[发明专利]具有集成温度和电流感测电路的功率开关

说明书

本公开涉及具有集成温度和电流感测电路的功率开关。例如，一种集成电路包括：功率开关，包括电流路径和电流感测节点；以及温度感测电路，内部地耦合在电流路径和电流感测节点之间。

技术领域

本发明总体上涉及一种用于具有集成温度和电流感测电路的功率开关的系统和方法。

背景技术

功率半导体器件是可被用作用于功率电子器件的开关或整流器的半导体器件。功率半导体器件(可称为功率器件)通常被形成为集成电路(“IC”)，以制造出功率IC。功率器件的应用非常广泛，并且技术的进步进一步增加了可能应用的数量，具体是在功率IC领域。

功率器件最常用作功率开关，以便在导通模式(ON)或非导通模式(OFF)下操作。通常，功率器件用于阻止向负载提供大电压或者横跨负载提供大电压。

一些常见的功率器件是功率二极管、晶闸管、功率金属氧化物半导体场效应晶体管(“MOSFET”)和绝缘栅型双极晶体管(“IGBT”)。

由于增加的电流或电压通常与功率器件相关联，所以功率器件通常进行结构化设计，以便适应更高的电流密度、更高的功耗或更高的击穿电压。例如，功率器件通常采用垂直结构来构建，并且具有与器件面积成比例的额定电流以及与衬底中的器件的高度或厚度相关的电压阻挡能力。对于垂直功率器件，与横向非功率器件相比，一个器件端子被定位在半导体管芯的底部。

功率器件有时包括电流和温度感测机制，以监控过流或过温操作条件。这种感测机制的输出可以被传送给其他控制和保护电路，用于控制一个或多个功率器件的操作。当检测到过流或过温操作条件时，这种控制和保护电路进行操作以禁用功率器件。

发明内容

根据一个实施例，一种集成电路包括：功率开关，包括电流路径和电流感测节点；以及温度感测电路，内部地耦合在电流路径和电流感测节点之间。

附图说明

为了更完整地理解本发明及其优点，现在结合附图进行以下描述，其中：

图1A是根据一个实施例的具有电流感测和温度感测电路的功率开关(在本示例中绘制为具有反并联二极管的IGBT)的示意图；

图1B是图1A的功率开关的功率开关布线的平面图；

图1C是根据一个实施例的功率开关和温度感测电路的示意图；

图1D是在辅助和负载发射极之间具有较高电感的功率开关的示意图，其在瞬态负载切换事件中显示出电气过应力(“EOS”)事件；

图1E是根据一个实施例的功率开关(在本示例中使用MOSFET晶体管绘制)的示意图，但是没有先前所述的附带二极管和感测电路；

图2A是根据一个实施例的功率开关和温度感测电路的示意图；

图2B和图2C是图2A中的功率开关的功率开关布线的平面图；

图3和图4是图2A所示功率开关的示意图，其包括位于印刷电路板上的附加电路装置；

图5是进一步示出瞬态切换操作条件的图3所示功率开关的示意图，包括负载发射极路径中的寄生电感；

图6A、图6B和图6C是用于图1A和图2A所示功率开关的功率开关布线的平面图，进一步示出了顶侧发射极焊盘放置；

图7是图2A所示功率开关的示意图，还包括用于操作的测试模式的附加电路装置；

图8是用于图2A和图7的功率开关实施例的自检和脉宽调制(“PWM”)操作模式的流程图；以及

图9是示出电流感测模式和温度感测模式相对于PWM输入波形执行的相对时间的定时图。

具体实施方式