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开关器件中的测量

阅读：280发布：2020-05-08

专利汇可以提供开关器件中的测量专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且公开了开关器件中的测量。磁阻传感器用于测量开关的负载电流。在一些实现中，另外可以使用另外的电流传感器。在其它实现中，可以提供多于一个的磁阻传感器。，下面是开关器件中的测量专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种测量器件，包括：
开关，其包括控制端子、第一负载端子和第二负载端子，
放大器，
磁阻传感器桥，包括多个磁阻传感器，并且被配置为测量在所述第一负载端子与所述第二负载端子之间流动的电流，其中所述多个磁阻传感器中的第一磁阻传感器包括沿着所述第一磁阻传感器的多个可选择的分接头，并且其中所述多个可选择的分接头可切换以耦合到所述放大器，以及
基于电流镜的传感器，其用于测量所述第一负载端子与所述第二负载端子之间的所述电流。
2.根据权利要求1所述的器件，其中所述多个磁阻传感器还包括第二磁阻传感器，其中所述第一磁阻传感器和所述第二磁阻传感器被配置用于不同的测量范围。
3.根据权利要求1所述的器件，其中所述放大器包括差分放大器，所述差分放大器包括：
第一输入节点，被配置为选择性地耦合到所述多个可选择的分接头中的第一分接头或所述多个可选择的分接头中的第二分接头；以及
第二输入节点，耦合到所述磁阻传感器桥上的第二节点，
其中所述多个可选择的分接头可切换以耦合到所述第一输入节点。
4.根据权利要求3所述的器件，还包括评估电路，其被配置为基于所述差分放大器的输出来监测所述开关。
5.根据权利要求1所述的器件，其中所述多个可选择的分接头可选择以执行以下中的至少一项：控制所述磁阻传感器桥的偏移、提供校准功能、或者提供保险丝功能。
6.根据权利要求1所述的器件，其中所述开关包括开关晶体管。
7.根据权利要求1所述的器件，其中所述磁阻传感器桥基于巨磁阻、隧穿磁阻、庞磁阻或各向异性磁阻中的至少一项。
8.根据权利要求1所述的器件，还包括评估电路，其被配置为基于所述磁阻传感器桥的输出来监测所述开关。
9.根据权利要求8所述的器件，其中所述评估电路被配置为基于所述磁阻传感器桥的输出来检测过电流。
10.根据权利要求8所述的器件，其中所述评估电路被配置为基于所述磁阻传感器桥的输出来检测过温度。
11.根据权利要求8所述的器件，其中所述评估电路被配置为基于所述磁阻传感器桥的输出来检测老化。
12.根据权利要求8所述的器件，其中所述评估电路被配置为检测接通状态或者开路负载中的至少一项。
13.根据权利要求1所述的器件，其中所述器件被配置为使用所述磁阻传感器桥来测量所述开关两端的电压。
14.根据权利要求1所述的器件，其中所述磁阻传感器桥设置在传导所述电流的铜夹上。
15.一种测量方法，包括：
提供包括控制端子、第一负载端子和第二负载端子的开关，
提供包括多个磁阻传感器的磁阻传感器桥来测量在所述第一负载端子与所述第二负载端子之间通过所述开关的负载电流，
沿着所述多个磁阻传感器中的第一磁阻传感器提供多个可选择的分接头，其中所述多个可选择的分接头可切换以耦合到放大器，以及
提供基于电流镜的传感器来测量在所述第一负载端子与所述第二负载端子之间通过所述开关的所述负载电流。
16.根据权利要求15所述的方法，其中提供所述磁阻传感器桥包括提供具有可切换的测量范围的磁阻传感器桥。
17.一种测量方法，包括：
向开关施加预定电流，
使用包括多个磁阻传感器的磁阻传感器桥来测量所述开关两端的电压，其中测量所述电压包括选择沿着所述多个磁阻传感器中的第一磁阻传感器的多个可选择的分接头中的分接头，其中所述多个可选择的分接头可切换以耦合到放大器，以及
基于所述电压的测量来确定所述开关的阈值电压或者所述开关的接通电阻中的至少一项的漂移。
18.根据权利要求17所述的方法，还包括基于所述磁阻传感器桥的输出来监测所述开关的操作。
19.根据权利要求17所述的方法，其中所述放大器包括差分放大器，所述方法还包括基于所述差分放大器的输出来监测所述开关的操作，其中所述差分放大器包括：
第一输入节点，选择性地耦合到所述多个可选择的分接头中的第一分接头或第二分接头；以及
第二输入节点，耦合到所述磁阻传感器桥上的第二节点。

说明书全文

开关器件中的测量

技术领域

[0001] 本申请涉及与在开关器件中执行测量相关联的器件和方法。

背景技术

[0002] 开关器件用在很多应用中以选择性地提供电连接。在很多情况下，晶体管用作这样的开关器件中的开关。

[0003] 在很多应用中，例如用于监测和/或诊断目的，期望或者甚至需要对开关器件执行测量，例如，以监测其操作。典型的测量包括例如测量通过开关器件的负载电流的电流测量、测量开关器件两端电压的电压测量、或者测量开关器件的温度的温度测量。在例如安全关键应用中可能重要的是，能够检测过电流、过电压或过温度并且采取对策(例如断开开关)以避免例如由于这种情况而损坏开关器件。

[0004] 在开关器件中通常使用各种用于电流测量的方法。例如，在一些情况下，使用分流电阻器用于电流测量。然而，使用分流电阻器的电流测量相当昂贵，因为这样的电阻器需要被设计用于高电流，这在芯片上需要相应的面积，另一方面，电阻器必须非常精确(关于其电阻值的低公差)以实现精确测量。特别地，对于切换大范围电流(例如从几毫安至几十安培或更多)的开关器件，设计和制造分流电阻器对于实际实现是一种挑战。此外，即使对于高电流，典型的分流电阻器上的电压降通常也相当低(例如一些微伏)，这使得测量更加困难。

[0005] 在其他开关器件中，设置有感测晶体管，其可以例如以电流镜配置耦合到实际的开关晶体管。这样的感测晶体管是用于电流测量的相对便宜的解决方案。然而，由于低电压降，使用这样的感测电阻器测量小电流可能是一种挑战。

[0006] 其它方法测量开关器件的负载端子之间的电压作为间接电流测量，例如在开关晶体管的源极和漏极端子之间，然而，其产生与上述相似的挑战。此外，需要比较器或运算放大器来评估大的电压范围。

[0007] 这样的比较器/运算放大器也需要用于测量典型的开关器件两端的电压降，特别是当开关器件用于大范围的共模电压时。

[0008] 对于温度测量，有时难以将温度传感器放置得足够靠近开关器件以提供精确的温度测量。附图说明

[0009] 图1是根据实施例的开关器件的框图；

[0010] 图2是根据另一实施例的开关器件的框图；

[0011] 图3是根据另一实施例的开关器件的框图；

[0012] 图4A是根据实施例的开关器件的实现示例的俯视图；

[0013] 图4B是图4A的开关器件的侧视图；

[0014] 图4C是图4A和4B的开关器件的电路图符号；

[0015] 图5是示出根据实施例的开关器件的详细图；

[0016] 图6A和图6B是示出根据一些实施例的磁阻传感器桥的表示；

[0017] 图7是示出开路负载的图；

[0018] 图8是示出根据实施例的方法的流程图；以及

[0019] 图9是示出根据另一实施例的方法的流程图。

具体实施方式

[0020] 在下文中，将参考附图来描述各种实施例。这些实施例仅通过示例的方式提供，而不应当被解释为限制。例如，尽管实施例可以被描述为包括各种特征(例如，组件、元件、细节、操作等)，但是在其它实施例中，这些特征中的一些可以被省略，和/或可以被替代特征替换。此外，除了本文中明确地描述并且在附图中示出的特征之外，还可以提供其它特征，例如传统上用于开关器件的特征。

[0021] 不同实施例的特征可以彼此组合以形成其他实施例，除非另有说明。关于一个实施例描述的变化和修改也可以可应用于其他实施例。

[0022] 元件之间的任何直接连接或耦合，即，没有附加中间元件(例如简单金属连接)的连接或联接可以由间接连接或耦合来代替，即，包括一个或多个中间元件的连接或耦合，反之亦然，只要基本上维持用于传输某种信号、传输某种信息或提供某种控制的连接或耦合的一般目的。

[0023] 在一些实施例中，提供了包括一个或多个开关的开关器件。开关和开关器件通常被描述为包括控制端子以及至少第一和第二负载端子。取决于被提供给控制端子的信号，开关在第一和第二负载端子之间提供低欧姆连接，使得电流可以流动，或者在负载端子之间提供高欧姆去耦合，使得基本上没有电流可以流动(除了可能的通常不期望的泄漏电流)。上述低欧姆连接状态在本文中被称为开关或开关器件的闭合或接通状态，并且高欧姆状态在本文中被称为开关或开关器件的断开或关断状态。

[0024] 在各种实施例中，开关可以被实现为晶体管。在如金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)等场效应晶体管(FET)的情况下，第一和第二负载端子对应于源极和漏极端子，并且控制端子对应于栅极端子。在绝缘栅双极晶体管(IGBT)的情况下，第一和第二负载端子也对应于源极和漏极端子，并且控制端子对应于基极端子。在双极晶体管的情况下，第一和第二负载端子对应于集电极和发射极端子，并且控制端子对应于基极端子。除非另有说明，否则可以使用各种晶体管来实现实施例。

[0025] 在一些实施例中，磁阻传感器被用于在开关器件中进行测量。磁阻传感器使用磁阻效应，其根据磁场来改变电阻。磁场可以由流过开关的电流产生，特别是在开关的负载端子之间。

[0026] 可以使用几种磁阻效应来实现磁阻电阻器和传感器。示例包括本文中共同称为XMR的各向异性磁阻(AMR)、巨磁阻(GMR)、庞磁阻(CMR)或隧穿磁阻(TMR)。基于这些效应本身的磁阻元件的实现是一种传统技术，并且将不再详细描述。通常，为了实现这样的磁阻元件，在衬底上沉积几层的铁磁性、反铁磁性和/或电介质材料，可以将一个或多个层磁化以用作参考层，并且提供触头以能够响应于所施加的磁场来测量这些元件的电阻。

[0027] 在一些实施例中，磁阻元件可以以桥式电路配置布置以提供如电流传感器等传感器。然而，磁阻元件的其他布置也在本申请的范围内。

[0028] 现在转到附图，图1示出了根据实施例的开关器件10的框图。

[0029] 图1的开关器件10包括具有控制端子14、第一负载端子12和第二负载端子13的开关11。在操作中，例如负载端子12、13中的一个可以耦合到电源电压或参考电位，而负载端子12、13中的另一个可以耦合到负载，以选择性地将负载与电源电压或参考电位耦合。在其他应用中，负载端子12、13都可以耦合到各负载以选择性地在各负载之间提供连接。开关的操作经由控制端子14来控制。开关11可以使用如上所述的晶体管来实现。

[0030] 开关器件10还包括XMR电流传感器15，其被布置为感测经由开关11流动的电流，例如在负载端子12和13之间流动的电流。电流流动产生磁场，磁场又可以由XMR传感器15来感测。在一些实施例中，XMR传感器15可以包括以桥配置布置的磁阻元件，如稍后将更详细地解释。在其它实施例中，可以使用XMR传感器15通过施加预定义的电流来测量开关11两端的电压。

[0031] 此外，开关器件10包括另外的电流测量16，其使用与XMR传感器15不同的测量技术来测量经由开关11流动的电流。例如，可用使用电流镜配置中的传统感测晶体管或者经由分流电阻器的测量。提供另外的电流测量16向电流测量提供冗余，即，如果一个电流测量15、16失效，则另一电流测量仍然存在。另外，在图1的实施例中，提供所谓的多样性，即，不同的技术被用于电流测量。冗余和多样性都可以有助于实现功能安全要求，例如ASIL(汽车安全完整性等级)要求。例如，功能安全要求在ISO 26262中定义。

[0032] 在实施例中，类似于传统方法，当例如使用XMR传感器15和/或另外的电流测量16检测到过电流时，可以采取紧急措施，如断开开关11。

[0033] 此外，在一些实施例中，XMR传感器15另外可以用于通过使用XMR传感器15的磁阻元件的温度依赖性来进行温度测量。此外，可以提供电压测量。

[0034] 在一些实施例中，使用XMR传感器15，可以提供开关11的“寿命”监测，例如可以检测开关11的缓慢的劣化/退化，使得可以在故障变得可能之前更换开关11或开关器件10。这将在下面进一步详细解释。在解释这些细节之前，将参考图2和3来描述一些另外的实施例。

[0035] 在一些实施例中，通过XMR传感器15和/或另外的电流测量16的电流测量结果可以经由诊断输出17来输出，供其他电路或器件使用。在一些实施例中，可以输出所测量的电流的量度。在其他实施例中，在检测到错误状态(例如过电流)的情况下，可以输出标志。在这种情况下，可以在开关器件10中设置评估逻辑电路或微控制器以执行这样的评估。

[0036] 在图2和图3中，为了避免重复，已经参考图1说明的元件具有与图1中相同的附图标记，并且将不再详细描述。特别地，图2和图3的实施例也包括具有端子12、13和14以及诊断输出17的开关11。

[0037] 图2示出了根据另一实施例的开关器件20。开关器件20包括用于测量经由开关11流动的电流的第一XMR传感器和用于测量经由开关11流动的电流的第二XMR传感器。第一XMR传感器25和第二XMR传感器26可以被设计用于不同的测量范围。例如，第一XMR传感器25可以被设计成测量低于第一阈值的电流，并且第二XMR传感器26可被设计成测量高于第二阈值的电流，第二阈值可以与第一阈值相同或不同。通过使用不同的阈值，可以避免在电流接近第一XMR传感器25和第二XMR传感器26的两个测量范围之间的转变点的情况下在测量范围之间切换。

[0038] 在一些实施例中，如图3所示，第一XMR传感器25和第二XMR传感器26可以被实现为单独的传感器。为了提供不同的测量范围，例如可以使用具有不同的电阻值的不同的磁阻元件。在其他实施例中，可以提供单个XMR传感器，并且可以针对XMR传感器使用不同的偏置电流或偏置电压来执行测量范围之间的切换。与针对图1的开关器件10所解释的相同，通过XMR传感器25、26的电流测量可以用于检测诸如过电流条件或过热条件等不期望的条件，以采取适当的对策和/或经由诊断输出17输出对应的信号。

[0039] 图3示出了根据另一实施例的开关器件30。开关器件30包括如上所述的开关11和多分接头XMR传感器35。多分接头XMR传感器是其中可以在不同位置分接输出以例如提供不同的偏移或针对不同的参考电位进行测量的传感器。在一些实施例中，利用这种多分接头XMR传感器也可以提高精度。

[0040] 应当注意，图1至图3的实施例可以以多种方式组合。例如，作为图1的另外的电流测量16的另外的电流测量也可以设置在图2和3的开关器件中，或者XMR传感器15、25和/或26可以被实现为多分接头XMR传感器，如图3的多分接头XMR传感器35。因此，尽管关于图1至图3呈现的各种技术和特征可以彼此独立地使用，但是它们也可以组合实现。此外，本文中以上描述的技术不仅可以应用于单个开关，而且可以应用于包括多个开关的电路。例如，在实施例中，可以以全桥或半桥配置来设置多个开关。针对这样的多个传感器中的一些或所有传感器，可以提供诸如用于电流感测的上述XMR传感器的传感器。

[0041] 因此，在本申请的上下文中，不定冠词(例如，开关、传感器)不应当被解释为限制于单个，而是应当被理解为“一个或多个”。

[0042] 下面将更详细地说明参考图1至图3说明的各种特征的示例。

[0043] 开关器件10至30可以被实现为集成器件，其中开关和XMR传感器和/或可能的另外的电流测量在相同的芯片上实现。在其他实施例中，它们可以集成在单个封装件中，但是使用单独的芯片管芯。图4A和图4B中示出了用于将XMR传感器与开关集成的示例。在图4A和图4B的示例中，AMR传感器设置在MOSFET上。图4A示出了俯视图，图4B示出了横截面侧视图。

[0044] 图4A和图4B所示的器件特别包括安装在MOSFET芯片40上的AMR传感器41。如图4B的侧视图所示，MOSFET 40使用胶47被固定到铜轨46。设置铜夹48，其通过被耦合到MOSFET的漏极或源极来承载MOSFET的漏源电流，即，负载电流。AMR传感器41使用绝缘胶49被安装到铜夹48。通过在铜夹48上安装AMR传感器41，可以提供流过铜夹48的负载电流的良好感测。负载电流在图4B中被指定为Iload。

[0045] 在图4的实施例中，AMR传感器41是差分传感器。例如，AMR传感器41可以经由接合线耦合到引脚42至45。引脚44、45可以例如用于偏置(例如通过分别提供接地和如VDD等正电源电压)，并且引脚42和43可以用作AMR传感器41的差分分接头。在一些实施例中，这样的差分传感器可以被实现为桥接配置，如稍后将解释。在一些实施例中的差分感测可以减少外部杂散场的影响。

[0046] 器件的其他引脚可以用于接触MOSFET 40，如图4的电路图符号所示，其中第一引脚耦合到栅极，第二引脚耦合到漏极，第三引脚耦合到源极。

[0047] 图4A、图4B的部件设置在封装件410中。在其他实施例中，AMR传感器41可以与MOSFET 40集成在单个芯片中。图4的布置仅用作示例。

[0048] 封装件410仅是示例，并且通常，如本文所公开的XMR传感器可以用传统的集成电路技术来集成，例如集成在封装件中。

[0049] 接下来，将使用更详细的电路图给出关于图1至图3所示的各种特征和技术的可能实现。这些电路图仅是示例实现，并且其他实现同样是可能的。

[0050] 在图5中，数字57通常表示包括开关晶体管51以及使用电流感测晶体管52的电流测量的电路部分。数字59通常表示包括两个XMR传感器515、516和温度传感器522的电路部分。数字510通常表示根据实施例的器件532的框图。数字511、512和513通常表示包括用于进一步说明的示例信号的图。

[0051] 如已经提到的，电路部分57包括开关晶体管51。在图5的示例中，开关晶体管51经由栅极线57来控制，并且利用其负载端子(源极和漏极)在电源电压Vsupply和负载56之间耦合，以选择性地将负载56耦合到电源电压Vsupply。因此，在图5的示例中，开关晶体管51用作高侧开关。在其他实施例中，开关器件可以用作低侧开关(例如在接地和负载之间)或者用作电路部分之间的开关。

[0052] 此外，电路部分57包括感测晶体管52。感测晶体管52也经由栅极线57来控制，并且可以被设计为对应于开关晶体管51，但是具有更小的尺寸，使得当接通时开关晶体管52传导以所谓的Kilis因子与通过开关晶体管51的负载电流成比例的电流。为了调控，如图所示的晶体管52、51的负载端子耦合到差分放大器54的输入，差分放大器54的输出控制与晶体管52串联耦合的晶体管53。另外串联耦合到晶体管52、53的是感测电阻器55。在感测电阻器55处，可以分接与开关晶体管51的负载电流成比例的电压。

[0053] 数字511通常表示示出示例测量曲线的曲线图，其中相对于开关晶体管51的负载电流绘制导致感测电阻器55上的对应电压降的通过晶体管52的电阻器感测电流。

[0054] 在一些实施例中，经由晶体管52、53、差分放大器54和电阻器55或其他类型的电流镜布置的电流测量可以用于不同幅度的电流，例如，相对较小的电流(例如mA)，但是也用于较大的电流，例如约100安培，直到包括过载的短路检测。

[0055] 此外，为了电流测量，设置了XMR传感器515、516。这些传感器可以例如被设置在铜轨或承载开关晶体管51的负载电流的其它导体上，如参考图5所述。

[0056] XMR传感器515、516每个被配置为包括四个磁阻元件的桥接电路(惠斯通电桥)，四个磁阻元件根据由负载电流产生的磁场来改变其电阻。XMR传感器515包括如图5所示耦合的磁阻元件517至520，并且XMR传感器516包括如图5所示耦合的磁阻元件523至526。传感器515、516通过电源电压514被偏置。传感器515还包括在电阻器517、519之间以及在电阻器
518、520之间分接节点的差分放大器521，并且传感器516包括在磁阻元件523、524之间以及在磁阻元件525、526之间分接节点的差分放大器536。传感器515、516的磁阻元件可以是任何种类的磁阻元件，例如AMR、TMR，GMR等。

[0057] 差分放大器521、536的输出被提供给评估电路527，评估电路527接收信号并且响应于该信号输出输出信号。输出信号在传感器515或516指示过电流或其他故障条件的情况下可以包括报警信号，或者可以包括指示负载电流大小的信号。

[0058] 此外，电路部分59包括温度传感器522，其测量开关51的温度并且将结果输出到评估电路527。评估电路527可以使用测量的温度来确定例如过温度条件。在其他实施例中，可以省略温度传感器522，并且可以使用磁阻元件的温度依赖性而经由传感器515、516来测量温度。

[0059] 在图5的实施例中，传感器515的磁阻元件可以具有与传感器516的磁阻元件不同的电阻值，以提供不同的测量范围。在其他实施例中，可以针对传感器515、516使用不同的电源，例如不同的偏置电压，以提供不同的测量范围。在其他实施例中，可以使用单个传感器515，其可以选择性地被提供有不同的偏置电压或电流。将参考曲线图512和513解释使用传感器515、516的不同范围的测量。

[0060] 曲线图512分别示出了相对于通过开关晶体管51的负载电流的传感器515、516的示例电压Vout1、Vout2。在该示例中，对于低电流，传感器515呈现线性响应(曲线529)，并且对于高电流，传感器516呈现线性响应(曲线530)。在用虚线标记的区域中，两个传感器可以被使用，并且在该区域中，由评估电路527进行切换。评估电路527的切换电路528取决于曲线图512中的虚线所指示的阈值来执行切换，并且例如将曲线529和/或530乘以缩放因子以合并曲线，使得评估电路527在整个测量范围上输出线性曲线531，如曲线图513所示。这样，可以覆盖大的测量范围。

[0061] 510是根据包括上述组件的实施例的器件532的框图。特别地，该器件包括如在57处示出的传感器，其也被称为Kilis传感器，其基于感测晶体管(例如感测晶体管52)和XMR传感器534(例如AMR传感器或其他XMR传感器，其可以被配置为图5的电路部分59)来操作。评估电路535评估Kilis传感器533和AMR传感器534的输出，并且采取相应的措施，例如在过电流的情况下断开开关51。此外，评估电路535还可以检测传感器533和534的输出之间的不一致，例如仅一个传感器测量电流，这也可能导致某种报警信号或开关晶体管51的紧急断开。以这种方式，提供冗余和多样性。如已经关于图1至图3提到的，在其他实施例中，可以省略图5的元件中的一些。例如，在一些实施例中，可以提供Kilis传感器，并且在其他实施例中，可以仅提供一个XMR传感器。此外，在一些实施例中，提供可分接XMR传感器。接下来将参考图6进行说明。

[0062] 如已经关于图3所提及的，实施例中的XMR传感器可以被实现为多分接头XMR传感器。例如，图5的传感器515、516中的每一个可以被实现为这种多分接头传感器。现在将参考图6A和图6B来讨论多分接头传感器的示例。

[0063] 图6B是包括具有磁阻元件60、61、62和63的传感器桥67的可用于实施例中的XMR传感器的视图。图6A是桥67的更详细的视图以解释多分接头。

[0064] 图6A、图6B的桥67由偏置电压66供应。磁阻元件60、61之间以及磁阻元件62、63之间的节点耦合到差分放大器65的输入，差分放大器65输出传感器的输出信号，该输出信号是流过布置在传感器附近的导体(例如，关于图4提到的铜夹)的电流的量度。

[0065] 在图6A的更详细的视图中，可以看出，磁阻元件62被划分为四个磁阻元件62A至62D。这里的数目四个仅作为示例，并且可以提供其他数目。选择性地使用开关64A至64D，子部件62A至62D之间或者子部件62A和电阻器60之间的节点可以被分接以耦合到放大器65。
以这种方式，可以为测量提供不同的偏移。例如也可以以交替的方式进行不同的分接，并且可以组合获得的结果以提高测量的精度。此外，通过选择合适的分接头，可以提供期望的偏移，其可以例如有助于测量小电流。可变分接也可用于校准目的。在一些实施例中，开关64A至64D可以被实现为保险丝，并且例如在校准过程中，开关中的一个可以被永久地闭合，而其他开关可以保持永久地断开。

[0066] 通过提供用于电流测量的XMR传感器，提供电流分离。此外，可以对于两个方向上(例如从开关的第一端子到第二负载端子，或者从开关的第二负载端子到第一端子)的电流执行电流测量。在一些实施例中，开关64A至64D也可以被实现为保险丝，并且例如在校准中可以用于在负载电流为零的情况下补偿两个桥接支路(一方面为60、61，另一方面为62、63)中的不同电流。

[0067] 通过提供如图6A所示的多分接头，在开关的断开条件而没有负载电流的情况下，可以检查各种电压，例如经由64A的诸如VCC或VDD的正电源电压，一半该电压通过使用其他分接头被接地。因此，可以在没有电流的状态下检查电源电压作为附加安全措施，其中电阻器的电阻值是已知的。

[0068] 如上所述，尽管在其它实施例中提供了温度传感器，但是可以省略这种温度传感器，并且可以使用XMR传感器及其已知的温度特性来测量温度，例如在断开状态下的无负载电流的状态下。

[0069] 应当注意，上面讨论的XMR传感器不仅可以用于测量电流，而且可以用于测量电阻器两端的电压降。

[0070] 对于使用XMR传感器的电压测量，可以例如使用传统的恒定电流源(例如温度补偿恒定电流源)将预定恒定电流施加到开关(例如开关晶体管)。如上所述的磁阻元件的电阻随着开关两端的电压而例如以反比例方式变化，其可以在传感器输出处被检测。

[0071] 通过电压测量，例如传统的电压测量或通过XMR传感器的电压测量，可以区分各种情况。例如，在断开状态下，没有电流流动，但是全部电压下降在开关上。其他实施例可以提供对开路负载的检测。这将参考图7进行说明。

[0072] 在图7中，提供耦合到负载73的MOSFET开关70。在开关70的断开状态下，只要负载73具有有限电阻，基本上完整电源电压降在开关70上。断开(开路)负载的情况可以被视为电阻器73的高欧姆状态。

[0073] 为了检测/评估这种状态，在实施例中，供应例如在10-100mA的范围内的小电流的电流源72被提供。为了检测，开关71闭合。然后，开路负载则导致由该电流引起的高电压降，这可以被检测，从而检测开路负载状态。此外，在实施例中，可以测量漏源电压。此外，通过检测电流，可以检测开关的接通状态。

[0074] 在实施例中，通过监测电压和/或电流，可以监测开关的阈值电压。通过随时间监测开关晶体管的阈值电压或源栅电压和源漏电压，可以评估开关的老化或其他时间特性(漂移)，并且例如可以预期寿命和未来的漂移行为。例如，当阈值电压增加时，开关上的电压降在正常操作中增加，这可以被监测。在一些实施例中，这可以使得能够早期检测在开关的实际故障之前应当更换开关。在其他实施例中，可以监测开关的另一性能，如接通电阻。

[0075] 这样的诊断功能可以例如有助于实现功能安全性要求。

[0076] 图8是示出根据实施例的方法的流程图。图7的实施例可以用于提供参考图1至图7讨论的任何器件，但是也可以独立地使用。关于图1至图7的开关器件描述的任何修改和变化也可以应用于图8的方法。尽管图8的方法被示出并且将被描述为一系列动作或事件，但是这些动作或事件被示出和描述的顺序不当被解释为限制，并且其他顺序也是可能的。

[0077] 在图8中的80处，该方法包括提供开关，例如开关晶体管，如MOSFET、IGBT或双极晶体管。在81处，该方法包括向开关提供至少一个XMR传感器，其布置为测量流过开关的电流。例如，XMR传感器可以被设置有多个分接头，如图6A所示，可以通过不同的电流源或电压源被设置有测量范围切换，和/或多于一个的XMR传感器可以被提供以例如以覆盖不同的测量范围。可选地，在82处还可以提供例如使用如图5所示的电流镜的另外的电流传感器，电路部分57。在其他实施例中，可以省略提供另外的电流传感器。

[0078] 图8的方法仅是示例，也可以提供其他方法。由图8的方法提供的开关器件可以如上所述地被操作，例如用于过电流/欠电流检测或老化检测。

[0079] 图9示出了如上所述的用于测量电压的根据实施例的方法的流程图。在90处，将预定义的电流施加到开关。在91处，基于XMR传感器的一个或多个磁阻元件的电阻的变化，使用提供电流分离的XMR传感器来测量开关两端的电压。在92处，可选地，可以使用电压测量来确定漂移或老化，例如通过监测阈值电压，如上所述。

[0080] 根据一些实施例，提供以下示例：

[0081] 示例1.一种器件，包括：

[0082] 开关(即，至少一个开关)，其包括控制端子、第一负载端子和第二负载端子，以及[0083] 磁阻传感器(即，至少一个磁阻传感器)，其被配置为测量在所述第一负载端子与所述第二负载端子之间流动的电流。

[0084] 示例2.示例1的器件，其中所述磁阻传感器包括磁阻传感器桥。

[0085] 示例3.示例1或2的器件，还包括基于电流镜的传感器，其用于测量所述第一负载端子与所述第二负载端子之间的所述电流。

[0086] 示例4.示例1至3中的任一项的器件，其中所述磁阻传感器包括第一磁阻传感器和第二磁阻传感器，所述第一磁阻传感器和所述第二磁阻传感器被设计用于不同的测量范围。

[0087] 示例5.示例1至4中的任一项的器件，其中所述磁阻传感器包括多个可选择的分接头。

[0088] 示例6.示例5的器件，其中所述分接头可选择以进行以下操作中的至少一项：控制所述磁阻传感器的偏移、提供校准功能、或者提供保险丝功能。

[0089] 示例7.示例1至6中的任一项的器件，其中所述开关包括开关晶体管。

[0090] 示例8.示例1至7中的任一项的器件，其中所述磁阻传感器基于以下中的至少一项：巨磁阻、隧穿磁阻、庞磁阻或各向异性磁阻。

[0091] 示例9.示例1至8中的任一项的器件，还包括评估电路，其被配置为基于所述磁阻传感器的输出来监测所述开关。

[0092] 示例10.示例9的器件，其中所述评估电路被配置为基于所述磁阻传感器的输出来检测过电流。

[0093] 示例11.示例9或10的器件，其中所述评估电路被配置为基于所述磁阻传感器的输出来检测过温度。

[0094] 示例12.示例9至11中的任一项的器件，其中所述评估电路被配置为基于所述磁阻传感器的输出来检测老化。

[0095] 示例13.示例9至12中的任一项的器件，其中所述评估电路被配置为检测接通状态或开路负载中的至少一项。

[0096] 示例14.示例1至13中的任一项的器件，其中所述器件被配置为使用所述磁阻传感器来测量所述开关两端的电压。

[0097] 示例15.示例1至14中的任一项的器件，其中所述磁阻传感器设置在传导所述电流的铜夹上。

[0098] 示例16.示例1至5中的任一项的器件，还包括温度传感器。

[0099] 示例17.一种方法，包括：

[0100] 提供开关，以及

[0101] 提供磁阻传感器来测量通过所述开关的负载电流。

[0102] 示例18.示例17的方法，还包括提供基于感测晶体管的另外的电流传感器来测量所述开关的负载电流。

[0103] 示例19.示例17或18的方法，其中提供所述磁阻传感器包括提供具有可切换的测量范围的磁阻传感器。

[0104] 示例20.一种器件，包括：

[0105] 开关晶体管，

[0106] 电流感测晶体管，其与所述开关晶体管共同地被控制，被设置为镜像通过所述开关晶体管的电流，

[0107] 第一磁阻传感器桥，其用于测量所述开关晶体管的负载电流，以及[0108] 第二磁阻传感器桥，其用于测量通过所述开关晶体管的负载电流。

[0109] 示例21.一种方法，包括：

[0110] 向开关施加预定电流，以及

[0111] 使用磁阻传感器来测量所述开关两端的电压。

[0112] 示例22.示例21的方法，还包括基于电压测量来确定所述开关的属性的漂移。

[0113] 示例23.示例22的方法，其中所述属性包括所述开关的阈值电压或者所述开关的接通电阻中的至少一项。

[0114] 示例24.示例21至23中的任一项的方法，还包括基于所述磁阻传感器的输出来监测所述开关的操作。

[0115] 上述实施例仅用作说明性示例，而不应当被解释为限制。

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