[发明专利]电源控制器和半导体装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种电源控制器以及半导体装置。

背景技术

在常规的电源控制器中，大功率半导体开关元件例如功率MOSFET位于连接在电源与负载之间的电源线上，并且被配置为通过在ON和OFF之间切换该半导体开关元件来控制该负载的电源。在该电源控制器中，已知的是都配备了为了保护其自身半导体开关元件的自保护功能，。例如，当负载中由于短路而出现过载电流(即异常电流)时，该自保护功能就会通过控制该半导体开关元件的控制端(例如MOSFET情况下的栅极)的电位来关断该半导体开关元件。特别地，如JP-A-2001-217696中所示，例如，电流检测电阻器串联地与半导体开关元件的负载端(例如，MOSFET情况下的源极或漏极)相连。检测电阻器上的压降，并且如果该压降高于预定电平，则确定过载电流异常，从而关断该半导体开关元件。

流经该半导体开关元件的电流会沿着预定的负载线而发生变化，直到在启动该半导体元件之后电流稳定下来为止。因此，在根据流经该半导体开关元件的负载电流与阈值的比较而检测到过载电流异常的情况下，如果该阈值被设置为固定电平，就会出现如下问题：当发生了过载电流异常时，在检测到它之前需要一段时间。例如，图5示出了功率MOSFET的漏-源电压Vds以及从中通过的电流Id。在负载处于正常状态的情况下，该漏-源电压Vds和电流Id的值将理想地沿着从点B0开始的负载线L0而发生变化，其中该点B0导致确立了稳定点A0，同时在功率MOSFET被导通之后，该功率MOSFET保持为ON。

但是，在负载中出现异常例如短路的情况下，该功率MOSFET的电源电压将在从点B0开始之后几乎不会上升，这是因为负载上的压降非常低。也就是说，流经功率MOSFET的电流Id将陡然上升，而功率MOSFET的漏-源电压Vds几乎不会发生变化。如果该阈值被设置为固定电平(如图中的线L7所示)，则应该确定该电平，以便于覆盖整个负载线。因此，在如上所述功率MOSFET导通之后立即就出现短路的情况下，在如线L6所示到达阈值之前需要有相当长的一段时间。这将会导致功率MOSFET中更大的功耗，并且导致保护延时。

因此，本发明针对上述问题而提出，其目的在于提供一种结构，具能够迅速地检测到过载电流异常，以便于实现具有过载电流检测功能的电源控制器中的适当保护。

发明内容

根据本发明的电源控制器位于电源与负载之间，并且被配置为控制从电源到负载的电源。该电源控制器包括半导体开关元件，其位于从电源到负载的电源线上，以及电流检测电路，其被配置为用于检测流经该半导体开关元件的负载电流。该电源控制器进一步包括电压产生器电路，其被配置为根据该半导体开关元件的输出侧电压来生成电压，以及异常检测电路，其被配置为根据来自电流检测电路的检测信号以及由电压产生器电路生成的电压来输出异常信号，如果流经该半导体开关元件的负载电流大于对应于该生成电压的阈值电流。

在根据本发明的电源控制器中，可以将该阈值电流设置为使其随着输出侧电压(例如，N通道MOSFET情况下的源极电压，或者P通道MOSFET情况下的漏极电压)的上升或下降而上升或下降。因此，例如在负载中出现短路的情况下，负载电流的电平将立即达到阈值电流电平，使得与阈值被设置为恒定电平的结构相比，能够实现快速保护。

近来，希望有一种多功能半导体装置(智能电源装置)，它在半导体芯片中包括多个有用的功能，并且以包容在一个封装中的单个芯片或多个芯片的形式来提供。在这种半导体装置中配备了过载电流检测功能的情况下，就会出现用于电流检测或者阈值设置的元件的属性发生变化的问题。也就是说，在通过将通过使用分流电阻器、读出FET等检测到的过载电流与预定阈值相比较而检测到异常的情况下，如果用于阈值设定的电阻器位于该半导体装置之内，则无法实现该阈值的准备设定，因为制造变化将会导致降低该异常检测的准确性。

因此，优选地就是，有读出电流流经的电阻器位于半导体装置的外部，作为外部电阻器，而被配置为用来生成用于异常检测的阈值电压的分压电路包括在该半导体装置中。需要注意的是，由于制造的原因，该半导体装置的电阻器元件的电阻值有可能发生变化(即，相当大的变化引起了倍增或减半)，其中该电阻器元件构成了该分压电路。但是，多个电阻器包括在单个芯片或一个封装中，因此它的所有电阻值都会在相同的方向上发生变化(即，在电阻值降低或增加的方向上)，使得分压比率不会发生变化。因此，如果根据要被检测的异常电流电平来选择具有适当电阻值的外部电阻器，则通过禁止电阻值的变化就能够准确地检测到异常。

附图说明