：
[0046] Vgsp、Vdsp、Vtp、Wp和Lp分別是功率晶體管10的柵極到源極電壓、漏極到源極電壓、閾 值電壓、溝道寬度和溝道長度；
[0047] Vgss、Vdss、Vts、Ws和Ls分別是感測晶體管11的柵極到源極電壓、漏極到源極電壓、閾 值電壓、溝道寬度和溝道長度；
[0048] μΝ是多數(shù)載流子(此處為電子)的迀移率；
[0049] Cox是每單位面積的柵極氧化物電容；以及
[0050] λ是考慮到根據(jù)漏極到源極電壓進(jìn)行的溝道調(diào)制的效果的系數(shù)。
[0051] 方程式(6)和(7)是在考慮到以下條件的情況下得出的：功率晶體管10柵極到源極 電壓和感測晶體管11的柵極到源極電壓的差值等于電阻性感測元件25上的電壓，并且當(dāng)晶 體管10、11在飽和區(qū)域中操作時，所述電壓等于參考電壓V REF。換言之，可得出下式：
[0052] Vgsd = Vgss+Vref
[0053]在晶體管10、11處于飽和狀態(tài)（當(dāng)保護(hù)器件3跳閘以限制流向受保護(hù)的電子器件2 的輸出電流Io時，會發(fā)生的條件)下的情況下，功率電流Id與感測電流Is之間的飽和比率Ksat 由下式表示：
[0055] 如果忽略溝道調(diào)制效應(yīng)，并且將過驅(qū)動電壓Vod限定為
[0056] Vod = Vgss-Vts (9)
[0057] 則方程式(8)可以改寫如下：
[0059]如果也忽略閾值電壓之間的差值，可得出下式：
[0061 ]其中，一旦通過將其按麥克勞林級數(shù)展開而近似，則可得出下式：
[0063]處于飽和狀態(tài)下的功率晶體管10可提供的最大電流，以下稱為飽和電流IPSAT，由 以下關(guān)系式表示：
[0065]從方程式（5)和（13)，可以顯而易見地看出，如果滿足以下條件，則飽和電流Ipsat 具有保護(hù)值Itrip:
[0066] Ksat=Ktrip (14)
[0067] 基于方程式(4)和(12)，當(dāng)滿足下式時，滿足條件(14):
[0069] 感測晶體管11的閾值電壓Vts又由源極區(qū)域20與主體區(qū)域22之間的電壓決定，該電 壓由主體驅(qū)動級15通過主體端子I Id設(shè)定。
[0070] 在實踐中，主體驅(qū)動級15使得能夠根據(jù)功率晶體管10的操作條件(特別是，當(dāng)功率 晶體管10進(jìn)入飽和區(qū)域中時），來修改感測晶體管11的閾值電壓V TS。事實上，功率晶體管10 進(jìn)入飽和區(qū)域，會導(dǎo)致該功率晶體管的漏極到源極電壓增大，并且輸出電壓Vqut相應(yīng)地減 小，該輸出電壓由感測網(wǎng)絡(luò)30檢測并且通過主體驅(qū)動級15發(fā)送回到飽和晶體管11的主體端 子lid。通過這種方式，通常由于達(dá)到飽和區(qū)域而引發(fā)的功率晶體管10的功率電流Ip的下 降，在主體驅(qū)動級15的動作下得到了有效的補償和消除。而且，在限制條件下，功率晶體管 10因此而仍然能夠提供等于保護(hù)值Itr 1p的電流。主體驅(qū)動級15以充分的近似來確保條件 (15)得到滿足。但是，主體驅(qū)動級結(jié)構(gòu)15并一定是在圖2中作為非限制性示例而圖示的這一 結(jié)構(gòu)。
[0071] 保護(hù)器件3的電流限制條件是進(jìn)一步可逆的，而不需要任何重置動作。因此，一旦 負(fù)載所需的（即，受保護(hù)的電子器件2所需的）過電流條件停止，那么保護(hù)器件3可以轉(zhuǎn)換到 正常操作條件。
[0072]最后，顯而易見，可以在不脫離本實用新型的范圍的前提下，對本說明書中所述的 器件和方法進(jìn)行修改和改變。
[0073]首先，顯然，感測電路可以以互補的方式實施，其中部件的導(dǎo)電性、電壓和電流與 所描述的相反。
[0074] 此外，可以得到這樣一種感測網(wǎng)絡(luò)，該感測網(wǎng)絡(luò)以不同的方式提供指示功率晶體 管的柵極到源極電壓的電氣量。例如，恒定電流發(fā)生器可以是可調(diào)整的，以便校準(zhǔn)主體驅(qū)動 級的動作。感測網(wǎng)絡(luò)可以也包括分壓器。
[0075] 主體驅(qū)動放大器可以具有非單位的增益，并且不一定按僅僅具有緩沖功能的跟蹤 器構(gòu)造。
[0076]以上描述的多個實施例可以相互結(jié)合，以提供其他實施例。本說明書中引用的以 及/或者申請表格中列出的所有美國專利、美國專利申請公開案、美國專利申請、國外專利、 國外專利申請和非專利公開案，均以全文引用的方式并入本申請中。在必要的情況下，可修 改各個實施例的各個方面，以實施不同專利、申請和公開案的概念，從而提供另一些其他實 施例。
[0077]可以根據(jù)以上詳述的說明，對各個實施例做出這樣的和其他的改變。通常，在隨附 的權(quán)利要求書中，所使用的術(shù)語不應(yīng)被解釋為限制對說明書和權(quán)利要求書中公開的具體實 施例的權(quán)利主張，而是應(yīng)視作包括所有可能的實施例，同時包括該權(quán)利要求要求權(quán)利的等 同物的全部范圍。因此，權(quán)利要求書不受限于本公開。
【主權(quán)項】
1. 一種電氣保護(hù)器件，其特征在于，包括： 輸入線路； 輸出端子； 功率晶體管，所述功率晶體管耦合在所述輸入線路與所述輸出端子之間； 感測晶體管，所述感測晶體管耦合在所述輸入線路與所述輸出端子之間，并且具有主 體端子； 控制級電路，所述控制級電路耦合到所述功率晶體管和所述感測晶體管的相應(yīng)的控制 端子，并且被配置成將所述功率晶體管的第一電流限制于保護(hù)值;以及 主體驅(qū)動級電路，所述主體驅(qū)動級電路耦合到所述主體端子，并且被配置成，根據(jù)所述 功率晶體管的操作條件，來偏置所述感測晶體管的所述主體端子。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的保護(hù)器件，其特征在于，其中所述主體驅(qū)動級電路被配置成， 根據(jù)所述功率晶體管的導(dǎo)電端子之間的電壓，來偏置所述感測晶體管的所述主體端子。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的保護(hù)器件，其特征在于，其中所述主體驅(qū)動級電路被配置成， 偏置所述感測晶體管的所述主體端子，從而使得:在所述功率晶體管從歐姆區(qū)域操作條件 轉(zhuǎn)換到飽和操作條件時，所述感測晶體管的閾值電壓的絕對值增大。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的保護(hù)器件，其特征在于，其中所述主體驅(qū)動級電路被配置成， 偏置所述感測晶體管的所述主體端子，從而補償由于所述功率晶體管從歐姆區(qū)域操作條件 轉(zhuǎn)換到飽和操作條件而引發(fā)的所述感測晶體管的所述第一電流的下降。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的保護(hù)器件，其特征在于，其中所述主體驅(qū)動級電路包括： 感測網(wǎng)絡(luò)電路，所述感測網(wǎng)絡(luò)電路提供了指示所述輸出端子上的輸出電壓的電壓；以 及 主體驅(qū)動放大器，所述主體驅(qū)動放大器具有耦合到所述感測網(wǎng)絡(luò)的輸入、以及耦合到 所述感測晶體管的所述主體端子的輸出。6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的保護(hù)器件，其特征在于，其中所述主體驅(qū)動放大器按照跟隨器 配置的形式。7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的保護(hù)器件，其特征在于，其中： 所述功率晶體管具有分別連接到所述輸入線路和所述輸出端子的導(dǎo)電端子； 所述感測網(wǎng)絡(luò)電路包括電阻器和電流發(fā)生器，所述電阻器和所述電流發(fā)生器串聯(lián)在所 述輸出端子與恒定電勢線路之間;并且 所述主體驅(qū)動放大器的輸入連接到介于所述電阻器與所述電流發(fā)生器之間的中間節(jié) 點。8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的保護(hù)器件，其特征在于，其中所述控制級電路包括控制放大 器，所述控制放大器被配置成，根據(jù)通過所述感測晶體管的第二電流，來驅(qū)動所述功率晶體 管的和所述感測晶體管的柵極端子。9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的保護(hù)器件，其特征在于， 其中所述控制級電路包括：電阻性感測元件，所述電阻性感測元件位于所述感測晶體 管與所述輸出端子之間；以及參考發(fā)生器，所述參考發(fā)生器提供參考電壓，并且具有第一端 子，所述第一端子與所述電阻性感測元件的第一端子相同；并且 其中所述控制放大器具有連接到所述電阻性感測元件的第二端子的第一輸入端子、以 及連接到所述參考發(fā)生器的第二端子的第二輸入端子。10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的保護(hù)器件，其特征在于，其中所述功率晶體管和所述感測晶 體管是MOS晶體管，并且所述感測晶體管的寬長比小于所述功率晶體管的寬長比。11. 一種電子設(shè)備，其特征在于，所述電子設(shè)備包括： 電子器件；以及 保護(hù)器件，所述保護(hù)器件包括耦合到所述電子器件的輸出節(jié)點，所述保護(hù)器件進(jìn)一步 包括： 輸入節(jié)點，所述輸入節(jié)點被配置成接收輸入電壓； 功率晶體管，所述功率晶體管具有耦合在所述輸入節(jié)點與所述輸出節(jié)點之間的導(dǎo)電節(jié) 點，并且所述功率晶體管包括控制節(jié)點； 感測晶體管，所述感測晶體管具有耦合在所述輸入節(jié)點與所述輸出節(jié)點之間的導(dǎo)電節(jié) 點，并且所述感測晶體管包括控制節(jié)點和主體節(jié)點； 控制級電路，所述控制級電路耦合到所述功率晶體管的和所述感測晶體管的控制節(jié) 點，所述控制級調(diào)整所述控制節(jié)點上的控制信號的值，以將通過所述功率晶體管的第一電 流限制于電流保護(hù)值；以及 主體驅(qū)動級電路，所述主體驅(qū)動級電路耦合到所述感測晶體管的所述主體節(jié)點，所述 主體驅(qū)動級電路在所述主體節(jié)點上生成具有根據(jù)所述功率晶體管的操作條件的值的偏置 信號，用于偏置所述感測晶體管的所述主體節(jié)點。12. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的電子設(shè)備，其特征在于，其中所述主體驅(qū)動級電路被配置 成，生成具有根據(jù)所述功率晶體管的所述導(dǎo)電節(jié)點之間的電壓的值的所述偏置信號。13. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的電子設(shè)備，其特征在于，其中所述主體驅(qū)動級電路被配置 成，響應(yīng)于所述功率晶體管從歐姆區(qū)域操作條件轉(zhuǎn)換到飽和區(qū)域操作條件，而生成所述偏 置信號，用于控制所述感測晶體管的閾值電壓。14. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的電子設(shè)備，其特征在于，所述電子設(shè)備進(jìn)一步包括電壓源， 所述電壓源耦合到所述輸入節(jié)點，以在所述輸入節(jié)點上提供輸入電壓、并且向所述電子器 件提供輸出電流。15. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的電子設(shè)備，其特征在于，其中所述電壓源是以下各項中的一 項:位于所述電子設(shè)備內(nèi)部的電池、或者位于所述電子設(shè)備外部的市電電力線。
【專利摘要】本實用新型的各個實施例涉及電氣保護(hù)器件。一種電氣保護(hù)器件，該電氣保護(hù)器件包括輸入線路、輸出端子以及功率晶體管，該功率晶體管耦合在輸入線路與輸出端子之間。感測晶體管連接在輸入線路與輸出端子之間，并且具有主體端子?？刂萍夞詈系焦β示w管和感測晶體管的對應(yīng)的控制端子，并且被配置成將功率晶體管的第一電流限制于保護(hù)值。主體驅(qū)動級耦合到主體端子，并且被配置成根據(jù)功率晶體管的操作條件來偏置感測晶體管的主體端子。
【IPC分類】H02H3/08
【公開號】CN205265223
【申請?zhí)枴緾N201520906014
【發(fā)明人】A·托雷斯, D·帕蒂
【申請人】意法半導(dǎo)體股份有限公司
【公開日】2016年5月25日
【申請日】2015年11月13日