用于保护晶体管免于过载的方法和电子电路与流程

1.本说明书涉及一种用于保护晶体管免于过载的方法、以及一种具有晶体管的电子电路。


背景技术：

2.晶体管被广泛用于驱控各种类型的电子负载或电气负载，诸如电动机、电灯、电磁阀，仅举几例。为此，通常将晶体管与负载串联连接，并供电电压被施加在具有负载和晶体管的串联电路两端，使得在接通时电流可以流过负载。
3.在运行中必须保护晶体管免于由过高的负载电流引起的过载，否则会存在晶体管被损坏或毁坏的风险。例如，当在负载中或与负载并联地发生短路时，则可能会出现过高的负载电流。可以相对较容易地检测低电阻短路，即短路路径中的电阻处于或低于开关的导通电阻范围的短路。这种低电阻短路会导致晶体管两端的电压显著增大，从而可以例如通过监控晶体管两端的电压来检测这种短路。
4.难以检测高电阻短路，即，如下的短路，在该短路中流经短路路径的电流仅会将流过晶体管的负载电流提高到使得负载电流仍处于允许范围内。因此，需要一种改进的方法来检测与晶体管串联连接的负载中的短路。


技术实现要素：

5.一个示例涉及一种方法。该方法包括：求取第一测量信号，该第一测量信号取决于流过与负载串联连接的第一晶体管的第一负载电流；以及求取第二测量信号，该第二测量信号取决于流过与负载串联连接的第二晶体管的第二负载电流。此外，该方法还包括比较第一测量信号和第二测量信号以检测故障的存在。
附图说明
6.下面参考附图说明示例。附图旨在说明特定原理，从而仅示出了理解这些原理所必要的方面。附图未按比例绘制。
7.在附图中，相同的附图标记表示相同的特征。当然，除非另有明确说明，否则本文所述的各种实施例的特征可以彼此组合。
8.图1示出了具有分别与负载串联连接的第一晶体管和第二晶体管的电子电路的一个示例。
9.图2示出了用于检测图1所示类型电子电路中的故障的方法的流程图，其中该方法包括求取第一测量信号和第二测量信号以及将测量信号进行比较；
10.图3示出了具有第一晶体管和第二晶体管以及故障检测电路的电子电路的一个示例。
11.图4示出了图3所示类型的电路在h桥中的使用。
12.图5进一步详细地示出了故障检测电路的一种可能的实现方式。
13.图6示出了在根据图5的电子电路中的调节器的一种可能的实现方式；
14.图7根据一个示例示出了第二测量信号与第二负载电流的相关性；
15.图8示出了根据图5的电子电路的一个变型；
16.图9示出了还具有用于第二晶体管的驱动器的电子电路的一个示例；
17.图10示出了第二晶体管的安全工作区和由第二晶体管的驱动器实现的保险特性曲线。
18.图11示出了根据图9的电子电路的一个变型；并且
19.图12示出了第一晶体管的安全工作区。
具体实施方式
20.图1示出了具有第一晶体管q1和第二晶体管q2的电子电路的一个示例，第一晶体管q1和第二晶体管q2分别与负载z串联连接并且彼此串联连接。更确切而言，两个晶体管q1、q2的负载路径彼此串联连接并且与负载z串联连接。在图1所示的示例中，两个晶体管q1、q2被实现为mosfet。在这种情况下，第一晶体管q1的负载路径由第一晶体管q1在漏极端子d1和源极端子s1之间的内部电流路径形成，并且第二晶体管q2的负载路径由第二晶体管q2在漏极端子d2和源极端子s2之间的内部电流路径形成。晶体管q1、q2可以分别通过在控制输入端处接收的驱控信号v
gs1
、v
gs2
来接通或关断。两个mosfet q1、q2的驱控输入端由栅极端子g1、g2和相应的源极端子s1、s2形成。在这种情况下，驱控信号v
gs1
、v
gs2
是在相应的栅极端子g1、g2和相应的源极端子s1、s2之间的电压。
21.对第一晶体管q1和第二晶体管q2的驱控(即，接通和关断第一晶体管q1和第二晶体管q2)可以通过适于产生用于驱控晶体管q1、q2的驱控信号或驱控电压v
gs1
、v
gs2
的任何驱控电路(在图1中未示出)来进行。
22.在图1所示的示例中，第一晶体管q1和第二晶体管q2分别被实现为mosfet，特别是被实现为n沟道增强型mosfet(n
‑
type enhancement mosfet)。然而这仅是一个示例。当然，第一晶体管q1和第二晶体管q2还可以被实现为任何其他晶体管类型，例如p沟道增强型mosfet、p沟道或n沟道耗尽型mosfet、jfet(结型场效应晶体管)、双极结型晶体管(bjt)、hemt(高电子迁移率晶体管)，等等。这两个晶体管q1、q2可以是相同晶体管类型的晶体管，或者可以是不同晶体管类型的晶体管。
23.在图1所示的示例中，第一晶体管q1的负载路径连接在负载z和第一供电端子11之间，并且第二晶体管q2的负载路径连接在负载z和第二供电端子12之间。在电子电路的运行期间，第一供电端子1例如处于接地电位gnd，并且第二供电端子12例如处于供电电位v
sup
，使得在具有两个晶体管q1、q2和负载z的串联电路两端施加供电电压。
24.负载z可以是任何电气负载，例如电动机、电磁阀、电灯等。当两个晶体管q1、q2被接通时，电流流过负载z。在电路的正常运行中，即在没有故障时，当两个晶体管q1、q2被接通时，施加在供电端子11、12之间的供电电压基本上施加在负载z两端。
25.负载z例如可以以脉宽调制(pwm)的方式被驱控。在这种情况下，存在以脉宽调制的方式来接通和关断两个晶体管q1、q2的可能性。另外，还存在以下可能性：在特定时间段内持续地接通两个晶体管中的一个晶体管(例如，第一晶体管q1)，并且在特定时间段内以脉宽调制的方式接通和关断另一晶体管(例如，第二晶体管q2)。
26.在图1所示的电路的运行期间，可能会发生不同类型的故障。一种可能的故障是短路，短路会导致在负载z和第一晶体管q1的负载路径之间的电路节点绕过负载z和第二晶体管q2经由短路电流路径耦连到供电电位v
sup
。这样的短路在图1中以虚线示出，其中r1表示短路路径中的电阻。
27.下面将在低电阻短路和还可以称为软短路的高电阻短路之间进行区分。低电阻短路是其中短路电流路径的电阻r1处于第一晶体管q1的导通电阻r
on1
的数量级的短路。第一晶体管q1的“导通电阻r
on1”是在接通状态下第一晶体管q1的负载路径的欧姆电阻。在低电阻短路的情况下，当第一晶体管q1被接通时，在第一晶体管q1的负载路径两端的负载路径电压v1显著升高。这种低电阻短路可以例如通过监控负载路径电压v1来检测，其中如果负载路径电压v1超过特定的电压阈值，则假定这种低电阻短路。第一晶体管q1的负载路径电压v1在下文中也被称为第一负载路径电压。
28.高电阻短路(软短路)是如下的短路，在该短路中，短路电流路径中的电阻r1虽然足够小到使得短路电流流经短路电流路径从而流经第一晶体管q1，但同时又足够大到使得流过第一晶体管q1的负载电流i1不会超过允许的电流值。因此，第一负载路径电压v1(其基本上对应于负载电流i1的电流值乘以导通电阻r
on1
)不会达到如下的特定电压阈值，在达到该特定电压阈值时会假定发生故障。尽管软短路可能不会或不会立即损坏第一晶体管q1，但也仍然希望可以识别出这种短路。
29.图2示出了方法的一个示例，该方法适用于在图1所示类型的电路中检测短路，特别是软短路。该方法包括：求取取决于流过第一晶体管q1的第一负载电流i1的第一测量信号(101)；求取取决于流经第二晶体管q2的第二负载电流i2的第二测量信号(102)；以及比较第一测量信号和第二测量信号，以检测故障的存在。根据一个示例，如果第一测量信号和第二测量信号中的一个测量信号与第一测量信号和第二测量信号中的另一个测量信号的偏差大于预设值，即，如果由测量信号表示的第一负载电流i1和第二负载电流i2中的一个负载电流与由测量信号表示的负载电流i1、i2中的另一个负载电流的偏差大于预设值，则假定存在故障，特别是短路。
30.在此，“预设值”可以是绝对值或相对值。在相对值的情况下，例如当测量信号中的一个测量信号大于测量信号中的另一个测量信号的c倍时，其中c是满足c>1的预设值，则识别出故障。
31.在无故障的情况下，在根据图1的电路中，当第一晶体管q1被接通并且第二晶体管q2被接通时，第一负载电流i1和第二负载电流i2大小相等。因此，经由第二晶体管q2流入负载的第二负载电流i2对应于流过第一晶体管q1的第一负载电流i1。在发生故障的情况下，即当存在图1所示类型的短路时，第一负载电流i1比第二负载电流大特定值，其中该特定值对应于流过短路电流路径的短路电流。因此，通过比较表示第一负载电流i1的第一测量信号和表示第二负载电流i2的第二测量信号，当仅有与第二负载电流i2相比较小的电流流经短路电流路径时，则在根据图2所示的方法中可以检测短路的存在。
32.图3示出了图1所示类型的电子电路的一个示例，该电子电路具有故障检测电路3，其中故障检测电路3被设计为执行根据图2所说明的方法。故障检测电路3包括第一电流传感器31和第二电流传感器32，第一电流传感器31被设计为求取取决于第一负载电流i1的第一测量信号cs1，第二电流传感器32被设计为求取取决于第二负载电流i2的第二测量信号
cs2。根据一个示例，第一电流传感器31被设计为求取第一测量信号cs1使得第一测量信号cs1与第一负载电流i1成比例，并且第二电流传感器32被设计为求取第二测量信号cs2，使得第二测量信号cs2与第二负载电流i2成比例。评估电路33接收第一测量信号cs1和第二测量信号cs2，并且被设计为将第一测量信号cs1与第二测量信号cs2进行比较，以检测故障的存在。根据一个示例，评估电路33被设计为输出指示存在故障的故障信号s
err
。根据一个示例，故障信号s
err
是二值信号，在存在故障的情况下，该故障信号s
err
呈现第一信号电平，并且在不存在故障的情况下，该故障信号s
err
呈现第二信号电平。表示故障的第一信号电平在下文中也被称为故障电平。
33.第一电流传感器31和第二电流传感器32可以是适合于获取相应的负载电流i1、i2并产生相应的测量信号cs1、cs2的任何类型的电流传感器。这两个电流传感器31、32可以以相同的方式实现，或者可以以不同的方式实现。用于实现第一电流传感器31和第二电流传感器32的合适类型的电流传感器包括但不限于：感应电流传感器；霍尔传感器；分流传感器，等等。
34.分流传感器包括分流电阻，该分流电阻连接在待在其中测量电流的电流路径中。在这种情况下，分流电阻两端的电压与流过分流电阻的电流和分流电阻的(在理想情况下，恒定的)电阻值成比例。根据一个示例，晶体管q1、q2不仅可以用作用于开关第一负载电流i1和第二负载电流i2的电子开关，而且还可以同时用作用于测量负载电流的分流电阻。也就是说，例如可以通过测量第一晶体管q1在接通状态下的第一负载路径电压v1来获取第一负载电流i1。在第一晶体管q1被接通时，第一负载路径电压v1基本上与第一负载电流i1和第一晶体管q1的导通电阻r
on1
成比例。相应地，在第二晶体管q2被接通时，第二晶体管q2的第二负载路径电压v2基本上与第二负载电流i2和第二晶体管q2的导通电阻r
on2
成比例。因此，第一晶体管q1和第二晶体管q2可以同时是相应的电流传感器31、32的一部分。
35.如图4所示，第一晶体管q1和第二晶体管q2可以是h桥的一部分，除了第一晶体管q1和第二晶体管q2之外，该h桥还具有第三晶体管q3和第四晶体管q4。在图4所示的示例中，第三晶体管q3和第四晶体管q4同样被实现为mosfet，特别是被实现为n沟道增强型mosfet。然而，这仅是一个示例。第三晶体管q3和第四晶体管q4还可以分别被实现为任何其他晶体管类型。
36.在图4所示的电路中，第二晶体管q2和第三晶体管q3形成第一半桥。在此，第二晶体管q2的负载路径和第三晶体管q3的负载路径串联连接在第一供电节点11和第二供电节点12之间，其中第二晶体管q2形成该半桥的高侧晶体管，并且其中第三晶体管q3形成该半桥的低侧晶体管。第一晶体管q1与第四晶体管q4形成第二半桥。在此，第一晶体管q1的负载路径和第四晶体管q4的负载路径串联连接在第一供电节点11和第二供电节点12之间，其中第一晶体管q1形成该半桥的低侧晶体管，并且第四晶体管q4形成该半桥的高侧晶体管。相应半桥的“高侧晶体管”是直接连接到第二供电节点12的晶体管，并且相应半桥的“低侧晶体管”是直接连接到第一供电节点11的晶体管。
37.这两个半桥中的每个半桥都具有由电路节点形成的抽头，该电路节点对于相应半桥的高侧晶体管和低侧晶体管是公共的。负载z被连接在两个半桥的抽头之间。通过适当地驱控h桥的四个晶体管q1至q4，可以以已知的方式设置流过负载z的电流的方向以及流过负载z的电流的平均值。例如，当第一晶体管q1和第二晶体管q2被接通并且第三晶体管q3和第
四晶体管q4被关断时，流过负载z的电流沿第一方向流动。当第一晶体管q1和第二晶体管q2被关断并且第三晶体管q3和第四晶体管q4被接通时，流过负载z的电流沿与第一方向相反的方向流动。即使在其余附图中未示出该h桥的其他晶体管q3、q4，第一晶体管q1和第二晶体管q2也可以始终是h桥的一部分。
38.图5进一步详细地示出了故障检测电路3的一个示例。在该故障检测电路3中，第一测量信号cs1是第一晶体管q1的负载路径电压v1，因此第一晶体管q1在该故障检测电路中用作分流电阻，使得测量信号cs1通过第一晶体管q1的导通电阻r
on1
与第一负载电流i1相关，即，
39.cs1＝r
on1
·
i1
ꢀꢀ
(1)
40.其中i1是第一负载电流，并且r
on1
是第一晶体管q1的导通电阻。
41.在图5所示的示例中，除了在漏极端子d2和源极端子s2以及栅极端子g2之间的负载路径之外，第二晶体管q2还包括另一源极端子s2’。在该晶体管q2中，源极端子s2还可以被称为负载电流输出端，并且另一源极端子s2’还可以被称为测量电流输出端。在该示例中，第二电流传感器32包括调节器35，该调节器35与第二晶体管q2的源极端子s2和另一源极端子s2’连接，并且该调节器35被设计为调节另一源极端子s2’处的电位，使得从另一源极端子s2’接收的电流is2(在下文中也称为测量电流)基本上与第二负载电流i2成比例，即，
42.i2＝k
ilis
·
is2
ꢀꢀ
(2)
43.其中k
ilis
表示在第二负载电流i2和测量电流is2之间的电流比例系数。该电流比例系数k
ilis
取决于第二晶体管q2的设计，并且例如在104(＝1e4)和若干105(＝1e5)之间。
44.根据图5的第二晶体管q2包括两个晶体管，即，负载晶体管和测量晶体管，其中负载晶体管和测量晶体管具有共同的漏极端子d2和共同的栅极端子g2以及独立的源极端子s2、s2’。在此，负载晶体管的负载路径在漏极端子d2和源极端子s2之间延伸，并且测量晶体管的负载路径在漏极端子d2和另一源极端子(电流获取端子)s2’之间延伸。相应地，负载晶体管的驱控输入端由栅极端子g2和源极端子s2形成，并且测量晶体管的驱控输入端由栅极端子g2和另一源极端子s2’形成。
45.根据一个示例，当负载晶体管和测量晶体管在相同的工作点运行时，则也就是说，当负载晶体管的驱控电压v
gs2
基本上等于测量晶体管的驱控电压v
gs2’时，即当在源极端子s2和另一源极端子s2’处的电位相同时，则得出根据等式(2)说明的在测量电流is2和负载电流i2之间的比例关系。测量晶体管的驱控电压v
gs2’是在栅极端子g2和另一源极端子s2’之间的电压。因此，根据一个示例，第二电流传感器32的调节器35被设计为设置另一源极端子s2’处的电位，使得该电位对应于源极端子s2处的电位。在图6中示出了这种调节器35的一个示例。
46.根据图6，调节器35包括运算放大器351，该运算放大器351具有与源极端子s2耦连的第一输入端、以及与另一源极端子s2’耦连的第二输入端。该运算放大器351驱控可控电阻352，其中该可控电阻352连接到另一源极端子s2’并提供测量电流is2。在此，运算放大器351将可控电阻352的电阻值调节为使得在源极端子s2和另一源极端子s2’处的电位基本上相同。根据一个示例，可控电阻352是由运算放大器351驱控的晶体管，例如mosfet。
47.在图5所示的示例中，第二电流传感器32还包括测量电阻(分流电阻34)，该测量电
阻34与调节器35串联连接，使得测量电流is2流过测量电阻34。在此，第二测量信号cs2对应于测量电阻两端的电压v34。对于该第二测量信号cs2，在图5所示的示例中适用：
[0048][0049]
其中r34表示测量电阻34的电阻值，i2表示第二负载电流，并且k
ilis
表示电流比例系数。
[0050]
在图5所示的示例中，评估电路33被实现为比较器。该比较器例如被设计为：当第一测量信号cs1大于第二测量信号cs2时，即当
[0051]
cs1＞cs2
ꢀꢀ
(4a)
[0052]
时，比较器会产生故障信号s
err
的故障电平。这与以下事实同义：第一负载电流i1大于第二负载电流i2的c倍，
[0053]
i1＞c
·
i2
ꢀꢀ
(4b)
[0054]
其中
[0055][0056]
如从等式(4c)可以看到的，系数c可以根据测量电阻的电阻值r34被设置，该系数c定义了从第一负载电流i1与第二负载电流i2的何种偏差起检测到故障的存在并输出故障信号s
err
的故障电平，其中电流比例系数k
ilis
和第一晶体管q1的导通电阻r
on1
是固定地预设的。
[0057]
因此，特别地，通过系数c可以定义从短路电流的何种电流水平起可以检测到故障。在该示例中，系数c大于1(c＞1)。c越小，在给定的第二负载电流i2的情况下两条曲线的距离越小，并且从其起检测到故障的、短路电流的电流水平越低。在上面说明的示例中，从其起检测到故障的短路电流水平取决于第二负载电流12的瞬时值，并且随着第二负载电流i2的瞬时值的增大而增大。
[0058]
在图7中，曲线201示出了第二测量信号cs2与第二负载电流i2的相关性的一个示例。另外，曲线202示出了在无故障的情况下(即，当第一负载电流i1等于第二负载电流i2时)的第一测量信号cs1。在无故障的情况下，第一测量信号cs1小于第二测量信号cs2。表示第二测量信号cs2的曲线201和在无故障的情况下表示第一测量信号cs1的曲线202之间的差表示短路电流，在该短路电流的情况下，第一测量信号cs1上升到第二测量信号cs2的值，从而检测到故障。
[0059]
参考图5，第二电流传感器32可选地包括偏置电压源37，该偏置电压源37产生偏置电压v
off
并且与分流电阻34串联连接。在这种情况下，第二测量信号cs2由下式给出
[0060][0061]
在图7中借助于点划线203示出了该第二测量信号cs2关于第二负载电流i2的变化曲线。在这种情况下，当第一负载电流i1满足下式时，则检测到故障：
[0062]
[0063]
这同义于
[0064][0065]
在存在偏置电压源的情况下，还可以将前面说明的系数c设置为使其等于1(c＝1)。在这种情况下，图7中虚线所示的曲线204表示第二测量信号cs2关于第二负载电流的变化曲线。在这种情况下，不管第二负载电流12的瞬时值如何，始终在第一负载电流i1比第二负载电流i2高v
off
/r
on1
时，即在短路电流的电流水平为v
off
/r
on1
时，检测到故障。
[0066]
图8示出了图3所示的故障检测电路的变型。图8所示的故障检测电路3与图6所示的故障检测电路3的区别在于，第一负载路径电压v1不是直接用作第一测量信号cs1，而是该第一负载路径电压v1借助于放大器36被放大，使得在这种情况下对于第一测量信号cs1适用：
[0067]
cs1＝i1
·
r
on1
·
g36
ꢀꢀ
(7)
[0068]
其中g36表示放大器36的增益。上面说明的系数c(至少部分地)定义了从其起检测到故障的、第一负载电流i1与第二负载电流i2的偏差，对于该系数c在此情况下适用：
[0069][0070]
图9示出了电路的一个示例，除了第一晶体管q1、第二晶体管q2和故障检测电路3之外，该电路还具有用于第二晶体管q2的驱动器4。该驱动器4被设计为接收控制信号s
in2
并且根据控制信号s
in2
例如产生用于第二晶体管q2的驱控电压v
gs2
，使得当控制信号s
in2
具有接通电平时，驱动器4接通第二晶体管q2，并且当控制信号s
in2
具有关断电平时，驱动器4关断第二晶体管q2。
[0071]
根据一个示例规定：当检测到故障时，至少关断第二晶体管q2。这可以在图8所示的电路中通过以下方式实现：驱动器4接收故障信号s
err
并且被设计为当故障信号s
err
具有故障电平时独立于输入信号s
in2
的信号电平而关断第二晶体管q2。
[0072]
驱动器4的输入信号s
in2
可以由中央控制电路(在图9中未示出)、例如微控制器产生。对于驱动器4接收故障信号s
err
备选地或附加地，中央控制电路可以接收故障信号s
err
并产生控制信号s
in2
的关断电平，以便在出现故障信号s
err
的故障电平时关断第二晶体管q2。
[0073]
根据一个示例，驱动器4包含保护电路，其被设计为监控第二负载电流i2并且保护第二晶体管q2免于过载。根据一个示例，这包括：当负载电流i2超过预设的电流阈值时，驱动器4关断第二晶体管q2；和/或当负载电流i2在预设的持续时间内高于预设的第二电流阈值时，驱动器4关断第二晶体管q2。根据一个示例，驱动器4接收前述第二测量信号cs2以用于监控第二负载电流i2。
[0074]
根据一个示例，可以在驱动器4中实现如在图10中示例性所示的保险特性曲线，并且驱动器4可以被设计为依据该保险特性曲线来关断第二晶体管q2。图10所示的保险特性曲线示出了流过第二晶体管q2的允许的第二负载电流i2，以及在驱动器4依据该保险特性曲线关断第二晶体管q2之前相应负载电流允许流过的持续时间。第二晶体管q2的安全工作区(safe operating area，soa)是在图9所示的图中位于特性曲线的左侧或下方的区域。根据该特性曲线，当第二负载电流i2大于第一阈值i
th1
时，第二晶体管q2立即被关断。当第二
负载电流i2低于比第一电流阈值i
th1
小的第二电流阈值i
th2
时，则不会发生依据保险特性曲线的关断。当负载电流大于第二电流阈值i
th2
但小于第一电流阈值i
th1
时，则发生第二晶体管q2的取决于时间的关断，其中直到第二晶体管q2关断的持续时间t越小，则负载电流i2越大。依据前述方法之一并且特别是依据图10的保险特性曲线的第二晶体管q2的关断不仅保护第二晶体管q2，而且在电路的正常运行中(即，在不存在短路时)也保护第一晶体管q1。能够实现根据图10的保险特性的驱动器原则上是已知的，使得在这方面不需要进一步说明。
[0075]
根据一个示例，第二晶体管q2、故障检测电路3和驱动器4被实现在共同的集成电路200中，该集成电路200在图9中以点划线示意性地示出。第一晶体管q1可以被实现为外部晶体管，即，不属于集成电路200的一部分的晶体管。
[0076]
还应注意的是，故障检测电路3还能够在第二晶体管q2关断时检测开头所说明的短路，其中这种关断可能由于过载而发生或者可能在pwm运行模式的情况下有意发生。故障检测电路3始终将在第二晶体管q2关断时为零的第二负载电流i2与第一负载电流i1进行比较，并且例如当第一负载电流i1以预设量超过第二负载电流i2时，检测到故障。
[0077]
参考图11，除了用于驱控第二晶体管q2的驱动器4之外，电子电路还可以包括被设计用于驱控第一晶体管q1的另一驱动器5。该驱动器5可以被集成在与故障检测电路3和第二晶体管q2的驱动器4相同的集成电路200中(如图11中示意性所示)，然而还可以被实现为在该集成电路之外的外部驱动器。
[0078]
另一驱动器5被设计为接收用于第一晶体管q1的控制信号s
in1
，并根据该控制信号s
in1
产生用于第一晶体管q1的驱控电压v
gs1
。该驱动器5例如被设计为：当控制信号s
in1
具有接通电平时，该驱动器5接通第一晶体管q1，而当控制信号s
in1
具有关断电平时，该驱动器5关断第一晶体管q1。根据一个示例，驱动器5还接收故障信号s
err
，并且被设计为当故障信号s
err
具有故障电平时独立于控制信号s
in1
而关断晶体管q1。
[0079]
原则上，根据一个示例规定：当通过故障检测电路3检测到故障时，关断两个晶体管q1、q2中的至少一个晶体管。根据一个示例，当通过故障检测电路3检测到故障时，即当检测到使第一晶体管q1承受附加负载的短路时，至少第一晶体管q1被关断。根据一个示例，当通过故障检测电路3检测到故障时，两个晶体管q1、q2都被关断。
[0080]
在图11所示的电路的正常运行中，根据馈送到相应驱动器4、5的控制信号s
in1
、s
in2
进行第一晶体管q1和第二晶体管q2的接通和关断。这些控制信号s
in1
、s
in2
可以由诸如微控制器的常规控制电路产生。在发生故障的情况下，独立于相应的控制信号s
in1
、s
in2
，通过相应的驱动器4、5关断两个晶体管q1、q2中的至少一个晶体管，为此相应的驱动器4、5从故障检测电路3接收故障信号s
err
。
[0081]
第一晶体管q1就其安全工作区(soa)而言可以与第二晶体管q2以相同的方式实现。这在图12中示出，图12示出了第一晶体管q1的安全工作区。第一晶体管q1的安全工作区是在图12所示图表中位于在此所示特性曲线的左侧或下方的区域。根据该特性曲线，当第一负载电流i1达到第一阈值i
th1
时，应当通过第一晶体管q1立即中断第一负载电流i1，并且当第一负载电流大于第二电流阈值i
th2
但小于第一电流阈值i
th1
时，应当以取决于时间的方式中断第一负载电流i1，其中直到第一晶体管q1中断的持续时间t越小，则第一负载电流i1越大。
[0082]
在正常运行中，即当不存在短路时，第一晶体管q1由第二晶体管q2的驱动器4保
护，该驱动器4根据图10所示的保险特性曲线来关断第二晶体管q2，从而也使第一负载电流i1中断。因此，不必在第一晶体管q1的驱动器5中实现相应的保护电路。
[0083]
如果第二负载电流i2在第一阈值i
th1
和第二阈值i
th2
之间但第一负载电流i1由于(软)短路而高于第二负载电流i2，则可能会损坏第一晶体管q1，从而为了使第一晶体管q1保持在安全工作区中，第一晶体管q1应当比第二晶体管q2更早地被关断。如果第二负载电流i2例如具有第一电流值i21，如图10所示，则第二驱动器4将最迟在对应于该第一电流值i21的第一持续时间t1之后关断第二晶体管q2。如果在这种情况下发生短路，则第一负载电流i1具有第二电流值i12，其对应于第二负载电流i2的第一电流值i21加上短路电流的电流值i
sc
，
[0084]
i12＝i21 i
sc
ꢀꢀ
(9)
[0085]
因此，最迟应在对应于该第二电流值i12的第二持续时间t2之后关断第一晶体管q1，该第二持续时间t2短于第一持续时间t1。在这种情况下，通过故障检测电路3确保了对第一晶体管q1的保护。根据一个示例，故障检测电路3被设计为当检测到故障时立即关断第一晶体管q1，也就是说没有有意的延迟(然而在故障检测电路3和驱动器5中不可避免地会出现传输时间延迟)。
[0086]
从图12中的特性曲线可以看出，根据一个示例，当第一负载电流i1达到第一阈值i
th1
时，则第一晶体管q1应立即被关断。为此可以设置另一故障检测电路，该另一故障检测电路将第一晶体管q1的负载路径电压v1或第一测量信号cs1与固定预设的阈值进行比较，并在负载路径电压v1达到该阈值时关断第一晶体管q1。这种另一故障检测电路7在图11中以虚线示出。
[0087]
在图11所示的示例中，另一故障检测电路7产生另一故障信号s
err2
，该另一故障信号s
err2
被馈送到第一晶体管q1的驱动器5并且例如可以具有故障电平或正常电平。指示负载路径电压v1已达到或超过预设阈值的故障电平使驱动器5关断第一晶体管q1。
[0088]
这仅是一个示例。根据另一示例，故障检测电路3和另一故障检测电路7的功能可以通过一个故障检测电路来实现，该故障检测电路以产生先前说明的故障信号s
err
，使得在通过比较两个测量信号cs1、cs2检测到短路或者通过将负载路径电压v1与预设阈值进行比较在第一晶体管q1中检测到过电流时，该故障信号s
err
具有故障电平。
[0089]
下面借助于经编号的示例简要解释前述说明的一些方面。
[0090]
示例1.一种方法，该方法包括：求取第一测量信号，该第一测量信号取决于流过与负载串联连接的第一晶体管的第一负载电流；求取第二测量信号，该第二测量信号取决于流过与负载串联连接的第二晶体管的第二负载电流；比较第一测量信号和第二测量信号，以检测故障的存在。
[0091]
示例2.根据示例1所述的方法，其中当第一测量信号和第二测量信号中的一个测量信号与第一测量信号和第二测量信号中的另一个测量信号相差超过预设值时，检测到故障的存在。
[0092]
示例3.根据示例1或2所述的方法，其中求取第一测量信号包括获取第一晶体管的负载路径电压。
[0093]
示例4.根据示例3所述的方法，其中产生第一电流测量信号包括获取负载路径电压和借助于放大器来放大负载路径电压。
[0094]
示例5.根据示例1至4任一项所述的方法，其中求取第二测量信号包括测量第二晶体管的负载路径电压。
[0095]
示例6.根据示例1至4中任一项所述的方法，其中求取第二测量信号包括产生取决于第二负载电流的测量电流。
[0096]
示例7.根据示例6所述的方法，其中第二晶体管具有负载电流输出端和测量电流输出端，并且其中通过耦连到负载电流输出端和测量电流输出端的电流获取电路来提供测量电流。
[0097]
示例8.根据示例6或7所述的方法，其中产生第二测量信号包括通过测量电阻传导测量电流，其中第二测量信号是测量电阻两端的电压。
[0098]
示例9.根据前述示例中任一项所述的方法，其中第一晶体管是h桥的低侧晶体管，并且其中第二晶体管是h桥的高侧晶体管。
[0099]
示例10.根据前述示例中任一项所述的方法，还包括：在检测到故障时，关断第一晶体管和第二晶体管中的至少一个晶体管。
[0100]
示例11.根据前述示例中任一项所述的方法，还包括：依据取决于第二负载电流的保险特性曲线来驱控第二晶体管。
[0101]
示例12.根据前述示例中任一项所述的方法，还包括：将第一测量信号与固定预设的阈值进行比较；并且当第一测量信号达到或超过固定预设的阈值时，关断第一晶体管。
[0102]
示例13.一种电子电路，该电子电路具有：第一电子开关，该第一电子开关被设计为与负载串联连接；第二电子开关，该第二电子开关被设计为与负载串联连接；故障检测电路，该故障检测电路被设计为：求取取决于流过第一晶体管的第一负载电流的第一测量信号；求取取决于流过第二晶体管的第二负载电流的第二测量信号；比较第一测量信号和第二测量信号，以检测故障的存在。
[0103]
示例14.根据示例13所述的电子电路，其中故障检测电路被设计为：当第一测量信号和第二测量信号中的一个测量信号与第一测量信号和第二测量信号中的另一个测量信号相差超过预设值时，检测到故障。
[0104]
示例15.根据示例13或14所述的电子电路，其中故障检测电路被设计为：获取第一电子开关的负载路径电压，以求取第一测量信号。
[0105]
示例16.根据示例15所述的电子电路，其中第二晶体管具有负载电流输出端和测量电流输出端，并且其中故障检测电路具有耦连到负载电流输出端和测量电流输出端的调节器，该调节器被设计为产生取决于第二负载电流的测量电流。
[0106]
示例17.根据示例16所述的电子电路，其中故障检测电路还具有与调节器串联连接的测量电阻，其中第二测量信号是测量电阻两端的电压。
[0107]
示例18.根据示例13至17中任一项所述的电子电路，其中故障检测电路具有耦连到第一晶体管的负载路径的放大器，该放大器提供第一电流测量信号。
[0108]
示例19.根据示例13至18中任一项所述的电子电路，其中第一开关是h桥的低侧开关，并且其中第二开关是h桥的高侧开关。
[0109]
示例20.根据示例13至19中任一项所述的电子电路，还包括驱控电路，该驱控电路被设计为：当通过故障检测电路检测到故障的存在时，关断第一电子开关和第二电子开关中的至少一个电子开关。
[0110]
示例21.根据示例13至20中任一项所述的电子电路，其中第二电子开关和故障检测电路是共同的集成电路的一部分，并且其中第一电子开关被布置在该集成电路的外部。