[发明专利]电流限制系统和方法

说明书

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。

技术领域

本发明涉及电子系统和方法。更具体地，本发明涉及电子系统和方法中的电流保护。

背景技术

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。

发明内容

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。