DC到DC转换器输入节点短路保护制造技术

本文中所描述的实施例涉及一种电路，其包含DC到DC转换器和用以将输入电压与所述DC到DC转换器的输入节点选择性地隔离的切换装置。所述电路还包含耦合到所述输入节点且耦合到所述切换装置的控制器。所述控制器经配置以将测试电压施加到所述输入节点，使得能够在所述测试电流施加到所述输入节点时在所述输入节点上的电压高于阈值的情况下将所述切换装置从不导电状态切换到导电状态，且在所述测试电流施加到所述输入节点时在所述输入节点上的所述电压低于所述阈值的情况下限制所述切换装置从所述不导电状态切换到所述导电状态。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术大体上涉及用于集成电路的输入节点上的短路保护，且明确地说涉及用于包含(例如)形成于集成电路、芯片、芯片或裸片上的DC-DC转换器的电力供应器的输入电压短路保护。
技术介绍
在例如利用为电池充电器的DC-DC转换器等特定常规电力供应器中，当耦合到外部电路的适配器连接(例如，插入)到DC-DC转换器的输入节点时可存在问题。特定地，在适配器插入的时刻，DC-DC转换器没有办法确定其输入总线上是否存在短路。因此，如果输入总线发生短路，那么适配器电流将仅受所利用的功率晶体管的固有电阻(例如，寄生和PFET导通电阻)限制，且相当大的电流将流动且借此损坏所涉及的适配器和相关联电路(例如电路板)。
技术实现思路
一个实施例针对一种电路，其包含DC到DC转换器和用以将输入电压与DC到DC转换器的输入节点选择性地隔离的切换装置。所述电路还包含耦合到输入节点且耦合到切换装置的控制器。控制器经配置以将测试电压施加到输入节点，以使得能够在测试电流施加到输入节点时在输入节点上的电压高于阈值的情况下将切换装置从不导电状态切换到导电状态。控制器还被配置成在测试电流施加到输入节点时在输入节点上的电压低于阈值的情况下限制切换装置从不导电状态切换到导电状态。附图说明图1为包含输入节点短路保护的实例电力系统的框图。图2为图1的电力系统的实例控制器的框图。图3为将输入电压施加到图1的DC到DC转换器的输入节点的实例方法的流程图。图4为图1的电力系统的实例切换装置、控制器和DC到DC转换器的电路图。图式中的主要组件的参考标号的列表100系统102AC到DC适配器104切换装置106输入总线108DC-DC转换器110控制器112输出总线114负载116输入电压节点202用于DC-DC转换器的操作控制204输出总线故障检测电路206输入总线短路保护电路400电路402切换装置404感测电阻器406电容器408电容器410第一二极管412第二二极管413第一比较器414分压器416状态机418旁通电流路径420第二比较器422端子423端子424端子425端子426端子427端子428端子429端子430端子431端子432端子具体实施方式相关申请案的交叉参考：本申请案主张以下各项的优先权：2015年7月10日申请的第62/190,983号美国临时申请案、2015年9月22日申请的第62/221,886号美国临时申请案，以及2015年11月10日申请的第62/253,501号美国临时申请案，其全部以引用的方式并入本文中。图1为包含输入电压短路保护的实例系统100的框图。系统100包含用于将AC电力转换为DC电压的AC到DC适配器102(在本文中也被称作“AC-DC适配器”102)。切换装置104串联耦合在AC-DC适配器102与DC到DC转换器108(在本文中也被称作“DC-DC转换器”108)的输入节点106之间。切换装置104将AC-DC适配器102的DC电压(在本文中也被称作“输入电压”)与输入节点106选择性地隔离。AC-DC适配器102与切换装置104之间的节点116在本文中被称作“DC供应节点”116。切换装置104通过可在至少两个状态之间切换而将输入电压与输入节点106选择性地隔离。在第一状态中，限制电流从输入节点116到输入节点106。在第二状态中，允许电流从输入节点116自由流动到输入节点106。尽管DC供应节点116处的输入电压本文中描述为由AC-DC适配器102提供，但应理解，可使用DC电压的任何合适的供应，包含例如电池。DC-DC转换器108常规地操作以将输入节点106上的DC电压转换为输出DC电压，且将输出DC电压施加到输出节点112。DC-DC转换器108可具有包含降压转换器、升压转换器、降压-升压转换器等的拓扑的任何适当拓扑。负载114耦合到输出节点112以消耗由DC-DC转换器108施加的输出DC电压。负载114可为耦合到输出节点112以自其提取功率的任何合适的组件。此些组件可包含(但不限于)一或多个处理装置和相关组件和/或电池和相关联电池充电电路。DC-DC转换器108由控制器110控制。控制器110控制DC-DC转换器108的操作以产生输出节点112上的所要输出电压。控制器110可感测输入节点106上的电压和输出节点112上的电压以便控制DC-DC转换器108以产生所要输出电压。控制DC-DC转换器108的方法是此项技术中已知的。控制器110还控制切换装置104以便控制是否将输入电压耦合到输入节点或是否将输入节点与输入电压隔离。应理解，图1中展示的框图是系统100的简化说明。在实践中，可包含例如晶体管、电容器、电阻、二极管等额外组件，其耦合到DC供应节点116、输入节点106和/或输出节点112。图2为实例控制器110的框图。控制器110包含DC-DC操作控制202，其驱动和控制DC-DC转换器108的操作以从耦合到输入节点106的输入电压产生输出节点112上的所要输出电压。DC-DC操作控制202可耦合到DC-DC转换器108中的一或多个场效应晶体管(FET)的一或多个栅极以控制其操作。在一实例中，DC-DC操作控制202包含PWM调制器和用于DC-DC转换器108中的所述一或多个FET的驱动器。如上文所提及，控制DC-DC转换器以产生输出电压的方法是已知的。可使用控制DC-DC转换器108的任何合适的方法。控制器110可任选地包含输出电压故障检测电路204。输出电压故障检测电路204耦合到输出节点112，且可感测输出节点112上的电压和/或电流以识别用于输出节点112的任何故障条件。举例来说，输出电压故障检测电路204可确定输出节点112是否无意地耦合到接地(即，短路情形)、穿过输出节点112的电流是否高于阈值(即，过电流情形)，和其它故障条件。如果故障检测电路204识别出用于输出节点112的故障条件，那么故障检测电路204可采取适当动作，例如关闭DC-DC转换器108，或将输出节点112与负载114隔离。输出电压故障检测电路204是已知的，且可使用任何合适的输出电压故障检测电路。控制器110还包含输入电压短路保护电路206。输入电压保护电路206耦合到输入节点106、切换装置104和DC供应节点116。输入电压保护电路206控制切换装置104以将输入电压与输入节点106选择性地隔离。也就是说，输入电压保护电路206将切换装置104设定到第一状态以将输入电压与输入节点106隔离，或设定到第二状态以将输入电压耦合到输入节点106。输入电压保护电路206基于保护方案确定是否将输入电压与输入节点106隔离。保护方案可防止输入节点106上的短路(到接地)。举例来说，如果耦合到输入节点106的电容器正发生故障或已发生故障且形成到接地的短路，那么电容器可归因于从输入节点106流动穿过电容器的高电流而开始冒烟且开始着火。为防止输入节点106上的此短路，由输入电压保护电路206实施的保护方案在将输入电压耦合到输入节点106之前确定输入节点106上是否存在短路。如果输入节点106上存在短路，那么保护电路206可限制将输入电压耦合到输入节点106，借此减小归因于短路的进一步损坏的可能性。在一实例中，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种系统，其包括：DC到DC转换器，其将输入节点上的电压转换为输出节点上的电压；切换装置，其串联耦合在DC供应节点与所述输入节点之间，所述切换装置经配置以将所述DC供应节点与所述输入节点选择性地隔离；以及控制器，其耦合到所述输入节点且耦合到所述切换装置，所述控制器经配置以：将测试电流施加到所述输入节点；在所述测试电流施加到所述输入节点时在所述输入节点上的电压高于阈值的情况下使得所述切换装置能够从不导电状态切换到导电状态；以及在所述测试电流施加到所述输入节点时在所述输入节点上的所述电压低于所述阈值的情况下限制所述切换装置从所述不导电状态切换到所述导电状态。

【技术特征摘要】
2015.07.10 US 62/190,983;2015.09.22 US 62/221,886;1.一种系统，其包括：DC到DC转换器，其将输入节点上的电压转换为输出节点上的电压；切换装置，其串联耦合在DC供应节点与所述输入节点之间，所述切换装置经配置以将所述DC供应节点与所述输入节点选择性地隔离；以及控制器，其耦合到所述输入节点且耦合到所述切换装置，所述控制器经配置以：将测试电流施加到所述输入节点；在所述测试电流施加到所述输入节点时在所述输入节点上的电压高于阈值的情况下使得所述切换装置能够从不导电状态切换到导电状态；以及在所述测试电流施加到所述输入节点时在所述输入节点上的所述电压低于所述阈值的情况下限制所述切换装置从所述不导电状态切换到所述导电状态。2.根据权利要求1所述的系统，其中所述控制器包含串联耦合在所述DC供应节点与所述输入节点之间的旁通电流路径，所述旁通电流路径与所述切换装置并联，所述旁通电流路径经配置以从所述DC供应节点处的输入电压导出所述测试电流，且将所述测试电流提供到所述输入节点。3.根据权利要求2所述的系统，其中所述控制器经配置以：确定何时存在所述输入电压；以及响应于存在所述输入电压将所述测试电流施加到所述输入节点。4.根据权利要求3所述的系统，其中所述控制器经配置以：将等待周期之后所述输入节点上的电压与所述阈值比较，所述等待周期在所述测试电流施加到所述输入节点时开始。5.根据权利要求1所述的系统，其中所述输出节点经配置以将电压提供到系统组件和电池中的一或多者。6.根据权利要求1所述的系统，其中所述DC到DC转换器为降压转换器、升压转换器或降压升压转换器中的一者。7.根据权利要求1所述的系统，其中所述输入电压由AC到DC适配器提供。8.根据权利要求1所述的系统，其中所述切换装置包含场效应晶体管(FET)。9.根据权利要求1所述的系统，其中使所述切换装置能够从不导电状态切换到导电状态包含将所述切换装置从所述不导电状态切换到所述导电状态，其中限制所述切换装置从所述不导电状态切换到所述导电状态包含将所述切换装置保持在所述不导电状态中。10.一种DC到DC控制器电路，其包括：多个端子，其用于耦合到外部电路；控制电路，其耦合到所述多个端子的第一子集，所述端子的第一子集经配置以耦合到DC到DC转换器的一或多个场效应晶体管(FET)的一或多个栅极，所述控制电路经配置以经由所述一或多个栅极控制所述DC到DC转换器的操作；电流源，其耦合到所述多个端子的第二端子，所述第二端子经配置以耦合到用于所述DC到DC转换器的输入节点；以及模制化合物，其在所述控制电路和电流源上方，其中所述多个端子从所述模制化合物暴露；其中所述控制电路耦合到所述多个端子的第三端子，所述第三端子经配置以耦合到在DC供应节点与用于所述DC到DC转换器的所述输入节点之间串联的切换装置，其中所述控制电路经配置以从所述第三端子提供第一信号，所述第一信号经配置以在来自所述电流源的测试电流提供在所述第二端子...

【专利技术属性】
技术研发人员：艾瑞克·马格纳·索利，李斌，
申请(专利权)人：英特希尔美国公司，
类型：发明
国别省市：美国;US