开关电路制造技术

本申请涉及一种开关电路。提出了一种用于提供具有导通电阻的开关阵列的方法和开关电路。开关阵列具有多个开关，其中每个开关被布置成处于不同的配置状态。状态包括启用配置和禁用配置。开关状态包括导通状态和截止状态。每个开关在处于禁用配置时都保持在截止状态。控制电路将开关设置为启用配置或禁用配置，并且存储器元件耦合到控制电路并被布置为存储用于设置开关中每一个的配置状态的配置数据。控制电路基于从存储器元件接收的信号来设置开关的配置状态。开关阵列的导通电阻取决于开关的开关状态及其各自的导通电阻。

Switch circuit

【技术实现步骤摘要】
开关电路
本公开涉及一种开关电路。具体而言，本公开涉及一种包括具有受控导通电阻(onresistance)的开关阵列的开关电路。背景晶体管(诸如MOSFET)通常用作对于开关电源转换器(诸如降压转换器和升压转换器)的开关。当用于电源转换应用时，这些开关通常被称为电源开关。图1是可以用作电源开关的晶体管100和耦合到晶体管100的栅极的控制器102的示意图。晶体管100在导通状态(onstate)和截止状态(offstate)下可操作，在导通状态下允许电流在其漏极端子和源极端子之间流动，在截止状态下不允许电流在其漏极端子和源极端子之间流动。在导通状态下，晶体管100具有相关联的导通电阻Rdson，因此，如图1所示，导通状态下的晶体管100可以由电阻器104表示。对于晶体管100的较低导通电阻Rdson，对于给定电流，晶体管100的漏极端子和源极端子两端存在较低的电压降，并且对于给定电流生成的热量较低。较小的电压降和较少的热量生成有利于提高实现晶体管100的系统的效率。晶体管100的导通电阻Rdson不适合用于感测电流，因为导通电阻Rdson例如由于电压、温度和工艺/制造的变化而容易变化。图2A是与感测电阻器200串联耦合的晶体管100的示意图。附图之间的共同特征共享共同的参考数字。具有电阻R的感测电阻器200用于测量电流。当未知电流通过感测电阻器200时，感测电阻器200两端存在可测量的电压降ΔV。使用欧姆定律(Ohm’slaw)以及已知电阻R和电压降ΔV的组合，可以计算流过感测电阻器200和晶体管100的瞬时电流。当晶体管100串联耦合到感测电阻器200时，流过感测电阻器200的电流等于流过晶体管100的电流。因此，对流过感测电阻器200的电流的测量是用于测量流过晶体管100的电流的合适方法。感测电阻器200可以被称为精密电阻器(precisionresistor)，因为已知电阻R的值具有足够高的精度来确定电流，并且电阻R在正常操作条件期间也不会显著变化。图2B是与感测电阻器200串联耦合的晶体管100的示意图，并且包括运算放大器202和模数转换器(ADC)204。附图之间的共同特征共享共同的参考数字。运算放大器202和ADC204用于测量感测电阻器200两端的电压降ΔV，并将测量的电压降ΔV从模拟值转换成数字值。可以在电路中实现感测电阻器200，以测量特定时间点的电流，该电流通常被称为瞬时电流。瞬时电流的测量值在许多系统中是必要特征，然而，感测电阻器200的增添降低了系统的效率并产生额外的热量。根据欧姆定律，感测电阻器200两端的电压降ΔV与电路中的电流成比例，并且也与感测电阻器200的电阻R成比例。例如通过使用较小的感测电阻器200来减小感测电阻器200的电阻R将提高电路的效率，因为功率损耗和过量热被减小，但是也将导致成比例地较小的电压降ΔV。当测量电压降ΔV以确定电流时，较小的电压降ΔV意味着需要更复杂的电压检测电路来以足够高的精度测量电压降ΔV，从而能够精确地确定电流。这可能增加使用感测电阻器200实现电流感测的成本。概述与现有技术相比，希望提供一种具有对电压变化、温度变化和工艺/制造变化中的至少一种不太敏感的导通电阻的开关。根据本公开的第一方面，提供了一种用于提供具有导通电阻的开关阵列的开关电路，所述开关电路包括：开关阵列，其包括多个开关，其中，每个开关被布置成处于多个配置状态中的一个，该配置状态包括启用配置(enabledconfiguration)和禁用配置(disabledconfiguration)，其中，每个开关被布置成在处于启用配置时，在多个开关状态之一中进行操作，该开关状态包括导通状态和截止状态，并且每个开关在处于禁用配置时被保持在截止状态；控制电路，其被配置为将开关中每一个设置为启用配置或禁用配置；以及存储器元件，其耦合到控制电路并且被布置为存储用于设置开关中每一个的配置状态的配置数据；其中，控制电路被配置为基于从存储器元件接收的配置信号来设置开关中每一个的配置状态，配置信号取决于配置数据，并且开关阵列的导通电阻取决于开关的开关状态和它们各自的导通电阻。可选地，控制电路被配置为从开关控制器接收开关状态信号，并且响应于开关状态信号来控制处于启用配置的开关的开关状态。可选地，开关阵列的开关并联耦合。可选地，每个开关包括MOSFET。可选地，配置数据包括多个配置值，并且配置信号取决于配置值中的至少一个。可选地，存储器元件被配置为接收输入，配置信号所依赖的配置值基于输入来选择。可选地，输入经由被配置为使得用户能够选择配置值的用户界面来提供。可选地，开关电路包括参考MOSFET，电流源被配置为向参考MOSFET提供漏极/源极电流，并且电压检测器被布置为测量参考MOSFET的漏极/源极电压，并且提供指示所测量的漏极/源极电压的信号作为存储器元件的输入以用于选择配置值。可选地，开关电路包括用于测量流过开关阵列的电流的电流传感器，电流传感器包括电压检测器，该电压检测器被布置成测量开关阵列的第一端子处的第一电压和开关阵列的第二端子处的第二电压，使用所测量的电压来计算流过开关阵列的电流。可选地，电流传感器被配置为通过评估第一电压和第二电压中的哪一个是最大的来确定电流流动的方向。可选地，开关电路包括用于测量流过开关阵列的电流的电流传感器，电流传感器包括电压检测器，该电压检测器被布置成测量开关阵列的第一端子处的第一电压和开关阵列的第二端子处的第二电压，使用所测量的电压来计算流过开关阵列的电流。可选地，电流传感器被配置为通过评估第一电压和第二电压中的哪一个是最大的来确定电流流动的方向。可选地，电流传感器被布置为提供指示流过开关阵列的电流的方向的信号，作为存储器元件的输入以用于选择配置值。可选地，控制电路包括多个控制逻辑块，其中，每个控制逻辑块与至少一个开关相关联，并且每个控制逻辑块被配置为将其相关联的一个或更多个开关设置为启用配置或禁用配置。可选地，控制逻辑块被配置为从开关控制器接收开关状态信号，并且响应于开关状态信号来控制处于启用配置的其相关联的一个或更多个开关的开关状态。可选地，开关阵列的开关并联耦合，并且每个开关包括MOSFET，开关电路包括电压检测器，该电压检测器被配置为测量MOSFET之一的栅极电压和MOSFET的并联组合的源极电压，并且提供指示所测量的栅极电压/源极电压的信号作为存储器元件的输入以用于选择配置值。可选地，开关电路包括温度传感器，其被配置为测量温度并提供指示所测量的温度的信号作为存储器元件的输入以用于选择配置值。可选地，开关电路包括电压检测器，其被配置为测量MOSFET的并联组合的漏极电压或源极电压，并且响应于所测量的漏极电压或源极电压来调节MOSFET中至少一个的栅极电压。可选地，存储器元件被配置为存储栅极电压数据，该栅极电压数据包括用于设置MOSFET中至少一个的栅极电压的多个栅极电本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种开关电路，其用于提供具有导通电阻的开关阵列，所述开关电路包括：/n包括多个开关的所述开关阵列，其中，每个开关被布置成处于多个配置状态之一，所述配置状态包括启用配置和禁用配置，其中：/na)每个开关被布置成在处于所述启用配置时，在多个开关状态之一中进行操作，所述开关状态包括导通状态和截止状态；和/nb)每个开关在处于所述禁用配置时被保持在所述截止状态；/n控制电路，所述控制电路被配置为将所述开关中每一个设置为所述启用配置或所述禁用配置；和/n存储器元件，所述存储器元件耦合到所述控制电路并被布置成存储用于设置所述开关中每一个的所述配置状态的配置数据；其中：/n所述控制电路被配置为基于从所述存储器元件接收的配置信号来设置所述开关中每一个的所述配置状态，所述配置信号取决于所述配置数据；和/n所述开关阵列的所述导通电阻取决于所述开关的所述开关状态及其各自的导通电阻。/n

【技术特征摘要】
20181121 US 16/198,2341.一种开关电路，其用于提供具有导通电阻的开关阵列，所述开关电路包括：
包括多个开关的所述开关阵列，其中，每个开关被布置成处于多个配置状态之一，所述配置状态包括启用配置和禁用配置，其中：
a)每个开关被布置成在处于所述启用配置时，在多个开关状态之一中进行操作，所述开关状态包括导通状态和截止状态；和
b)每个开关在处于所述禁用配置时被保持在所述截止状态；
控制电路，所述控制电路被配置为将所述开关中每一个设置为所述启用配置或所述禁用配置；和
存储器元件，所述存储器元件耦合到所述控制电路并被布置成存储用于设置所述开关中每一个的所述配置状态的配置数据；其中：
所述控制电路被配置为基于从所述存储器元件接收的配置信号来设置所述开关中每一个的所述配置状态，所述配置信号取决于所述配置数据；和
所述开关阵列的所述导通电阻取决于所述开关的所述开关状态及其各自的导通电阻。


2.根据权利要求1所述的开关电路，其中，所述控制电路被配置为从开关控制器接收开关状态信号，并且响应于所述开关状态信号来控制处于所述启用配置的所述开关的所述开关状态。


3.根据权利要求1或权利要求2所述的开关电路，其中，所述开关阵列的所述开关并联耦合。


4.根据任一前述权利要求所述的开关电路，其中，每个开关包括MOSFET。


5.根据任一前述权利要求所述的开关电路，其中，所述配置数据包括多个配置值，并且所述配置信号取决于所述配置值中的至少一个。


6.根据权利要求5所述的开关电路，其中，所述存储器元件被配置为接收输入，所述配置信号所依赖的所述配置值基于所述输入来选择。


7.根据权利要求6所述的开关电路，其中，所述输入经由被配置为使得用户能够选择所述配置值的用户界面来提供。


8.根据权利要求6所述的开关电路，包括：
参考MOSFET；
电流源，所述电源流被配置为向所述参考MOSFET提供漏极/源极电流；和
电压检测器，所述电压检测器被布置为测量所述参考MOSFET的漏极/源极电压，并且提供指示所测量的漏极/源极电压的信号作为所述存储器元件的所述输入以用于选择所述配置值。


9.根据任一前述权利要求所述的开关电路，包括用于测量流过所述开关阵列的电流的电流传感器，所述电流传感器包括电压检测器，所述电压检测器被布置成测量所述开关阵列的第一端子处的第一电压和所述开关阵列的第二端子处的第二电压，使用所测量的电压来计算流过所述开关阵列的所述电流。


10.根据权利要求9所述的开关电路，其中，所述电流传感器被配置为通过评估所述第一电压和所述第二电压中的哪一个是最大的来确定所述电流流动的方向。


11.根据权利要求6所述的开关电路，包括用于测量流过所述开关阵列的电流的电流传感器，所述电流传感器包括电压检测器，所述电压检测器被布置成测量所述开关阵列的第一端子处的第一电压和所述开关阵列的第二端子处的第二电压，使用所测量的电压来计算流过所述开关阵列的所述电流。


12.根据权利要求11所述的开关电路，其中，所述电流传感器被配置为通过评估所述第一电压和所述第二电压中的哪一个是最大的来确定所述电流流动的方向。


13.根据权利要求12所述的开关电路，其中，所述电流传感器被布置为提供指示流过所述开关阵列的所述电流的方向的信号，作为所述存储器元件的所述输入以用于选择所述配置值。


14.根据任一前述权利要求所述的开关电路，其中：
所述控制电路包括多个控制逻辑块，其中，每个控制逻辑块与至少一个开关相关联；和
每个控制逻辑块被配置为将其相关联的一个或更多个开关设置为所述启用配置或所述禁用配置。


15.根据权利要求14所述的开关电路，其中，所述控制逻辑块被配置为从开关控制器接收开关状态信号，并且响应于所述开关状态信号来控制处于所述启用配置的其相关联的一个或更多个开关的所述开关状态。


16.根据权利要求6所述的开关电路，其中，所述开关阵列的所述开关并联耦合，并且每个开关包括MOSFET，所述开关电路包括：
电压检测器，所述电压检测器被配置为测量所述MOSFET之一的栅极电压和所述MOSFET的并联组合的源极电压；和
提供指示所测量的栅极电压/源极电压的信号作为所述存储器元件的所述输入以用于选择所述配置值。


17.根据权利要求6所述的开关电路，包括：
温度传感器，所述温度传感器被配置为测量温度并提供指示所测量的温度的信号作为所述存储器元件的所述输入以用于选择所述配置值。


18.根据权利要求4所述的开关电路，包括：
电压检测器，所述电压检测器被配置为测量所述MOSFET的并联组合的漏极电压或源极电压，并且响应于所测量的漏极电压或源极电压来调节所述MOSFET中至少一个的栅极电压。


19.根据权利要求18所述的开关电路，其中：
所述存储器元件被配置为存储栅极电压数据，所述栅极电压数据包括用于设置所述MOSFET中至少一个的所述栅极...

【专利技术属性】
技术研发人员：安布里什·巴塔德，霍斯特·克内德根，内森·约翰，约翰·麦克唐纳，
申请(专利权)人：戴洛格半导体英国有限公司，斯莱戈科技公司，
类型：发明
国别省市：英国;GB