电流限制系统和方法技术方案

所呈现的系统和方法可以促进电子系统中的高效的开关和保护。系统可以包括：可操作为接收信号的输入；可配置为在包括低电阻的第一模式中操作的可调部件，并且该部件可配置为在包括电流限制操作的第二模式中操作，在电流限制操作中第二模式在对第一模式中的操作来说非安全的情况下使能继续操作；以及可操作为发送信号的输出。可调部件可配置为如果在第一模式或第二模式之一中操作不安全则关闭。第一模式可以包括具有相对低的漏极到源极导通电阻的相对大的部件配置。利用第二模式中的小部件配置可以包括与在第二模式中的大部件配置相比相对增大的栅源电压。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】相关申请本申请要求享有于2012年4月20日提交的、题为CURRENT LIMITING SYSTEMS AND METHODS的61/687,224号临时申请(代理人案号VISH8813R)的权益和优先权，其通过引用并入本文。
本专利技术涉及电子系统和方法。更具体地，本专利技术涉及电子系统和方法中的电流保护。
技术介绍
电子系统和电路已经对现代社会的进步作出了重大贡献，并且用在大量的应用中以取得有利的结果。在电子系统和电路中控制电压和电流通常非常重要，未能适当控制电压和电流可能是有害的。尤其地，过载或短路情况可具有不利影响。与过载或短路情况相关联的不利影响可以包括过热或温度问题。然而，传统的在控制电流方面的尝试在防止损坏方面可能是无效的，并且常常引入其他不良影响或副作用。一些传统的电流控制方法尝试实现电流限制。图1是示例性传统系统的示意图。电流限制是越来越多地尝试于各种开关应用中的特征。为了源(例如电源等)和负载这二者的良好保护，应当尽可能快地启用(engage)保护措施。当电路检测到过载或短路情况时，传统的保护方法通常尝试关闭经受过载或短路情况的器件或系统。关闭器件的常规方法可以提供过载保护。然而，关闭器件或系统通常具有中断器件或系统的利用的不良副作用。传统的电流限制方法通常引起许多问题。由于当操作为处于导通状态(Rds-导通，Rds-on)的开关时晶体管的漏极和源极之间的非常低的导通<br>电阻的优势，常常希望器件被设计为具有高的跨导。然而，当器件在电流限制模式中操作时，高跨导(gm)可以被转化为低的栅源(gate-to-source)电压。在该操作区域(例如低VGS以及高VDS等)，功率器件通常对由于温度升高而造成的阈值电压减小展现出提高的或最大的敏感性。因为局部温度升高造成阈值电压减小，减小的阈值电压随后导致附加的增大的电流，增大的电流造成温度的进一步升高，因此正的有害反馈效应常常发生。该正反馈通常导致热崩溃(thermal runaway)，在其中MOSFET的局部区域被损坏。结果，当进入到传统电流限制模式中时，功率器件很容易被损坏。一些常规方法尝试利用具有受限或不利特性(例如无效或降低的性能特性、欠佳的增益特性)的部件。
技术实现思路
所呈现的系统和方法可以促进电子系统中高效和有效的开关和保护。为了克服和减少传统方法的许多缺点，所呈现的系统和方法促进实现正常操作情形下有利的低电阻操作，并且还促进减少另外与电流限制情形相关联的不利影响。该系统和方法使能动态的和灵活的调整以用于不同模式中的操作(例如正常模式、电流限制模式等)。在一个实施例中，正常模式使能低电阻操作，并且电流限制模式使能具有最小热崩溃或没有热崩溃的电流保护。在一个示例性实现方案中，该系统和方法实现器件(例如功率器件、负载开关等)中所包括的MOSFET当在电流限制模式中操作时栅源电压有效增大，并且栅源电压的增大将MOSFET的操作情况移动到热崩溃减小或不再发生热崩溃的区域。在一个实施例中，系统包括：能够操作以接收信号的输入部件；耦连到输入部件的可调部件，可调部件能够配置以操作在包括低电阻的第一模式中，并且可调部件能够配置以操作在包括电流限制操作的第二模式中，在电流限制操作中第二模式在对第一模式中的操作来说非安全的情况下使能继续操作；以及能够操作以发送(forward)信号的输出部件。可调部件能够配置为在情况对于在第一模式和第二模式之一中操作来说变得不安全时关闭。在一个实施例中，相对大的部件配置在第一模式中被激活，并且相对小的部件配置在第二模式中被激活。第一模式可以包括与第二模式相比相对低的漏极到源极导通电阻。与在第二模式中利用相对大的部件配置的尝试相比，在第二模式中利用相对小的部件配置可以包括相对增大的栅源电压。在一个实施例中，系统包括可调部件和控制部件。控制部件可以包括：耦连到输入部件的放大器；耦连到放大器的第一电阻和第二电阻，耦连到放大器的控制晶体管；耦连到放大器的敏感晶体管；以及耦连到放大器的开关。可调部件可以包括：耦连到放大器的小晶体管部件和耦连到开关的大晶体管，其中大晶体管部件相对于小晶体管部件相对较大。电流源可以耦连到第一电阻器。敏感晶体管、小晶体管部件和大晶体管部件可以共享漏极连接。敏感晶体管和小晶体管的栅极可以相互耦连。放大器是包括在控制回路(loop)中的误差放大器。在一个示例性实现方案中，开关在正常操作期间是关闭的，并且开关将大晶体管部件的栅极连接到敏感晶体管和小晶体管部件的栅极。如果检测到过流情况，开关可以打开，断开大晶体管部件与小晶体管部件和敏感晶体管的连接，同时控制晶体管可以打开并且将大晶体管部件的栅极短接到输入部件。小晶体管部件和敏感晶体管的栅极可以被管制以支持指定的电流限制等级(level)。附图说明并入到说明书并形成说明书的一部分的附图以示例而非限制的方式示出本专利技术的实施例。除非特别指出，否则说明书中所涉及的附图应被理解为不按比例绘制。图1是示例性传统系统的框图。图2是根据本专利技术的一个实施例的示例性系统的框图。图3是根据本专利技术的一个实施例的另一个示例性系统的框图。图4是根据本专利技术的一个实施例的再一个示例性系统的框图。图5是根据本专利技术的一个实施例的保护方法的框图。图6是根据本专利技术的一个实施例的示例性配置过程的框图。具体实施方式现在将对本专利技术的优选实施例做出详细参考，其示例在附图中示出。虽然将结合优选实施例对本专利技术进行描述，但是将理解它们不意在将本发明限制在这些实施例中。相反，本专利技术意在覆盖可能包括在如附随的权利要求所限定的本专利技术的精神和范围内的替换、修改和等同物。此外，在本专利技术的以下详细描述中，阐述大量的具体细节以提供对本专利技术的透彻理解。然而，对本领域普通技术人员显而易见的是，可以在没有这些具体细节的情况下实施本专利技术。在其他情况下，未对已知的方法、过程、部件和所分析的控制部件进行详细描述，以避免对本专利技术的方面造成不必要的遮蔽。所呈现的系统和方法可以促进电子系统中的高效开关和保护。在一个实施例中，当过流或短路情况发生时，配置调整使部件能够继续以对应用来说安全的较高的预定义的电流等级进行操作，而不是立即完全切断器件的电源。在一个示例性实现方案中，只要情况保持在对电流限制模式来说安全的区域，器件就可以继续在电流限制模式中操作，直到消除或解决过流或短路情况。如果在电流限制模式中出现本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种系统，包括：输入部件，所述输入部件能够操作以接收信号；可调部件，所述可调部件耦连到所述输入部件，所述可调部件能够配置以操作在：第一模式中，所述第一模式包括低电阻；以及第二模式中，所述第二模式包括电流限制操作，在所述电流限制操作中所述第二模式在对所述第一模式中的操作来说非安全的情况下使能继续操作；以及输出部件，所述输出部件耦连到所述可调部件，所述输出部件能够操作以发送信号。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.04.20 US 61/687,2241.一种系统，包括：
输入部件，所述输入部件能够操作以接收信号；
可调部件，所述可调部件耦连到所述输入部件，所述可调部件能够配
置以操作在：
第一模式中，所述第一模式包括低电阻；以及
第二模式中，所述第二模式包括电流限制操作，在所述电流限制
操作中所述第二模式在对所述第一模式中的操作来说非安全的情况下
使能继续操作；以及
输出部件，所述输出部件耦连到所述可调部件，所述输出部件能够操
作以发送信号。
2.根据权利要求1所述的系统，其中所述可调部件能够配置为在情况
对于在所述第一模式和所述第二模式之一中操作来说变得不安全时关闭。
3.根据权利要求1所述的系统，其中相对大的部件配置在所述第一模
式中被激活。
4.根据权利要求1所述的系统，其中相对小的部件配置在所述第二模
式中被激活。
5.根据权利要求1所述的系统，在所述系统中所述第一模式包括与所
述第二模式相比相对低的漏极到源极导通电阻。
6.根据权利要求1所述的系统，在所述系统中所述第二模式包括相对
小的部件配置，与在所述第二模式中利用相对大的部件配置的尝试相比，
所述相对小的部件配置具有增大的栅源电压。
7.根据权利要求1所述的系统，进一步包括控制部件，其中所述控制
部件包括：
放大器，所述放大器耦连到所述输入部件；
第一电阻和第二电阻，所述第一电阻和第二电阻耦连到所述放大器；
电流源，所述电流源耦连到所述第一电阻；
控制晶体管，所述控制晶体管耦连到所述放大器；
敏感晶体管，所述敏感晶体管耦连到所述放大器；以及
开关，所述开关耦连到所述放大器；以及
其中所述可调部件包括：
小晶体管部件，所述小晶体管部件耦连到所述放大器；以及
大晶体管部件，所述大晶体管部件耦连到所述开关，其中所述大晶体
管部件相对于所述小晶体管部件相对较大。
8.根据权利要求7所述的系统，其中所述敏感晶体管、所述小晶体管
部件、所述大晶体管部件共享漏极连接，并且所述敏感晶体管和小晶体管
的栅极相互耦连。
9.根据权利要求7所述的系统，其中所述放大器是控制回路的误差放
大器。
10.根据权利要求7所述的系统，其中所述开关在正常操作期间是关闭
的，并且所述开关将所述大晶体管部件的栅极连接到所述敏感晶体管的栅
极和所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：凯尔·特里尔，特兰格·伍，
申请(专利权)人：维西埃硅化物公司，
类型：发明
国别省市：美国;US