CN117879554A - 控制芯片、智能电子开关和汽车 - Google Patents
控制芯片、智能电子开关和汽车 Download PDFInfo
- Publication number
- CN117879554A CN117879554A CN202311861375.2A CN202311861375A CN117879554A CN 117879554 A CN117879554 A CN 117879554A CN 202311861375 A CN202311861375 A CN 202311861375A CN 117879554 A CN117879554 A CN 117879554A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- current
- pin
- tube
- nmos tube
- pmos tube
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 27
- JBRZTFJDHDCESZ-UHFFFAOYSA-N AsGa Chemical compound [As]#[Ga] JBRZTFJDHDCESZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- JMASRVWKEDWRBT-UHFFFAOYSA-N Gallium nitride Chemical compound [Ga]#N JMASRVWKEDWRBT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 claims description 4
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 4
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910002601 GaN Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910001218 Gallium arsenide Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000000446 fuel Substances 0.000 claims description 3
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 12
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 11
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 11
- 238000013461 design Methods 0.000 description 7
- 238000000034 method Methods 0.000 description 5
- 230000005669 field effect Effects 0.000 description 4
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 4
- 230000008569 process Effects 0.000 description 3
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 3
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000006978 adaptation Effects 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000004880 explosion Methods 0.000 description 1
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 229910052724 xenon Inorganic materials 0.000 description 1
- FHNFHKCVQCLJFQ-UHFFFAOYSA-N xenon atom Chemical compound [Xe] FHNFHKCVQCLJFQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03K—PULSE TECHNIQUE
- H03K17/00—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
- H03K17/04—Modifications for accelerating switching
- H03K17/041—Modifications for accelerating switching without feedback from the output circuit to the control circuit
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60R—VEHICLES, VEHICLE FITTINGS, OR VEHICLE PARTS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B60R16/00—Electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for; Arrangement of elements of electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for
- B60R16/02—Electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for; Arrangement of elements of electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for electric constitutive elements
- B60R16/03—Electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for; Arrangement of elements of electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for electric constitutive elements for supply of electrical power to vehicle subsystems or for
- B60R16/033—Electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for; Arrangement of elements of electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for electric constitutive elements for supply of electrical power to vehicle subsystems or for characterised by the use of electrical cells or batteries
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
- H02J7/0063—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries with circuits adapted for supplying loads from the battery
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03K—PULSE TECHNIQUE
- H03K17/00—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
- H03K17/04—Modifications for accelerating switching
- H03K17/041—Modifications for accelerating switching without feedback from the output circuit to the control circuit
- H03K17/04106—Modifications for accelerating switching without feedback from the output circuit to the control circuit in field-effect transistor switches
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03K—PULSE TECHNIQUE
- H03K2217/00—Indexing scheme related to electronic switching or gating, i.e. not by contact-making or -breaking covered by H03K17/00
- H03K2217/0081—Power supply means, e.g. to the switch driver
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Electronic Switches (AREA)
Abstract
本申请提供一种控制芯片、智能电子开关和汽车，其中，该控制芯片包括电源供电引脚、电源接地引脚、使能引脚、驱动引脚、驱动设置引脚和驱动电路，该驱动设置引脚除了用于内接驱动电路外，还用于外接第一电阻，该第一电阻能够设置流过驱动引脚的驱动电流，即第一电阻不同时，驱动电流不同，从而使得功率开关的开启速度和/或关断速度由该驱动电流确定，实现了对功率开关的开启速度和/或关断速度的控制，保证了功率开关的开启速度和/或关断速度能够满足要求。
Description
技术领域
本申请涉及智能半导体开关技术领域，尤其涉及一种控制芯片、智能电子开关和汽车。
背景技术
智能电子开关通常用于将负载与电池进行耦合，是一种控制负载线路通断的电子元件，在汽车电子、工业自动化、医疗设备等领域被广泛应用。，由于其连接的负载类型多样且工作环境苛刻，因而，在实际应用中，对智能电子开关中功率开关的开启和关断速度有严格的要求。
现有技术中，功率开关和用于驱动功率开关的驱动电路通常整合在同一个芯片上，这时，驱动电路以固定驱动能力(例如，最大驱动能力)驱动功率开关的开启时或关断。
然而，为了提高驱动电路的通用性，功率开关和驱动电路分开在不同芯片上部署的应用越来越广泛，但是在驱动电路匹配不同的功率开关时，由于功率开关的输入电容不同，导致功率开关的开启速度或关断速度可能无法满足要求。
发明内容
本申请提供一种控制芯片、智能电子开关和汽车，用以解决智能电子开关中功率开关的开启速度和/或关断速度无法满足要求的问题。
第一方面，本申请提供一种功率开关的控制芯片，用于控制功率开关的开启导通或关断截止，所述控制芯片包括电源供电引脚、电源接地引脚、使能引脚、驱动引脚、驱动设置引脚和驱动电路；
其中，所述电源供电引脚、所述电源接地引脚用于与电池电连接，所述驱动电路分别与所述驱动设置引脚、所述使能引脚和所述驱动引脚连接，所述驱动设置引脚还用于与第一电阻连接，所述驱动引脚还用于与功率开关的控制端连接；所述第一电阻用于设置流过所述驱动引脚的驱动电流，所述第一电阻不同，所述驱动电流不同；
在所述使能引脚接收到第一信号时，所述驱动电路控制所述功率开关开启，在所述使能引脚接收到第二信号时，所述驱动电路控制所述功率开关关断，所述功率开关的开启速度和/或关断速度由所述驱动电流确定。
在第一方面的一种可能设计中，所述驱动电路包括运放单元、第一NMOS管和电流转换单元；
所述运放单元的第一输入端用于接入参考电压，其第二输入端与所述驱动设置引脚和所述第一NMOS管的第二端连接，其输出端与所述第一NMOS管的控制端连接，所述第一NMOS管的第一端与所述电流转换单元连接，所述电流转换单元还与所述驱动引脚连接；
所述运放单元用于基于所述参考电压和所述驱动设置引脚连接的所述第一电阻产生用于导通所述第一NMOS管的控制信号，所述第一NMOS管的输出电流基于所述参考电压和所述第一电阻确定，所述电流转换单元用于将所述第一NMOS管的输出电流转换为所述驱动电流，所述第一电阻越小，所述第一NMOS管的输出电流越大，对应的所述驱动电流越大。
可选的，所述驱动电流包括开启电流，所述开启电流在所述使能引脚接收到第一信号时流过所述驱动引脚，以控制所述功率开关的开启速度；
所述电流转换单元包括第一PMOS管、第二PMOS管、第二NMOS管、第三NMOS管、第三PMOS管和第四PMOS管；
所述第一PMOS管和所述第一NMOS管串联连接，所述第一PMOS管的控制端和所述第二PMOS管的控制端连接，所述第一PMOS管和所述第二PMOS管还均与第一供电端连接，所述第二PMOS管和所述第二NMOS管串联连接，所述第二NMOS管的控制端和所述第三NMOS管的控制端连接，所述第二NMOS管和所述第三NMOS管还均与所述电源接地引脚连接，所述第三NMOS管和所述第三PMOS管串联连接，所述第三PMOS管的控制端和所述第四PMOS管的控制端连接，所述第三PMOS管和所述第四PMOS管还均与第二供电端连接，所述第四PMOS管还与所述驱动引脚连接；
所述第一PMOS管的输出电流与所述第一NMOS管的输出电流相等，所述第二PMOS管的第一镜像电流与所述第一PMOS管的输出电流呈镜像，所述第二NMOS管的输出电流与所述第二PMOS管的第一镜像电流相等，所述第三NMOS管的第二镜像电流与所述第二NMOS管的输出电流呈镜像，所述第三PMOS管的输出电流与所述第三NMOS管的第二镜像电流相等，所述第四PMOS管的第三镜像电流与所述第三PMOS管的输出电流呈镜像，所述开启电流等于所述第三镜像电流。
可选的，所述驱动电流包括关断电流，所述关断电流在所述使能引脚接收到第二信号时流过所述驱动引脚，以控制所述功率开关的关断速度；
所述电流转换单元包括第五PMOS管、第四NMOS管和第五NMOS管；
所述第三PMOS管的控制端还与所述第五PMOS管的控制端连接，所述第五PMOS管还与第二供电端连接，所述第五PMOS管和所述第四NMOS管串联连接，所述第四NMOS管的控制端和所述第五NMOS管的控制端连接，所述第四NMOS管和所述第五NMOS管还与所述功率开关的第二端连接，所述第五NMOS管还与所述驱动引脚连接；
所述第五PMOS管的第四镜像电流与所述第三PMOS管的输出电流呈镜像，所述第四NMOS管的输出电流与所述第五PMOS管的第四镜像电流相等，所述第五NMOS管的第五镜像电流与所述第四NMOS管的输出电流呈镜像，所述关断电流等于所述第五镜像电流。
可选的，所述关断电流与所述开启电流的比值范围为(10～1):1。
可选的，所述关断电流与所述开启电流的比值等于所述功率开关完全关断对应的驱动引脚电压变化量与开启阈值电压的比值，其中，所述功率开关完全关断对应的驱动引脚电压变化量等于所述功率开关完全导通时所述驱动引脚的电压与所述开启阈值电压的差值。
在第一方面的另一种可能设计中，所述驱动电流包括关断电流，所述关断电流在所述使能引脚接收到第二信号时流过所述驱动引脚，以控制所述功率开关的关断速度；
所述电流转换单元包括第一PMOS管、第二PMOS管、第二NMOS管、第三NMOS管、第三PMOS管、第五PMOS管、第四NMOS管和第五NMOS管；
所述第一PMOS管和所述第一NMOS管串联连接，所述第一PMOS管的控制端和所述第二PMOS管的控制端连接，所述第一PMOS管和所述第二PMOS管还均与第一供电端连接，所述第二PMOS管和所述第二NMOS管串联连接，所述第二NMOS管的控制端和所述第三NMOS管的控制端连接，所述第二NMOS管和所述第三NMOS管还均与电源接地引脚连接，所述第三NMOS管和所述第三PMOS管串联连接，所述第三PMOS管的控制端和所述第五PMOS管的控制端连接，所述第三PMOS管和所述第五PMOS管还均与第二供电端连接，所述第五PMOS管和所述第四NMOS管串联连接，所述第四NMOS管的控制端和所述第五NMOS管的控制端连接，所述第四NMOS管和所述第五NMOS管还与所述功率开关的第二端连接，所述第五NMOS管还与所述驱动引脚连接；
所述第一PMOS管的输出电流与所述第一NMOS管的输出电流相等，所述第二PMOS管的第一镜像电流与所述第一PMOS管的输出电流呈镜像，所述第二NMOS管的输出电流与所述第二PMOS管的第一镜像电流相等，所述第三NMOS管的第二镜像电流与所述第二NMOS管的输出电流呈镜像，所述第三PMOS管的输出电流与所述第三NMOS管的第二镜像电流相等，所述第五PMOS管的第四镜像电流与所述第三PMOS管的输出电流呈镜像，所述第四NMOS管的输出电流与所述第五PMOS管的第四镜像电流相等，所述第五NMOS管的第五镜像电流与所述第四NMOS管的输出电流呈镜像，所述关断电流等于所述第五镜像电流。
第二方面，本申请提供一种智能电子开关，包括如第一方面及其可能设计所述的控制芯片、电源供电端、电源接地端、负载输出端和功率开关；
所述电源供电端、所述电源接地端用于与电池连接，所述功率开关的控制端与所述控制芯片的驱动引脚连接，所述功率开关的第一端与所述电源供电端或所述电源接地端连接，所述功率开关的第二端与所述负载输出端连接，所述负载输出端用于与负载连接，所述控制芯片用于控制所述功率开关的开启导通和/或关断截止。
可选的，所述功率开关为NMOS管、PMOS管、JFET中的任意一种，和/或，所述功率开关被实施为硅器件、碳化硅、砷化镓或者氮化镓。
可选的，所述功率开关位于除所述控制芯片之外的第一芯片上；
其中，所述电源供电端为电源供电引脚，所述电源接地端为电源接地引脚，所述负载输出端为负载输出引脚，所述负载输出引脚位于所述第一芯片上。
第三方面，本申请提供一种汽车，包括第一方面及其可能设计所述控制芯片，或者，如第二方面所述的智能电子开关；
还包括电池、第一电阻、负载和微处理器，其中，所述电池的正极和负极对应与所述控制芯片的电源供电引脚和电源接地引脚连接，所述第一电阻与所述控制芯片的驱动设置引脚连接，所述负载与所述功率开关连接，所述微处理器与所述控制芯片连接。
可选的，所述汽车为电动汽车、混动汽车或者燃油汽车，所述负载包括电阻性负载、电感性负载和电容性负载至少其中之一。
本申请提供的控制芯片、智能电子开关和汽车，在控制芯片上，除了包括电源供电引脚、电源接地引脚、使能引脚、驱动引脚和驱动电路外，该控制芯片上还增设有驱动设置引脚，且该驱动设置引脚还用于外接第一电阻，该第一电阻能够设置流过驱动引脚的驱动电流，即第一电阻不同时，驱动电流不同，从而使得功率开关的开启速度和/或关断速度由该驱动电流确定，实现了对功率开关的开启速度和/或关断速度的控制，保证了功率开关的开启速度和/或关断速度能够满足要求。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理。
图1是本申请第一实施例提供的控制芯片及其***元件的电路模块示意图；
图2是本申请第二实施例提供的控制芯片及其***元件的电路模块示意图；
图3是本申请第三实施例提供的控制芯片及其***元件的电路模块示意图；
图4是本申请第四实施例提供的控制芯片及其***元件的电路模块示意图；
图5是本申请第五实施例提供的控制芯片及其***元件的电路模块示意图。
通过上述附图，已示出本申请明确的实施例，后文中将有更详细的描述。这些附图和文字描述并不是为了通过任何方式限制本申请构思的范围，而是通过参考特定实施例为本领域技术人员说明本申请的概念。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
本申请说明书、权利要求书和附图中出现的术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或模块的过程、方法、***、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
此外，术语“第一”、“第二”和“第三”等是用于区别不同的对象，而并非用于描述特定的顺序。本申请的电连接包含直接电连接和间接电连接，间接电连接是指电连接的两个元器件之间还可以存在其他电子元器件、引脚等。本申请提到的XX端可能是实际存在的端子，也可能不是实际存在的端子，例如仅仅为元器件的一端或者导线的一端。本申请提到的“和/或”包含三种情况，例如，A和/或B包含A、B、A和B这三种情况。
近些年来，随着汽车市场的茁壮成长，尤其是电动汽车市场的爆发，例如电动乘用车市场、电动商务车市场，对汽车电子元器件的需求越来越多。汽车里面需求比较多的电子元器件为继电器，用于导通或者断开某条负载线路。然而，继电器本身具有一些缺点，例如开、关延迟时间较长，继电器本身昂贵、体积较大。因而，随着半导体技术的发展，研发成功了智能电子开关，用于替代传统的继电器，智能电子开关通常包括功率开关和用于驱动功率开关的驱动电路，该驱动电路通常以固定的驱动能力控制功率开关的开启导通或关断截止。
相关技术中，由于功率开关和驱动电路分开部署的应用越来越广泛，这时一个驱动电路可以用于匹配不同的功率开关，以提高驱动电路的通用性。但是由于不同的功率开关，其具有的输入电容不同，导致驱动电路以同样的驱动能力驱动不同的功率开关时，不同功率开关的开启速度和关断速度均可能不同，导致某些功率开关的开启速度和/或关断速度无法满足要求，例如，智能电子开关在***测试时无法通过电磁兼容性(ElectroMagnetic Compatibility，EMC)测试，例如，电磁干扰(Electromagnetic Interference，EMI)测试或电磁耐受性(Electro Magnetic Susceptibility，EMS)测试。
针对上述技术问题，本申请的发明人经过长期研究，提出了一种技术构思，在驱动电路与功率开关分开部署时，若驱动电路能够基于不同功率开关的需求提供不同的驱动能力，这样便能够控制功率开关的开启速度和/或关断速度，以保证功率开关的开启速度和/或关断速度能够满足要求。
基于上述技术构思，本申请实施例提供了一种控制芯片，该控制芯片可以包括电源供电引脚、电源接地引脚、使能引脚、驱动引脚、驱动设置引脚和驱动电路，且该驱动设置引脚除了内接驱动电路外，还用于外接第一电阻，该第一电阻能够设置流过驱动引脚的驱动电流，即第一电阻不同时，驱动电流不同，从而使得功率开关的开启速度和/或关断速度由该驱动电流确定，实现了对功率开关的开启速度和/或关断速度的控制，保证了功率开关的开启速度和/或关断速度能够满足要求。
下面以具体地实施例对本申请的技术方案以及本申请的技术方案如何解决上述技术问题进行详细说明。下面这几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例中不再赘述。下面将结合附图，对本申请的实施例进行描述。
本申请第一实施例提供了一种功率开关的控制芯片，其用于控制功率开关的开启导通或关断截止。示例性的，图1是本申请第一实施例提供的控制芯片及其***元件的电路模块示意图。如图1所示，该控制芯片20包括电源供电引脚VCC、电源接地引脚GND、使能引脚EN、驱动引脚GATE、驱动设置引脚RT和驱动电路200。
参照图1所示，电源供电引脚VCC、电源接地引脚GND用于与电池10电连接，该驱动电路200分别与驱动设置引脚RT、使能引脚EN和驱动引脚GATE连接，该驱动设置引脚RT还用于与第一电阻Rx连接，该驱动引脚GATE还用于与功率开关Q1的控制端连接；该第一电阻Rx用于设置流过驱动引脚GATE的驱动电流，该第一电阻Rx不同，驱动电流不同。
在本实施例中，在使能引脚EN接收到第一信号时，驱动电路200控制功率开关Q1开启，在使能引脚EN接收到第二信号时，该驱动电路200控制功率开关Q1关断，该功率开关Q1的开启速度和/或关断速度由驱动电流确定。
可选的，在图1中，电源供电引脚VCC与电池10的正极电连接，电源接地引脚GND与电池10的负极电连接，电池10用于给控制芯片20供电，以保证控制芯片20能够正常工作。
在本实施例中，驱动电路200通过驱动引脚GATE与功率开关Q1的控制端连接，这样，驱动电路200可以基于使能引脚EN接收到的Input信号控制功率开关Q1开启导通或关断截止。可理解，本申请实施例以驱动电路200控制功率开关Q1的状态变化进行解释说明，即功率开关Q1可以从关断截止状态转变为开启导通状态，也可以从开启导通状态转变为关断截止状态。当然，使能引脚EN在接收到的Input信号为第一信号时，驱动电路200也可以控制功率开关Q1维持在开启导通状态，而在使能引脚EN在接收到的Input信号为第二信号时，驱动电路200可以控制功率开关Q1维持在关断截止状态，本实施例不对其进行限定。
可选的，在本实施例中，控制芯片20增设有驱动设置引脚RT，该驱动设置引脚RT用于连接第一电阻Rx，通过设计驱动电路200的电路结构，使得与驱动设置引脚RT连接的第一电阻Rx和流过驱动引脚GATE的驱动电流之间具有一定的关系。该驱动电流与第一电阻Rx的具体关系可以参见下述实施例中的记载，此处不做赘述。
作为一种示例，若第一电阻Rx用于设置功率开关Q1开启时流过驱动引脚GATE的驱动电流，则功率开关Q1的开启速度由该驱动电流确定。作为另一种示例，若第一电阻Rx用于设置功率开关Q1关断时流过驱动引脚GATE的驱动电流，则功率开关Q1的关断速度由该驱动电流确定。作为再一种示例，第一电阻Rx可以用于同时设置功率开关Q1开启和关断时流过驱动引脚GATE的驱动电流，则功率开关Q1的开启速度和关断速度均由该驱动电流确定。
可理解，图1所示的实施例以功率开关Q1被连接为高边开关(高侧开关)进行解释说明，即，功率开关Q1被连接在电池10的正极与负载R0之间。在本申请的其他实施例中，功率开关Q1还可以被连接为低边开关(低侧开关)，即，功率开关Q1被连接在电池10的负极与负载R0之间，此处不做赘述。
可选的，在本实施例中，功率开关Q1可以为N型金属-氧化物-半导体场效应晶体管(N Metal-Oxide-SemiconductorField-Effect Transistor，NMOS FET，简称NMOS管)、PMOS管、结型场效应晶体管(Junction Field Effect Transistor，简称JFET)或者绝缘栅双极型晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor，简称IGBT)等，图示中以N型MOS管为例进行说明。而在本实施例的另一种可能设计中，功率开关Q1也可以被实施为硅器件，或者可以使用其他半导体材料来实施，例如，碳化硅(SiC)、砷化镓(GaAs)或者氮化镓(GaN)等，本申请实施例并不对功率开关Q1的表现形式进行限定。
本申请实施例提供的控制芯片，通过增设驱动设置引脚，该驱动设置引脚用于连接第一电阻，该第一电阻通过驱动电路能够设置流动驱动引脚的驱动电流，从而能够控制功率开关的开启速度和/或关断速度。这样，在控制芯片匹配不同的功率开关时，通过设置不同的第一电阻能够使对应功率开关的开启速度或关断速度满足要求。
可选的，电池10与电源供电引脚VCC之间可以串联保险丝(未示出)，以防止线路上电流过大造成故障。电源接地引脚GND与电池10的负极之间也可以设置其他元件，例如，设置并联连接的防反接二极管和限流电阻，以提高智能电子开关的稳定性。
可选的，在图1所示的示意图中，未示出驱动电路200与供电单元的连接关系，但是在实际应用中，控制芯片20的内部可以设置供电单元，内部的供电单元与电源供电引脚VCC连接，以对电源供电引脚VCC的电压进行降压，并提供给驱动电路200或其他电路。在其他的实施例中，控制芯片20内部还可以不设置供电单元，这时电源供电引脚VCC与电池10正极之间需要设置降压单元，以将输入到电源供电引脚VCC处的电压降到控制芯片20的额定工作电压，使得电源供电引脚VCC处的电压可以直接为控制芯片20内部的电路供电，本申请实施例不对其进行限定。
上述实施例对控制芯片20进行了概括性的介绍，下述通过不同的实施例对驱动电路200的具体实现进行解释说明。可理解，下述各实施例以上述图1所示实施例为基础进行原理说明。
示例性的，图2是本申请第二实施例提供的控制芯片及其***元件的电路模块示意图。如图2所示，在本实施例中，驱动电路200包括包括运放单元DP、第一NMOS管N1和电流转换单元201。
其中，该运放单元DP的第一输入端用于接入参考电压Vref，其第二输入端与驱动设置引脚RT和第一NMOS管N1的第二端连接，其输出端与第一NMOS管N1的控制端连接，该第一NMOS管N1的第一端与电流转换单元201连接，该电流转换单元201还与驱动引脚GATE连接。
在本实施例中，运放单元DP用于基于参考电压Vref和驱动设置引脚RT连接的第一电阻Rx产生用于导通第一NMOS管N1的控制信号，该第一NMOS管N1的输出电流基于参考电压Vref和第一电阻Rx确定，该电流转换单元201用于将第一NMOS管N1的输出电流转换为驱动电流，该第一电阻Rx越小，第一NMOS管N1的输出电流越大，对应的驱动电流越大。
示例性的，参照图2所示，该运放单元DP的第一输入端为正相端，其第二输入端为反相端，且该反相端与驱动设置引脚RT和第一NMOS管N1的第二端连接，该驱动设置引脚RT用于与第一电阻Rx连接，根据第一电阻Rx与参考电压Vref能够确定第一NMOS管N1的输出电流，例如，第一NMOS管N1的输出电流i1等于参考电压Vref与第一电阻Rx的比值，即i1＝Vref/Rx。
在本申请的实施例中，第一NMOS管N1工作在饱和区，这时，若运放单元DP的正相端的电压大于反相端的电压，则运放单元DP会输出高电平的控制信号，使得第一NMOS管N1开启导通或处于导通状态，而且，由于参考电压Vref保持不变，因而，第一电阻Rx越小，第一NMOS管N1的输出电流越大，相应的，经过电流转换单元201处理后的驱动电流越大。
在本申请的其他实施例中，第一NMOS管N1还可以利用PMOS管替换，这时，该运放单元DP的第一输入端可以为反相端，其第二输入端可以为正相端，通过调节第一电阻Rx也可以改变流经驱动引脚GATE的驱动电流，此处不做赘述。
在图2所示实施例的基础上，下述通过3个不同的实施例分别介绍第一电阻Rx如何影响功率开关Q1的开启速度和/或关断速度。
作为一种示例，图3是本申请第三实施例提供的控制芯片及其***元件的电路模块示意图。在该示例中，驱动电流包括开启电流Ion，该开启电流Ion在使能引脚EN接收到第一信号时流过驱动引脚GATE，开启电流Ion用于控制功率开关Q1的开启速度。
参照图3所示，电流转换单元201包括第一PMOS管P1、第二PMOS管P2、第二NMOS管N2、第三NMOS管N3、第三PMOS管P3和第四PMOS管P4。其中，第一PMOS管P1和第一NMOS管N1串联连接，第一PMOS管P1的控制端和第二PMOS管P2的控制端连接，第一PMOS管P1和第二PMOS管P2还均与第一供电端连接，第二PMOS管P2和第二NMOS管N2串联连接，第二NMOS管N2的控制端和第三NMOS管N3的控制端连接，第二NMOS管N2和第三NMOS管N3还均与电源接地引脚GND连接，第三NMOS管N3和第三PMOS管P3串联连接，第三PMOS管P3的控制端和第四PMOS管P4的控制端连接，第三PMOS管P3和第四PMOS管P4还均与第二供电端连接，第四PMOS管P4还与驱动引脚GATE连接。
在本实施例中，基于图3所示的电路连接关系，第一PMOS管P1的输出电流与第一NMOS管N1的输出电流相等，第二PMOS管P2的第一镜像电流与第一PMOS管P1的输出电流呈镜像，第二NMOS管N2的输出电流与第二PMOS管P2的第一镜像电流相等，第三NMOS管N3的第二镜像电流与第二NMOS管N2的输出电流呈镜像，第三PMOS管P3的输出电流与第三NMOS管N3的第二镜像电流相等，第四PMOS管P4的第三镜像电流与第三PMOS管P3的输出电流呈镜像，开启电流Ion等于第三镜像电流。
可选的，在本实施例中，第一供电端为控制芯片内部的供电端，该第一供电端的电压通常小于电源供电端VCC的电压。当功率开关Q1为NMOS管且被连接为高边开关时，第三PMOS管P3和第四PMOS管P4连接的第二供电端是升压电路(图中未示出)的输出端，升压电路的输入端可以是电源供电引脚VCC，升压电路的主要作用是提升驱动电路的驱动能力，提高驱动引脚GATE处的电压，以使功率开关Q1能够被开启导通。例如，该升压电路以电荷泵(Charge Pump，CP)电路进行说明，在图3中，第二供电端采用CP进行标识。
可理解，在本申请的其他实施例中，当功率开关Q1为PMOS管或者功率开关Q1为NMOS管且被连接为低边开关时，第二供电端可以是与电源供电引脚VCC等电位的内部供电端，此处不做赘述。
在一种可能的设计中，假设第一PMOS管P1的输出电流i1与第二PMOS管P2的第一镜像电流i2的比例为1:k1，第二NMOS管N2的输出电流i2与第三NMOS管N3的第二镜像电流i3的比例为1:k2，第三PMOS管P3的输出电流i3与第四PMOS管P4的第三镜像电流i4的比例为1:k3，这样，若第一NMOS管N1的输出电流为i1，则第四PMOS管P4的第三镜像电流i4等于k1*k2*k3*Vref/Rx。因而，在使能引脚EN接收到第一信号时，流过驱动引脚GATE的开启电流Ion＝k1*k2*k3*Vref/Rx，从而，通过更换第一电阻Rx或者调节第一电阻Rx的阻值，可以改变流过驱动引脚GATE的开启电流Ion，进而能够控制功率开关Q1的开启速度。其中，k1、k2、k3等均可以根据实际需求进行设定，此处不做赘述。
可选的，在本实施例中，电路转换单元201还可以包括开启开关，该开启开关可以包括连接在电流转换单元201输出端的开关M1，也可以包括连接在电流转换单元201内部的至少一个开关，例如，连接在第二供电端与第四PMOS管P4的控制端之间的开关M3。图3中以开启开关包括开关M1和开关M3进行示例性说明。在图3中，在使能引脚EN接收到第一信号时，开关M1导通，开关M3截止。
在本申请的其他的实施例中，开启开关还可以包括连接在电流转换单元201内部的其他开关，例如，连接在第一供电端VDD与第一PMOS管P1和/或第二PMOS管P2之间的开关，和/或，连接在第二供电端与第三PMOS管P3之间的开关，和/或，连接在电源接地引脚GND与第二NMOS管N2和/或第三NMOS管N3之间的开关等，本申请对此不做限定。
在本实施例中，控制芯片匹配不同的功率开关时，可以通过第一电阻设置流过驱动引脚的开启电流，进而控制功率开关的开启速度，以保证功率开关的开启速度能够满足要求。
在图3所示实施例的基础上，图4是本申请第四实施例提供的控制芯片及其***元件的电路模块示意图。在该示例中，驱动电流还包括关断电流Ioff，该关断电流Ioff在使能引脚EN接收到第二信号时流过驱动引脚GATE，以控制功率开关Q1的关断速度。
如图4所示，在本实施例中，电流转换单元201包括第五PMOS管P5、第四NMOS管N4和第五NMOS管N5。
其中，第三PMOS管P3的控制端还与第五PMOS管P5的控制端连接，第五PMOS管P5还与电源供电引脚VCC连接，第五PMOS管P5和第四NMOS管N4串联连接，第四NMOS管N4的控制端和第五NMOS管N5的控制端连接，第四NMOS管N4和所述第五NMOS管N5还与功率开关Q1的第二端连接，第五NMOS管N5还与驱动引脚GATE连接。
在本实施例中，基于图4所示的电路连接关系，第五PMOS管P5的第四镜像电流与第三PMOS管P3的输出电流呈镜像，第四NMOS管N4的输出电流与第五PMOS管P5的第四镜像电流相等，第五NMOS管N5的第五镜像电流与第四NMOS管N4的输出电流呈镜像，该关断电流Ioff等于第五镜像电流。
在本实施例中，在假设第一PMOS管P1的输出电流i1与第二PMOS管P2的第一镜像电流i2的比例为1:k1，第二NMOS管N2的输出电流i2与第三NMOS管N3的第二镜像电流i3的比例为1:k2，第三PMOS管P3的输出电流i3与第四PMOS管P4的第三镜像电流i4的比例为1:k3的基础上，再假设第三PMOS管P3的输出电流i3与第五PMOS管P5的第四镜像电流i5的比例为1:k4，第四NMOS管N4的输出电流i5与第五NMOS管N5的第五镜像电流i6的比例为1:k5，这样，若第一NMOS管N1的输出电流为i1，则第五NMOS管N5的第五镜像电流i6等于k1*k2*k4*k5*Vref/Rx。因而，在使能引脚EN接收到第二信号时，流过驱动引脚GATE的关断电流Ioff＝k1*k2*k4*k5*Vref/Rx，从而，通过更换第一电阻Rx或者调节第一电阻Rx的阻值，可以改变流过驱动引脚GATE的关断电流Ioff，进而能够控制功率开关Q1的关断速度。其中，k1、k2、k4、k5等均可以根据实际需求进行设定，此处不做赘述。
可选的，在本实施例中，电路转换单元201还可以包括关断开关，该关断开关可以包括连接在电流转换单元201输出端的开关M2，还可以包括连接在电流转换单元201内部的至少一个开关，例如，连接在功率开关Q1的第二端与第五NMOS管N5的控制端之间的开关M4。图4中以关断开关包括开关M2和开关M4进行示例性说明。在图4中，在使能引脚EN接收到第二信号时，开关M2导通，开关M4截止。
在其他的实施例中，关断开关还可以包括连接在第一供电端VDD与第一PMOS管P1和/或第二PMOS管P2之间的开关，和/或，连接在电源接地引脚GND与第二NMOS管N2和/或第三NMOS管N3之间的开关，和/或，连接在第二供电端与第三PMOS管P3和/或第五PMOS管P5之间的开关，和/或，连接在功率开关Q1的第二端与第四NMOS管N4之间的开关，本申请对此不做限定。
可理解，在本实施例中，对于某个控制芯片20，该控制芯片20内部的结构已经确定，若更换第一电阻Rx或调节第一电阻Rx的阻值，则会同时改变第四PMOS管P4的第三镜像电流i4和第五NMOS管N5的第五镜像电流i6，即在使能引脚EN接收到第一信号时，流过驱动引脚GATE的开启电流Ion会发生变化，从而改变了功率开关Q1的开启速度，而在使能引脚EN接收到第二信号时，流过驱动引脚GATE的关断电流Ioff会发生变化，从而会改变功率开关Q1的关断速度。所以，在本申请的实施例中，为了平衡功率开关Q1的开启速度和关断速度，在设计控制芯片20时，通过设置k3和(k4+k5)的关系，可以设置关断电流Ioff与开启电流Ion的比值范围，例如，关断电流Ioff与开启电流Ion的比值范围为(10～1):1。
可选的，关断电流Ioff与开启电流Ion的比值可以为10:1，9:1，8:1，7:1，6:1，5:1，4:1，3:1，2:1，1:1等，当然，在本申请的其他实施例中，关断电流Ioff与开启电流Ion的比值还可以为其他的取值，此处不作限定。
作为一种示例，关断电流Ioff与开启电流Ion的比值等于功率开关Q1完全关断对应的驱动引脚GATE的电压变化量与开启阈值电压的比值，其中，该功率开关Q1完全关断对应的驱动引脚GATE的电压变化量等于功率开关Q1完全导通时驱动引脚GATE的电压和开启阈值电压的差值。
在实际应用中，功率开关Q1从截止状态变为导通状态时，功率开关Q1的栅源变化量V1等于开启阈值电压Vth，即驱动引脚GATE的电压从0V增加到开启阈值电压Vth，所以，功率开关Q1开启导通时，驱动引脚GATE的电压变化量V1等于开启阈值电压Vth；由于功率开关Q1在完全导通时，功率开关Q1的栅源电压等于功率开关Q1所连接的电源供电端(例如VCC)的电压，功率开关Q1截止时，功率开关Q1的栅源电压最大等于开启阈值电压Vth，所以，若功率开关Q1从导通状态变为截止状态，则功率开关Q1的栅源变化量V2等于电源供电端的电压VCC与开启阈值电压Vth的差值。由于功率开关Q1的栅源之间的输入电容C不变，根据电荷量公式I*t＝C*V＝Q，若想使开启时间ton等于关断时间toff，则C*V1/Ion＝C*V2/Ioff，即Ioff/Ion＝V2/V1。
在本实施例中，控制芯片匹配不同的功率开关时，可以通过第一电阻设置流过驱动引脚的开启电流和关断电流，从而可控制功率开关的开启速度和关断速度，在保证功率开关的开启速度和关断速度满足要求的基础上，该控制芯片的***电路简单，成本低。
作为再一种示例，图5是本申请第五实施例提供的控制芯片及其***元件的电路模块示意图。如图5所示，驱动电流包括关断电流Ioff，该关断电流Ioff在使能引脚EN接收到第二信号时流过驱动引脚GATE，以控制功率开关Q1的关断速度。
参照图5所示，电流转换单元201包括第一PMOS管P1、第二PMOS管P2、第二NMOS管N2、第三NMOS管N3、第三PMOS管P3、第四PMOS管P4、第五PMOS管P5和第四NMOS管N4。其中，第一PMOS管P1和第一NMOS管N1串联连接，第一PMOS管P1的控制端和第二PMOS管P2的控制端连接，第一PMOS管P1和第二PMOS管P2还均与第一供电端连接，第二PMOS管P2和所述第二NMOS管N2串联连接，第二NMOS管N2的控制端和第三NMOS管N3的控制端连接，第二NMOS管N2和第三NMOS管N3还均与电源接地引脚GND连接，第三NMOS管N3和第三PMOS管P3串联连接，第三PMOS管P3的控制端和第五PMOS管P5的控制端连接，第三PMOS管P3和第五PMOS管P5还均与第二供电端连接，第五PMOS管P5和第四NMOS管N4串联连接，第四NMOS管N4的控制端和第五NMOS管N5的控制端连接，第四NMOS管N4和第五NMOS管N5还与功率开关Q1的第二端连接，第五NMOS管N5还与驱动引脚GATE连接。
在本申请的实施例中，第一PMOS管P1的输出电流与第一NMOS管N1的输出电流相等，第二PMOS管P2的第一镜像电流与第一PMOS管P1的输出电流呈镜像，第二NMOS管N2的输出电流与第二PMOS管P2的第一镜像电流相等，第三NMOS管N3的第二镜像电流与第二NMOS管N2的输出电流呈镜像，第三PMOS管P3的输出电流与第三NMOS管N3的第二镜像电流相等，第五PMOS管P5的第四镜像电流与第三PMOS管P3的输出电流呈镜像，第四NMOS管N4的输出电流与第五PMOS管P5的第四镜像电流相等，第五NMOS管N5的第五镜像电流与第四NMOS管N4的输出电流呈镜像，关断电流Ioff等于第五镜像电流。
在本实施例中，第一电阻Rx仅用于设置流过第五NMOS管N5的第五镜像电流，即，在使能引脚EN接收到第二信号时，流过驱动引脚GATE的流过驱动引脚GATE的关断电流Ioff＝k1*k2*k4*k5*Vref/Rx，从而，通过更换第一电阻Rx或者调节第一电阻Rx的阻值，可以改变流过驱动引脚GATE的关断电流Ioff，进而能够控制功率开关Q1的关断速度。
可理解，图5所示的实施例仅是对第一电阻Rx如何控制流过驱动引脚的关断电流的解释说明，关于该实施例中未记载的其他部分均可以参见上述包括图4所示实施例中记载的内容，此处不做赘述。
在本实施例中，控制芯片匹配不同的功率开关时，可以通过第一电阻设置流过驱动引脚的关断电流，进而控制功率开关的关断速度，从而能够保证功率开关的关断速度能够满足要求。
可理解，在本申请的实施例中，开启开关和关断开关可以通过多种形式实现，例如，场效应管、三极管等，本申请实施例并不对开关的形式进行限定，其可以根据实际需求选择。
可理解，本申请实施例并不限定电流转换单元201的电路结构，其还可以根据实际需求设计电流转换单元201的具体实现，只要能够基于第一电阻间接或直接控制功率开关开启速度和/关断速度的方案均属于本申请的保护范围。
可选的，在上述各实施例的基础上，本申请实施例还提供一种智能电子开关，参照各实施例中的记载内容，该智能电子开关包括上述各实施例中的控制芯片20、电源供电端、电源接地端、负载输出端OUT和功率开关Q1。
其中，电源供电端、电源接地端用于与电池10连接，功率开关Q1的控制端与控制芯片20的驱动引脚GATE连接，功率开关Q1的第一端与电源供电端或电源接地端连接，功率开关Q1的第二端与负载输出端OUT连接，负载输出端OUT用于与负载R0连接，控制芯片20用于控制功率开关Q1的开启导通和/或关断截止。
在本实施例中，电源供电端通常可以直接或间接与电池10的正极连接，电源接地端直接或间接与电池10的负极连接，功率开关Q1的开启导通和/或关断截止由控制芯片20控制，功率开关Q1可以被连接成高边开关，即连接在电源供电端与负载R0之间，功率开关Q1也可以被连接成低边开关，即连接在负载R0与电源接地端之间，其可以根据实际需求进行设定，此处不做赘述。
可选的，功率开关Q1为NMOS管、PMOS管、JFET中的任意一种，和/或，功率开关Q1被实施为硅器件、碳化硅、砷化镓或者氮化镓。
在本申请的一种可能设计中，功率开关Q1位于除控制芯片20之外的第一芯片上，其中，电源供电端为电源供电引脚，电源接地端为电源接地引脚，负载输出端OUT为负载输出引脚，相应的，负载输出引脚位于第一芯片上。
可理解，在本申请的实施例中，第一芯片、控制芯片20等还均可以根据需要增设其他的引脚、省略相关的引脚，或者合并相关的引脚。在此处，第一芯片、控制芯片20可以被封装成一个产品。
另外，在本申请的其他实施例中，还提供一种汽车，汽车可以为电动汽车，例如电动乘用车或者电动商务车等，也可以为混动汽车、燃油汽车，该汽车可以包括上述各实施例中的控制芯片20，或者，上述实施例中的智能电子开关，此外，还可以包括电池10、第一电阻Rx、负载R0、微处理器(未示出)。其中，电池10的正极和负极对应与控制芯片20的电源供电引脚VCC和电源接地引脚GND连接，第一电阻Rx与控制芯片20的驱动设置引脚RT连接，负载R0与功率开关Q1连接，微处理器与控制芯片20连接。
可选的，电池10可以单电池，也可以电池组，本实施例不作限定。电池10一般为蓄电池，蓄电池向外提供12V、24V、48V等电压，当然也可以是锂电池等其他类型的电池。第一电阻Rx与控制芯片20的驱动设置引脚RT连接，用于设置流过控制芯片20的驱动引脚GATE的驱动电流。负载R0包括电阻性负载、电感性负载和电容性负载至少其中之一，电阻性负载例如为座椅调节装置、辅助加热装置、窗户加热装置、发光二极管(LED)、后部照明或其他电阻性负载，电感性负载例如为用于一个或多个擦拭器***的泵、致动器、马达、防抱死制动***(ABS)、电子制动***(EBS)、风扇或包括电感性负载的其他***，电容性负载例如为照明元件，例如氙弧灯。
微控制器与智能电子开关连接，用于控制智能电子开关，同时，智能电子开关向微处理器反馈其状态以及相关参数信息，例如诊断的相关参数信息，以供微处理器进行处理。
可理解，本实施例的控制芯片、智能电子开关等不限于用于汽车电子上，还可以用于工业自动化、航空航天等领域，此处不做赘述。
本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的申请后，将容易想到本申请的其它实施方案。本申请旨在涵盖本申请的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本申请的一般性原理并包括本申请未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本申请的真正范围和精神由下面的权利要求书指出。
应当理解的是，本申请并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本申请的范围仅由所附的权利要求书来限制。
Claims (12)
1.一种功率开关的控制芯片，用于控制功率开关的开启导通或关断截止，其特征在于，所述控制芯片包括电源供电引脚、电源接地引脚、使能引脚、驱动引脚、驱动设置引脚和驱动电路；
其中，所述电源供电引脚、所述电源接地引脚用于与电池电连接，所述驱动电路分别与所述驱动设置引脚、所述使能引脚和所述驱动引脚连接，所述驱动设置引脚还用于与第一电阻连接，所述驱动引脚还用于与功率开关的控制端连接；所述第一电阻用于设置流过所述驱动引脚的驱动电流，所述第一电阻不同，所述驱动电流不同；
在所述使能引脚接收到第一信号时，所述驱动电路控制所述功率开关开启，在所述使能引脚接收到第二信号时，所述驱动电路控制所述功率开关关断，所述功率开关的开启速度和/或关断速度由所述驱动电流确定。
2.根据权利要求1所述的控制芯片，其特征在于，所述驱动电路包括运放单元、第一NMOS管和电流转换单元；
所述运放单元的第一输入端用于接入参考电压，其第二输入端与所述驱动设置引脚和所述第一NMOS管的第二端连接，其输出端与所述第一NMOS管的控制端连接，所述第一NMOS管的第一端与所述电流转换单元连接，所述电流转换单元还与所述设置引脚连接；
所述运放单元用于基于所述参考电压和所述驱动设置引脚连接的所述第一电阻产生用于导通所述第一NMOS管的控制信号，所述第一NMOS管的输出电流基于所述参考电压和所述第一电阻确定，所述电流转换单元用于将所述第一NMOS管的输出电流转换为所述驱动电流，所述第一电阻越小，所述第一NMOS管的输出电流越大，对应的所述驱动电流越大。
3.根据权利要求2所述的控制芯片，其特征在于，所述驱动电流包括开启电流，所述开启电流在所述使能引脚接收到第一信号时流过所述驱动引脚，以控制所述功率开关的开启速度；
所述电流转换单元包括第一PMOS管、第二PMOS管、第二NMOS管、第三NMOS管、第三PMOS管和第四PMOS管；
所述第一PMOS管和所述第一NMOS管串联连接，所述第一PMOS管的控制端和所述第二PMOS管的控制端连接，所述第一PMOS管和所述第二PMOS管还均与第一供电端连接，所述第二PMOS管和所述第二NMOS管串联连接，所述第二NMOS管的控制端和所述第三NMOS管的控制端连接，所述第二NMOS管和所述第三NMOS管还均与所述电源接地引脚连接，所述第三NMOS管和所述第三PMOS管串联连接，所述第三PMOS管的控制端和所述第四PMOS管的控制端连接，所述第三PMOS管和所述第四PMOS管还均与第二供电端连接，所述第四PMOS管还与所述驱动引脚连接；
所述第一PMOS管的输出电流与所述第一NMOS管的输出电流相等，所述第二PMOS管的第一镜像电流与所述第一PMOS管的输出电流呈镜像，所述第二NMOS管的输出电流与所述第二PMOS管的第一镜像电流相等，所述第三NMOS管的第二镜像电流与所述第二NMOS管的输出电流呈镜像，所述第三PMOS管的输出电流与所述第三NMOS管的第二镜像电流相等，所述第四PMOS管的第三镜像电流与所述第三PMOS管的输出电流呈镜像，所述开启电流等于所述第三镜像电流。
4.根据权利要求3所述的控制芯片，其特征在于，所述驱动电流包括关断电流，所述关断电流在所述使能引脚接收到第二信号时流过所述驱动引脚，以控制所述功率开关的关断速度；
所述电流转换单元包括第五PMOS管、第四NMOS管和第五NMOS管；
所述第三PMOS管的控制端还与所述第五PMOS管的控制端连接，所述第五PMOS管还与第二供电端连接，所述第五PMOS管和所述第四NMOS管串联连接，所述第四NMOS管的控制端和所述第五NMOS管的控制端连接，所述第四NMOS管和所述第五NMOS管还与所述功率开关的第二端连接，所述第五NMOS管还与所述驱动引脚连接；
所述第五PMOS管的第四镜像电流与所述第三PMOS管的输出电流呈镜像，所述第四NMOS管的输出电流与所述第五PMOS管的第四镜像电流相等，所述第五NMOS管的第五镜像电流与所述第四NMOS管的输出电流呈镜像，所述关断电流等于所述第五镜像电流。
5.根据权利要求4所述的控制芯片，其特征在于，所述关断电流与所述开启电流的比值范围为(10～1):1。
6.根据权利要求5所述的控制芯片，其特征在于，所述关断电流与所述开启电流的比值等于所述功率开关完全关断对应的驱动引脚电压变化量与开启阈值电压的比值，其中，所述功率开关完全关断对应的驱动引脚电压变化量等于所述功率开关完全导通时所述驱动引脚的电压与所述开启阈值电压的差值。
7.根据权利要求2所述的控制芯片，其特征在于，所述驱动电流包括关断电流，所述关断电流在所述使能引脚接收到第二信号时流过所述驱动引脚，以控制所述功率开关的关断速度；
所述电流转换单元包括第一PMOS管、第二PMOS管、第二NMOS管、第三NMOS管、第三PMOS管、第五PMOS管、第四NMOS管和第五NMOS管；
所述第一PMOS管和所述第一NMOS管串联连接，所述第一PMOS管的控制端和所述第二PMOS管的控制端连接，所述第一PMOS管和所述第二PMOS管还均与第一供电端连接，所述第二PMOS管和所述第二NMOS管串联连接，所述第二NMOS管的控制端和所述第三NMOS管的控制端连接，所述第二NMOS管和所述第三NMOS管还均与电源接地引脚连接，所述第三NMOS管和所述第三PMOS管串联连接，所述第三PMOS管的控制端和所述第五PMOS管的控制端连接，所述第三PMOS管和所述第五PMOS管还均与第二供电端连接，所述第五PMOS管和所述第四NMOS管串联连接，所述第四NMOS管的控制端和所述第五NMOS管的控制端连接，所述第四NMOS管和所述第五NMOS管还与所述功率开关的第二端连接，所述第五NMOS管还与所述驱动引脚连接；
所述第一PMOS管的输出电流与所述第一NMOS管的输出电流相等，所述第二PMOS管的第一镜像电流与所述第一PMOS管的输出电流呈镜像，所述第二NMOS管的输出电流与所述第二PMOS管的第一镜像电流相等，所述第三NMOS管的第二镜像电流与所述第二NMOS管的输出电流呈镜像，所述第三PMOS管的输出电流与所述第三NMOS管的第二镜像电流相等，所述第五PMOS管的第四镜像电流与所述第三PMOS管的输出电流呈镜像，所述第四NMOS管的输出电流与所述第五PMOS管的第四镜像电流相等，所述第五NMOS管的第五镜像电流与所述第四NMOS管的输出电流呈镜像，所述关断电流等于所述第五镜像电流。
8.一种智能电子开关，其特征在于，包括如权利要求1至7任一项所述的控制芯片、电源供电端、电源接地端、负载输出端和功率开关；
所述电源供电端、所述电源接地端用于与电池连接，所述功率开关的控制端与所述控制芯片的驱动引脚连接，所述功率开关的第一端与所述电源供电端或所述电源接地端连接，所述功率开关的第二端与所述负载输出端连接，所述负载输出端用于与负载连接，所述控制芯片用于控制所述功率开关的开启导通和/或关断截止。
9.根据权利要求8所述的智能电子开关，其特征在于，所述功率开关为NMOS管、PMOS管、JFET中的任意一种，和/或，所述功率开关被实施为硅器件、碳化硅、砷化镓或者氮化镓。
10.根据权利要求8或9所述的智能电子开关，其特征在于，所述功率开关位于除所述控制芯片之外的第一芯片上；
其中，所述电源供电端为电源供电引脚，所述电源接地端为电源接地引脚，所述负载输出端为负载输出引脚，所述负载输出引脚位于所述第一芯片上。
11.一种汽车，其特征在于，包括如权利要求1至7任一项所述控制芯片，或者，如权利要求8至10任一项所述的智能电子开关；
还包括电池、第一电阻、负载和微处理器，其中，所述电池的正极和负极对应与所述控制芯片的电源供电引脚和电源接地引脚连接，所述第一电阻与所述控制芯片的驱动设置引脚连接，所述负载与所述功率开关连接，所述微处理器与所述控制芯片连接。
12.根据权利要求11所述的汽车，其特征在于，所述汽车为电动汽车、混动汽车或者燃油汽车，所述负载包括电阻性负载、电感性负载和电容性负载至少其中之一。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202311861375.2A CN117879554A (zh) | 2023-12-29 | 2023-12-29 | 控制芯片、智能电子开关和汽车 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202311861375.2A CN117879554A (zh) | 2023-12-29 | 2023-12-29 | 控制芯片、智能电子开关和汽车 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN117879554A true CN117879554A (zh) | 2024-04-12 |
Family
ID=90596265
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202311861375.2A Pending CN117879554A (zh) | 2023-12-29 | 2023-12-29 | 控制芯片、智能电子开关和汽车 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN117879554A (zh) |
Citations (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20050094690A1 (en) * | 2003-09-24 | 2005-05-05 | Shinichi Kubota | Laser diode driving circuit |
| US20050242845A1 (en) * | 2004-05-03 | 2005-11-03 | Wu Dolly Y | Efficient current monitoring for DC-DC converters |
| JP2009049462A (ja) * | 2007-08-13 | 2009-03-05 | Toshiba Corp | 比較器及びこれを用いたアナログ−デジタル変換器 |
| US20100013542A1 (en) * | 2008-07-18 | 2010-01-21 | Denso Corporation | Driving transistor control circuit |
| US20160352320A1 (en) * | 2014-03-27 | 2016-12-01 | Denso Corporation | Drive device |
| CN111404529A (zh) * | 2020-04-03 | 2020-07-10 | 电子科技大学 | 一种耗尽型GaN功率器件的分段直接栅驱动电路 |
| US20210135663A1 (en) * | 2019-11-04 | 2021-05-06 | Shenzhen Carku Technology Co., Limited | Nmos switch driving circuit and power supply device |
| CN112787518A (zh) * | 2021-01-28 | 2021-05-11 | 苏州锴威特半导体股份有限公司 | 一种电流模式交错控制变换器及控制芯片 |
| CN113659966A (zh) * | 2021-08-27 | 2021-11-16 | 无锡安趋电子有限公司 | 一种用于GaN功率管的高侧双NMOS管分段驱动*** |
| CN114337304A (zh) * | 2021-12-31 | 2022-04-12 | 苏州源特半导体科技有限公司 | 控制芯片及其内置mos管驱动速度控制方法 |
| CN114978132A (zh) * | 2022-08-01 | 2022-08-30 | 深圳芯能半导体技术有限公司 | 一种具有温度补偿功能的栅极驱动开启电路 |
| CN218633697U (zh) * | 2022-09-30 | 2023-03-14 | 昂宝电子（上海）有限公司 | 用于对反激电源进行零电压开启的电路 |
| CN116015023A (zh) * | 2021-10-22 | 2023-04-25 | 深圳英集芯科技股份有限公司 | 驱动电路及相关控制芯片电路、电源适配器和电子设备 |
| US20230163756A1 (en) * | 2020-06-29 | 2023-05-25 | Shenzhen Carku Technology Co., Limited | Switch circuit and electric device |
-
2023
- 2023-12-29 CN CN202311861375.2A patent/CN117879554A/zh active Pending
Patent Citations (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20050094690A1 (en) * | 2003-09-24 | 2005-05-05 | Shinichi Kubota | Laser diode driving circuit |
| US20050242845A1 (en) * | 2004-05-03 | 2005-11-03 | Wu Dolly Y | Efficient current monitoring for DC-DC converters |
| JP2009049462A (ja) * | 2007-08-13 | 2009-03-05 | Toshiba Corp | 比較器及びこれを用いたアナログ−デジタル変換器 |
| US20100013542A1 (en) * | 2008-07-18 | 2010-01-21 | Denso Corporation | Driving transistor control circuit |
| US20160352320A1 (en) * | 2014-03-27 | 2016-12-01 | Denso Corporation | Drive device |
| US20210135663A1 (en) * | 2019-11-04 | 2021-05-06 | Shenzhen Carku Technology Co., Limited | Nmos switch driving circuit and power supply device |
| CN111404529A (zh) * | 2020-04-03 | 2020-07-10 | 电子科技大学 | 一种耗尽型GaN功率器件的分段直接栅驱动电路 |
| US20230163756A1 (en) * | 2020-06-29 | 2023-05-25 | Shenzhen Carku Technology Co., Limited | Switch circuit and electric device |
| CN112787518A (zh) * | 2021-01-28 | 2021-05-11 | 苏州锴威特半导体股份有限公司 | 一种电流模式交错控制变换器及控制芯片 |
| CN113659966A (zh) * | 2021-08-27 | 2021-11-16 | 无锡安趋电子有限公司 | 一种用于GaN功率管的高侧双NMOS管分段驱动*** |
| CN116015023A (zh) * | 2021-10-22 | 2023-04-25 | 深圳英集芯科技股份有限公司 | 驱动电路及相关控制芯片电路、电源适配器和电子设备 |
| CN114337304A (zh) * | 2021-12-31 | 2022-04-12 | 苏州源特半导体科技有限公司 | 控制芯片及其内置mos管驱动速度控制方法 |
| CN114978132A (zh) * | 2022-08-01 | 2022-08-30 | 深圳芯能半导体技术有限公司 | 一种具有温度补偿功能的栅极驱动开启电路 |
| CN218633697U (zh) * | 2022-09-30 | 2023-03-14 | 昂宝电子（上海）有限公司 | 用于对反激电源进行零电压开启的电路 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| KAI LUO: "A High-Voltage Dynamic Level Shifter with Current Mirror and Augmented Cross-Coupling Structure for High-Side NMOS Gate Driver", 《2020 IEEE 3RD INTERNATIONAL CONFERENCE ON ELECTRONICS TECHNOLOGY (ICET)》, 31 December 2020 (2020-12-31), pages 1 - 3 * |
| 朱波: "一种基于原边反馈控制的LED恒流驱动芯片", 《微电子学》, 31 December 2018 (2018-12-31), pages 207 - 210 * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP5315026B2 (ja) | 半導体装置 | |
| CN106664010B (zh) | 内部电源电路及半导体装置 | |
| US8283808B2 (en) | Switch arrangement and method for electrical switching | |
| CN116707501B (zh) | 智能电子开关、集成电路芯片、芯片产品和汽车 | |
| CN206686154U (zh) | 驱动器电路和电子装置 | |
| US8773040B2 (en) | Indicator drive circuit | |
| CN113746076A (zh) | 浪涌电流限制器和包括该浪涌电流限制器的*** | |
| CN117879554A (zh) | 控制芯片、智能电子开关和汽车 | |
| US11496125B2 (en) | Switch circuit capable of overcurrent protection with small and simple circuit, and with simple operation, without affecting normal operation | |
| CN108879627B (zh) | 电子模块和机动车辆及在接通过程中限制输入电流的方法 | |
| CN118117998A (zh) | 控制芯片、智能电子开关和汽车 | |
| US20220021380A1 (en) | Analog Switch with Boost Current for Fast Turn On | |
| US11901887B2 (en) | Switch device | |
| US10135434B2 (en) | Electronic circuit for controlling a half H-bridge | |
| US11109463B1 (en) | Lighting driving circuit and method for removing inrush current in LED channels | |
| CN210297253U (zh) | 一种提高芯片输入耐压的保护电路 | |
| US11888391B2 (en) | Gate driver circuit with charge pump current control | |
| US20220406542A1 (en) | Relay control circuit and power supply circuit | |
| CN216873068U (zh) | 一种易于集成的D-Mode氮化镓功率管的驱动及电流检测电路 | |
| EP1720237A1 (en) | Circuit and method for reducing a supply voltage | |
| US20230387908A1 (en) | Pre-biased dual current sensing | |
| US10948935B2 (en) | Linear regulator and semiconductor integrated circuit | |
| CN220545164U (zh) | 负载控制电路、负载控制***及芯片 | |
| US11283442B2 (en) | Semiconductor device | |
| US11722126B2 (en) | Stable level shifters in high slew rate or noisy environments |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |