[发明专利]一种高边开关设计及其驱动方法

说明书

本申请涉及一种高边开关，包括欠压检测单元，配置为对所述高边开关的电源信号与预设阈值进行比较，并根据比较结果输出欠压保护信号；功率晶体管，其第一极与电源耦合，接收所述高边开关的电源信号，第二极与外部负载耦合；控制模块，耦合到所述功率晶体管的控制极，其至少包括下拉单元以及下拉增强单元；过压保护单元，所述过压保护单元耦合在所述电源与地之间，配置为在所述电源与所述地之间的电压大于过压阈值电压时，所述过压保护单元开始工作，泄放所述电源与所述地之间的电压；本申请还公开了一种包括高边开关的电子设备，以及一种用于保护高边开关的驱动方法。

技术领域

本申请涉及电气控制领域，特别地涉及一种高边开关设计以及高边开关的驱动方法。

背景技术

高边开关是一种在生产制造中应用较为普遍的开关电路，高边开关能够节约成本，可以实现经济高效的高电流负载控制，在汽车控制以及工业照明等电子设备里有着广泛的应用。

在高边开关需要驱动的负载中包括感性负载以及阻性负载时，在高边开关关闭后感性负载中仍然会有电流续流。如果电感负载中的续流电流无法在需要的时间段内停止，那么负载例如继电器就无法在需要的时间段内停止工作，可能造成外部设备或系统电路的损坏。在现有技术中，人们往往会忽略续流电流泄放时间太长造成的器件安全问题。由于该问题更多出现在异常工作状态下，如设备出现故障或汽车发生碰撞，此时若不在短时间内让续流电流泄放完毕将继电器断开，可能会造成严重的后果，例如电池起火。在外部电路中进行补偿又有可能影响其他电路的正常工作。因此，需要一种在高边开关工作异常需要快速关断时不对高边开关和外部设备造成功能性损伤的情况的同时，有效保证感性负载中的电流续流快速泄放的高边开关电路。

发明内容

针对现有技术中存在的技术问题，本申请提出了一种高边开关，包括欠压检测单元，配置为对所述高边开关的电源信号与预设阈值进行比较，并根据比较结果输出欠压保护信号；功率晶体管，其第一极与电源耦合，接收所述高边开关的电源信号，第二极与外部负载耦合；控制模块，耦合到所述功率晶体管的控制极，其至少包括下拉单元以及下拉增强单元，配置为在所述欠压保护信号的控制下利用所述下拉单元和/或所述下拉增强单元对所述功率晶体管的控制极电压进行下拉；过压保护单元，所述过压保护单元耦合在所述电源和地之间，配置为在所述电源与所述地之间的电压大于过压阈值电压时，所述过压保护单元开始工作，泄放所述电源与所述地之间的电压。

特别的，所述控制模块还包括驱动单元，所述驱动单元配置为接收电源信号，并为所述下拉单元以及所述功率晶体管的栅极提供驱动电压。

特别的，所述下拉单元包括第一受控电流源，所述第一受控电流源耦合在所述功率晶体管控制极和第二极之间，受所述控制模块的控制下拉所述功率晶体管的控制极电压；所述下拉增强单元包括第二受控电流源，所述第二受控电流源耦合在所述功率晶体管控制极和第二极之间，受所述控制模块的控制下拉所述功率晶体管的控制极电压。

特别的，所述下拉单元包括耦合在所述功率晶体管控制极和第二极之间的第三受控电流源，当所述电源信号低于所述预设阈值时所述欠压保护信号有效，所述第三受控电流源开始工作，下拉所述功率晶体管的控制极电压；所述下拉增强单元包括耦合在所述功率晶体管控制极和第二极之间的第四受控电流源，当所述电源信号低于所述预设阈值时所述欠压保护信号有效，所述第四受控电流源开始工作，下拉所述功率晶体管的控制极电压。

特别的，所述预设阈值包括第一子阈值和第二子阈值，所述第二子阈值小于所述第一子阈值；所述下拉单元包括耦合在所述功率晶体管控制极和第二极之间的第五受控电流源，当所述电源信号低于所述第一阈值时第一欠压保护信号有效，所述第五受控电流源开始工作，下拉所述功率晶体管的控制极电压；所述下拉增强单元包括耦合在所述功率晶体管控制极和第二极之间的第六受控电流源，当所述电源信号低于所述第二子阈值时第二欠压保护信号有效，所述第五受控电流源停止工作，所述第六受控电流源开始工作；或者当所述电源信号低于所述第二子阈值时所述第二欠压保护信号有效，所述第五受控电流源保持工作状态，并且所述第六受控电流源开始工作。