[发明专利]自供电开关装置以及操作这种装置的方法

说明书

本发明涉及一种负载的开关装置(1)，该开关装置包括：‑两个开关端子(2a、2b)；‑串联设置在两个开关端子(2a、2b)之间并限定中点(M)的耗尽型高压晶体管(5)和增强型低压晶体管(6)；‑控制电路(4)，其生成低压晶体管(5)的栅极的控制信号(IN)，以选择性地将装置(1)置于导通状态或截止状态；‑供电电路(7)，其包括连接至中点(M)的输入端(7a)和向控制电路(4)提供供电电压(Va)的输出端(7b)。供电电路包括储能电容器(Cm)，储能电容器连接至对储能电容器(Cm)充电的常通开关(7c)，储能电容器在将开关装置(1)连接至负载时向控制电路(4)提供供电电压(Va)。

技术领域

本发明涉及电气负载的开关装置。更具体地，本发明旨在一种包括控制电路和该控制电路的供电电路的开关装置。

背景技术

串联地组合耗尽型高压晶体管和增强型低压晶体管的负载开关装置在本领域中是已知的。根据施加至所述装置的引脚的外部切换信号的值，对晶体管进行控制以选择性地将所述装置置于进行传导的导通状态或者置于截止状态。该开关装置旨在集成到系统中，在该系统中，该开关装置电连接至由电源电路和发电机组成的负载，并且使得可以在传导时段期间将电力从发电机传递至电源电路。由发电机提供的电压通常较高，例如，400V、600V或更高。

这两个晶体管可以以共源共栅方式安装，在这种情况下，将低压晶体管的源极电连接至高压晶体管的栅极。该装置的控制电路可以通过施加至低压晶体管的栅极的控制信号来选择性地将该装置置于导通状态或者截止状态。

这两个晶体管可以另选地以级联方式安装，在这种情况下，控制电路生成第一控制信号和第二控制信号，该第一控制信号和第二控制信号被分别施加至低压晶体管的栅极和高压晶体管的栅极，以选择性地将该装置置于导通状态或者截止状态。

在两种情况下，该开关装置是常断的；换句话说，当该装置没有电力时，特别是在控制电路没有电力时，该开关装置处于非活动模式、截止状态。这避免过早地将该装置接通至负载进而潜在地导致严重的安全问题。

除了对开关装置的传导状态进行控制的功能外，控制电路还确保所述装置的良好功能。如果检测到故障或者有可能导致这种故障的事件，则该控制电路生成控制信号，以将该装置置于非活动模式，在该非活动模式下，该装置被断开。如果该装置的工作温度过高或者特定电压偏离关联的设定点电压，那么情况就尤其如此。

控制电路是以集成形式实现的，例如，以可编程逻辑门系统的形式、以分立组件的形式或者以适当编程的微控制器的形式来实现。在所有情况下，控制电路根据外部切换信号的值以及装置的内部状态对控制信号进行适当的排序。

必须向控制电路供电，为此，该装置通常设置有供电引脚，从而将来自系统的专用电路的电源电压施加至该控制电路。该电路实现了诸如二极管、电感器和/或电容器的高电压组件，以从系统的切换的负载汲取电力并处理该电力，从而向该装置提供具有相对较低幅度(几伏特)的稳定供电电压。这种类型的外部供电电路实现起来复杂且昂贵。

EP0585788公开了一种电气负载的开关装置，该开关装置包括由外部变压器的次级线圈以低电压供电的控制电路。在需要由变压器的次级提供的电压的开关装置的工作期间，起动器电路使得可以发起控制电路和电力供应的启动。

一些现有技术文件提供了一种开关装置的辅助内部电源。在US9590507中情况尤其如此。

发明内容

本发明涉及提出现有技术解决方案的另选解决方案。本发明具体涉及提出了一种负载的开关装置，所述开关装置包括：两个开关端子；耗尽型高压晶体管和增强型低压晶体管，所述耗尽型高压晶体管和所述增强型低压晶体管串联布置在所述两个开关端子之间并且限定中点；控制电路，所述控制电路生成所述低压晶体管的栅极的控制信号，以便选择性地将所述开关装置置于导通状态或者截止状态；以及供电电路，所述供电电路包括连接至所述中点的输入端和向所述控制电路提供供电电压的输出端。