CN101305332A - 降压型直流-直流变换器及方法 - Google Patents

降压型直流-直流变换器及方法 Download PDF

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Abstract

一种用于将直流电压变换到更低的直流电压的方法和装置，其从输入端传导电流，通过电感器来给连接到输出端的电感器的电容器充电，并从输出端提供变化范围的负载电流；在电源电压和地电位之间交替开关输入端，在输出端产生低于电源电压的所需电压，同时提供负载电流的变化范围；以及从电源电压和地电位分离输入端，以减少由负载电流实质减少所引起的输出端电压的增加，同时通过电感器的电流响应减少的负载电流进行调节。

Description

降压型直流-直流变换器及方法
技术领域
本教导涉及开关式电源(开关变换器)。这些装置用于有效地将一个水平的电压和电流转换到不同水平的电压和电流。当高电源或电池的工作要求高效时，开关变换器尤为重要。开关变换器现已普及到例如手提电话、PDA、个人电脑等的各种消费品中。开关式电源的关键特征是其小体积及低成本，其可通过有效设计实现。
背景技术
改进开关变换器大小和成本的一种方法是优化外部无源元件的大小。这通过优化电源装置的布局来实现。
随着深亚微米CMOS的出现，需要具有非常低的电压、高容差(tolerance)以及高电流的电源。所以，无源滤波组件必须设计成非常低的阻抗，具体说是输出电容器选择高品质和大数值。这种电容器主导着用于深亚微米CMOS的开关变换器的大小和成本。通常，更小的电容器意味着更低的成本。
需要一种电源装置布局，其允许输出电容器减小。
降压型直流-直流变换器(Buck DC-to-DC converter)常用于向使用集成电路的不同装置提供其所需要的低工作电压。典型地，更大的电源电压用于与窄占空比一起通过电感器来给输出电容器充电，当该电感器在占空比的断开部分期间未连接到更高的电压源时，累积的电感电流维持输出电压。
使用较高电源电压来给电感电流充电，以及使用较小输出电压来给电感电流放电的安排导致阶跃负载恢复不对称。当负载电流从很小的值向接近其最大值变动时，电感器两端的电压为电源电压减去输出电压。在此情况下，相对大的电源电压允许电感器快速充电，并且相应的输出电压压降被最小化。
当负载电流是从接近其最大值向接近其最小值变动时，电感器两端的电压正好是输出电压。这种相对小的电压使电感器缓慢放电。这具有能使大输出电压过冲的不良后果。这是基本的降压型变换器结构的固有限制。
避免这个问题的一种方法是使用离散的MOSFETs来允许同步整流器FET的体效应二极管在短时间内打开。该方法通过打开体效应二极管的电压来增加放电电压。遗憾的是，这种方法的缺点是不能以典型的集成电路的形式提供。在集成电路电源装置中，因为闩锁效应(latch-up)的原因，需要不打开体效应二极管。闩锁效应在多数集成电路中是自我毁灭性的并且是应努力避免的。此外，放电速度的改进仅通过增加二极管的正向压降增加。
由于以上原因，当变换器经受负载电流实质下降时，提供改进的方法和和装置对降压型变换器中建立的电感电流放电，而不使用较大的电容器来存储额外电荷是非常有益的。
发明内容
本发明前面所述的需求，进一步的和其他的需求以及本发明优势通过下述本发明的具体实施例得以实现。
在一个具体实施例中，直流-直流降压型变换器包含连接在输入端和电容器的一个端部之间的电感器，用以将电感电流传导到电容器以产生通过电容器的输出电压并且提供负载电流的变化范围；第一开关，其用于将输入端连接至电压电源；第二开关，其用于将输入端接地；以及控制电路，其用于响应输出电压控制第一和第二开关来提供正常工作顺序，将输入端选择连接到电压电源或者接地，以提供负载电流的变化范围，其中控制电路用于同时打开第一和第二开关以减少因负载电流的实质减少所引起的输出电压增加。
控制电路可用于保持第一开关断开以及调节第二开关，以减少由于负载电流的实质减少所引起的输出电压增加。
变换器还可包含连接在第二开关两端，并用于在输入端显示反向的或负电压、而通过电感器的电流调节成负载电流实质减小时限制第二开关两端的电压。支路电路可包括串联对置的二极管和稳压(齐纳)二极管(zenerdiode)，其中所述二极管在正常工作顺序时反向偏压，当所述电感器终端显示出相反或负电压、同时通过电感器的电流调节成负载电流实质减少时其正向偏压到反向偏压稳压二极管。
第二开关可以是具有隔离本体(bulk)的MOSEET。变换器可进一步包含将MOSFET的每个源极和漏极连接到本体电介质、并用于防止MOSFET中的本体半导体结的正向偏压的独立的二极管。每个独立的二极管可以是肖特基二极管(Schottky diode)。第二开关可以是具有n-阱隔离本体区域的p-本体MOSFET。
第一和第二开关以及控制电路可以构建为同一集成电路的一部分。第二开关可以构建为与控制电路独立的集成电路部分，以加强从第二开关的热散。第二开关可包括一对串联的具有共连接源极和p-阱终端的N-阱MOSFET。
在另一个具体实施例中，将直流电压变换为更低的直流电压的方法包含以下步骤：从输入端传导电流，通过电感器来给连接到输出端的电感器的电容器充电，并从输出端提供变化范围的负载电流；在电源电压和地电位之间交替开关输入端，在输出端产生低于电源电压的所需电压，同时提供负载电流的变化范围；以及从电源电压和地电位分离输入端，以减少由负载电流实质减少所引起的输出端电压的增加。
该方法可进一步包含保持电源电压从输入端分离，以及在电感电流响应减少的负载电流进行调节时调制连接至地电位的步骤。
该方法还可进一步包含限制电感电流响应负载电流的实质减少而进行调节时可在输入端产生的反向电压的量。交替开关的步骤可包括使用半导体装置，所述的半导体装置在具有用于产生具有半导体装置的交替开关的控制电路的单个的半导体衬底中生成。该方法还可包含使半导体开关装置形成支路的步骤，其中该开关装置用于通过一个或多个元件将输入端连接到地电位，所述的元件用来限制在输入端产生的相对于地电位的反向电压。
交替开关的步骤可包括使用MOSFET将输入端转换到接地的步骤，所述的MOSFET具有隔离的本体，并且通过MOSFET内隔离的本体保护半导体结不会因为输入端的反向电压而变得正向偏压，包括使用比隔离主体的半导体结具有更低正向偏压阈电压的单独肖特基二极管分流半导体结。
在另一个实施例中，直流-直流降压型变换器包含：耦接在输入端和电容器一个端部之间的电感器，其用来将电感电流传导到电容器，以产生电容器两端的输出电压，并且提供负载电流的变化范围；第一开关，其用于将输入端连接到电压电源；第二开关，其用于将输入端接地；以及控制电路，其用于响应输出电压控制第一和第二开关来提供正常工作顺序，将输入端选择连接到电压电源或者接地，以提供负载电流的变化范围，其中控制电路用于在输入端上允许形成负的或反向的电压以减少因负载电流实质减少而引起的输出电压增加。
控制电路可用于打开第一和第二开关，以减少由于负载电流实质减少所引起的输出电压的增加。变换器还可包含反向偏压支路电路，其连接在第二开关两端，并用于在输入端显示反向的或负电压时限制第二开关两端的反向电压。支路电路可包括串联对置的二极管和稳压二极管，其中所述二极管在正常工作顺序时反向偏压，当所述电感器终端显示出相反或负电压时其正向偏压到反向偏压稳压二极管。
第二开关可以是具有隔离本体(bulk)的MOSEET。变换器可进一步包含将MOSFET的每个源极和漏极连接到本体电介质、并用于防止MOSFET中的本体半导体结的正向偏压的独立的二极管。第二开关可以是具有n-阱隔离本体区域的p-本体MOSFET。
第一和第二开关以及控制电路可以构建为同一集成电路的一部分。第二开关可以构建为与控制电路独立的集成电路部分，以加强从第二开关的热散。第二开关可包括一对串联的具有共连接源极和p-阱终端的N-阱MOSFET。
在另一个具体实施例中，将直流电压变换为更低的直流电压的方法包含以下步骤：从输入端传导电流，通过电感器来给连接到输出端的电感器的电容器充电，并从输出端提供变化范围的负载电流；在电源电压和地电位之间交替开关输入端，在输出端产生低于电源电压的所需电压，同时提供负载电流的变化范围，包括在输入端上允许形成反向电压以减少由负载电流实质减少所引起的输出端电压的增加的步骤。
该方法可进一步包含保持输入端从电源电压分离，同时电感电流响应负载电流的实质减少进行调节的步骤。
该方法可进一步包含限制电感电流响应负载电流的实质度减少而进行调节时可在输入端产生的反向电压的量。该方法还可包含使半导体开关装置形成支路的步骤，其中该半导体开关装置用于通过一个或多个元件将输入端连接到地电位，所述元件用来限制在输入端产生的相对于地电位的反向电压。
交替开关的步骤可包括使用MOSFET将输入端转换到接地的步骤，所述的MOSFET具有隔离的本体，并且通过MOSFET内隔离的本体保护半导体结不会因为输入端的反向电压而变得正向偏压，包括使用比隔离主体的半导体结具有更低正向偏压阈电压的单独肖特基二极管分流半导体结。
附图说明
为了更好地理解本发明，以及与本发明相关的其他和进一步的目的，请参照附图和详细说明，其保护范围在所附权利要求书中予以阐明。
图1是根据现有技术构建的直流-直流降压型变换器的电路示意图；
图2是图1中降压型变换器在正常模式工作期间和负载电流实质减少期间出现的不同电压和电感电流的图表；
图3是根据本发明的一个具体实施例在降压型变换器运行中不同电压和电感电流的图表；
图4是负载电流经过两个周期的实质减少输出电压相对电感电流的图表，在第一周期内未实施本发明，在第二周期内实施了本发明的具体实施例，并显示了比第一循环更少的电压过冲；
图5是表示本发明的一个具体实施例的示意图；
图6是表示本发明的另一个具体实施例的示意图；
图7是表示本发明的又一个具体实施例的示意图；
图8是表示图7的具体实施例的变化型的示意图；
图9是根据图5的具体实施例构建的MOSFET开关的示意性截面图；
图10图7的具体实施例的另一个变化型的示意图。
具体实施方式
图1表示在先技术中经典的降压型变换器10，其总体上包括在输入端14和输出端15之间连接的电感器12、在输出端15和接地18之间连接的的电容器16以及控制器集成电路20。图1还表示了电源电压源22和标称代表性负载24。集成电路20包括一对开关26、28和开关控制器29。开关26连接到选择性将输入端14耦接到电源电压22，并且在这里称为电源电压或电源开关26。开关28连接到选择性地将输入端14耦接到接地18，并且在这里称为同步整流器开关28。开关26、28是MOSFETS，其具有大量的连接到其各源极端子的接头。开关控制器29响应终端15的输出电压确定用于控制开关26、28的占空比。各种不同的开关控制布局和方法为了这个目的而存在。可依据变换器的负载电流需量而使用不同的方法，例如相对于相当大负载电流范围的稳态负载电流，其中实际电流可以快速改变。
图2通过绘制不同电压和电感电流表示降压型变换器10的工作。不同的图表30包括时帧31、输出端电压32、电感电流34、电源开关调制36、同步整流器开关调制38和占空比40。图表30表示成随着时间包括变换器10的不同运转状况。时间段42表示用于变换器10的正常模式工作条件，电源开关调制36和整流器开关调制38表示电源电压22和接地18之间的输入端14的交替开关。相应地，电感电流34在电源电压开关26导电时暂时上升42a、在整流器开关28导电时降低42b。
时间点43表示由负载24引起的负载电流的实质下降，其导致在从电感器12的存储电量的输出端15产生的电压实质增大。电感电流34在时间段44上逐渐下降，整流器开关28保持闭合44a和输出端电压32保持高电流44b。占空比图表40表示正常占空比控制器的工作和在时间间隔期间44实质上的直线，同时电感电流仍旧缓慢调节成负载电流的实质减少。
图3表示根据本发明的一个具体实施例的直流-直流降压型变换器10的运转图表50。该运转方法编程在控制器29中。显示的图表包括时间52、输出电压54、电感电流56、电源开关调制58、同步整流器开关调制60和占空比62。时间段64表示正常模式整流器的运转，调制图表58、60指示输入端14在电源电压22和接地18间交替转换。电感电流图表56表示了如前所述的在正常模式变换器工作期间的相同变化。
时间点65表示负载电流响应电感电流开始下降和输出端电压的增加出现的实质减少。同步整流器调制图表60表示开关28在周期66、67期间被打开以将输入端14接地18。在时间点67a，开关28被关闭并保持关闭，允许输入端14的电压成为负值，导致开关28的反向传导，从而在终端14和接地18之间出现增加的电压下降。负电压或反向电压引起负传感电流明显增大，并使输出端15的电压更快速地下降。这降低了输出端电压的最大值，从而向负载24提供某些过电压保护。整流器开关调制图表60还表示在开关28其时间67b的调制。这类附加的调制可根据变换器预期负载的已知电感电流下降特征编程在控制器29中。一旦图表56中的电感电流响应减少的负载电流下降到适当的水平68，开关26、28的正常模式调制就可以在周期70开始。占空比图表62表示当电感电流调整到减少的负载电流时产生的主动占空比控制。
图4表示时间78上的输出电压74、电感电流76和占空比行为75的图表72，时间78包括两条使用不同控制方法的连续时间周期79、80。周期79表示负载电流79a的急剧增加，随后是负载电流79b的实质下降。在点79c，由于负载电流的减少，图表74中的输出电压或输出端电压呈现出明显的过冲。时间周期80在时间点80a也表现出负载电流的增加，随后在点80b出现负载电流的实质减少。然而在时间周期80中，使用参照图3说明的开关方法引起图表74的输出端电压更小的增加80c。占空比图表75在点75a处显示出为零的数学饱和度。占空比图表75还表示了在75b产生负数的控制器，从而当使用本发明的方法时命令开关28进行新的行为。
负载电流的实质下降可以通过任意合适的方法来确定。总体上来说，因为这种电路设计用于极其多样的负载电流需量，所以有很多不同的已知方法来来控制降压型变换器的的占空比，其通常包括监控经时输出电压。由于这个原因，确定什么时候存在负载电流的实质下降具有不同的具体定义。本发明不限于任何负载电流实质下降的具体定义。
图5表示另一种具有不同开关和控制半导体86的直流-直流降压型变换器84。半导体86包括一对MOSFET开关88、90，其用于在电源电压和接地之间交替连接输入端92。然而，MOSFET开关88、90具有P-降压终端88a、90a，其能够浮动或者以其它方式被控制，以使当输入端92的电压由其正常模式操作值反向变化或变为负时，与每个MOSFET内的本体(bulk)使半导体结维持在偏压状态。在负载电流较大减小的极端情况下，当根据本发明一个具体实施例终端92未连接到接地时，电感器中聚集的能量或电流可引起输入端92出现明显的负电压或反向电压。该电压可与MOSFET开关28本体正向偏压半导体结，并引起整流器开关28的明显正向偏压。这会导致集成电路86过热并损坏。控制本体端88a、90a的偏压时避免MOSFET本体结正向偏压，从而导致过热的一种方法。
图6表示与图5所示的变换器84具有相同基本元件的改进变换器的示意图84a，其添加了连接在输出端92和接地97之间的正偏压支路电路96。支路电路96包括串联的稳压(齐纳)二极管(Zener diode)97和二极管98，其具有反向极性并且耦接接到输入端92上，当在变换器84a正常模式工作期间，其被反向偏压且是不导电，当在输入端92产生负的或反向电压时，其被正向偏压且以预定的电压降导电。预定的电压降通过将反偏压齐纳电压与正向偏压正常二极管电压降相加来设定，并且通过降低传感电流限制能在输入端92形成的最大负电压或反向电压。这个预定的电压被用于与浮动P-主体终端连接，通过输入端92上的负电压或反向电压来防止MOSFET90的正向偏压。当预定的负电压或反向电压到达输入端92时，支路电路从输入端92向接地97传导电流，从而在输入端92提供负电压或反向偏压来减少输出端电压以及支路开关90，并且避免集成电路86的过热。
图7表示另一种降压型变换器100的构造，其具有响应控制器106开关输入端104的半导体MOSFETS102、103。MOSFETS102、103构建在与控制器106独立的半导体衬底，从而防止正向偏压本体结电流使控制器106过热。在这种情形下，本体端102a、103a被连接到它们各自的电源端，允许通过输入端104上的负电压或反向电压使本体结出现正向偏压。在该构造中，输入端104上的负电压或反向电压限于本体结正向偏压电压降。
图8表示变换器106的另一种变化型，其使用与控制器110独立的衬底108中构建的MOSFETS102、103。MOSFET103进一步包括支路二极管112、114。二极管112、114是具有比包括MOSFET 103本体结的普通二极管结更快的开关和更低的正偏压降的肖特基(Shottky)二极管。它们被连接到MOSFET103，在变换器100正常模式工作期间为反向偏压，并且被出现在输入端104的负电压或反向电压正向偏压。它们更低的正向偏压降使本体结形成支路，并防止MOSFET 103过热。
图9表示图8具体实施例中使用的MOSFET103的示意性截面图。如图所示，肖特基二极管112、114与MOSFET103连接，用于偏压隔离的P-阱116，其内构建了栅极、源极和漏极元件。当漏极端118通过图8的输入端104变成负向偏压时，肖特基二极管112变成正向偏压，同时肖特基二极管114变成反向偏压，从而推动P-阱116低于接地124，并且防止N+材料120和P阱116之间的自然正向偏压。在正常模式工作期间，源极端122被连接到接地124，并且P阱上正电荷的累积限制到肖特基二极管114的正向电压降。电容器126可在瞬时事件中可选地用来保持P-阱116接近接地。
图10表示代表图7的变换器100的变化型的变换器130的示意图。如图所示，附加的MOSFET 132连接在MOSFET 103的源极P-阱端103a和接地134之间。这种MOSFETs103和132的串联允许当电感放电电流朝MOSFETs 103和132流入输入端136时，终端136的电压变成更负的电压。这导致产生更快放电时间的更高放电电流。该结果明显地减少了图7中单独的同步整流器开关103的输出电压过冲。
本领域技术人员可对上述实施例进行各种改进和变化，而不会偏离如权利要求书中所限定的本发明的保护范围。

Claims (32)

1.一种直流-直流降压型变换器，包含：连接在输入端和电容器的一个端部之间的电感器，其用以将电感电流传导到电容器以产生通过电容器的输出电压并提供负载电流的变化范围；
第一开关，其用于将输入端连接到电压电源；
第二开关，其用于将输入端接地；以及
控制电路，其用于响应输出电压控制第一和第二开关来提供正常工作顺序，将输入端选择连接到电压电源或者接地，以提供负载电流的变化范围，
其中控制电路用于同时打开第一和第二开关以减少因负载电流的实质减少所引起的输出电压增加。
2.根据权利要求1所述的变换器，其特征在于控制电路用于保持第一开关断开以及调节第二开关，以减少由于负载电流的实质减少所引起的输出电压增加。
3.根据权利要求1所述的变换器，其特征在于还包含反向偏压支路电路，其连接在第二开关两端，并用于在输入端显示反向的或负电压、而通过电感器的电流调节成负载电流实质减小时限制第二开关两端的电压。
4.根据权利要求3所述的变换器，其特征在于支路电路包括串联对置的二极管和稳压二极管，其中所述二极管在正常工作顺序时反向偏压，当所述电感器终端显示出相反或负电压、同时通过电感器的电流调节成负载电流实质减少时其正向偏压到反向偏压稳压二极管。
5.根据权利要求1所述的变换器，其特征在于第二开关是具有隔离本体的MOSFET。
6.根据权利要求5所述的变换器，其特征在于还包含将MOSFET的每个源极和漏极连接到本体电介质、并用于防止MOSFET中的本体半导体结的正向偏压的独立的二极管。
7.根据权利要求6所述的变换器，其特征在于每个独立的二极管是肖特基二极管。
8.根据权利要求5所述的变换器，其特征在于第二开关是具有n-阱隔离本体区域的p-本体MOSFET。
9.根据权利要求1所述的变换器，其特征在于所述第一和第二开关以及控制电路是构建为与同一集成电路的一部分。
10.根据权利要求1所述的变换器，其特征在于第二开关构建为与控制电路独立的集成电路部分，以加强从第二开关的热散。
11.根据权利要求1所述的变换器，其特征在于第二开关包括一对串联的具有共连接源极和p-阱终端的N-阱MOSFET。
12.一种用于将直流电压变换到更低的直流电压的方法，包含以下步骤：
从输入端传导电流，通过电感器来给连接到输出端的电感器的电容器充电，并从输出端提供变化范围的负载电流；
在电源电压和地电位之间交替开关输入端，在输出端产生低于电源电压的所需电压，同时提供负载电流的变化范围；以及
从电源电压和地电位分离输入端，以减少由负载电流实质减少所引起的输出端电压的增加。
13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于还包含保持电源电压从输入端分离，以及在电感电流响应减少的负载电流进行调节时调制连接至地电位的步骤。
14.根据权利要求12所述的方法，其特征在于还包含限制电感电流响应负载电流的实质度减少而进行调节时可在输入端产生的反向电压的量。
15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于交替开关的步骤包括使用半导体装置，所述的半导体装置在具有用于产生具有半导体装置的交替开关的控制电路的单个的半导体衬底中生成。
16.根据权利要求15所述的方法，其特征在于还包含使半导体开关装置形成支路的步骤，其中该开关装置用于通过一个或多个元件将输入端连接到地电位，所述的元件用来限制在输入端产生的相对于地电位的反向电压。
17.根据权利要求12所述的方法，其特征在于交替开关的步骤包含使用MOSFET将输入端转换到接地的步骤，所述的MOSFET具有隔离的本体，并且通过MOSFET内隔离的本体保护半导体结不会因为输入端的反向电压而变得正向偏压，包括使用比隔离主体的半导体结具有更低正向偏压阈电压的单独肖特基二极管分流半导体结。
18.直流-直流降压型变换器，包含：
耦接在输入端和电容器一个端部之间的电感器，其用来将电感电流传导到电容器，以产生电容器两端的输出电压，并且提供负载电流的变化范围；
第一开关，其用于将输入端连接到电压电源；
第二开关，其用于将输入端接地；以及
控制电路，其用于响应输出电压控制第一和第二开关来提供正常工作顺序，将输入端选择连接到电压电源或者接地，以提供负载电流的变化范围，
其中控制电路用于在输入端上允许形成负的或反向的电压以减少因负载电流实质减少而引起的输出电压增加。
19.根据权利要求18所述的变换器，其特征在于控制电路用于打开第一和第二开关，以减少由于负载电流实质减少所引起的输出电压的增加。
20.根据权利要求19所述的变换器，其特征在于还包含反向偏压支路电路，其连接在第二开关两端，并用于在输入端显示反向的或负电压时限制第二开关两端的反向电压。
21.根据权利要求20所述的变换器，其特征在于支路电路包括串联对置的二极管和稳压二极管，其中所述二极管在正常工作顺序时反向偏压，当所述电感器终端显示出相反或负电压时其正向偏压到反向偏压稳压二极管。
22.根据权利要求18所述的变换器，其特征在于第二开关是具有隔离本体的MOSFET。
23.根据权利要求18所述的变换器，其特征在于第二开关是具有隔离本体的MOSFET。
24.根据权利要求22所述的变换器，其特征在于第二开关是具有n-阱隔离本体区域的p-本体MOSFET。
25.根据权利要求18所述的变换器，其特征在于所述的第一和第二开关以及控制电路构建为同一集成电路的一部分。
26.根据权利要求18所述的变换器，其特征在于第二开关构建为与控制电路独立的集成电路部分，以加强从第二开关的热散。
27.根据权利要求18所述的变换器，其特征在于第二开关包括一对串联的具有共连接源极和p-阱终端的N-阱MOSFET。
28.一种将直流电压变换为更低的直流电压的方法，包含以下步骤：
从输入端传导电流，通过电感器来给连接到输出端的电感器的电容器充电，并从输出端提供变化范围的负载电流；
在电源电压和地电位之间交替开关输入端，在输出端产生低于电源电压的所需电压，同时提供负载电流的变化范围，包括在输入端上允许形成反向电压以减少由负载电流实质减少所引起的输出端电压的增加的步骤。
29.根据权利要求28所述的方法，其特征在于还包含保持输入端从电源电压分离，同时电感电流响应负载电流的实质减少进行调节的步骤。
30.根据权利要求28所述的方法，其特征在于还包含限制电感电流响应负载电流的实质度减少而进行调节时可在输入端产生的反向电压的量。
31.根据权利要求31所述的方法，其特征在于还包含使半导体开关装置形成支路的步骤，其中该半导体开关装置用于通过一个或多个元件将输入端连接到地电位，所述元件用来限制在输入端产生的相对于地电位的反向电压。
32.根据权利要求28所述的方法，其特征在于交替开关的步骤包括使用MOSFET将输入端转换到接地的步骤，所述的MOSFET具有隔离的本体，并且通过MOSFET内隔离的本体保护半导体结不会因为输入端的反向电压而变得正向偏压，包括使用比隔离主体的半导体结具有更低正向偏压阈电压的单独肖特基二极管分流半导体结。
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