的方向。

此外，節(jié)點606通過電容器603與端子608連接，所述端子與連接410接觸。端子608也與電壓調(diào)節(jié)器604連接。

借助于圖6中所示的電流可以給節(jié)點605提供連續(xù)的供應(yīng)電壓。如果電壓UDS在時間點t0上斷開，則電壓UGS在所述時間點t0上增大；由這兩個電壓可以總體上獲得用于運行控制電路402的供應(yīng)電壓。

如果控制電路402確定用于保險觸發(fā)的條件，則柵極端子G與至MOSFET 403的柵極的連接409分開，并且應(yīng)該通過連接410將MOSFET 403的源極端子上的電勢施加到MOSFET 403的柵極的電勢上。所述關(guān)系在圖4中通過開關(guān)S1表示。

圖7示出用于借助于多個晶體管701至704控制柵極的示例性的電路布置，其中，晶體管701，702和704是n溝道MOSFET，并且晶體管703是p溝道MOSFET。

柵極端子G與MOSFET 703的源極端子連接。將供應(yīng)電壓施加到端子705上，所述端子通過電阻706與節(jié)點707連接。節(jié)點707與MOSFET 703的柵極端子并且與MOSFET 704的柵極端子連接。此外，節(jié)點707與MOSFET 702的漏極端子連接。

端子708與單元404并且與MOSFET 702的柵極端子連接。MOSFET 702的源極端子與節(jié)點709連接，該節(jié)點也與MOSFET 704的源極端子以及與MOSFET 701的源極端子連接。在此，MOSFET 701對應(yīng)于出自圖4的受控制的電子開關(guān)403。

MOSFET 703的源極端子與節(jié)點710并且與MOSFET 704的源極端子連接。節(jié)點710與MOSFET 701的柵極端子連接。此外，在節(jié)點710和節(jié)點709之間布置一個電阻711。

MOSFET 701的漏極端子與電池電壓Vbat連接。

MOSFET 701的漏極端子和源極端子之間的電壓降UDS例如可以借助于比較器來測量并且被傳輸?shù)絾卧?04上，所述單元則相應(yīng)地控制MOSFET 702的柵極端子。

單元404可以配置為，在觸發(fā)安全功能之后，所述裝置或者獲得功能LATCH-AUS或者功能AUTO-RESTART。在功能LATCH-AUS的情況下，MOSFET 701可以持續(xù)地保持關(guān)斷。通過暫時地不激活柵極電壓UGS(0V)可以LATCH-AUS功能。在功能AUTO-RESTART中，安全功能可以通過MOSFET 701(例如自動地)在線路的預(yù)定的持續(xù)時間或者模擬的冷卻階段之后被重置。

一個可選方案在于，安全功能不在脈沖寬度調(diào)制應(yīng)用裝置的每個脈沖間歇中被重置。這可以例如通過如下方式實現(xiàn)，直至安全功能的重置的持續(xù)時間大于在一個PWM信號(PWM：脈沖寬度調(diào)制)中關(guān)斷的最長持續(xù)時間。

一個另外的可選方案在于，也當(dāng)沒有(沒有明顯的)負載電流流過時，MOSFET 701被導(dǎo)通。這例如適用于下述車輛，所述車輛在停車的或其他的省電模式(也稱為IDLE模式)中僅僅具有低的自用電消耗。也在IDLE模式中應(yīng)該使線路保護起作用。這由在此所述的裝置401實現(xiàn)，因為對在MOSFET 701上的電壓UDS的測量也可以在小的負載電流下實現(xiàn)。電壓UDS的檢測以及負載電流Il的由此確定的值可以在裝置401中的非常低的自用電消耗的情況下實現(xiàn)，因為為此不需要如同在檢測電流測量中所需的那樣大的電流消耗、例如鏡像電流。

用于校準(zhǔn)負載電流的并且用于調(diào)整安全特征曲線的數(shù)據(jù)例如保存在存儲器、例如EEPROM存儲器、閃存存儲器、OTP存儲器或ZAP存儲器中。

在制造所述裝置期間，存儲器例如通過端子、Pads或晶片針被編程。在制造中和/或在應(yīng)用中(例如在客戶方面)，存儲器的編程可以在測量裝置上通過存在的端子管腳實現(xiàn)。

圖8示出具有用于激活對單元404編程的電壓指令序列的示例性圖表。MOSFET 701的漏極-源極電壓UDS力圖可以根據(jù)一個預(yù)定的模型來調(diào)制，以便進入到單元404的編程模式中。在編程模式中可以使用一個調(diào)制模式，以便對單元404編程，柵極端子設(shè)計為數(shù)據(jù)輸入端并且與MOSFET 701斷開。一個可選方案在于，在編程之后，MOSFET 701的柵極端子被接通并且用于輸出存儲器內(nèi)容，以便檢驗所述存儲器內(nèi)容。

圖8示出多個Bit的編程，其中，一個具有“0”或“1”的值的Bit在持續(xù)時間t_bit內(nèi)被編程。在所示的實例中，當(dāng)在持續(xù)時間t_bit內(nèi)首先較長的持續(xù)時間施加大于Us_high的電壓并且接著在較短的持續(xù)時間內(nèi)施加小于Us_low的電壓時，編程為“1”的值。反之，當(dāng)在持續(xù)時間t_bit內(nèi)首先較短的持續(xù)時間施加大于Us_high的電壓并且接著在較長的持續(xù)時間內(nèi)施加小于Us_low的電壓時，編程為“0”的值。較短的持續(xù)時間可以是t_bit/3，并且較長的持續(xù)時間可以是2*t_bit/3。如果電壓在較長的持續(xù)時間(例如長于2*t_bit/3)內(nèi)保持小于Us_low，則又脫離編程模式。相應(yīng)地能夠以相同的信號被輸入編程模式。

在每次安全斷開之前，半導(dǎo)體開關(guān)經(jīng)受明顯的熱負荷。多次的安全斷開由此降低了半導(dǎo)體開關(guān)的使用壽命。由此一個可選方案在于，預(yù)定最大次數(shù)的安全觸發(fā)，所述安全觸發(fā)例如由單元404(例如狀態(tài)自動裝置、也稱為“State Maschine”)來監(jiān)測。隨著達到所述次數(shù)，所述裝置持續(xù)地斷開(即MOSFET 403被斷開)，或者MOSFET 403(補充說明：者也適用于出自圖7的MOSFET 701)僅僅允許進行預(yù)定次數(shù)的另外的接通過程。這具有的優(yōu)點是，半導(dǎo)體開關(guān)受到保護了并且可以及時在出現(xiàn)潛在的老化故障之前(也持續(xù)地)斷開。

所述次數(shù)的安全斷開可以例如儲存在存儲器中。在達到預(yù)定次數(shù)的安全斷開(可選地：每個預(yù)定時間間隔)可以阻止半導(dǎo)體開關(guān)的再次接通。

所述裝置401的在此示例性地描述的單元404(或控制電路402)可以被補充其他的功能和/或部件。

圖9示出基于圖4的圖示的電路。單元404可以將電流信息提供給端子901，其中，為此示例性地在單元404的端子902上示出電流I_IS，所述電流借助于電阻R_IS轉(zhuǎn)換成與所述電流成正比的電壓

U_IS＝R_IS·I_IS

由此在電阻R_IS上產(chǎn)生參照微控制器的地線的成正比的電壓降。

圖10示出用于一個替代的實施方式的示例性的電路圖，其中，單元404具有柵極電荷泵，以便控制MOSFET的柵極端子。

圖10所示的電路基于根據(jù)圖9的電路。不同于圖9地不設(shè)置開關(guān)S1，通過所述開關(guān)可以直接控制MOSFET 403的柵極端子。替代所述開關(guān)，圖10中的單元404包括數(shù)字輸入管腳IN，所述數(shù)字輸入管腳使集成在單元404中的電荷泵接通或關(guān)斷。輸入管腳IN以地線為參照，單元404優(yōu)選地同樣具有接地端子。單元404的電壓供應(yīng)通過MOSFET 403的漏極端子(Vbat)和接地端子來實現(xiàn)。替換地，單元404也可以具有帶自身供電電壓的自身的正供電端子。借助于單元404中的電荷泵將用于MOSFET 403的柵極電壓提供在連接409上。

圖11基于圖10中所示的電路示出一個另外的示意性的電路圖。不同于圖10地，根據(jù)圖11的電路具有鍵合線B，所述鍵合線使節(jié)點BH與節(jié)點BL連接。節(jié)點BH與連接410并且與MOSFET 403的源極端子連接。節(jié)點BL通過連接411與單元404連接。此外，節(jié)點BL與裝置401的端子S＇連接。

在此補充說明，替代鍵合線可以使用帶狀接線、夾式接線或者其他類型的具有電阻的接線。一個可選方案也是，待分析的電壓降也可以分接到具有電阻的殼體部分或者其他具有電阻的部件。

在所述實例中，對負載電流IL的檢測不是借助于MOSFET 403上的電壓而是借助于鍵合線B上的電壓降UBHL實現(xiàn)。在此也涉及用于確定負載電流的電壓測量，由此可以相應(yīng)地使用分析和校準(zhǔn)的前述步驟。因為鍵合線B也是與溫度相關(guān)的電阻，也可以為鍵合線B提供單元404的存儲器中的與溫度和偏差相關(guān)的特征曲線。

一個優(yōu)點在于，負載電流也可以線性地在接通和關(guān)斷過程期間由MOSFET 403確定并且由此已經(jīng)在開斷過程期間準(zhǔn)備好完全的安全功能。

持續(xù)導(dǎo)通的MOSFET 403的故障可以在MOSFET 403的關(guān)斷狀態(tài)中被識別，因為已經(jīng)測量了電流，即使所述電流應(yīng)該是零。

在此存在的優(yōu)點是，使用通常的MOSFET芯片。尤其不需要的是，將測量結(jié)構(gòu)集成在半導(dǎo)體自身中。單元404和MOSFET 403之間連接411實現(xiàn)了使單元404檢測鍵合線B上的電壓降UBHL。

圖12示出用于在此所述的具有安全功能的包括n溝道MOSFET的裝置的示例性的符號表示的電路圖905以及用于在此所述的具有安全功能的包括p溝道MOSFET的裝置的示例性的符號表示的電路圖907。

電路圖905和907示例性地示出基于傳統(tǒng)的MOSFET的單向的元件，也就是說，安全特征曲線僅僅在主電流方向上起作用。在運行電壓的錯接極的情況中，電流平行于MOSFET流過反并聯(lián)的二極管906或908(也稱為“Body-Diode”)。在所述錯接極的情況中由此不進行安全斷開。

雙向安全功能可以借助于根據(jù)圖13的裝置910，911實現(xiàn)。裝置910包括兩個n溝道MOSFET，并且裝置911包括兩個p溝道MOSFET。

雙向裝置910，911分別包括兩個反串聯(lián)的MOSFET。為此，不但這些漏極端子而且這些源極端子可以被聯(lián)接。這些漏極端子的聯(lián)接是有利的，由此使這兩個晶體管的柵極-源極電壓是相等的。通過所述方案可以實現(xiàn)下述的目的：

-相應(yīng)的電路的第二晶體管用作錯接極保護開關(guān)。在錯接極時電流被斷開，并且不需要安全功能。因此這是有利的，因為在錯接極時應(yīng)該大部分沒有電流流過(反向截止)。

-相應(yīng)的電路的第二晶體在錯接極時并且在反向流過電流的情況下承擔(dān)也作為安全斷開功能的開斷功能。也就是說，所述第二晶體可以不僅反向?qū)ǖ亟油ú⑶以诖舜_保安全保護。優(yōu)選地可以進給利用改變符號的電壓對第二晶體管進行如同對第一晶體管一樣的診斷和校準(zhǔn)措施。

雖然本發(fā)明在細節(jié)上通過至少一個所示的實施例詳細地示出和描述，但是本發(fā)明布局相遇此，并且其他變型由此可以在不脫本發(fā)明的保護范圍的情況下由本領(lǐng)域技術(shù)人員推導(dǎo)出來。