[发明专利]高侧开关

说明书

技术领域

本发明大体上涉及半导体器件领域，在特定实施方式中，涉及诸如“智能半导体开关”的开关。

背景技术

除了半导体开关，“智能半导体开关”通常还包括：用于以一种定义的方式驱动半导体开关打开和关闭的驱动电路；以及用于允许与诸如微控制器的外部元件（其以较高的抽象级别控制智能开关的操作）进行通信的接口电路。这种智能开关的一个例子为英飞凌的四通道高侧智能电源开关（high-side smart power switch）BTS5682E（见BTS5682E，数据手册，1.0版，2008-01-22），它通常在汽车灯光控制应用中使用。

在许多应用中，智能电源开关必须被设计为可承受由于电感或电容耦合以及由于静电放电（ESD）导致的暂态电气干扰。例如，智能电源开关必须按照ISO 7637-2标准测试。执行这种“暂态抗扰度测试”以检查被测器件是否能够承受可能在输入或输出管脚发生的某些暂态干扰。ISO7637-2定义了一些标准脉冲，这些脉冲表示可能在汽车应用中发生的实际干扰。

由于每个智能开关必须满足关于暂态干扰易感性的一些要求，通常需要提供具有有效保护电路的智能电源开关，其保证对相关暂态干扰的高抗扰度。

发明内容

公开了一种诸如智能开关的半导体芯片。根据本发明的一个实例，该芯片包括：第一电源接线端，可操作地连接到提供不稳定的第一供电电压的第一电源线。第二电源接线端，可操作地连接到提供稳定的第二供电电压的第二电源线。第三端子，提供基准电位。至少一个输出端子，提供输出电流。在半导体芯片中集成至少一个功率半导体开关，该开关被配置为按照相应的控制信号激活和禁用从第一电源接线端到至少一个输出端的电流传导。为至少一个功率半导体开关设置用于提供控制信号的控制电路。控制电路包括由稳定的第二供电电压供电的监测电路，监测电路被配置为监测不稳定的第一供电电压。不稳定的第一供电电压包括，当监测到不稳定的第一供电电压降至第一阈值之下时，作为信号的欠压。控制电路包括开关，该开关被配置为在监测电路信号通知欠压时短路第一电源接线端和第三端子。

进一步公开了一种用于操作半导体芯片的方法。半导体芯片包括至少一个功率半导体开关，该开关被配置为激活和禁用来自第一电源接线端的电流传导。第一电源接线端连接到第一电源线，该第一电源线按照相应的控制信号向至少一个输出端子提供不稳定的第一供电电压。该方法包括，监测不稳定的第一供电电压，并且当不稳定的第一供电电压降至第一阈值之下时，信号通知欠压。在信号通知欠压时，将第一电源接线端和提供基准电位的第三端子短路。

附图说明

参考以下附图和描述可以更好地理解本发明。图中的元件并不一定按照比例，而是将重点放在说明发明原理上。此外，在图中，相似的参考标号指代相应的部分。

图1示出了ISO 7637-2标准中定义的7号脉冲的波形，该脉冲表示由于电磁干扰而在电源线处的负电压摆动；

图2以示例性方式示出了穿过形成（例如）智能开关的半导体主体的一部分的横截面示意图；

图3以示例性方式示出了包括智能开关的一些部分的框图；

图4示出了图3的智能开关未在图3中示出的一些细节；以及

图5在框图中示出了用于保护智能开关免受ISO7脉冲的不利影响的一些电路元件。

具体实施方式

如上所述，被设计用于汽车应用的产品通常必须按照ISO 7637-2标准来测试。在该标准中，7号脉冲（从现在开始，称作“ISO 7脉冲”）特别引人注目，这是因为在“智能开关”中针对这种脉冲提供充分保护可能是一项具有挑战性的任务。智能开关通常为具有集成数字电路的多通道高侧开关，其中，该集成数字电路由数字接口控制，诸如，SPI（串行外设接口）。一类重要的智能开关使用n衬底技术来实现。ISO 7脉冲表示当电机（例如，驱动雨刷的电机）连接至电源线时，发生在同一电源线上的暂态干扰。如图1所示，在该脉冲期间，电源线上的、由电池提供的供电电位U_A（例如，在12V系统中U_A=13.5V）在大约1微秒（t_r＝1μs）内从正值U_A（例如，13.5V）降至负值（范围约为-50V下至-300V）。供电电位在大约t_d=50μs后恢复至U_A。这些脉冲可能在时间t1后重复发生，其中t1的范围约为0.2s至0.5s。