CN102684177A - 用于输入电力保护的非线性电力管理装置 - Google Patents
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Abstract
在一个一般方面中，一种设备可包括具有经配置以耦合到输出分流装置的输出端子的非线性电力管理装置，所述输出分流装置经配置以响应于跨越所述输出分流装置的电压超过所述输出分流装置的触发电压而分流能量。所述非线性电力管理装置可经配置以响应于与穿过所述非线性电力管理装置的能量脉冲相关联的第一电流而改变为饱和模式。所述设备可包括输入分流装置，所述输入分流装置耦合到所述非线性电力管理装置的输入端子且具有高于所述输出分流装置的所述触发电压的触发电压。所述输入分流装置可经配置以响应于跨越所述非线性电力管理装置的电压降而分流与所述能量脉冲相关联的第二电流。
Description
相关申请案交叉参考
本申请案请求对在2011年1月31日提出申请且标题为“用于输入电力保护的非线性电力管理装置(Non-Linear Power Management Device for Input Power Protection)”的第61/437,863号美国临时专利申请案的优先权及权益，且请求对在2011年9月6日提出申请且标题为“用于输入电力保护的非线性电力管理装置(Non-Linear PowerManagement Device for Input Power Protection)”的第13/225,713号美国非临时专利申请案的优先权及权益，两个申请案均以全文引用的方式并入本文中。
技术领域
本说明涉及一种输入电力端口保护装置。
背景技术
可使用例如分流装置(例如，齐纳二极管、TVS装置)等多个外部(例如，板外)及/或内部(例如，板上)离散装置保护输入电力端口及/或相关组件免受不期望的电力条件(例如，静电放电(ESD))。当使用多个装置保护输入电力端口免受不期望的电力条件时，不可预测及/或不想要的交互作用可在外部及/或内部装置之间发生。举例来说，添加到集成电路(其已经包括内部分流保护装置)的外部分流保护装置之间的不匹配可在ESD脉冲的情况下导致不可预测及/或不想要的交互作用。特定来说，具有较低触发电压的内部分流保护装置可吸收ESD脉冲的所有能量，从而独立于其“电力额定值”而使外部分流保护装置不相关。在一些实施例中，外部及内部分流保护装置可以可保护或可能不保护集成电路的某种方式共享ESD脉冲的能量。设计匹配的内部及外部分流保护装置以避免这些问题中的许多问题可为耗时、昂贵且/或反复试验的过程，其可在某些应用中不可行。另外，常见的平衡方法(例如，添加串联电阻器)可在正常操作期间具有不期望的串联电阻级，此可导致(举例来说)信号衰减。因此，需要用以解决目前技术的不足且提供其它新颖及创新特征的系统、方法及设备。
发明内容
在一个一般方面中，一种设备可包括具有经配置以耦合到输出分流装置的输出端子的非线性电力管理装置，所述输出分流装置经配置以响应于跨越所述输出分流装置的电压超过所述输出分流装置的触发电压而分流能量。所述非线性电力管理装置可经配置以响应于与穿过所述非线性电力管理装置的能量脉冲相关联的第一电流而改变为饱和模式。所述设备可包括输入分流装置，其耦合到所述非线性电力管理装置的输入端子且具有高于所述输出分流装置的所述触发电压的触发电压。所述输入分流装置可经配置以响应于跨越所述非线性电力管理装置的电压降而分流与所述能量脉冲相关联的第二电流。
在另一一般方面中，一种方法可包括在非线性电力管理装置处接收电流。所述电流的至少第一部分可通过所述非线性电力管理装置且响应于跨越可操作地耦合到所述非线性电力管理装置的第一分流装置的电压超过所述第一分流装置的触发电压而经由所述第一分流装置分流。所述方法还可包括响应于穿过所述非线性电力管理装置的所述电流的大于所述第一电流的第二部分而将所述非线性电力管理装置改变为饱和模式，且还可包括在处于所述饱和模式时增加所述非线性电力管理装置的输入端子处的电压，直到所述电压超过第二分流装置的触发电压，所述第二分流装置的所述触发电压大于所述第一分流装置的所述触发电压。
在又一一般方面中，一种设备可包括经配置以耦合到输入分流装置的输入端子及经配置以耦合到输出分流装置的输出端子。所述设备还可包括安置于所述输入端子与所述输出端子之间的非线性元件。所述非线性元件可具有非线性电流-电压行为，且所述非线性元件可经配置以响应于由所述输出分流装置经由所述非线性元件汲取的电流而触发所述输入分流装置改变为分流状态。
在附图及以下说明中阐述一个或一个以上实施方案的细节。从所述说明及图式且从权利要求书将明了其它特征。
附图说明
图1A是图解说明输入电力保护装置的外部部分及内部部分的框图。
图1B是图解说明图1A中所展示的电力管理装置的实例性电流-电压(I-V)特性的曲线图。
图1C是图解说明电力管理装置(例如，图1A中所展示的电力管理装置)的另一实例性电流-电压(I-V)特性的曲线图。
图1D是图解说明电力管理装置(例如，图1A中所展示的电力管理装置)的又一实例性电流-电压(I-V)特性的曲线图。
图2是图解说明输入电力保护装置中所包括的电力管理装置的图示。
图3是图解说明另一输入电力保护装置中所包括的电力管理装置的图示。
图4A是图解说明安置于外部分流装置与内部分流装置之间的电力管理装置的电流-电压(I-V)特性的曲线图。
图4B是图解说明结合图4A所论述的外部分流装置的行为的曲线图。
图4C是图解说明结合图4A所论述的内部分流装置的行为的曲线图。
图4D是图解说明结合图4A所论述的电力管理装置的行为的曲线图。
图4E是图解说明能量脉冲的实例的曲线图。
图5是图解说明再一输入电力保护装置中所包括的电力管理装置的图示。
图6是图解说明根据一实施例的电力管理装置的图示。
图7是图解说明包括结场效晶体管(JFET)作为电力管理装置的输入电力保护装置的图示。
图8是图解说明经配置以提供输入电力保护的输入电力保护装置中所包括的多个电力管理装置的图示。
图9是图解说明输入电力保护装置中所包括的调谐电感的图示。
图10是图解说明用于操作电力管理装置的方法的流程图。
具体实施方式
图1A是图解说明输入电力保护装置100的外部部分10及内部部分20的框图。输入电力保护装置100包括输入分流装置110及输出分流装置130。如图1A中所展示，电力管理装置120串联耦合于输入分流装置110与输出分流装置130之间。在此实施例中，输入分流装置110及电力管理装置120包括在输入电力保护装置100的外部部分10中，且输出分流装置130包括在输入电力保护装置100的内部部分20中。在一些实施例中，电力管理装置120可称作非线性电流装置或电流镇定器装置。在一些实施例中，输入分流装置110、电力管理装置120及/或输出分流装置130可共同称作输入电力保护装置100的组件。
输入电力保护装置100的内部部分20可称作内部部分是因为内部部分20的组件包括在装置(例如，计算装置)(未展示)的集成电路(IC)中(例如，集成于所述集成电路内)。输入电力保护装置100的外部部分10可称作外部部分是因为外部部分10的组件耦合到(例如，添加到)内部部分20且可不集成到包括内部部分20的集成电路中。因此，外部部分10的组件可包括在与内部部分20的装置(例如，离散组件)分离的装置(例如，离散组件)中。换句话说，输入分流装置110及电力管理装置120可集成到界定外部部分10的单独(例如，单个)离散组件(其可包括单个或共用半导体衬底)中。在一些实施例中，输入电力保护装置100的内部部分20可与负载140的至少一部分集成在一起(例如，可与负载140一起在板上)。在一些实施例中，输入保护装置100的元件(例如，输入分流装置110、电力管理装置120及输出分流装置130)的任一组合可集成到单独(例如，单个)离散组件(其可包括单个或共用半导体衬底)中。举例来说，输入分流装置110可为与包括结场效晶体管(JFET)装置(或似JFET装置、基于JFET的装置)的电力管理装置120集成在一起的火花隙装置。
在一些实施例中，外部部分10可称作板外部分且内部部分可称作板上部分。在一些实施例中，包括在外部部分10中的输入分流装置110可称作外部分流装置，且包括在内部部分20中的输出分流装置130可称作内部分流装置。输入分流装置110可称作输入分流装置是因为输入分流装置110耦合到电力管理装置120的输入侧(例如，安置于所述输入侧上)。输出分流装置130可称作输出分流装置是因为输出分流装置130耦合到电力管理装置120的输出侧(例如，安置于所述输出侧上)。
输入电力保护装置100经配置以为负载140提供电力(例如，能量)保护以免受(举例来说)与静电放电(ESD)(例如，ESD脉冲)、电感能量瞬变(例如，电感尖峰)及/或等等相关的一个或一个以上不期望的电力(例如，能量)条件。在一些实施例中，不期望的电力条件(其可包括过电压条件及/或过电流条件)可由电源150产生。在一些实施例中，不期望的电力条件可包括电源噪声、电流尖峰(由下游过电流事件(例如，短路)导致)及/或等等。
举例来说，负载140可包括可因由电源150产生的电流及/或电压的相对快速增加而以不期望的方式损坏的电子组件(例如，传感器、晶体管、微处理器、专用集成电路(ASIC)、离散组件、电路板)。因此，输入电力保护装置100可经配置以检测并防止电流及/或电压的这些相对快速增加损坏负载140及/或与负载140相关联的其它组件(例如，电路板)。在一些实施例中，电力保护装置100可与信号相关联。换句话说，输入电力保护装置100可包括在集成电路(例如，负载140)的数据线(例如，发信线)中。
分流装置110、130中的一者或一者以上可为经配置以重新引导与不期望的电力条件(例如，ESD事件)相关联的电力(例如，能量)的任何类型的装置(例如，有源装置及/或无源装置)。特定来说，分流装置110、130可经配置以在触发电压(还可称作箝位电压、激活电压、击穿电压及/或转折电压)下将电力(例如，能量)分流到接地(例如，接地节点)以保护负载140。换句话说，分流装置110、130可响应于超过触发电压(例如，超过达到一定程度及/或持续指定时间周期)而被激活。当被激活(例如，从去激活状态、不活动状态或非分流状态改变)时，分流装置110、130可被说成处于分流状态。在一些实施例中，当分流装置110、130中的一者或一者以上主动地忙于电力保护(例如，主动地从负载140分流电力)时，分流装置110、130可被说成处于接通状态(例如，活动状态、接通)。在一些实施例中，触发电压可(举例来说)介于毫伏与伏之间。举例来说，触发电压可为0.5伏、1.5伏、5伏、50伏及等等。尽管未展示，在一些实施例中，分流装置110、130可经配置以将电力(例如，能量)分流到除接地以外的节点(例如，非接地节点、电压总线(Vbus)、5V总线、12V总线)以保护负载140。
在一些实施例中，分流装置110、130中的一者或一者以上可为任何类型的瞬变电压抑制器(TVS)(还可称作瞬变电压抑制装置)，例如齐纳二极管、硅控整流器(SCR)装置、有源箝位装置、火花隙装置、基于聚合物的装置、变阻器装置、任何其它类型的电压击穿及/或折回装置及/或等等。举例来说，输入分流装置110可为齐纳二极管，其经配置以在跨越所述齐纳二极管的电压超过所述齐纳二极管的触发电压(例如，齐纳击穿电压)时将电流分流到接地。尽管在图1A中图解说明为单个装置，但分流装置110、130可各自表示经配置以为负载140提供电力保护的多个装置(例如，串联耦合的装置、并联耦合的装置)。在一些实施例中，分流装置110、130可各自称作过电压保护装置。在一些实施例中，分流装置110、130中的一者或一者以上可为。
电力管理装置120经配置以管理由分流装置110、130提供的电力保护(例如，触发平衡、触发指定分布)，因为分流装置110、130的一个或一个以上特性可能不以期望的方式匹配。特定来说，电力管理装置120可经配置以触发由可能不具有匹配的特性的输入分流装置(即，内部分流装置130)及输出分流装置(即，外部分流装置110)提供的电力保护的平衡。举例来说，输入分流装置110可具有不同于(例如，大于、小于)输出分流装置130的触发电压的触发电压。因此，电力管理装置120可经配置以触发输入分流装置110及/或输出分流装置130尽管在触发电压存在差异的情况下仍主动地提供电力保护。换句话说，电力管理装置120可经配置以防止或减轻分流装置110、130之间的接通/触发竞争条件。
作为特定实例，如果电力管理装置120不耦合于分流装置110、130之间且输出分流装置130的触发电压小于输入分流装置110的触发电压，那么输出分流装置130可阻止输入分流装置110提供电力保护。在此些实例中，输出分流装置130可响应于ESD事件而在输出分流装置130的触发电压下开始从负载140分流电力。在输出分流装置130的触发电压下触发输出分流装置130可将跨越输入分流装置110的电压箝位(例如，保持、维持)成低于输入分流装置110的触发电压。因此，输入分流装置110可能不(且可不)被激活(例如，改变为分流状态)且可能不提供电力保护。因此，在此情景中可致使输入分流装置110无用。
在输出分流装置130的触发电压小于输入分流装置110的触发电压的情况下，电力管理装置120可经配置以在输出分流装置130已被激活之后激活输入分流装置110。电力管理装置120可经配置以即使跨越输出分流装置130的电压被箝位于输出分流装置130的较低触发电压处也致使跨越输入分流装置110的电压超过输入分流装置110的较高触发电压。特定来说，在一些实施例中，在输出分流装置130被激活且可被箝位于输出分流装置130的相对低的触发电压处之后，电力管理装置120可经配置以饱和且推动跨越输入分流装置110的电压超出输入分流装置110的触发电压，使得输入分流装置110被激活。因此，电力管理装置120可经配置以防止(或实质上防止)输出分流装置130对输入分流装置110触发竞争条件，且可确保输入分流装置110将被激活以吸收ESD能量，尽管输入分流装置110及输出分流装置130的触发电压存在不匹配。
在一些实施例中，在被触发之后(例如，在开始分流电流之后)，跨越分流装置110、130中的一者或一者以上的电阻可对输入电力保护装置100的操作具有影响。特定来说，当分流装置触发时，其可拉动致使其电压上升的电流(以电阻方式)。举例来说，在一些实施例中，当输入分流装置110的触发电压小于输入分流装置130的触发电压时，具有较低触发电压的输入分流装置110一旦被触发则可具有上升到电压足够高而触发输出分流装置130的点的电压。在此些实例中，输出分流装置130可被激活(例如，可接通)，从而辅助箝位电压，但仅箝位到电力管理装置120允许的电流电平。以此方式，电力管理装置120与/或输出分流装置130可共同操作以减少由输入分流装置110吸收的至少一些能量，甚至在输入分流装置110具有低于输出分流装置130的触发电压的情况下。
在输出分流装置130的触发电压(即，内部分流装置的触发电压)大于输入分流装置110的触发电压(即，外部分流装置的触发电压)的情况下，电力管理装置120可经配置以被动地准许(例如，不干涉)输入分流装置110在输出分流装置130激活之前激活。举例来说，响应于ESD事件，输入分流装置110可在已超过输入分流装置110的触发电压时的第一时间处激活。此外，响应于同一ESD事件，输出分流装置130的触发电压可稍后在第二时间处(在第一时间之后)激活。电力管理装置120可经配置以被动地准许此事件序列发生。在此些实施例中，电力管理装置120可经配置以限制由输出分流装置130分流的电力量。
在一些实施例中，电力管理装置120可经配置以限制穿过输出分流装置130的电力。举例来说，电力管理装置120可经配置以在输出分流装置130已被激活(例如，在输出分流装置130的触发电压下激活)且正在将电流分流到接地之后限制穿过输出分流装置130的电流。在一些实施例中，通过限制穿过输出分流装置130的电流，可替代地由电力管理装置120将电流重新引导穿过输入分流装置110。因此，电力管理装置120可经配置以管理(例如，平衡)由输入分流装置110及输出分流装置130重新引导(例如，吸收)的电流。在一些实施例中，电力管理装置120可经配置以饱和，使得穿过输出分流装置130的电流受到限制。因此，电力管理装置120经配置以管理在输入分流装置110与输出分流装置130之间对能量脉冲(其可为过电压瞬变)的能量共享，从而导致比在没有电力管理装置120的情况下通过分流装置(内部及/或外部)可实现的更强健的输入电力保护装置100。
由输入分流装置110及电力管理装置120提供的外部保护在可能不知道(或可能已独立地设计)耦合到输入电力保护装置100或包括输入电力保护装置100的集成电路(例如，负载140)的击穿特性的情景中尤其有利。特定来说，电力管理装置120可经配置以触发外部分流保护装置(例如，由输入分流装置110提供的外部保护)及/或限制到内部分流保护装置(例如，输出分流装置130)的电力，即使可能不确切地知道集成电路及/或内部分流保护装置的确切击穿电压且/或集成电路及/或内部分流保护装置的确切击穿电压可能与外部分流保护装置不匹配。因此，输出分流装置130可配置有独立于输入分流装置110的电力额定值、由电源150产生的电力、可能的电力瞬变(例如，ESD事件)及/或等等而与电力管理装置120一致(例如，受电力管理装置120限制、受电力管理装置120的饱和限制)的电力额定值。
在一些实施例中，可减小(例如，可最小化)内部分流装置的大小(例如，面积、电力容量要求)，因为与能量脉冲相关联的能量至少部分地由输入分流装置110(例如，外部分流装置)吸收。特定来说，可减小输出分流装置130(例如，内部分流装置)的大小，因为电力管理装置120可限制由输出分流装置130吸收的能量且/或可分配能量以由输入分流装置110吸收(及/或分流)。在一些实施例中，输出分流装置130的大小的减小可导致包括输出分流装置130的电路(例如，电路板)的空间及/或成本节约。另外，可减小与输出分流装置130相关联的寄生电容，因为输出分流装置130的大小可比在没有电力管理装置120及/或输入分流装置110的情况下可能的大小要小。
在一些实施例中，在输入电力保护装置100内包括电力管理装置120，输入分流装置110(例如，外部分流装置)可具有比原本将可能的触发电压高的触发电压。特定来说，输入分流装置110可具有相对高的触发电压，因为电力管理装置120经配置以甚至在输入分流装置110的触发电压高于输出分流装置130的触发电压时触发(例如，触发分流)输入分流装置110。在不包括电力管理装置120的情况下，输入分流装置110将不被激活，除非输入分流装置110具有低于输出分流装置130的触发电压的触发电压。电力管理装置120可实现外部分流装置(例如，输入分流装置110)进行的电力保护，尽管相对低的电压用于发信穿过输入电力保护装置100且内部分流装置(例如，输出分流装置130)进行相对低电压(例如，低触发电压)板上保护。
由于输入分流装置110可具有高于输出分流装置130的触发电压，因此可针对电力处置及维持信号完整性进一步优化输入电力保护装置100。举例来说，在没有电力管理装置120的情况下，输入分流装置110可需要具有与输出分流装置130的触发电压相比相对低的触发电压。特定来说，输入分流装置110可具有相对低的触发电压(例如，大约5V或更小的触发电压)。因此，输入分流装置110将具有相对显著的关断状态泄漏、不期望的动态电阻及相对高的接地电容。在具有电力管理装置120的情况下，输入分流装置110可为具有相对低的关断状态泄漏、期望的动态电阻特性及相对低的接地电容的相对高触发电压装置(当与输出分流装置130的触发电压比较时)。此外，由于输入分流装置110可为具有相对高的触发电压的装置，因此输入电力保护装置100可包括各种类型的分流装置，例如接地电压升高的SCR。
图1B是图解说明图1A中所展示的电力管理装置120的实例性电流-电压(I-V)特性的曲线图。如图1B中所展示，穿过电力管理装置120的电流随着跨越电力管理装置120的电压增加而线性地(或大约线性地)增加。大约在电压V1及电流C1下，电力管理装置120饱和且穿过电力管理装置120的电流随着电压增加超出电压V1而稍微增加(例如，相对恒定)(或可恒定)。在一些实施例中，电压V1及电流C1可称作饱和点。在一些实施例中，电压V1可称作饱和电压，且电流C1可称作饱和电流。当电力管理装置120正超出饱和点(在饱和点右边)操作时，电力管理装置120可被说成在饱和区中操作，且当电力管理装置120正在饱和点之前(在饱和点左边)操作时，电力管理装置120可被说成在非饱和区中操作。在此实施例中，非饱和区可称作线性区。在一些实施例中，电力管理装置120可被称作非线性电力管理装置是因为电力管理装置120的总I-V特性是非线性的。此外，电力管理装置的I-V特性在饱和点的一侧的斜坡不同于电力管理装置的I-V特性在饱和点的另一侧的斜坡。换句话说，在饱和点的一侧随着电力管理装置的电压增加而增加的电流速率不同于在饱和点的另一侧随着电力管理装置的电压增加而增加的电流速率。
如图1B中所展示，电力管理装置120可经配置以具有相对低的电阻(当在非饱和区中时)，使得电力管理装置120可对穿过输入电力保护装置100(展示于图1A中)的信号的完整性具有相对小的影响。电力管理装置120对信号完整性的影响与电力管理装置120对具有较高电阻的电力管理装置120的信号的完整性的影响相比可相对小。在一些实施例中，当在饱和点处或饱和点附近操作时，电力管理装置120的电阻在一些应用中可小于0.2欧姆(例如，几毫欧，0.1欧姆)。在一些实施例中，当在饱和点处或饱和点附近操作时，电力管理装置120的电阻在一些应用中可大约为0.2欧姆，或大于0.2欧姆(例如，0.8欧姆、3欧姆、5欧姆)。
尽管图1B中未展示，但在一些实施例中，当在非饱和区中操作时，电力管理装置的电流-电压关系可不为线性的。举例来说，在一些实施例中，当跨越电力管理装置的电压也相对低时，穿过电力管理装置的电流可相对低。在此些实施例中，穿过电力管理装置的电流可随着跨越电力管理装置的电压接近电压V1(例如，饱和电压)而以指数方式增加。因此，电力管理装置实际上可具有相对高的电阻，直到跨越电力管理装置的电压接近电压V1。
作为另一实例，在一些实施例中，当跨越电力管理装置的电压相对低时，穿过电力管理装置的电流可相对高。在此些实施例中，当在非饱和区及饱和区中操作时，电力管理装置实际上可具有相对低的电阻，且穿过电力管理装置的电流可仅稍微变化(或可恒定)。因此，电力管理装置可经配置以具有相对低的电阻(当在非饱和区中时)，使得电力管理装置可对信号的完整性具有相对小的影响(例如，可不以不期望的方式衰减信号)。
尽管图1B中未展示，但在一些实施例中，当在饱和区中操作时，电力管理装置的电流可不稍微增加。在一些实施例中，当在饱和区中操作时，穿过电力管理装置的电流可随着电压增加而为恒定(或实质上恒定)的。在一些实施例中，当在饱和区中操作时，穿过电力管理装置的电流可随着电压增加而稍微减小。在一些实施例中，电力管理装置可经配置以达到饱和点，但可具有在跨越电力管理装置的电压大于V1时下降到低于电流C 1的电流。因此，电力管理装置可在阴影区B内操作。
图1C是图解说明电力管理装置(例如，图1A中所展示的电力管理装置)的另一实例性电流-电压(I-V)特性的曲线图。如图1C中所展示，穿过电力管理装置的电流随着跨越电力管理装置的电压增加而增加。大约在电压V2及电流C2下，电力管理装置饱和且穿过电力管理装置的电流随着电压增加超出电压V2而稍微增加。
图1D是图解说明电力管理装置(例如，图1A中所展示的电力管理装置)的又一实例性电流-电压(I-V)特性的曲线图。如图1D中所展示，穿过电力管理装置的电流随着跨越电力管理装置的电压增加而增加。大约在电压V3及电流C3下，电力管理装置饱和(例如，达到峰值)且接着穿过电力管理装置的电流随着电压增加超出电压V3而减小。在一些实施例中，图1D中所展示的电力管理装置的I-V特性可与砷化镓(GaAs)半导体相关联。展现可用于电力管理装置中的类似性质(例如，饱和半导体性质)的其它材料(例如，半导体材料)包括AlxGal-xAs、GaxInl-xAs、GaN+zinc、GaN、InP、Ge及等等。展现可用于电力管理装置中的性质的其它类型的材料包括(举例来说)SiC、Si、3C-SiC及等等。
返回参照图1A，当电力管理装置120具有类似于图1B中所展示的电流电压特性的电流电压特性时，电力管理装置120可限制穿过输出分流装置130的电流且触发输入分流装置110以主动地提供电力保护，甚至在输入分流装置110的触发电压高于输出分流装置130的触发电压的实施例中。举例来说，当电力管理装置120正在图1B中所展示的饱和区中操作(响应于ESD事件)时，穿过下游输出分流装置130的电流将至少限制到(或大约限制到)电流C1。此外，当电力管理装置120正在图1B中所展示的饱和区中操作时，跨越电力管理装置120的电压可致使跨越输入分流装置110的电压增加，直到超过输入分流装置110触发电压，其中穿过电力管理装置120的电流存在相对小的增加(来自ESD事件)。
在一些实施例中，一个或一个以上电抗组件可包括在输入电力保护装置100中以抵消(例如，消除)与输入电力保护装置100的一个或一个以上组件相关联的一个或一个以上寄生效应的影响。举例来说，电感组件可与电力管理装置120串联耦合以抵消分流装置110、130中的一者或一者以上的电容组件的不期望效应(例如，信号降级、信号噪声)。结合图9论述与输入电力保护装置中所包括的电抗组件相关的更多细节。
在一些实施例中，当输入分流装置110被激活时，输入分流装置110可经配置以为电力管理装置120提供电力保护。换句话说，输入分流装置110可经配置以从电力管理装置120分流电力。在一些实施例中，输入分流装置110可经配置以使得输入分流装置110在电力管理装置120受到损坏及/或失效之前激活。特定来说，输入分流装置110可经配置以使得输入分流装置110在达到电力管理装置120的阈值失效电压(在指定时间周期上)及/或阈值失效电流电平(在指定时间周期上)之前激活。
尽管图1A中未展示，但在一些实施例中，一个以上输入分流装置可包括在输入电力保护装置100中在电力管理装置120的输入侧上。类似地，在一些实施例中，一个以上输出分流装置可包括在输入电力保护装置100中在电力管理装置120的输出侧上。此外，输入分流装置110及/或电力管理装置120可包括在输入电力保护装置100的内部部分20中。在此些实例中，输入电力保护装置100可不具有外部部分10。类似地，输出分流装置130可包括在输入电力保护装置100的外部部分10中。在此些实例中，输入电力保护装置100可不具有内部部分20。
如图1A中所展示，输入电力保护装置100、电源150及负载140可包括在(例如，集成到)计算装置(未展示)中。在一些实施例中，计算装置10可为(举例来说)计算机、个人数字助理(PDA)、存储器组件(例如，硬盘驱动器)、主机计算机、电子测量装置、数据分析装置、蜂窝式电话、电子装置及/或等等。
在一些实施例中，电源150可为任何类型的电源，例如，举例来说，切换模式电力供应源、直流电(DC)电力供应源、交流电(AC)电力供应源及/或等等。在一些实施例中，电源150可包括电源，所述电源可为任何类型的电源，例如，举例来说，直流电(DC)电源，例如电池、燃料单元及/或等等。
在一些实施例中，电源150可为经配置以发射一个或一个以上信号(例如，数据信号)的信号源，例如发射器。在一些实施例中，电源150可经由线或以无线方式耦合到输入电力保护装置100。在此些实施例中，输入电力保护装置100的一个或一个以上部分可包括在经配置以从电源150接收一个或一个以上信号的收发器中。
图2是图解说明包括在输入电力保护装置200中的电力管理装置220的图示。如图2中所展示，电力管理装置220串联耦合于输入齐纳二极管210与输出齐纳二极管230之间。输入齐纳二极管210耦合到输入电力保护装置200的输入端子202，输入电力保护装置200可经配置以耦合到电源(未展示)。输出齐纳二极管230耦合到输入电力保护装置200的输出端子204，输入电力保护装置200可经配置以耦合到负载(未展示)。在此实施例中，输入齐纳二极管210、电力管理装置220及输出齐纳二极管230共同地充当输入电力保护装置200。输入齐纳二极管210及输出齐纳二极管230充当经配置以将能量分流到接地节点(例如，接地端子)的分流装置。
如图2中所展示，电力管理装置220及输入齐纳二极管210包括在输入电力保护装置200的外部部分中，且输出齐纳二极管230包括在输入电力保护装置200的内部部分中。在一些实施例中，输入齐纳二极管210与输出齐纳二极管230可具有不同的触发电压。因此，电力管理装置220可经配置以管理由输入齐纳二极管210及输出齐纳二极管230提供的电力保护。
在一些实施例中，齐纳二极管210、230可各自包括包括PN结的至少一部分(或与PN结的至少一部分相关联)的硅衬底。在一些实施例中，PN结可(举例来说)通过使用离子植入、掺杂剂的扩散、外延生长及/或等等进行掺杂而在半导体的单个晶体或多个晶体中产生。尽管在齐纳二极管的背景下论述此实施例及本文所描述的实施例中的许多实施例，但任何类型的分流装置(例如，过电压保护部分)可与齐纳二极管一起使用或替代齐纳二极管来使用。举例来说，在一些实施例中，输入电力保护装置200的齐纳二极管210、230中的每一者可为任何类型的TVS装置。
图3是图解说明包括在输入电力保护装置300中的另一电力管理装置320的图示。如图3中所展示，电力管理装置320串联耦合于输入齐纳二极管310与输出齐纳二极管330之间。输入齐纳二极管310耦合到输入电力保护装置300的输入端子302，输入电力保护装置300可经配置以耦合到电源(未展示)。输出齐纳二极管330耦合到输入电力保护装置300的输出端子304，输入电力保护装置300可经配置以耦合到负载(未展示)。在此实施例中，输入齐纳二极管310、电力管理装置320及输出齐纳二极管330共同地充当输入电力保护装置300。输入齐纳二极管310及输出齐纳二极管330充当经配置以将能量分流到接地节点(例如，接地端子)的分流装置。
如图3中所展示，电力管理装置320及输出齐纳二极管330包括在输入电力保护装置300的内部部分中，且输入齐纳二极管310包括在输入电力保护装置300的外部部分中。在一些实施例中，输入齐纳二极管310与输出齐纳二极管330可具有不同的触发电压。因此，电力管理装置320可经配置以管理由输入齐纳二极管310及输出齐纳二极管330提供的电力保护。在一些实施例中，电力管理装置320及输出齐纳二极管330可共同地经配置以使得可针对电力管理装置320的最大输出电流优化输出齐纳二极管330(当电力管理装置320正以饱和状态操作时)。举例来说，输出齐纳二极管330可配置有相对小的大小、相对高的触发电压以减小电容及/或等等。
图4A到4E是共同图解说明输入电力保护装置(例如，本文所描述的输入电力保护装置(例如，图1A中所展示的输入电力保护装置100))的曲线图。尽管结合图4A到4E所描述的组件的行为被描述为(举例来说)在指定电压、电流下及/或在指定时间进行转变，但当经实施(例如，使用半导体装置实施)时，所述组件的转变可稍微在所述指定电压、电流及/或指定时间之前发生或稍微在所述指定电压、电流及/或指定时间之后发生。特定来说，触发电压的变化、热传导性、处理变化、温度变化、上游电阻、装置的切换时间、电路转变延迟及/或等等可导致可稍微在4A到4E中所展示的电压、电流及/或时间之前或稍微在4A到4E中所展示的电压、电流及/或时间之后触发组件的转变的条件(例如，非理想条件)。如图4B到4E中所展示，时间正在向右边增加。在一些实施例中，与图4B到4E相关联的事件序列可在相对短的时间周期期间(例如，在几毫微秒内)发生。
图4A是图解说明安置于输入分流装置与输出分流装置之间的电力管理装置的电流-电压(I-V)特性的曲线图。电力管理装置可与图1A中所展示的电力管理装置120对应，且输入及输出分流装置可分别与图1A中所展示的输入分流装置110及输出分流装置130对应。图4B到4D是图解说明电力管理装置、输入分流装置及输出分流装置响应于上升的能量脉冲的行为的曲线图。
特定来说，图4B是图解说明输入分流装置的行为的曲线图，图4C是图解说明输出分流装置的行为的曲线图，且图4D是图解说明电力管理装置的行为的曲线图。跨越输入分流装置的电压410(其用实线来表示)及穿过输入分流装置的电流412(其用虚线来表示)展示于图4B中。类似地，跨越输出分流装置的电压420(其用实线来表示)及穿过输出分流装置的电流422(其用虚线来表示)展示于图4C中。在此实施例中，输出分流装置具有低于输入分流装置的触发电压VZ2的触发电压VZ1。穿过电力管理装置的电流430图解说明于图4D中。在此实施例中，图4B到4D中的曲线假设没有到接地的负载电阻。换句话说，这些曲线假设电压不产生电流，直到激活(例如，激活)分流装置。图4E是图解说明能量脉冲的实例的曲线图。
如图解说明电力管理装置的I-V特性的图4A中所展示，穿过电力管理装置的电流随着跨越电力管理装置的电压增加而线性地增加。大约在饱和点SP(其在指定电流及电压下发生)处，电力管理装置饱和且穿过电力管理装置的电流随着电压增加超出饱和点SP而大约恒定。当电力管理装置正超出饱和点SP操作时，电力管理装置可被说成在饱和区中操作，且当电力管理装置正在饱和点之前操作时，电力管理装置可被说成在非饱和区中操作。
跨越输入分流装置的电压410(展示于图4B中)及跨越输出分流装置的电压420(展示于图4C中)响应于在时间T1处开始的能量脉冲而增加。在一些实施例中，跨越输入分流装置的电压410与跨越输出分流装置的电压420可跨越电力管理装置相差电压降。在此实施例中，未展示跨越电力管理装置的电压。跨越输入分流装置的电压410及跨越输出分流装置的电压420增加，直到大约在时间T2处超过输出分流装置的触发电压VZ1。
如图4C中所展示，在时间T2处，跨越输出分流装置的电压420限制到(例如，大约限制到、箝位到)输出分流装置的触发电压VZ1。由于跨越输出分流装置的电压420限制到触发电压VZ1，因此跨越输入分流装置的电压410也在时间T2处开始受限制，如图4B中所展示。换句话说，跨越输出分流装置的电压420的箝位导致跨越输入分流装置的电压410的箝位。跨越输入分流装置的电压410展示为在时间T2与T3之间相对平坦，但在一些实施例中，跨越输入分流装置的电压410在时间T2与T3之间可具有某一斜坡(或非线性)，因为跨越电力管理装置的电阻随着穿过电力管理装置的电流增加而产生相对小的电压降。此外，如图4C中所展示，电流422开始流动穿过输出分流装置，因为在输出分流装置的触发电压VZ1下，输出分流装置被激活且开始分流电流。
如图4D中所展示，响应于输出分流装置大约在时间T2处开始分流电流，在时间T2处开始经由电力管理装置汲取(穿过电力管理装置产生)电流430。在一些实施例中，穿过电力管理装置的电流可被说成通过(或响应于)触发输出分流装置而汲取。假设无负载，穿过电力管理装置的电流430与穿过输出分流装置的电流(展示于图4C中)相同。在一些实施例中，如果负载耦合到输入电力保护装置，那么可经由输出分流装置分流穿过电力管理装置的电流430的至少一部分且可将电流430的另一部分提供到所述负载。
如图4D中所展示，大约在时间T3处，电力管理装置饱和且穿过电力管理装置的电流430限制到(例如，大约限制到)饱和电流。电力管理装置在沿图4A中所展示的I-V曲线的饱和点SP处饱和。由于穿过电力管理装置的电流限制到饱和电流，因此穿过输出分流装置的电流422也在时间T3处开始受限制(如图4C中所展示)。因此，穿过输出分流装置的电流422受穿过饱和电力管理装置的电流430限制，如图4D中所展示。
如图4B中所展示，跨越输入分流装置的电压410响应于电力管理装置达到饱和点SP而大约在时间T3处开始增加。跨越输入分流装置的电压410随着跨越电力管理装置的电压响应于稳态上升的能量脉冲增加而增加。特定来说，电力管理装置的电压根据图4A中所展示的I-V曲线继续增加，即使穿过电力管理装置的电流已饱和。跨越电力管理装置的电压的增加导致输入分流装置的上升电压410在时间T3处开始。
跨越输入分流装置的电压410增加，直到在时间T4处，达到输入分流装置的触发电压VZ2，且输入分流装置被激活且开始分流电流。特定来说，在所述时间T4处，跨越输入分流装置的电压410箝位于触发电压VZ2处，且电流412开始流动穿过输出分流装置，因为输出分流装置在触发电压VZ2下被激活。因此，输入分流装置经配置以响应于跨越电力管理装置的电压(未展示)与跨越输出分流装置的电压420的组合超过输入分流装置的触发电压VZ2而开始分流电流412。
在一些实施例中，穿过输入分流装置的电流412最初可小于穿过输出分流装置的电流422，但可增加，直到电流412大于穿过输出分流装置的电流422。在一些实施例中，穿过输入分流装置的电流412可固定为等于穿过输出分流装置的电流422的电平或保持为低于穿过输出分流装置的电流422的电平，且/或穿过输入分流装置的电流412可波动。在一些实施例中，电流412及电流422可为进入到输入电力保护装置中的电流的部分(即，第一部分及第二部分)。
图4E是根据一实施例图解说明能量脉冲的曲线图。在一些实施例中，能量脉冲可为穿过电阻器到接地的上升电压。
图5是图解说明包括在又一输入电力保护装置500中的电力管理装置520的图示。如图5中所展示，电力管理装置520串联耦合于输出齐纳二极管530与输入齐纳二极管540之间。输入齐纳二极管510并联耦合到输入齐纳二极管540。在此实施例中，输入齐纳二极管510耦合到输入电力保护装置500的输入端子502，输入电力保护装置500可经配置以耦合到电源(未展示)。输出齐纳二极管530耦合到输入电力保护装置500的输出端子504，输入电力保护装置500可经配置以耦合到负载(未展示)。在此实施例中，输入齐纳二极管510、电力管理装置520及输出齐纳二极管530共同地充当输入电力保护装置500。输入齐纳二极管510及输出齐纳二极管530充当经配置以将能量分流到接地节点(例如，接地端子)的分流装置。如图5中所展示，电力管理装置520、输出齐纳二极管530及输入齐纳二极管540包括在输入电力保护装置500的内部部分中，且输入齐纳二极管510包括在输入电力保护装置500的外部部分中。
在此实施例中，输入齐纳二极管540可配置有高于输入齐纳二极管510的触发电压且高于输出齐纳二极管530的触发电压的触发电压。输入齐纳二极管540可配置于高于输入齐纳二极管510及输出齐纳二极管530两者的触发电压，以使得输入齐纳二极管540可仅响应于相对大(例如，高电压、高电流)的能量脉冲(与可激活输入齐纳二极管510及/或输入齐纳二极管540的能量脉冲相比)而激活。
在一些实施例中，输入齐纳二极管540可经配置以在(举例来说)将电路安装于计算装置中且将输入电力保护装置500的内部部分耦合到输入电力保护装置500的外部部分之前在故障事件中激活。换句话说，输入齐纳二极管540可有可能被激活，直到输入电力保护装置500的内部部分耦合到(例如，在制造、安装及/或组装过程期间耦合到)输入电力保护装置500的外部部分。因此，输入齐纳二极管540可经配置以充当暂时输入电力保护装置，直到输入电力保护装置500的内部部分耦合到输入电力保护装置500的外部部分(例如，在输入电力保护装置500的内部部分耦合到输入电力保护装置500的外部部分之前充当暂时输入电力保护装置)。在此些实施例中，输入齐纳二极管540可具有高于输入齐纳二极管510的触发电压且高于输出齐纳二极管530的触发电压的触发电压。在一些实施例中，输入齐纳二极管540可称作暂时齐纳二极管(或暂时分流装置)。在一些实施例中，任何类型的有源分流装置及/或SCR装置可结合或取代输入齐纳二极管540使用。
在输入电力保护装置500的内部部分耦合到输入电力保护装置500的外部部分之后，输入齐纳二极管510及输出齐纳二极管530(其具有相对低的触发电压)将在输入齐纳二极管540(其具有相对高的触发电压)之前被激活。因此，在将内部部分耦合到外部部分之后，输入齐纳二极管540可能不具有被激活的机会(因为，输入齐纳二极管510将在激活输入齐纳二极管540之前被激活)。在一些实施例中，在没有在将外部部分耦合到内部部分之前由输入齐纳二极管540提供的此暂时保护的情况下，ESD脉冲可限制到饱和电流及电力管理装置520的击穿电压(假设ESD脉冲电流超过电力管理装置520的饱和点)，且超过这些电平可损坏电力管理装置520(在缺少输入齐纳二极管540的情况下)。
在一些实施例中，输入齐纳二极管540可配置有相对高的触发电压及相对低的电容，以使得输入齐纳二极管540可通过相对小的能量脉冲(例如，ESD脉冲)以由输入电力保护装置500吸收。换句话说，输入齐纳二极管540可配置有相对高的触发电压及相对低的电容，以使得仅相对大的能量脉冲触发(例如，触发分流)输入齐纳二极管540。在一些实施例中，输入齐纳二极管540可配置有相对高的触发电压及相对低的电容，以使得输入齐纳二极管540将通过相对小的能量脉冲，直到输入齐纳二极管540(其与内部部分相关联)耦合到输入齐纳二极管510(其与外部部分相关联)。在输入齐纳二极管540耦合到输入齐纳二极管510之后，输入齐纳二极管510可提供支配输入齐纳二极管540的电力保护(例如，在输入齐纳二极管540之前激活)。在一些实施例中，图5中所展示的配置可允许具有比原本将可能低的电容的板上设计。
尽管图5中未展示，但在一些实施例中，输入齐纳二极管540可改为配置为绕过电力管理装置520的分流装置。换句话说，在一些实施例中，不是包括到接地的分流器(即，输入齐纳二极管540)，而是输入电力保护装置500的内部部分可包括绕过电力管理装置520的分流装置。
尽管图5中未展示，但在一些实施例中，额外电力管理装置(除电力管理装置520外)可安置于齐纳二极管510与齐纳二极管540之间。在此些实施例中，额外电力管理装置可经配置以在齐纳二极管540具有低于齐纳二极管510的触发电压的触发电压的情景中触发经由齐纳二极管510对电力的分流。在此些实施例中，额外齐纳二极管可包括在外部部分或内部部分中。
图6是图解说明根据一实施例的电力管理装置620的图示。如图6中所展示，电力管理装置620包括非线性元件622、输入端子623及输出端子624。在一些实施例中，非线性元件622可包括使用一种或一种以上半导体处理技术产生的一个或一个以上半导体部分。在一些实施例中，非线性元件622可包括一个或一个以上晶体管(或其部分)、一个或一个以上逻辑部分及/或等等。在一些实施例中，电力管理装置620可为单晶体管装置。在一些实施例中，非线性元件622可为或可包括砷化镓(GaAs)半导体(及/或其它类型的半导体材料)的一部分，且/或可包括(举例来说)由GaAs半导体(及/或其它类型的半导体材料)制作的晶体管装置。在一些实施例中，耦合到输入端子623的分流装置(例如，齐纳二极管)可称作输入分流装置，且耦合到输出端子624的分流装置(例如，齐纳二极管)可称作输出分流装置。在一些实施例中，非线性元件622可为具有非线性传导性质的无源元件。在一些实施例中，其它元件(例如，电感器、电容器、电阻器等)可与非线性元件622一起集成到电力管理装置620中或集成到非线性元件622中。在一些实施例中，其它元件(例如，输入分流装置、输出分流装置)可与电力管理装置620一起集成到输入电力保护装置中(作为单独(或单个)离散组件)。
图7是图解说明包括结场效(JFET)装置720作为电力管理装置的输入电力保护装置700的图示。如图7中所展示，JFET装置720串联耦合于分流装置710与分流装置730之间。在一些实施例中，JFET装置720的栅极可连结到JFET装置720的源极。JFET装置720可具有类似于(举例来说)图1B中所展示的I-V特性的I-V特性。在此实施例中，分流装置710耦合到输入电力保护装置700的输入端子702，输入电力保护装置700可经配置以耦合到电源(未展示)。分流装置730耦合到输入电力保护装置700的输出端子704，输入电力保护装置700可经配置以耦合到负载(未展示)。在此实施例中，分流装置710、JFET装置720及分流装置730共同充当输入电力保护装置700。分流装置710及分流装置730充当经配置以将能量分流到接地节点(例如，接地端子)的分流装置。在一些实施例中，JFET装置720及/或分流装置730可包括在输入电力保护装置700的内部部分中，且分流装置710可包括在输入电力保护装置700的外部部分中。
尽管图解说明图7具有JFET装置720，但任何类型的饱和装置(例如，电流饱和装置)可结合或取代JFET装置720使用。在一些实施例中，JFET装置720可为具有经修改特征同时维持电流饱和特性的似JFET装置。举例来说，可替代JFET装置720使用经配置以饱和的二极管连接式晶体管装置。在一些实施例中，双极晶体管结构、硅沟槽场效晶体管、所述装置的结构性变化及/或等等可经配置以用作输入电力保护装置700内的电力管理装置。
图8是图解说明经配置以提供输入电力保护的输入电力保护装置800中所包括的多个电力管理装置的图示。如图8中所展示，输入电力保护装置800包括电力管理装置Q1到Q3、输入分流装置810到814、输出分流装置830到834。在此实施例中，输入电力保护装置800包括输入端子802到804，且包括输出端子805到807。每一者的输出分流装置830到834耦合到接地(例如，接地节点)且经配置以分流到接地。相比之下，分流装置810到814串联耦合，以使得电力经由分流装置814分流到接地。如图8中所展示，输入分流装置810及812称为非接地节点。可通过此类型的架构实现各种优点，包括大小减小。
在图8中所展示的架构中，与进入到输入端子802到804中的任一者中的能量脉冲(例如，ESD脉冲)相关联的能量可经由多个分流装置散布。因此，来自所述能量脉冲的对输入端子802到804中的每一者的能量应力可有可能减小。与所述能量脉冲相关联的总电压及电流量值可相应地下降。图8中所展示的输入电力保护装置800的架构可在不损害输入电力保护装置800的总电力处置能力的情况下导致分流装置810到814及分流装置830到834中的每一者的大小(例如，面积、电力处置容量)减小。此又可辅助减小线到线及线到接地寄生电容、装置大小要求及/或泄漏电流。
作为特定实例，可在输入端子802到804中的任一者上接收与12A的能量脉冲相关联的能量。如果输出分流装置805到807中的每一者经配置以从12A的能量脉冲分流2A的电流，那么输入分流装置810将分流10A的电流(因为2A将由输出分流装置830分流)，输入分流装置812将分流8A的电流(因为总共4A将由输出分流装置830、832分流)，且输入分流装置814将分流6A(因为总共6A将由输出分流装置830到834分流)。此实例图解说明分流装置(输入或输出)没有一个需要处置与所述能量脉冲相关联的全电流12A。此实例还图解说明所述能量脉冲经由输入电力保护装置800内的所有装置分布。在一些实施例中，分流装置814可经定大小而小于分流装置812，且分流装置812可经定大小而小于分流装置810。在一些实施例中，输出分流装置830到834可经定大小而小于所有输入分流装置810到814。
图9是图解说明输入电力保护装置900中所包括的调谐电感922的图示。特定来说，调谐电感922为串联电感。如图9中所展示，输入分流装置910中固有的去谐电容912用虚线展示且建模为电容器，且输出分流装置930中固有的去谐电容932也用虚线展示且建模为电容器。
在此实施例中，调谐电感922包括在(例如，集成到)输入电力保护装置900中以抵消来自去谐电容912及/或去谐电容932的效应(例如，不期望的线阻抗、由电容导致的信号失真)，去谐电容912及去谐电容932分别为输入分流装置910及输出分流装置930中固有的。调谐电感922可集成到电力管理装置920或其一部分(例如，电力管理装置920的非线性元件)(作为单独(例如，单个)离散组件)中。在一些实施例中，输入电力保护装置900(包括调谐电感922)可集成为单独的离散组件。在一些实施例中，调谐电感922可为(举例来说)电力管理装置920(或其部分)的至少一部分的材料性质的部分。
在一些实施例中，调谐电感922可为电力管理装置920的物理装置构造(包括用于进行内部连接的相对长的线接合件)的部分、物理装置实施方案的部分及等等。在一些实施例中，举例来说，输入电力保护装置900或其一部分(例如，电力管理装置920、非线性元件)的安装可经配置以使得穿过输入电力保护装置900的信号可远离输入电力保护装置900(或其部分)以下的接地平面物理升高，以产生(例如，形成)电抗电感(由调谐电感922表示)。
直列式(例如，串联耦合)调谐电感922可经配置以针对去谐电容912、932提供补偿。在具有补偿的情况下，包括在输入电力保护装置900中的分流装置(即，分流装置910、930)可具有比在没有调谐电感922的情况下原本可能的更高电容(且可为更大电力吸收装置)。在一些实施例中，调谐电感922可包括在输入电力保护装置中，使得去谐电容912、932的影响可低于阈值(例如，阈线阻抗值)。换句话说，调谐电感922可可包括在输入电力保护装置900中以改善可与穿过输入电力保护装置900的输入信号相关联的一般线信号完整性(例如，减小信号衰减)。在一些实施例中，多个调谐电感可包括在输入电力保护装置900中(耦合到电力管理装置920的输入或输出)。
尽管调谐电感922在此实施例中为串联电感，但不同类型的电抗组件(例如，电容)可耦合于电力管理装置920与接地之间，以补偿(举例来说)电力管理装置920内、闭合连接器或其它装置中的寄生电感(其可以不期望的方式影响信号完整性)。在一些实施例中，例如调谐电感922等电抗组件可包括在中输入电力保护装置900中以补偿与一个或一个以上连接器(其与输入电力保护装置900、输入电力保护装置900的封装、输入电力保护装置900外部的一个或一个以上组件(例如，负载)及/或等等相关联)相关联的电抗(例如，由固有电容或电感引入的电抗)。
在一些实施例中，图9(及以上其它各图)中所展示的输入电力保护装置配置(其包括电力管理装置)可使得能够设计提供与单独的分流装置大约相同的电力保护及信号完整性水平(或更高水平)的相对低成本输入电力保护装置。此可通过具有比将包括在单独的分流装置中更低的性能的分流装置(例如，具有相对高的电容及/或相对高的触发电压的分流装置)来实现(其将为唯一的解决方案)。
图10是图解说明用于操作电力管理装置的方法的流程图。如图10中所展示，在非线性电力管理装置处接收电流(框1010)。在一些实施例中，所述电流可与能量脉冲相关联。非线性电力管理装置可为包括在本文所描述的实施例中的任一者中的非线性电力管理装置。举例来说，非线性电力管理装置可为结合图1A所描述的电力管理装置120。在一些实施例中，非线性电力管理装置可为内部或外部非线性电力管理装置。
所述电流的至少第一部分响应于跨越第一分流装置的电压超过所述第一分流装置的触发电压而经由所述第一分流装置分流(框1020)，所述第一分流装置可操作地耦合到非线性电力管理装置。在一些实施例中，所述电流的所述第一部分可通过非线性电力管理装置。在一些实施例中，所述第一分流装置可为(举例来说)齐纳二极管。在一些实施例中，所述第一分流装置的触发电压可为击穿电压。在一些实施例中，所述第一分流装置可为内部分流装置。在一些实施例中，所述第一分流装置可连接到所述非线性电力管理装置的输出端子。
响应于所述电流的第二部分而将非线性电力管理装置改变为饱和模式(框1030)。在一些实施例中，非线性电力管理装置可为二极管连接式晶体管。在一些实施例中，当处于饱和模式时，非线性电力管理装置可经配置以通过随着跨越非线性电力管理装置的电压的相对大的改变而仅稍微增加的电流。在一些实施例中，非线性电力管理装置可经配置以从非饱和模式改变为饱和模式。当处于非饱和模式时，在一些实施例中，非线性电力管理装置可经配置以具有相对低的电阻，从而实质上减小对穿过非线性电力管理装置的信号的影响。在一些实施例中，当处于非饱和模式时，非线性电力管理装置可具有线性或非线性电流对电压特性。
当处于饱和模式时，非线性电力管理装置的输入端子处的电压增加，直到所述电压超过大于所述第一分流装置的触发电压的第二分流装置的触发电压(框1040)。在一些实施例中，所述第二分流装置可为(举例来说)齐纳二极管，且所述第二分流装置的触发电压可为击穿电压。在一些实施例中，第二分流装置可为外部分流装置或可为内部分流装置。在一些实施例中，所述第二分流装置可耦合到非线性电力管理装置的输入端子。在一些实施例中，非线性电力管理装置可串联耦合于所述第一分流装置与所述第二分流装置之间。
在一些实施例中，输入电力保护装置的操作可总结如下：(1)与能量脉冲相关联的电流可接通(例如，激活、触发分流)耦合到电力管理装置的输出的输出分流装置；(2)电力管理装置的电阻可产生输出分流装置与耦合到电力管理装置的输入的输入分流装置之间的电压增量；(3)跨越电力管理装置的电压增量可允许(或触发)输入分流装置接通(例如，激活、触发分流)；及(4)输入分流装置及输出分流装置可共同管理与所述能量脉冲相关联的电力。
本文所描述的各种技术的实施方案可以数字电子电路或者以计算机硬件、固件、软件或其组合来实施。方法的部分可由专门用途逻辑电路(例如，FPGA(现场可编程门阵列或ASIC(专用集成电路))执行，且设备(例如，输入电力保护装置、电力管理装置)可实施于专门用途逻辑电路(例如，FPGA(现场可编程门阵列或ASIC(专用集成电路))内。
一些实施方案可使用各种半导体处理及/或封装技术来实施。一些实施例可使用与半导体衬底(包括但不限于(举例来说)硅(Si)、砷化镓(GaAs)、碳化硅(SiC)及/或等等)相关联的各种类型的半导体处理技术。
虽然已如本文所描述图解说明了所描述实施方案的某些特征，但所属领域的技术人员现在将能想出许多修改、替代、改变及等效形式。因此，应理解，所附权利要求书既定涵盖归属于所述实施例的范围内的所有此些修改及改变。应理解，已仅通过举例而非限制方式呈现所述实施例，且可做出形式及细节的各种改变。本文所描述的设备及/或方法的任一部分可以任一组合形式来组合，除互斥的组合外。本文所描述的实施例可包括所描述的不同实施例的功能、组件及/或特征的各种组合及/或子组合。
Claims (34)
1.一种设备，其包含：
非线性电力管理装置，其具有经配置以耦合到输出分流装置的输出端子，所述输出分流装置经配置以响应于跨越所述输出分流装置的电压超过所述输出分流装置的触发电压而分流能量，所述非线性电力管理装置经配置以响应于与穿过所述非线性电力管理装置的能量脉冲相关联的第一电流而改变为饱和模式；及
输入分流装置，其耦合到所述非线性电力管理装置的输入端子且具有高于所述输出分流装置的所述触发电压的触发电压，所述输入分流装置经配置以响应于跨越所述非线性电力管理装置的电压降而分流与所述能量脉冲相关联的第二电流。
2.根据权利要求1所述的设备，其中所述非线性电力管理装置经配置以从线性模式改变为所述饱和模式，所述非线性电力管理装置在处于所述线性模式时具有不同于所述非线性电力管理装置在处于所述饱和模式时的电流-电压特性的电流-电压特性。
3.根据权利要求1所述的设备，其中所述非线性电力管理装置经配置以在所述非线性电力管理装置处于所述饱和模式时致使跨越所述输入分流装置的电压超过所述输入分流装置的所述触发电压。
4.根据权利要求1所述的设备，其中所述输入分流装置经配置以分流所述第二电流且将跨越所述非线性电力管理装置的所述电压箝位成低于所述非线性电力管理装置的触发电压。
5.根据权利要求1所述的设备，其中跨越所述输入分流装置的电压响应于所述非线性电力管理装置而增加到大于所述输出分流装置的所述触发电压的电压。
6.根据权利要求1所述的设备，其中所述输入分流装置具有跨越所述输入分流装置的电压，所述电压实质上被限制到所述输出分流装置的所述触发电压直到所述非线性电力管理装置改变为所述饱和模式。
7.根据权利要求1所述的设备，其中所述输入分流装置为第一输入分流装置，
所述设备进一步包含：
第二输入分流装置，其并联耦合到所述第一输入分流装置且具有高于所述输入分流装置的所述触发电压的触发电压。
8.根据权利要求1所述的设备，其中与所述能量脉冲相关联的所述第二电流小于与所述能量脉冲相关联的所述第一电流。
9.根据权利要求1所述的设备，其中所述能量脉冲包括静电放电事件。
10.根据权利要求1所述的设备，其中所述能量脉冲包括电感能量瞬变。
11.根据权利要求1所述的设备，其中所述非线性电力管理装置与所述输入分流装置共同提供下游过电压及过电流保护。
12.根据权利要求1所述的设备，其中所述非线性电力管理装置与所述输入分流装置集成为单个离散组件。
13.根据权利要求1所述的设备，其中所述非线性电力管理装置包括串联耦合于所述输入分流装置与所述输出分流装置之间的饱和晶体管结构。
14.根据权利要求1所述的设备，其中所述非线性电力管理装置包括砷化镓半导体。
15.根据权利要求1所述的设备，其中所述非线性电力管理装置包括饱和半导体材料。
16.根据权利要求1所述的设备，其中所述非线性电力管理装置包括包括导电聚合物的饱和材料。
17.根据权利要求1所述的设备，其中所述非线性电力管理装置为第一非线性电力管理装置，
所述设备进一步包含：
第二非线性电力管理装置，其经由所述输入分流装置并联耦合到所述第一非线性电力管理装置。
18.根据权利要求1所述的设备，其进一步包含：
电抗组件，其与所述非线性电力管理装置串联耦合且经配置以补偿与所述输入分流装置或所述输出分流装置中的至少一者相关联的去谐电容。
19.根据权利要求1所述的设备，其进一步包含：
电抗组件，其与所述非线性电力管理装置串联耦合，所述电抗组件与所述非线性电力管理装置或所述输入分流装置中的至少一者一起集成为单个离散组件。
20.根据权利要求1所述的设备，其中所述输入分流装置为接地的第一输入分流装置，
所述设备进一步包含：
第二输入分流装置，其耦合到所述第一输入分流装置，所述第二输入分流装置称为非接地节点。
21.根据权利要求1所述的设备，其中所述输入分流装置经配置以分流所述第二电流且将跨越所述非线性电力管理装置的所述电压箝位成低于所述非线性电力管理装置的失效电压。
22.一种方法，其包含：
在非线性电力管理装置处接收电流，所述电流的至少第一部分通过所述非线性电力管理装置且响应于跨越可操作地耦合到所述非线性电力管理装置的第一分流装置的电压超过所述第一分流装置的触发电压而经由所述第一分流装置分流；
响应于所述电流的第二部分而将所述非线性电力管理装置改变为饱和模式；及
在处于所述饱和模式时增加所述非线性电力管理装置的输入端子处的电压，直到所述电压超过第二分流装置的触发电压，所述第二分流装置的所述触发电压大于所述第一分流装置的所述触发电压。
23.根据权利要求22所述的方法，其中所述改变包括从线性模式改变为所述饱和模式，当所述非线性电力管理装置处于所述线性模式时，所述非线性电力管理装置的电流-电压特性具有不同于当所述非线性电力管理装置处于所述饱和模式时所述非线性电力管理装置的电流-电压特性的斜坡的斜坡。
24.根据权利要求22所述的方法，其中所述第一分流装置经配置以将跨越所述第二分流装置的电压实质上限制到所述第一分流装置的所述触发电压，直到所述非线性电力管理装置到所述饱和模式的所述改变。
25.根据权利要求22所述的方法，其中响应于所述非线性电力管理装置到所述饱和模式的所述改变而触发所述非线性电力管理装置的所述输入端子处的所述电压的所述增加。
26.根据权利要求22所述的方法，其中所述电流的所述第二部分在所述增加期间实质上保持为恒定电流电平。
27.根据权利要求22所述的方法，其中所述电流的所述第二部分在所述增加期间减小。
28.根据权利要求22所述的方法，其中所述电流的所述第二部分包括在所述电流的所述第一部分中。
29.根据权利要求22所述的方法，其中由所述第一分流装置产生所述电流的所述第二部分的至少一部分。
30.一种设备，其包含：
输入端子，其经配置以耦合到输入分流装置；
输出端子，其经配置以耦合到输出分流装置；及
非线性元件，其安置于所述输入端子与所述输出端子之间，所述非线性元件具有非线性电流-电压行为，所述非线性元件经配置以响应于由所述输出分流装置经由所述非线性元件汲取的电流而触发所述输入分流装置改变为分流状态。
31.根据权利要求30所述的设备，其进一步包含：
电抗组件，其与所述非线性元件串联耦合且经配置以补偿与所述输入分流装置或所述输出分流装置中的至少一者相关联的去谐电容。
32.根据权利要求30所述的设备，其中所述输入分流装置具有高于所述输出分流装置的触发电压的触发电压，所述非线性元件串联安置于所述输出分流装置与所述输入分流装置之间。
33.根据权利要求30所述的设备，其中所述输入分流装置具有低于所述输出分流装置的触发电压的触发电压，所述非线性元件串联安置于所述输出分流装置与所述输入分流装置之间。
34.根据权利要求30所述的设备，其中所述输入端子、所述输出端子及所述非线性元件共同界定非线性电力管理装置，所述非线性元件经配置以在触发所述输入分流装置改变为所述分流状态之前改变为饱和模式，所述非线性元件经配置以在所述非线性元件处于所述饱和模式时实质上限制穿过所述输出分流装置的电流。
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