本公开涉及采用多开关的涌入控制，提供了一种用于从输入节点向连接至输出节点的负载进行供电的新型系统。该系统可以包括均连接在输入节点和输出节点之间的多个开关。一个或多个限制电路可以被配置为用于控制开关从而限制开关的输出。例如，限制电路可以限制流过各个开关的电流。一个或多个计时器可以设置延迟时间用于指示限制开始后的故障情况。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本公开涉及采用多开关的涌入控制，提供了一种用于从输入节点向连接至输出节点的负载进行供电的新型系统。该系统可以包括均连接在输入节点和输出节点之间的多个开关。一个或多个限制电路可以被配置为用于控制开关从而限制开关的输出。例如，限制电路可以限制流过各个开关的电流。一个或多个计时器可以设置延迟时间用于指示限制开始后的故障情况。【专利说明】采用多开关的涌入控制本专利技术要求于2013年7月12日提交的题为“INRUSH CONTROL WITH MULTIPLESWITCHES”的美国临时专利申请N0.61/845,491的优先权，其全部内容通过引用合并于此。
本专利技术总体涉及在电气系统中限制涌入电流(inrush current)和故障电流的电路。特别地，本专利技术提出了在高功率系统中通过操作多个并联开关来限制涌入电流和故障电流的方法。
技术介绍
热插拔电路以受控制和受保护的方式将功率从输入源提供至负载。这种控制器的一个功能为在第一次施加电力时或者在电源电压突然增加时，限制由电源至负载(特别是负载电容)的涌入电流。另一个功能为在负载试图吸取过多电流时(例如负载被短路时)限制电流。 图1示出了常见的热插拔电路，其采用了与电流检测电阻器102(RS1)串联的单个MOSFET100 (Ql)以及用于限制电流的控制电路。许多这样的电路均是可商购的。在限流时，限流放大器104调节MOSFET栅极和源极之间的电压从而限制电流检测电阻器102两端的电压，并且由此限制经过M0SFET100的电流。该限流放大器104将代表电流检测电阻器102中电流的电压与电压源106产生的电压VLIMIT进行比较以控制M0SFET100的栅极，从而在检测电流超过由电压VLIMIT确定的最大值时降低输出电流。提供电流源108以拉高栅极电压。提供晶体管110以打开或关闭该热插拔电路。 在此期间，通过M0SFET100的电压和电流均可以很大，导致在M0SFET100中的功率损耗很高。如果这种功率损耗持续下去，M0SFET100可以达到能导致损坏的温度。MOSFET制造商将MOSFET电压、电流和时间的安全极限表示为被称为“安全操作区域(S0A)”的曲线。通常，计时器电路112设定MOSFET在极限电流下操作的最大时间。计时器电路112连接至限流放大器104的状态引脚以检测限流放大器104开始进行限流的时间点。当由计时器电路112设定的延迟时间耗尽时，关闭M0SFET100以防止其过热。从而负载会断电并且热插拔控制器会指示发生了故障。 高功率热插拔应用通常需要对负载的大旁路电容器126(CJ进行充电。为了降低MOSFET100的压力，负载可以保持关闭状态直至旁路电容器126被充电。为电容器充电的小的充电电流保持M0SFET100中的功率足够低从而防止温度上升到危险的程度。一种降低充电电流的方法是采用两端分别连接在MOSFET栅极和地之间的电容器125以限制栅极引脚的电压变化率。栅极电压通过来自电流源108的电流(通常为10-50μΑ)而被拉高。在对负载电容器充电时M0SFET100起到源极跟随器的作用。另一种方法是采用限流放大器104来设定对负载电容器进行充电的电流。其中任一种方法均可以降低涌入电流，以使得启动期间处于M0SFET100的SOA之内。当充电结束时，热插拔控制器可以提供指示功率通道打开(ΡΑΤΗ_0Ν)的输出从而表示可对负载提供全电流。可以通过监控开关的控制信号来确定开关的打开状态。例如，对于MOSFET开关100，通过迟滞比较器118将M0SFET100的栅极-源极电压与由电压源116产生的阈值电压(远高于MOSFET阈值电压，例如，4.5V)进行比较从而完成上述开关状态的确定。 热插拔开关本身具有电阻，这也是系统中功率损耗的来源。在MOSFET开关中，这种电阻被称为导通电阻。具有大负载电流的高功率系统具有由此导通电阻带来的极大的功率损耗。通常，如图2所示，传统高电流热插拔电路采用多个并联的M0SFET200、203 (Ql和Q2)以获得低的导通电阻，这是采用单个MOSFET不能达到的。图2中的热插拔电路采用的电流和功率控制电路元件202、204、206、208、210、212、216、218、225、226与图1中对应元件类似。 在高功率电平时，很难找到既具有充足的SOA性能又具有足够低的导通电阻的MOSFET来作为热插拔开关。高SOA性能与MOSFET中可以损耗功率的裸片区(die area)的量密切相关。现今很多MOSFET生产关注于减少裸片区和降低导通电阻，同样也就降低了SOA性能。具有高SOA的MOSFET通常在每单位裸片区内具有高导通电阻。相反地，具有低SOA的MOSFET倾向于在每单位裸片区内具有低导通电阻。对于高功率应用，在单个MOSFET中达到需求的SOA通常是既不实际也不经济的。 采用多个并联的MOSFET降低了组合导通电阻，但不一定会增加S0A。由于MOSFET导通电阻具有正的温度系数，因此当各MOSFET的沟道全面增强时并联MOSFET很好地分摊了电流。但是，当限流时具有高漏极-源极电压的并联MOSFET通常工作在饱和状态下。由于这些MOSFET的阈值电压并不匹配并且具有负的温度系数，因此它们之间不能很好地分摊电流。这使得具有最低阈值电压的MOSFET承载的电流大于其他MOSFET承载的电流。由于该MOSFET发热，因此随着其阈值电压进一步降低，导致其承载的电流更大。因此，所有的负载电流可能被单个MOSFET所运载。由于这个原因，当操作一组并联MOSFET以限流时，只能指望它们具有单个MOSFET的S0A。 并非所有负载均可以在启动和涌入期间关闭。栅极电容器将限制流入负载电容器的涌入电流。但是，其并不限制流入电阻负载的电流或流入跨接在负载上的电阻故障的电流。该额外的电流增加了施加于MOSFET开关上的压力并且增加了所需的S0A。 因此，需要开发涌入电流控制电路以及用于控制多个开关的方法以解决上述问题。
技术实现思路
本公开提出了一种用于从输入节点向连接至输出节点的负载进行供电的新型系统。 根据本公开的一个方面的系统包括:第一开关和第二开关，其均连接在输入节点和输出节点之间；第一限制电路，其被配置为用于控制第一开关从而限制第一开关的输出；以及第二限制电路，其被配置为用于控制第二开关从而限制第二开关的输出。第二限制电路被配置为与第一限制电路独立地工作。例如，第一限制电路可以限制流过第一开关的电流，第二限制电路可以限制流过第二开关的电流。提供逻辑电路以响应于第一状态信号和第二状态信号而产生输出信号。第一状态信号指示第一限制电路正在限制第一开关的输出，第二状态信号指示第二限制电路正在限制第二开关的输出。逻辑电路在接收到第一状态信号和第二状态信号二者后产生输出信号。 对逻辑电路的输出信号做出响应的计时器电路可以在延迟时间耗尽后指示故障情况。 可以布置第一电流检测元件，用于检测第一开关中的电流；以及可以设置第二电流检测元件，用于检测第二开关中的电流。 第一限制电路可以对第一检测元件检测到的电流做出响应，第二限制电路可以对第二检测元件检测到的电流做出响应本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于从输入节点向连接至输出节点的负载进行供电的系统，包括：第一开关和第二开关，其均连接在所述输入节点和所述输出节点之间；第一限制电路，其被配置为用于控制所述第一开关以限制所述第一开关的输出；第二限制电路，其被配置为用于控制所述第二开关以限制所述第二开关的输出，所述第二限制电路被配置为与所述第一限制电路独立地工作；以及逻辑电路，其对指示所述第一限制电路正在限制所述第一开关的输出的第一状态信号做出响应，并且对指示所述第二限制电路正在限制所述第二开关的输出的第二状态信号做出响应，所述逻辑电路被配置为在接收到所述第一状态信号和所述第二状态信号二者后产生输出信号。
【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：乔舒亚·约翰·西蒙森，大卫·亨利·顺，克里斯托夫·布鲁斯·乌米格尔，
申请(专利权)人：凌力尔特公司，
类型：发明
国别省市：美国;US
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