具有输出均流的单片集成电路开关器件制造技术

提出了一种具有输出均流的单片集成电路开关器件及包括多个并联耦接的单晶片集成电路开关器件的系统。每个单晶片集成电路开关器件包含第一引脚、第二引脚和用于在该系统导通时将第一引脚耦接至第二引脚的功率开关。每个单晶片集成电路开关器件还可以包含均流电路，用于在该单晶片集成电路开关器件的输出电流大于该多个并联耦接的单晶片集成电路开关器件的总输出电流的平均电流时降低该单晶片集成电路开关器件的输出电流，从而防止每个并联耦接的单晶片集成电路开关器件在系统启动过程中吸取比其余开关器件过量的电流，使系统平稳启动。

【技术实现步骤摘要】
相关引用本申请主张于2015年10月5日在美国提交的第62/237,456号临时专利申请和于2015年12月7日在美国提交的第14/961,659号专利申请的优先权和权益，并在此包含了前述专利申请的全部内容。
本专利技术的实施例涉及集成电路，特别地，涉及用于电子设备的开关器件。
技术介绍
开关器件用于电子设备中以将供电电源与其负载接通或者断开。这些开关器件的典型应用包括可移动电路板(例如：扩充板)、热插拔存储设备以及其它涉及将供电电源与其负载接通或者断开的应用。用于这些应用的典型开关器件具有第一端和与该第一端相对的第二端，其第一端连接至供电电源，其第二端连接至负载。举个具体例子，这种开关器件可以用于允许热插拔磁盘驱动器(本例中的负载)从磁盘驱动托架或者母板接收供电。该开关器件可以采用功率晶体管实现。功率晶体管的栅极可以耦接电容器。该电容器在启动过程中被充电，一旦充电完成则该电容器使该功率晶体管保持导通以允许负载从供电电源接收供电电压。
技术实现思路
本专利技术的一个实施例提出了一种系统，包括第一单晶片集成电路开关器件，包含第一引脚、第二引脚和第一功率开关，该第一功率开关用于在该系统导通时将该第一单晶片集成电路开关器件的第一引脚耦接至其第二引脚；第二单晶片集成电路开关器件，包含第一引脚、第二引脚和第二功率开关，该第二功率开关用于在该系统导通时将该第二单晶片集成电路开关器件的第一引脚耦接至其第二引脚，并且该第二单晶片集成电路开关器件的第一引脚和第二引脚分别耦接至第一单晶片集成电路开关器件的第一引脚和第二引脚；该第二单晶片集成电路开关器件进一步包含均流电路，用于在该第二单晶片集成电路开关器件的输出电流超过包含该第二单晶片集成电路开关器的多个并联耦接的单晶片集成电路开关器件的总输出电流的平均输出电流时通过控制所述第二功率开关降低该第二单晶片集成电路开关器件的输出电流。本专利技术的另一实施例提出了一种包括多个并联耦接的单晶片集成电路开关器件的系统。每个单晶片集成电路开关器件包含第一引脚、第二引脚和用于在该系统导通时将第一引脚耦接至第二引脚的功率开关。每个单晶片集成电路开关器件还可以包含均流电路，用于在该单晶片集成电路开关器件的输出电流大于该多个并联耦接的单晶片集成电路开关器件的总输出电流的平均电流时降低该单晶片集成电路开关器件的输出电流。本专利技术的再一实施例提出了一种单晶片集成电路开关器件，包括：第一引脚，用于接收输入电压；第二引脚，用于耦接负载；功率开关，用于在该单晶片集成电路开关器件导通时将所述第一引脚耦接至所述第二引脚；和均流电路，用于在该单晶片集成电路开关器件的启动过程中基于该单晶片集成电路开关器件的输出电流与包含该单晶片集成电路开关器件的多个并联耦接的单晶片集成电路开关器件的总输出电流的平均输出电流的相对大小控制所述功率开关。本专利技术的又一实施例提出了一种方法，包括：在单晶片集成电路开关器件的第一引脚接收输入电压；响应于该单晶片集成电路开关器件从关断切换至导通，将该输入电压通过功率开关输送至该单晶片集成电路开关器件的第二引脚；将该单晶片集成电路开关器件的输出电流与包含该单晶片集成电路开关器件的多个并联耦接的单晶片集成电路开关器件的总输出电流的平均输出电流相比较；以及在该单晶片集成电路开关器件的输出电流超过所述平均输出电流时，降低该单晶片集成电路开关器件的输出电流。本专利技术公开的技术方案可以防止每个并联耦接的单晶片集成电路开关器件在系统启动过程中吸取比其余开关器件过量的电流，使系统平稳启动。附图说明下面的附图有助于更好地理解接下来对本专利技术实施例的描述。为简明起见，不同附图中相同或类似的组件或结构采用相同的附图标记。图1示意出了根据本专利技术一实施例的用于将供电电源连接至负载的系统100的电路架构示意图。图2示出了根据本公开一个实施例的单晶片集成电路开关器件103的电路架构示意图。图3示意出了根据本专利技术一实施例的用于将供电电源连接至一个或多个负载的系统300的电路架构示意图。图4示出了根据本公开一个实施例的开关器件103在独立模式下的示意图。图5示出了根据本公开一个实施例的开关器件103在启动过程中的一组启动时序波形示意图。图6和图7示出了根据本公开一个实施例的开关器件103在有功率限定以及软启动限流时的受控启动波形示意图。图8示出了根据本公开一个实施例的开关器件103无故障状态下其功率开关导通/关断切换控制波形示意图。图9示出了根据本公开一个实施例的开关器件103的下拉模式控制波形示意图。图10示出了根据本公开一个实施例的开关器件103据GOK引脚提供的故障指示控制功率开关的导通/关断切换的波形示意图。图11，示出了根据本公开一个实施例的单晶片集成电路开关器件405。图12示意出了单晶片集成电路开关器件405的更详细电路示意图。图13示出了根据本公开一个实施例的包含多个单片集成电路开关器件405的系统400的架构示意图。图14示出了根据本公开一个实施例的系统410的架构示意图。图15示出了根据本公开一个实施例的单晶片集成电路开关器件412的电路架构示意图。图16示出了包含多个并联耦接的开关器件的系统在没有均流电路/均流措施时(例如图13示意的系统)的仿真波形。图17示出了包含多个并联耦接的开关器件的系统在有均流电路/均流措施时(例如图14示意的系统)的仿真波形。图18示出了一种根据本公开一个实施例的操作包含开关器件的系统的方法的流程示意图。具体实施方式在下面对本专利技术的详细描述中，为了更好地理解本专利技术的实施例，描述了大量的电路、元件、方法等的具体细节。本领域技术人员将理解，即使缺少一些细节，本专利技术同样可以实施。为清晰明了地阐述本专利技术，一些为本领域技术人员所熟知的细节在此不再赘述。图1示意出了根据本专利技术一实施例的用于将供电电源连接至负载的系统100的电路架构示意图。在图1示例中，系统100可以包括单晶片微控制器101和单晶片集成电路开关器件103。该开关器件103可以是“智能开关”，也就是说该开关器件103是可控的(例如可以由微控制器控制)，并且集成有用于驱动功率晶体管的驱动电路以及用于向微控制器提供开关和供电电源状态的监测电路。在图1的示例性实施例中，开关器件103具有多个引脚，包括VIN引脚用于接收输入供电电压VIN和VOUT引脚用于连接至负载。该开关器件103可以包括功率开关(参考图2示意的开关201)，例如功率场效应晶体管(FET)。该功率开关可以具有耦接至VIN引脚的第一端(例如漏端)和耦接至VOUT引脚的第二端(例如源端)。该开关器件103还可以包括功率开关栅极驱动电路以驱动所述功率开关的栅极从而控制该功率开关以受控的方式进行导通和关断切换。当该功率开关被导通，则该功率开关将VIN引脚接收的输入供电电压VIN耦接至连接于VOUT引脚的负载。在图1的示例中，输入供电电压VIN示意为12V，提供60A的供电电流。然而本领域技术人员应该理解这仅仅是示例，系统100还可以被用于将其它提供不同电压和电流的供电电源耦接至负载。在图1的示例中，开关器件103可以进一步具有GOK引脚，用于指示系统故障(例如：过温故障、短路故障、功率开关短路故障等)；GND引脚，用于将开关器件103耦接至信号地；ON/PD引脚本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种系统，包括：第一单晶片集成电路开关器件，包含第一引脚、第二引脚和第一功率开关，该第一功率开关用于在该系统导通时将该第一单晶片集成电路开关器件的第一引脚耦接至其第二引脚；第二单晶片集成电路开关器件，包含第一引脚、第二引脚和第二功率开关，该第二功率开关用于在该系统导通时将该第二单晶片集成电路开关器件的第一引脚耦接至其第二引脚，并且该第二单晶片集成电路开关器件的第一引脚和第二引脚分别耦接至第一单晶片集成电路开关器件的第一引脚和第二引脚；该第二单晶片集成电路开关器件进一步包含均流电路，用于在该第二单晶片集成电路开关器件的输出电流超过包含该第二单晶片集成电路开关器的多个并联耦接的单晶片集成电路开关器件的总输出电流的平均输出电流时通过控制所述第二功率开关降低该第二单晶片集成电路开关器件的输出电流。

【技术特征摘要】
2015.10.05 US 62/237,456;2015.12.07 US 14/961,6591.一种系统，包括：第一单晶片集成电路开关器件，包含第一引脚、第二引脚和第一功率开关，该第一功率开关用于在该系统导通时将该第一单晶片集成电路开关器件的第一引脚耦接至其第二引脚；第二单晶片集成电路开关器件，包含第一引脚、第二引脚和第二功率开关，该第二功率开关用于在该系统导通时将该第二单晶片集成电路开关器件的第一引脚耦接至其第二引脚，并且该第二单晶片集成电路开关器件的第一引脚和第二引脚分别耦接至第一单晶片集成电路开关器件的第一引脚和第二引脚；该第二单晶片集成电路开关器件进一步包含均流电路，用于在该第二单晶片集成电路开关器件的输出电流超过包含该第二单晶片集成电路开关器的多个并联耦接的单晶片集成电路开关器件的总输出电流的平均输出电流时通过控制所述第二功率开关降低该第二单晶片集成电路开关器件的输出电流。2.如权利要求1所述的系统，进一步包括：第三单晶片集成电路开关器件，包含第一引脚、第二引脚和第三功率开关，该第三功率开关用于在该系统导通时将该第三单晶片集成电路开关器件的第一引脚耦接至其第二引脚，并且该第三单晶片集成电路开关器件的第一引脚耦接至第一单晶片集成电路开关器件和第二单晶片集成电路开关器件的第一引脚，该第三单晶片集成电路开关器件的第二引脚耦接至第一单晶片集成电路开关器件和第二单晶片集成电路开关器件的第二引脚。3.如权利要求1所述的系统，其中：所述第一单晶片集成电路开关器件还包括第三引脚用于输出表征该第一单晶片集成电路开关器件的输出电流的信号；所述第二单晶片集成电路开关器件还包括第三引脚用于输出表征该第二单晶片集成电路开关器件的输出电流的信号；所述第一单晶片集成电路开关器件的第三引脚与所述第二单晶片集成电路开关器件的第三引脚耦接在一起用于提供表征该第一单晶片集成电路开关器件和该第二单晶片集成电路开关器件的总输出电流的平均电流的平均电压。4.如权利要求3所述的系统，其中所述第二单晶片集成电路开关器件还包括：第四引脚，用于提供表征该第二单晶片集成电路开关器件的输出电流的第一电流采样信号；第五引脚，用于提供表征该第二单晶片集成电路开关器件的输出电流的第二电流采样信号。5.如权利要求4所述的系统，其中，所述均流电路包括：比较器，用于将该第二单晶片集成电路开关器件的第五引脚上生成的电流采样电压与该第二单晶片集成电路开关器件的第四引脚上生成的平均电压相比较，其中该电流采样电压表征该第二单晶片集成电路开关器件的输出电流，该平均电压表征所述包含该第二单晶片集成电路开关器件的多个并联耦接的单晶片集成电路开关器件的总输出电流。6.如权利要求5所述的系统，其中，所述平均电压通过使所述多个并联耦接的集成电路开关器件各自的输出电流的采样电流流过均衡电阻产生。7.如权利要求1所述的系统，所述第一功率开关或所述第二功率开关包括场效应晶体管。8.一种单晶片集成电路开关器件，包括：第一引脚，用于接收输入电压；第二引脚，用于耦接负载；功率开关，用于在该单晶片集成电路开关器件导通时将所述第一引脚耦接至所述第二引脚...

【专利技术属性】
技术研发人员：詹姆斯·尼古耶，
申请(专利权)人：成都芯源系统有限公司，
类型：发明
国别省市：四川;51