本技術(shù)涉及智能半導(dǎo)體開關(guān)領(lǐng)域，尤其涉及一種智能電子開關(guān)、集成電路芯片、芯片產(chǎn)品和機(jī)電設(shè)備。

背景技術(shù)：

1、近些年來,隨著汽車市場的茁壯成長，尤其是電動汽車市場的發(fā)展，例如電動乘用車市場、電動商務(wù)車市場，對汽車電子元器件的需求越來越多。汽車?yán)锩嫘枨蟊容^多的電子元器件為繼電器，用于導(dǎo)通或者斷開某條負(fù)載線路。然而，繼電器本身具有一些缺點(diǎn)，例如開、關(guān)延遲時間較長，繼電器本身昂貴、體積較大等。

2、隨著半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展，已經(jīng)研發(fā)成功了智能電子開關(guān),用于替代傳統(tǒng)的繼電器，智能電子開關(guān)通常用于將負(fù)載與電池進(jìn)行耦合，是一種控制負(fù)載線路通斷的電子元件。智能電子開關(guān)還具有一個或多個診斷能力和保護(hù)特征,例如對抗過溫、過載、過流和短路事件。例如,在智能電子開關(guān)中具有功率開關(guān),并且在過溫、過載、過流或短路事件等情形中功率開關(guān)斷開，使得電池與負(fù)載的通路斷開。

3、現(xiàn)有的智能電子開關(guān)連接的負(fù)載類型包括容性負(fù)載，當(dāng)功率開關(guān)剛導(dǎo)通時，容性負(fù)載會導(dǎo)致功率開關(guān)上會有很大的電流流過，從而有可能引起過流事件或者過溫事件，當(dāng)過流事件或者過溫事件發(fā)生后，功率開關(guān)會被控制斷開，其后過了一定時間或者溫度恢復(fù)正常后功率開關(guān)又會重新開啟導(dǎo)通，當(dāng)過流事件或者過溫事件出現(xiàn)次數(shù)較多時，可能會判斷為異常。然而，現(xiàn)有的智能電子開關(guān)引起過流事件或者過溫事件的類型有很多種，不限于容性負(fù)載異常引起過流事件或者過溫事件，還可能有其他眾多因素導(dǎo)致發(fā)生過流事件或者過溫事件，現(xiàn)有技術(shù)沒有作區(qū)分，從而現(xiàn)有的智能電子開關(guān)缺乏對容性負(fù)載是否異常進(jìn)行有效監(jiān)控。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本技術(shù)實(shí)施例所要解決的技術(shù)問題在于，針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種智能電子開關(guān)、集成電路芯片、芯片產(chǎn)品和機(jī)電設(shè)備?？捎行У谋O(jiān)控容性負(fù)載是否異常。

2、為了解決上述技術(shù)問題，本技術(shù)實(shí)施例第一方面提供一種智能電子開關(guān)，包括：

3、電源供電端、電源接地端、負(fù)載輸出端、開關(guān)控制單元，其中，所述電源供電端用于與電池的正極連接，所述電源接地端用于與電池的負(fù)極連接，所述負(fù)載輸出端用于與容性負(fù)載的第一端連接；

4、功率開關(guān)，其第一端與電源供電端或者電源接地端連接，其第二端與負(fù)載輸出端連接以用于與容性負(fù)載串聯(lián)，其控制端與開關(guān)控制單元連接，所述開關(guān)控制單元用于控制所述功率開關(guān)開啟導(dǎo)通或者關(guān)斷截止；

5、電容端，其用于與第一電容的第一端連接，所述第一電容的第二端與所述容性負(fù)載的第二端連接，所述第一電容的容值與所述容性負(fù)載的容值成比例；

6、電流采樣單元，其與所述電容端連接以用于與第一電容串聯(lián)，所述電流采樣單元對流過功率開關(guān)的電流進(jìn)行采樣，且流過電流采樣單元的電流與流過功率開關(guān)的電流成比例；

7、異常檢測單元，其與負(fù)載輸出端、電容端連接，當(dāng)功率開關(guān)導(dǎo)通后所述電容端的電壓、所述負(fù)載輸出端的電壓滿足預(yù)設(shè)條件時所述異常檢測單元輸出異常信號，所述異常信號用于表征所述容性負(fù)載異常。

8、可選的，所述異常檢測單元還接入第一參考電壓、第二參考電壓；所述預(yù)設(shè)條件為所述電容端的電壓到達(dá)第一參考電壓所需的時間與所述負(fù)載輸出端的電壓到達(dá)第二參考電壓所需的時間相差大于或等于第一預(yù)設(shè)時長。

9、可選的，所述第一參考電壓與所述第二參考電壓相等；或者，

10、所述異常檢測單元包括第一電壓比較器、第二電壓比較器和計(jì)時比較單元，其中，所述第一電壓比較器的第一輸入端與負(fù)載輸出端連接，其第二輸入端接入第一參考電壓，其輸出端與計(jì)時比較單元連接，所述第二電壓比較器的第一輸入端與電容端連接，其第二輸入端接入第二參考電壓，其輸出端與計(jì)時比較單元連接，當(dāng)所述第一電壓比較器輸出端和第二電壓比較器輸出端其中之一的信號變化時所述計(jì)時比較單元開始計(jì)時，所述計(jì)時比較單元接入所述第一預(yù)設(shè)時長，當(dāng)另一個電壓比較器輸出端信號變化時計(jì)時比較單元將當(dāng)前的計(jì)時時長與第一預(yù)設(shè)時長進(jìn)行比較，當(dāng)當(dāng)前的計(jì)時時長大于或等于第一預(yù)設(shè)時長時所述計(jì)時比較單元輸出異常信號；或者，

11、所述異常檢測單元包括第一電壓比較器、第二電壓比較器、第一計(jì)時單元、第二計(jì)時單元、時長減法器和時長比較器，其中，所述第一電壓比較器的第一輸入端與負(fù)載輸出端連接，其第二輸入端接入第一參考電壓，其負(fù)載輸出端與第一計(jì)時單元連接，所述第二電壓比較器的第一輸入端與電容端連接，其第二輸入端接入第二參考電壓，其負(fù)載輸出端與第二計(jì)時單元連接，所述時長減法器與第一計(jì)時單元、第二計(jì)時單元連接，所述時長比較器與所述時長減法器連接，所述時長比較器還接入第一預(yù)設(shè)時長；其中，當(dāng)所述功率開關(guān)開始導(dǎo)通時所述第一計(jì)時單元、所述第二計(jì)時單元開始計(jì)時，當(dāng)所述第一電壓比較器輸出端的信號變化時所述第一計(jì)時單元輸出第一計(jì)時時長，當(dāng)所述第二電壓比較器負(fù)載輸出端的信號變化時所述第二計(jì)時單元輸出第二計(jì)時時長，所述時長減法器將第一計(jì)時時長與第二計(jì)時時長相減以得到時長差值，所述時長比較器將所述時長差值與所述第一預(yù)設(shè)時長進(jìn)行比較，當(dāng)時長差值大于或等于第一預(yù)設(shè)時長時所述時長比較器輸出異常信號。

12、可選的，所述異常檢測單元還接入第一參考時長、第二參考時長；所述預(yù)設(shè)條件為經(jīng)過第一參考時長充電所述電容端的電壓與經(jīng)過第二參考時長充電所述負(fù)載輸出端的電壓的差值大于或等于第三預(yù)設(shè)電壓。

13、可選的，所述第一參考時長與所述第二參考時長相等；或者，

14、所述異常檢測單元包括計(jì)時器、電壓減法器和第三電壓比較器，其中，計(jì)時器接入第一參考時長、第二參考時長，電壓減法器與計(jì)時器、負(fù)載輸出端、電容端連接，電壓減法器的輸出端與第三電壓比較器連接，第三電壓比較器還接入第三預(yù)設(shè)電壓；其中，當(dāng)所述功率開關(guān)開始導(dǎo)通時所述計(jì)時器開始計(jì)時，當(dāng)所述計(jì)時器計(jì)時到第一參考時長時所述電壓減法器獲得負(fù)載輸出端的電壓，當(dāng)所述計(jì)時器計(jì)時計(jì)時到第二參考電壓時所述電壓減法器獲得電容端的電壓，所述電壓減法器將獲得的負(fù)載輸出端的電壓、電容端的電壓進(jìn)行相減以得到電壓差值，電壓減法器將電壓差值輸出給所述第三電壓比較器，所述第三電壓比較器將所述電壓差值與所述第三預(yù)設(shè)電壓進(jìn)行比較，當(dāng)電壓差值大于或等于第三預(yù)設(shè)電壓時所述第三電壓比較器輸出異常信號。

15、可選的，所述第一電容的容值與容性負(fù)載的容值的比值為第一比值，所述電流采樣單元生成的電流與流過功率開關(guān)的電流的比值為第二比值，所述第一比值與所述第二比值相等。

16、可選的，所述電流采樣單元包括第一半導(dǎo)體開關(guān)，所述第一半導(dǎo)體開關(guān)與功率開關(guān)的類型相同，所述第一半導(dǎo)體開關(guān)的第一端與功率開關(guān)的第一端連接，其第二端與電容端連接，其控制端與功率開關(guān)的控制端連接，其中，流過第一半導(dǎo)體開關(guān)的電流小于流過功率開關(guān)的電流。

17、可選的，所述電流采樣單元還包括運(yùn)算放大器和第三半導(dǎo)體開關(guān)，其中，所述運(yùn)算放大器的第一輸入端與功率開關(guān)的第二端連接，所述運(yùn)算放大器的第二輸入端與第一半導(dǎo)體開關(guān)的第二端連接，所述運(yùn)算放大器的負(fù)載輸出端與第三半導(dǎo)體開關(guān)的控制端連接，所述第三半導(dǎo)體開關(guān)的第一端與所述第一半導(dǎo)體開關(guān)的第二端連接，所述第三半導(dǎo)體開關(guān)的第二端與電容端連接。

18、可選的，所述智能電子開關(guān)還包括第二半導(dǎo)體開關(guān)，所述第二半導(dǎo)體開關(guān)的第一端與電容端連接，其第二端與電源接地端或者電源供電端連接，所述第二半導(dǎo)體開關(guān)用于釋放所述第一電容上的電荷。

19、可選的，所述電容端還用于與第一電阻的第一端連接，所述第一電阻的第二端與所述容性負(fù)載的第二端連接，其中，所述第一電阻的阻值與所述容性負(fù)載的阻值成比例，且所述第一電容的容值與所述容性負(fù)載的容值的比值和所述第一電阻的阻值與所述容性負(fù)載的阻值的比值相等。

20、本技術(shù)實(shí)施例第二方面提供一種集成電路芯片，包括上述智能電子開關(guān)，其中，所述電源供電端為電源供電引腳，所述電源接地端為電源接地引腳，所述負(fù)載輸出端為負(fù)載輸出引腳，所述電容端為電容引腳。

21、本技術(shù)實(shí)施例第三方面提供一種芯片產(chǎn)品，包括上述智能電子開關(guān)，其中，所述智能電子開關(guān)除功率開關(guān)之外的元件位于第一集成電路芯片上，所述功率開關(guān)位于第二集成電路芯片上；

22、其中，所述電源供電端為電源供電引腳，所述電源接地端為電源接地引腳，所述負(fù)載輸出端為負(fù)載輸出引腳，所述電容端為電容引腳，所述電源供電引腳、電源接地引腳、電容引腳位于第一集成電路芯片上，所述負(fù)載輸出引腳位于第二集成電路芯片上。

23、本技術(shù)實(shí)施例第四方面提供一種機(jī)電設(shè)備，包括上述智能電子開關(guān)或者上述的集成電路芯片或者上述的芯片產(chǎn)品；

24、還包括電池、容性負(fù)載和微處理器，其中，所述電池的正極與電源供電端連接，所述電池的負(fù)極與所述電源接地端連接，所述容性負(fù)載的第一端與所述負(fù)載輸出端連接，所述容性負(fù)載的第二端與所述電源接地端或者所述電源供電端連接，所述微處理器與所述智能電子開關(guān)連接。

25、可選的，所述機(jī)電設(shè)備包括汽車。

26、本實(shí)施例中通過智能電子開關(guān)包括電容端、電流采樣單元和異常檢測單元，電容端用于與第一電容的第一端連接，第一電容的容值與容性負(fù)載的容值成比例，通過如此設(shè)置，智能電子開關(guān)連接不同的容性負(fù)載，可以根據(jù)容性負(fù)載選擇相匹配的第一電容，從而實(shí)現(xiàn)智能電子開關(guān)內(nèi)的預(yù)設(shè)條件不用改變，不需要更改智能電子開關(guān)內(nèi)部的電路和邏輯，智能電子開關(guān)的負(fù)載輸出端可以連接各種規(guī)格的容性負(fù)載，有利于提升智能電子開關(guān)的應(yīng)用范圍。而且流過電流采樣單元的電流與流過功率開關(guān)的電流成比例，從而流入第一電容內(nèi)的電流與流入容性負(fù)載內(nèi)的電流成比例，從而第一電容的充電過程與容性負(fù)載的充電過程相類似，第一電容充電會引起電容端的電壓改變，容性負(fù)載充電會引起負(fù)載輸出端的電壓改變，當(dāng)電容端的電壓、負(fù)載輸出端的電壓滿足預(yù)設(shè)條件時異常檢測單元輸出異常信號，也即當(dāng)?shù)谝浑娙莸某潆娺^程與容性負(fù)載的充電過程相差較大時，此時電容端的電壓、負(fù)載輸出端的電壓會相差較大，會導(dǎo)致電容端、負(fù)載輸出端滿足預(yù)設(shè)條件，從而本技術(shù)可以有效監(jiān)控容性負(fù)載是否出現(xiàn)異常。