利用溫度敏感電流減少機構進行的感性負載控制的製作方法

2023-09-17 18:43:20 2

利用溫度敏感電流減少機構進行的感性負載控制的製作方法
【專利摘要】本發明有關於感性負載的控制。本發明中利用在於按照開關元件處的溫度限定負載中的電流的最大準許值(Imax)的機構來實現控制策略以基於設定點數據生成用於開關元件的控制信號。該機構表現溫度閾值(Tshd)，例如切斷閾值。對於低於閾值的所有溫度而言在溫度上升階段期間，電流的最大準許值(Imax)保持恆定，等於上限值(Isup)。溫度一達到閾值，就使得電流的最大準許值突然等於下限值(Iinf)。最後，在溫度下降階段期間，電流的最大準許值隨著溫度減小逐漸上升回上限值。
【專利說明】利用溫度敏感電流減少機構進行的感性負載控制
[0001]本發明一般有關於例如通過脈衝寬度調製所進行的感性負載控制，並且更具體地說，有關於利用溫度敏感電流減少機構(或TDCR功能，代表「溫度依賴電流減少」的縮寫)進行的這樣的控制。
[0002]本發明特別是在汽車領域中，例如，在用於致動器的電子控制的系統中，諸如在用於節氣門的電子控制的裝置(或ETC裝置，代表「電子節氣門控制」的縮寫)或用於燃氣再循環閥的電子控制的裝置(或EGR裝置，代表「排氣再循環」的縮寫)、或用於在引擎監控等中使用的任何其它閥的電子控制的裝置、或者例如，更一般地用於由電馬達致動的設備(諸如搖窗機構)的任何其它項的電子控制的裝置中得到了應用。
[0003]通常可以通過諸如H橋的開關結構來執行通過脈衝寬度調製進行的感性負載控制。該結構包括四個功率開關，即在正電源側上的兩個「高」開關和在負電源或地側上的兩個「低」開關。
[0004]由第一高開關和第一低開關形成的第一對在它們兩個開關均閉合時能夠使得電流沿特定方向在負載中流動。由另一高開關和另一低開關形成的第二對在它們兩個開關均閉合時能夠使得電流沿相反方向在負載中流動。當兩個低開關均閉合，或者兩個高開關均閉合時，允許續流電流流動。
[0005]每個開關一般地包括一個功率MOS (代表「金屬氧化物半導體」的首字母縮寫)電晶體。用於四個MOS電晶體的模擬控制信號序列根據所確定的策略、基於設定點控制信號而產生。可以對該設定點控制信號進行脈衝寬度調製，而具有使其能夠控制注入到負載的電流量，並因而平均起來能夠控制感性負載中電流的強度的佔空比。
[0006]為了這一目的，該開關結構被交替地置於某種狀態和另一狀態，其中，在該某種狀態下，具有確定值的電流在負載中的流動被控制在一個或另一方向上，並且在該另一狀態下，準許續流電流經過閉合的兩個電晶體在負載中流動。
[0007]電壓和電流中的平緩變化(稱為「轉換速率」)在MOS電晶體的控制柵極處實現，以便避免生成電磁擾動的突然切換。
[0008]在開關處的能量損耗有兩種不同的類型:靜態損耗，是在開關閉合時通過焦耳效應產生的，以及動態損耗，與開關的切換有關。前一損耗與MOS電晶體的內部電阻Rdsw有關。後一損耗與MOS電晶體的切換速度有關。電流和電壓中的變化越慢，動態損耗越顯著。
[0009]動態損耗實質上定位在不參與續流的電晶體處。動態損耗取決於電壓中和電流中的掃掠速率(轉換速率)。
[0010]若是在負載中所吸收的電流中有尖峰，冷卻不充分，和/或周圍溫度過高，則MOS電晶體的結處的溫度，稱作「結溫」，可能升高到超過取決於所使用的技術的可接受的限制值。
[0011]這就是為什麼為了限制電晶體結溫的上升並且因此為了避免其損壞，而可能實現溫度敏感電流減少機構或TDCR機構的原因。
[0012]這樣的機構的效果是在「低」電晶體的結溫超過第一閾值(稱為報警或「警戒」閾值)、低於第二閾值(稱為切斷或「關斷」閾值)時自動減少負載中的電流，其中當超過第二閾值時MOS電晶體中的電流流動被中斷以便避免其損壞。這樣的TDCR機構幹預用於負載中的電流的最大準許值，其在用於控制電晶體中的電流的策略中被用作截止上限(highstop)。準許的最大電流被減少，並且然後可任選地再次增加，在這兩種情況下都是以線性的方式，直到達到溫度一電流平衡。在該平衡點，結溫和負載中準許的最大電流是穩定的。
[0013]這樣的TDCR機構被實現在例如來自英飛凌公司的電路TLE7209和來自意法半導體公司的L9958中，並給出令人滿意的結果。
[0014]然而，汽車領域中製造成本上的壓力正導致使用不斷地更小的封裝用於執行該類控制的集成電路。規則也促使用於與其中集成有MOS電晶體的半導體晶片連結的焊接接合的消除，並且用作為不太好的熱導體的膠來替代它們。因此，內部熱阻傾向於增加。
[0015]現在，如上文所述，實現已知類型的TDCR機構的結果是防止被控制負載中的電流可能單是以瞬態的方式達到其可能必須達到的值。規則的瞬態電流是對制定H橋尺寸進行制約的要素。
[0016]本發明的目的在於消除或者至少減輕所有或一些前述的所提到的現有技術的缺點。
[0017]為了這一目的，本發明的第一方面提出了一種用於感性負載的控制裝置，包括:
[0018]?具有至少一個開關元件的開關結構，被適配為按照設定點數據來在負載中驅動確定值的電流，
[0019]?控制單元，被設計為利用如下機構來實現控制策略以基於設定點數據生成用於開關元件的至少一個控制信號，所述機構在於按照表示在開關元件處的溫度的值將負載中的電流的最大準許值限定在上限值和下限值之間。
[0020]根據該裝置的實施例，按如下這樣的方式設計控制單元:
[0021]?在溫度上升階段期間，只要在開關元件處的溫度低於第一溫度閾值或高溫度閾值，電流的最大準許值就保持恆定，等於上限值，
[0022]?開關元件處的溫度值一達到第一溫度閾值，就突然使得電流的最大準許值等於下限值，以及
[0023]?在溫度下降階段期間，隨著開關元件處的溫度減小，電流的最大準許值被逐漸增加至上限值。
[0024]因此，通過開關元件處的溫度的更高值以及通過負載中的電流的最大準許值的更低值，可以找到平衡點，允許僅以瞬態方式達到最高溫度，因而允許處於不危害開關元件的完整性的情況之下。
[0025]如果瞬態熱現象是使得未達到高溫度閾值，則然後不存在電流的減少。在現有技術中，一超過溫度報警閾值就開始電流的減少。
[0026]本發明的第二方面有關於集成電路，其包括根據上文的第一方面的裝置。其可以例如是微控制器、ASIC (代表「應用專用集成電路」的首字母縮寫)、SoC (代表「片上系統」的縮寫)或者類似物。
[0027]本發明的第三方面有關於用於感性負載的控制方法，包括的步驟在於:
[0028]?藉助於具有至少一個開關元件的開關結構，按照設定點數據來在負載中驅動確定值的電流，
[0029]?利用在於按照在上限值和下限值之間的、表示在開關元件處的溫度的值限定負載中的電流的最大準許值的機構，來實現控制策略以基於設定點數據生成用於開關元件的至少一個控制信號。
[0030]根據該方法的實施例，所述機構為如下這樣:
[0031]?在溫度上升階段期間，只要在開關元件處的溫度低於第一溫度閾值或高溫度閾值，電流的最大準許值就保持恆定，等於上限值，
[0032]?開關元件處的溫度值一達到第一溫度閾值，就突然使得電流的最大準許值等於下限值，以及
[0033]?在溫度下降階段期間，隨著開關元件處的溫度減小，電流的最大準許值被逐漸增加至上限值。
[0034]在該裝置和方法的實施例中，設定點數據可以是周期性設定點控制信號的佔空t匕。這些實施例允許通過脈衝寬度調製控制感性負載中的電流。
[0035]例如，負載中的電流的最大準許值的下限值可以是大約2.5A。這樣的電流允許在不導致切斷的情況下由小的電馬達推動的機構來執行降級模式下的功能。這減少了操作缺陷的嚴重性。
[0036]還例如，高溫度閾值可以實質地等於170°C，並因此對應於已知TDCR機構的切斷溫度。另外聲明，高溫度閾值可以是切斷閾值，其值實質地等於例如170°C。
[0037]此外，在實施例中，該機構和方法為如下這樣:如果在溫度上升階段期間溫度大於比高溫度閾值低的所確定的第二閾值或低溫度閾值，同時低於所述高閾值，而持續大於所確定的時間延遲的時間段，則然後在溫度下降階段期間電流的最大準許值被逐漸增加到上限值之前突然使得電流的最大準許值等於下限值。通過這種方式，確保避免破壞開關元件。
[0038]例如，低溫度閾值的值可以實質地等於小於高閾值10%到15%的值，即例如當高閾值等於170°C時為150°C。低溫度閾值對應於常規TDCR機構中限制電流的減少的開始。
[0039]當閱讀下面的描述時，本發明的其它特性和優點將變得進一步明顯。下面的描述是純說明性的，且必須關於隨附的附圖進行閱讀，在附圖中:
[0040]-圖1a-1c為圖解通過藉助於H橋進行脈衝寬度調製來控制感性負載的圖，
[0041]-圖2a和2b為脈衝寬度調製的周期性設定點控制信號，以及被控制的感性負載中的電流的演變的圖，
[0042]-圖3a和3b為引起被控制的感性負載中的電流的限制的脈衝寬度調製的周期性設定點控制信號的圖，
[0043]-圖4是根據實施例的示例性控制裝置的功能圖，
[0044]-圖5是圖解根據現有技術的溫度敏感電流減少機構的原理的圖，
[0045]-圖6是圖解根據實施例的溫度敏感電流減少機構的原理的圖，以及
[0046]-圖7是圖解在根據圖6的機構的示例性實現中電流的減少的圖。
[0047]參見圖1a到lc，用於諸如電馬達I的感性負載的控制裝置例如包括「H橋」類型的開關結構。
[0048]這樣的開關結構包括四個開關，每個開關具有例如一個MOS功率電晶體。第一電晶體Ml連接在被帶至例如電池電壓Vbat的正電源端子與馬達的第一端子之間。第二電晶體M2連接在馬達的所述第一端子與例如地端子Gnd之間。第三電晶體M3連接在馬達的第二端子和地端子Gnd之間。最後，第四電晶體M4連接在正電源端子Vbat和馬達的所述第~■端子之間。電晶體Ml和M4稱為聞側電晶體(「聞側」)，並且電晶體M2和M3稱為低側電晶體(「低側」)。可以根據三種可能的狀態對橋進行控制。
[0049]在第一狀態下，由高側電晶體Ml和低側電晶體M3構成的一對電晶體在這些電晶體導通(開關閉合)時使得電流能夠在第一方向上從Vbat到Gnd流經馬達1，如圖1a中箭頭指示那樣。電晶體M2和M4然後關斷(開關打開)。
[0050]相反地，在第二狀態下，由低側電晶體M2和高側電晶體M4構成的一對電晶體在這些電晶體導通(開關閉合)時使得電流能夠在相反方向上仍然從Vbat到Gnd流經馬達1，如圖1b中箭頭所指示那樣。電晶體Ml和M3然後關斷(開關打開)。
[0051]最後，在圖1c所圖解的第二狀態下，聞側電晶體Ml和M4關斷(開關打開)，並且低側電晶體M2和M3導通(開關閉合)。這使得能夠在電晶體Ml打開後，以經由M2和M3流到地Gnd的電流的形式釋放積累在感性負載中的能量，如圖1c中箭頭所表示。該狀態被提及為「續流」狀態。可在前面提到的第一狀態或第二狀態中的H橋的操作之後操控續流狀態。還可通過導通的高側電晶體(Ml和M4閉合)和打開的低側電晶體(M2和M3打開)來實現該續流狀態。
[0052]將領會本發明不受到開關結構類型的限制。特別是，其還應用於半橋開關結構或者單個功率開關。同樣，圖1a-1c所示的功率開關或開關的實施例僅僅是非限制性的示例。替代MOS電晶體，這些開關中的每一個均可包括另一類型的場效應電晶體(FET)、雙極電晶體(BJT，代表「雙極結型電晶體」的縮寫)、IGBT電晶體(代表「絕緣柵雙極電晶體」的縮寫)等。它們還可以包括這樣的電晶體的組裝，可選地具有其它組件諸如電阻器、電容器坐寸ο
[0053]對負載I中電流的控制可通過對具有給定的設定點佔空比的周期性設定點控制信號進行脈衝寬度調製(PWM)來執行，給定的設定點佔空比用於生成用於電晶體橋的開關信號。
[0054]如圖2a中表示那樣，這樣的PWM設定點控制信號在每個周期至少在第一持續時間內處於來自高和低邏輯狀態中的第一確定的邏輯狀態，並在該周期的其餘部分期間處於另一邏輯狀態。在圖中所示的示例中，PWM信號在低於周期T的持續時間h內處於高邏輯狀態。設定點佔空比d_由如下給好處:
[0055]dcom = t0/T (I)
[0056]設定點佔空比dram可以在0%到100%之間變化。其最經常用在10%到30%的跨度內。瞬態電流對應於80%到100%的跨度。
[0057]圖2b示出了響應於圖2a的PWM設定點控制信號獲得的負載(此處為馬達I)中的電流Im的瞬時值的演變。
[0058]在PWM信號的激活時段期間，也就是說，例如，當該信號處於高邏輯狀態時，電流Im增加至確定的標稱值。按照想要的馬達旋轉方向，H橋然後被分別控制在由圖1a和Ib所圖解的第一或第二狀態。
[0059]在PWM信號的去激活時段期間，也就是說在該信號處於低邏輯狀態時的示例中，電流Im減小至零值。H橋然後被控制在圖1c所圖解的第三狀態，或者續流狀態。
[0060]因為馬達所構成的負載的感性本質，電流Im以平緩坡度上升和下降，而不像PWM信號的方形邊緣那樣。
[0061]電流Im的平均值由以下給出:
[0062]= dcom X Vbat X 1/R (2)
[0063]其中R為電路的總電阻(主要為馬達I的電阻)。
[0064]圖3a和3b示出針對高值的佔空比，值Im可能被限制為值Imax。這通過每當Im超過Imax時就短暫地強制為續流狀態來實現。
[0065]在圖4中示意性地呈現控制裝置的實施例。
[0066]該裝置包括控制單元2，例如微控制器、ASIC電路、微處理器、SoC或類似物。
[0067]單元2接收⑶E和DIR作為輸入控制信號並接收時鐘信號CLK。其作為輸出遞送用於對馬達I進行供給的H橋的MOS電晶體的控制信號，為了圖的清楚和本公開簡明起見，其中在此僅表示馬達I的圖1a-1c中的電晶體MI和M2。類似的，將僅僅只針對電晶體Ml詳述用於生成掃掠速率(轉換速率)的部件。這些部件包括被控制電流源21和被控制電流源31，其分別被設計為對電晶體Ml的控制柵極充電和放電。電流源21和31分別由控制單元2生成的信號S21和信號S31控制。例如，電流的坡度(轉換速率)可以為3A/ys的量級，電壓的坡度可為4ν/μ s的量級。電晶體M2直接由控制單元2生成的信號S41進行控制。檢測器41遞送邏輯信號12，其信號通知單元2通過電晶體M2的電流超過了 Imax。信號ref，其被連結至比較器的輸入，與Imax成比例。其還是可由控制單元2的輸出遞送的信號。
[0068]在控制單元2的輸入側，信號DIR例如為二進位邏輯信號，其控制馬達的旋轉方向，也就是說，通過H橋的電流的流動方向(見圖1a和lb)。信號CDE為PWM類型的設定點控制信號，具有設定點佔空比d.，其確定供給負載的電流量，並因此確定馬達I的速度和/或轉矩。
[0069]控制單元2還接收信號Temp，其表示用作由H橋構成的開關結構中的開關的功率電晶體的結處的溫度Tj。其可以是模擬信號或還可以是數位訊號，在為模擬信號的情況下，在接收該模擬信號的輸入處單元2可包括模擬一數字轉換器，在數位訊號的情況下，數位訊號的最簡單表達是採用2比特(每個溫度閾值I比特)。其可由任何適當的溫度傳感器產生。
[0070]例如通過軟體和/或通過硬連線邏輯，設計控制單元2以實現用於開關結構的控制策略。通過實現該策略所給出的控制實質上取決於信號⑶E和DIR，其確定用於馬達I中的電流Im的一階設定點。
[0071]此外，若干個機構使得可以就電流而言完善設定點以便特別是確保特定數量的保護。特別地，單元2實現溫度敏感電流減少機構或TDCR機構。該機構在於使值Imax變化，幹預控制策略，並且其對應於用於馬達中的電流Im的最大準許值。
[0072]圖5的曲線圖圖解利用根據介紹中闡述的現有技術的TDCR功能獲得的電流限制。
[0073]這樣的機構作用於值Imax從而幹預開關結構控制策略。更特別地，該機構在該結構的MOS電晶體的結溫Tj超過與報警溫度相對應的第一閾值Tw時減少Imax的值。溫度Tj可以是4個傳感器(每個電晶體一個傳感器)的溫度的最大值或者也可以由放置在4個電晶體的安裝區域的中心處的單個傳感器測量。
[0074]這樣，只要溫度Tj低於Tw，Imax的值就恆定，等於確定的值。馬達中的電流Im的值是按照設定點控制信號⑶E的佔空比d_確定。給出作為Tj的函數的Imax的曲線40的對應部分40a，其在圖5的曲線圖上表示出來，為水平的筆直部分(或者具有輕微的負斜率)。
[0075]然而，對於超出Tw的Tj的值，Imax的值在Tj增加時線性減小。如圖5的曲線圖上所表示的，給出作為Tj函數的Imax的曲線的對應部分40b為具有負斜率的筆直部分。當溫度Tj下降時，Imax的值增加。從而操作在圖5中所標識的操作點41附近穩定。溫度Tj的下降可能源自參數Imax的值的減小，特別是當馬達中的電流Im被控制為其最大值或接近該最大值的值時。其還可源自其它原因，例如源自當電流中出現瞬態高設定點時設定點控制信號⑶E的佔空比d_的減小。
[0076]在所有情況下，都不準許溫度Tj的值超出第二閾值Tshd，第二閾值Tshd對應於切斷(或「關斷」)溫度，其大於對應於報警溫度的第一閾值Tw。這就是為什麼對於超出Tshd的Tj的值要中斷對MOS電晶體中的任何電流的控制以避免其損壞。
[0077]總之，對於負載中的電流(也就是對於馬達中的電流Im)的最大準許值Imax在用於MOS電晶體結處的溫度Tj的小的值的高極值和用於與切斷溫度對應的第二閾值Tshd的低極值之間變化。此外，作為溫度Tj的函數，對於大於對應於報警溫度的第一閾值Tw的Tj值來說，值Imax服從逆線性變化。一方面負載中的電流的最大準許值Imax與另一方面結溫之間的平衡點實質地通過所述電流的上值和所述溫度的下值來達到(也就是說，到可能的振蕩內，其可能發生在操作點附近)。
[0078]在示例中，第一閾值Tw為150°C的量級，並且第二閾值Tshd為170°C量級，以保證作為汽車領域中的標準的8000小時的使用壽命。確實已知的是，電晶體的壽命與在過高溫度下的操作中花費的時間成反比。阿累尼烏斯定律指示，操作溫度每增加10°C，壽命就減半。例如，如果電晶體能夠在150°C下操作1000小時，則其將在160°C下操作500小時，170°C下操作250小時等。因此，8000小時必須與熱曲線(在每個溫度下花費的總時間)相聯繫。通常通過在150°C的結溫下固定1000小時來評估產品(就像應當在120°C的結溫下花費8000小時)。
[0079]然而，想要使用更便宜的電晶體，因此不會像那麼大(也就是說具有更窄的柵極)，其表現出比常規電晶體更高的內電阻Rdsw和類似地更高的熱阻。因此在恆定的電流值下電晶體的結溫更高，或者，作為必然的結果，對於TDCR機構的相同的溫度閾值來說最大準許電流Imax更低。因此在這兩方面經受對熱性能雙重影響。由此可以得出，由於TDCR機構的原因，更罕有可能利用可得到的最大電流來對負載進行供電，並且這在特定應用中和/或使用環境下可能是有害的。
[0080]為了補償該現象以及允許利用可能瞬態地超過對應圖5報警溫度Tw的第一閾值的負載電流來進行操作，提出了對於已知TDCR機構的替換。
[0081]下面的想法在於非常輕微地減少壽命，以便瞬態地允許負載在最大電流下甚至在超過報警溫度時操作。事實上，期望的瞬態電流是相對頻繁的，但不表示顯著的總的持續時間並且幾乎不影響壽命。
[0082]參見圖6的曲線圖，所提出的機構可在閾值Tsup的情況下進行操作。如果所有其它情況相同，則該閾值可以例如與現有技術的機構的閾值Tshd(切斷閾值)相同。例如，Tsup因此也可以等於約170°C。
[0083]對於負載中的電流(馬達中的電流Im)而言所準許的最大值Imax仍然在針對在MOS電晶體的結處的溫度Tj的小值的高極值Isup和針對大於閾值Tsup的溫度值的低極值Iinf之間變化。
[0084]然而，給出作為Tj的函數的Imax的值的曲線表現出滯後，如將在閱讀隨後內容時理解的那樣。
[0085]在溫度上升階段期間，在不修改對於維持在高極值Isup處的負載中的電流而言所準許的最大值Imax的情況下，MOS電晶體的結溫的值Tj增加，直至其達到溫度Tsup。
[0086]當溫度Tj達到閾值Tsup (低於或等於切斷溫度)時，對於負載中的電流而言所準許的最大值Imax突然下降到低極值Iinf。表述「突然」被理解為意味著作出規定以立即獲得負載中的電流的最大減少。值Iinf可以是零，因此對應於負載中的電流的總的歸零。然而，優選地，Iinf關於高極值Isup非常低但不為零，以便允許負載維持操作，即便如此這也造成降級的操作模式。例如，低極值可以等於2.5A。當然可以按照所涉及的應用設想關於極高溫度的值低的其它值。我們還要注意到，負載中的電流服從電感中的變化規律，並且因此，存在其間Im可能大於Imax的瞬態感應放電電流。
[0087]最後，在必然跟隨負載中的電流的減小的溫度下降階段期間，準許值Imax例如線性地增加。其可針對溫度Tj的給定值Tinf恢復高極值I sup。值Tinf對應於返回到針對負載中的電流而言所準許的最大值Imax Isup的高極值Isup的溫度。可以設定系統尺寸以使得值Tinf可以實質地等於與現有技術的機構的報警溫度(例如先前所指示的150°C )對應的值Tw。以這種方式，並且如果所有其它情況都等同，則操作特性不關於溫度下降階段被修改。
[0088]將注意到由於所使用的新電晶體的熱阻大於目前為止所使用的電晶體的熱阻，因此溫度一直變化得更快。電晶體不在溫度Tsup處或者接近後者的溫度處維持很長時間。但是已經立即降低了電流值這一事實不會立即跟隨有效果。溫度僅僅以按著負載中的電流的衰減的時間常數的節律下降。Tj因此可以略微超過溫度Tsup。在切斷溫度等於值Tsup的情況下，切斷前的時間延遲使得可能防止後者在諸如這些的瞬態現象期間發生。
[0089]將理解的是，本發明的實施例使得可能在要求大瞬態電流(也就是說引起溫度上升超過閾值Tsup的電流)時超出將由圖5所圖解的現有技術的TDCR機構所強加的以電流方式的限制。一方面負載中的電流的所準許的最大值Imax與另一方面結溫Tj之間的平衡點通過所述電流的更低值和所述溫度的更高值達到。這種操作方式與先前提到的現有技術的TDCR機構的特性完全相反。
[0090]假定控制裝置因此被強迫在環境溫度足夠高的情況下在2%的壽命(即，160小時)中每5秒就瞬態地操作在等於閾值Tsup的溫度下70毫秒，這表示在Tj = Tsup的情況下少於4個操作小時。對於Tsup = 180°C，阿累尼烏斯定律給出，關於120°C，加速因子為64。這表明著這4個小時等同於120°C的256個小時，也就是說3%的壽命。
[0091]這樣，以略微削減電晶體壽命的可用限度為代價，以瞬態的方式規避阻止在必要的時候從可用的最大電流受益的現有技術的TDCR機構的限制作用。
[0092]將注意到可能發生如下情況，結溫Tj超過現有技術的機構的報警閾值Tw並在該閾值以上維持一定的持續時間但從不達到溫度Tsup。如果該持續時間相對地長，則該情形例如可能導致MOS電晶體被破壞。
[0093]這就是為什麼一些實施例設想出將參照圖7的曲線圖解釋的安全特徵。
[0094]在這些實施例中，事實上，如果在溫度上升階段期間溫度Tj高於溫度閾值Tinf，低於溫度閾值Tshd，同時在大於確定的時間延遲(例如2s)的持續時間低於所述閾值Tsup,則負載中的電流的最大準許值Imax突然減小至下限值Iinf。這裡設想的典型情況對應於圖7中的曲線部分63。電流Imax的快速減小由曲線部分63圖解。當電流已減小時，溫度Tj再次下落並且電流Imax能夠然後隨著開關元件處的溫度減小被逐漸增加到上限值Isup0這由曲線部分64圖解。
[0095]將注意到，圖7的曲線能夠在平衡點61處穩定。這裡再次地通過溫度的更高值和所準許的最大電流Imax的更低值達到該平衡。
[0096]在圖7所示的示例中，低閾值的值可對應於現有技術的TDCR機構的報警閾值Tw的值。以一般的方式，可以參照高閾值的值限定閾值Tinf的值。在Tsup = 170°C且Tinf=150°C的示例中，低閾值的值實質地等於比高閾值的值小12%的值。
[0097]已經僅僅通過圖解的方式給出上文的描述，並且上文的描述不對本發明的範圍進行限制。任何技術上能夠想到的變形實施例可能優選於所描述的實施例。
[0098]特別地，可在實現控制單元2的微控制器中基於外部模擬信號執行表示在MOS電晶體的P-N結處的溫度Tj的數位訊號Temp的生成。該數位訊號temp還可對應於兩個模擬比較器的輸出，指示閾值Tinf和Tsup的交叉。
[0099]類似的，溫度閾值的值不限制於在此純以圖解的方式給出的示例，並且可以是適合於應用的需要的任何值。
[0100]最後，本發明當然應用於對任何感性負載的控制，而不單是應用於電馬達的控制。例如，這可能牽涉具有固定線圈和運動芯(或者相反的情況)的電磁致動器。
【權利要求】
1.一種用於感性負載的控制裝置，包括: ?具有至少一個開關元件的開關結構，被適配為按照設定點數據(CDE)來在負載中驅動確定值的電流， ?控制單元(2)，被設計為利用如下機構來實現控制策略以基於設定點數據(CDE)生成用於開關元件的至少一個控制信號(S21，S31)，所述機構在於按照表示在開關元件處的溫度的值將負載中的電流的最大準許值(Imax)限定在上限值(Isup)和下限值(Iinf)之間， 其特徵在於所述機構使得其表現為用於如下的手段: ?在溫度上升階段期間，只要在開關元件處的溫度低於第一溫度閾值(Tsup)，就保持電流的最大準許值(Imax)恆定,等於上限值(Isup), ?開關元件處的溫度值一達到第一溫度閾值(Tsup)，就突然使得電流的最大準許值等於下限值(Iinf)，以及 ?在溫度下降階段期間，隨著開關元件處的溫度減小，準許電流的最大準許值逐漸上升回上限值(Isup)，從而找到平衡點。
2.如權利要求1中所述的裝置，其中設定點數據是周期性的設定點控制信號的佔空比。
3.如權利要求1或權利要求2中所述的裝置，其中負載中的電流的最大準許值(Imax)的下限值(Iinf)為約2.5A。
4.如權利要求1至3中任意一項所述的裝置，其中第一溫度閾值(Tsup)為切斷閾值，其值實質地等於例如170°C。
5.如權利要求4中所述的裝置，其中所述機構為使得進一步地，如果在溫度上升階段期間溫度大於比第一溫度閾值(Tsup)低的第二確定的溫度閾值、同時低於所述第一溫度閾值(Tsup)的持續時間大於確定的時間延遲，則然後在溫度下降階段期間電流的最大準許值將在被準許逐漸上升回上限值(Isup)之前被突然減小至下限值(Iinf)。
6.如權利要求5中所述的裝置，其中第二溫度閾值的值實質地等於比第一閾值小10%至15%的值，即例如150。。。
7.如權利要求1至6中任意一項所述的裝置,其中開關元件包括電晶體,例如MOS電晶體。
8.一種集成電路，其特徵在於其包括如權利要求1至7中任意一項所述的裝置。
9.一種用於感性負載的控制方法，包括在於如下的步驟: ?藉助於具有至少一個開關元件的開關結構，按照設定點數據(CDE)來在負載中驅動確定值的電流， ?利用在於按照在上限值(Isup)和下限值(Iinf)之間的、表示在開關元件處的溫度的值限定負載中的電流的最大準許值(Imax)的機構，來實現控制策略以基於設定點數據(OTE)生成用於開關元件的至少一個控制信號(S21，S31)， 其特徵在於所述機構為使得: ?在溫度上升階段期間，只要在開關元件處的溫度低於第一溫度閾值(Tsup)，電流的最大準許值(Imax)就保持恆定，等於上限值(Isup)， ?開關元件處的溫度值一達到第一溫度閾值(Tsup)，就突然使得電流的最大準許值(Imax)等於下限值(Iinf),以及 ?在溫度下降階段期間，隨著開關元件處的溫度減小，準許電流的最大準許值(Imax)逐漸上升回上限值(Isup)。
10.如權利要求9所述的方法，其中設定點數據是周期性的設定點控制信號的佔空比。
11.如權利要求9或權利要求10所述的方法，其中負載中的電流的最大準許值(Imax)的下限值(Iinf)為約2.5A。
12.如權利要求10至11中任意一項所述的方法，其中第一溫度閾值(Tsup)為切斷閾值(Tj)，其值實質上等於例如170°C。
13.如權利要求12所述的方法，其中所述機構為使得進一步地，如果在溫度上升階段期間溫度大於比第一溫度閾值(Tsup)低的第二確定的溫度閾值、同時低於所述第一閾值(Tsup)的持續時間大於確定的時間延遲，則然後隨著開關元件處的溫度減小，電流的最大準許值(Imax)將在被準許逐漸上升回上限值(Isup)之前被突然減小至下限值(Iinf)。
14.如權利要求13所述的方法，其中第二溫度閾值的值實質地等於比第一閾值小10%至15%的值，即例如150。。。
【文檔編號】H02M1/32GK104205636SQ201280063784
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2012年12月17日 優先權日:2011年12月21日
【發明者】A·帕斯誇萊託 申請人:法國大陸汽車公司, 大陸汽車有限公司