CN110557106B - 一种开关单元关断保护电路及保护方法 - Google Patents

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Abstract

本公开的实施例揭露了一种开关单元的关断保护电路和保护方法。开关单元包括耦接于第一电路节点和输出节点之间的第一组开关器件以及耦接于第二电路节点和所述输出节点之间的第二组开关器件。该关断保护电路在开关单元关断时将第一电路节点和/或第二电路节点处的电势与该开关单元输出节点处的电势比较判断续流电流的流向，并将续流电流流向上的第一组开关器件或第二组开关器件导通，直至该续流电流降到低于设定的安全电流阈值时再将续流电流流向上的第一组开关器件或第二组开关器件关断。如此不仅可提升续流电流处理能力，降低电路功耗，还可避免仅由开关器件的体二极管续流可能引发的各种问题。

Description

一种开关单元关断保护电路及保护方法
技术领域
本公开的实施例涉及一种电子电路，尤其涉及一种开关单元关断保护电路及保护方法。
背景技术
开关器件可以用于多种应用场合，比如可以通过控制开关器件的导通及关断切换来调节功率传输。例如在马达驱动或电机驱动电路中，对应于马达或电机的每一相都可以包括串联耦接于供电电源端的高侧开关器件和低侧开关器件。当其中的某一相关断时，该相的高侧开关器件和低侧开关器件通常均需从导通切换为关断，这时，原本通过该高侧开关器件或者该低侧开关器件流通的电流将只能通过该高侧开关器件的体二极管或者该低侧开关器件的体二极管提供续流通路。然而，对于这些正常工作电流比较大的应用场合，开关器件由导通切换为关断后仅通过开关器件的体二极管续流，会导致整个电路发生功耗过高、过热、寄生器件误导通以及空穴/电子衬底注入等不期望出现的问题，甚至会使电路损毁。这些电流比较大的应用场合除这里举例的马达/电机驱动电路外还有很多，比如音频放大驱动电路、功率较大或者处理电流较大的功率变换器等等。
发明内容
本公开的实施例提供一种开关单元的关断保护电路。该开关单元包括耦接于第一电路节点和输出节点之间的第一组开关器件以及耦接于第二电路节点和所述输出节点之间的第二组开关器件。该关断保护电路可以包括：续流方向判定电路，耦接第一电路节点和所述输出节点，在所述开关单元关断时使能，用于将所述输出节点处的电势与所述第一电路节点处的电势比较以提供第一判定信号，若所述输出节点处的电势高于所述第一电路节点处的电势则将所述第一组开关器件导通，若所述输出节点处的电势低于所述第一电路节点处的电势则将所述第二组开关器件导通；和续流方式调节电路，在所述开关单元关断时使能，用于检测流经该第一组开关器件的第一续流电流，并在该第一续流电流小于设定的第一安全电流阈值时将该第一组开关器件关断，还用于检测流经该第二组开关器件的第二续流电流，并在该第二续流电流小于设定的第二安全电流阈值时将该第二组开关器件关断。
根据本公开的一个实施例，该续流方向判定电路可以包括第一比较电路，该第一比较电路的第一输入端耦接所述输出节点以接收表征所述输出节点处的电势的输出节点电势表征信号，其第二输入端耦接所述第一电路节点以接收表征所述第一电路节点处的电势的第一节点电势表征信号，该第一比较电路用于将所述输出节点电势表征信号与所述第一节点电势表征信号进行比较以提供所述第一判定信号。
根据本公开的一个实施例，该续流方向判定电路耦接所述第二电路节点以代替所述第一电路节点，在使能时用于将所述输出节点处的电势与所述第二电路节点处的电势比较以提供第二判定信号，若所述输出节点处的电势高于所述第二电路节点处的电势则将所述第一组开关器件导通，若所述输出节点处的电势低于所述第二电路节点处的电势则将所述第二组开关器件导通。
根据本公开的一个实施例，该续流方向判定电路可以包括第二比较电路，该第二比较电路的第一输入端耦接所述输出节点以接收表征所述输出节点处的电势的输出节点电势表征信号，其第二输入端耦接所述第二电路节点以接收表征所述第二电路节点处的电势的第二节点电势表征信号，该第二比较电路用于将所述输出节点电势表征信号与所述第二节点电势表征信号进行比较以提供所述第二判定信号。
根据本公开的一个实施例，该续流方向判定电路还可以进一步耦接所述第二电路节点，并在使能时进一步将所述输出节点处的电势与所述第二电路节点处的电势比较以提供第二判定信号；其中所述输出节点处的电势低于所述第一电路节点处的电势时不再将所述第二组开关器件导通，而是在所述输出节点处的电势低于所述第二电路节点处的电势时将所述第二组开关器件导通。
根据本公开的一个实施例，该续流方向判定电路可以包括所述第一比较电路和所述第二比较电路。
根据本公开的一个实施例，该续流方式调节电路可以包括：第一续流调节电路，耦接所述第一组开关器件，用于检测流经该第一组开关器件的第一续流电流并将该第一续流电流与所述设定的第一安全电流阈值比较以提供第一关断信号，该关断保护电路在该第一续流电流小于或等于所述设定的第一安全电流阈值时基于该第一关断信号将所述第一组开关器件关断；和第二续流调节电路，耦接所述第二组开关器件，用于检测流经该第二组开关器件的第二续流电流，并将该第二续流电流与所述设定的第二安全电流阈值比较以提供第二关断信号，该关断保护电路在该第二续流电流小于或等于所述设定的第二安全电流阈值时基于该第二关断信号将所述第二组开关器件关断。
根据本公开的一个实施例，该第一续流调节电路可以包括：第一检测晶体管，具有第一端、第二端和控制端，其第一端耦接所述输出节点，其控制端耦接所述第一组开关器件的控制端，并且所述第一组开关器件的等效沟道宽长比与该第一检测晶体管的沟道宽长比之间具有第一比例，其中该第一比例为正整数；第一调节比较器，其第一输入端耦接所述第一检测晶体管的第二端，其第二输入端耦接所述第一电路节点，其输出端用于提供所述第一关断信号；和第一电流源，耦接于所述第一调节比较器的第一输入端，用于提供从该第一调节比较器的第一输入端流出的第一参考电流。
根据本公开的一个实施例，该第二续流调节电路可以包括：第二检测晶体管，具有第一端、第二端和控制端，其第一端耦接所述输出节点，其控制端耦接所述第二组开关器件的控制端，并且所述第二组开关器件的等效沟道宽长比与该第二检测晶体管的沟道宽长比之间具有第二比例，其中该第二比例为正整数；第二调节比较器，其第一输入端耦接所述第二检测晶体管的第二端，其第二输入端耦接所述第二电路节点，其输出端用于提供所述第二关断信号；和第二电流源，耦接于所述第二调节比较器的第一输入端，用于提供流向第一调节比较器的第一输入端的第二参考电流。
根据本公开的一个变型实施例，该第一续流调节电路可以包括：第一电流检测放大器，其第一输入端耦接所述第一电路节点，其第二输入端耦接所述输出节点，该第一电流检测放大器检测流经所述第一组开关器件的第一续流电流，并在其输出端提供表征该第一续流电流的第一电流检测信号；和第三调节比较器，其第一输入端耦接该第一电流检测放大器的输出端，其第二输入端用于接收表征所述设定的第一安全电流阈值的第一阈值信号，该第四调节比较器基于所述第一电流检测信号与所述第一阈值信号的比较在其输出端提供所述第一关断信号。
根据本公开的一个变型实施例，该第二续流调节电路可以包括：第二电流检测放大器，其第一输入端耦接所述第二电路节点，其第二输入端耦接所述输出节点，该第二电流检测放大器检测流经所述第二组开关器件的第二续流电流，并在其输出端提供表征该第二续流电流的第二电流检测信号；和第四调节比较器，其第一输入端耦接该第二电流检测放大器的输出端，其第二输入端用于接收表征所述设定的第二安全电流阈值的第二阈值信号，该第四调节比较器基于所述第二电流检测信号与所述第二阈值信号的比较在其输出端提供所述第二关断信号。
根据本公开的一个实施例，所述的关断保护电路可以进一步包括：关断检测电路，用于检测所述开关单元是否关断并提供关断指示信号；其中所述续流方向判定电路和所述续流方式调节电路分别具有使能端，耦接所述关断检测电路，并且在所述关断指示信号表征所述开关单元关断时使能，否则不使能。
根据本公开的一个实施例，所述关断检测电路用于接收驱动所述第一组开关器件的第一驱动信号、驱动所述第二组开关器件的第二驱动信号和指示所述开关单元所属的应用电路是否工作的系统使能信号，并基于该系统使能信号、该第一驱动信号和该第二驱动信号产生所述关断指示信号。
根据本公开的一个实施例，当该系统使能信号指示所述开关单元所属的应用电路不工作并且该第一驱动信号和该第二驱动信号控制所述第一组开关器件和所述第二组开关器件关断时，该关断指示信号表征该开关单元关断。
根据本公开的一个实施例，所述的关断保护电路可以进一步包括：保护窗口发生电路，用于响应于系统使能信号跳变为指示该开关单元所属的应用电路不工作时的跳变沿产生具有设定的脉冲宽度的单脉冲信号，并且在该单脉冲信号的脉冲宽度持续期间使所述关断保护电路有效，在该单脉冲信号的脉冲宽度之外使所述关断保护电路无效。
本公开的实施例还提供一种开关单元的关断保护方法，包括：在开关单元关断时判断续流方向的步骤，以及在该开关单元关断时调节续流方式的步骤。
根据本公开的一个实施例，所述判断续流方向的步骤可以采用方法一：将该开关单元的输出节点处的电势与第一电路节点处的电势相比较，在所述输出节点处的电势高于所述第一电路节点处的电势时将该开关单元中的耦接于所述第一电路节点与所述输出节点之间的第一组开关器件导通，在所述输出节点处的电势低于所述第一电路节点处的电势时将该开关单元中的耦接于所述输出节点与第二电路节点之间的第二组开关器件导通。
根据本公开的一个变型实施例，所述判断续流方向的步骤可以采用方法二：将所述输出节点处的电势与所述第二电路节点处的电势比较，在所述输出节点处的电势高于所述第二电路节点处的电势时将所述第一组开关器件导通，在所述输出节点处的电势低于所述第二电路节点处的电势时将所述第二组开关器件导通。
根据本公开的一个变型实施例，所述判断续流方向的步骤可以采用方法三：将所述输出节点处的电势分别与所述第一电路节点处的电势和所述第二电路节点处的电势进行比较，在所述输出节点处的电势高于所述第一电路节点处的电势时将所述第一组开关器件导通，在所述输出节点处的电势低于所述第二电路节点处的电势时将所述第二组开关器件导通。
根据本公开的一个实施例，所述调节续流方式的步骤可以包括：检测流经该第一组开关器件的第一续流电流，并在该第一续流电流小于设定的第一安全电流阈值时将该第一组开关器件关断；以及检测流经该第二组开关器件的第二续流电流，在该第二续流电流小于设定的第二安全电流阈值时将该第二组开关器件关断。根据本公开的一个实施例，该同步整流器件的驱动电路可以进一步包括：逻辑控制电路，由该电压调整电路供电，用于提供控制信号，以控制所述同步整流器件的导通和关断切换。
根据本公开的一个实施例，该开关单元的关断保护方法可以进一步包括：检测所述开关单元是否关断的步骤。在一个实施例中，检测所述开关单元是否关断的步骤可以包括在所述开关单元所属的应用电路结束正常工作过程时检测所述第一组开关器件和所述第二组开关器件是否均关断。
根据本公开的一个实施例，该开关单元的关断保护方法可以进一步包括：设定有效工作窗口的步骤，该步骤以系统使能信号跳变为指示所述开关单元所属的应用电路不工作时的跳变沿为开始设定一段时间的有效工作窗口，在该有效工作窗口之内才执行所述在开关单元关断时判断续流方向的步骤和所述在该开关单元关断时调节续流方式的步骤。
根据本公开各实施例的开关单元的关断保护电路和关断保护方法可以在开关单元关断或“系统关断”时，自动判断续流电流的方向并将续流电流通路上的第一组开关器件或者第二组开关器件导通以代替该第一组开关器件的体二极管或者该第二组开关器件的体二极管来流通/处理相对较大的续流电流(例如上述大于第一安全电流阈值的第一续流电流或大于第二安全电流阈值的第二续流电流)，从而提升续流电流处理能力，降低电路功耗，避免仅由体二极管(第一组开关器件的体二极管或第二组开关器件的体二极管)续流可能引发的过热、寄生器件误导通、空穴/电子衬底注入、电路损毁等不期望出现的问题。
附图说明
图1示出了根据本公开一实施例的开关单元关断保护电路100的电路架构示意图。
图2示出了根据本公开一个实施例的续流方向判定电路101的电路架构示意图。
图3示出了根据本公开一个实施例的续流方式调节电路102的电路模块示意图。
图4示出了根据本公开又一个实施例的续流方式调节电路102的电路模块示意图。
图5示出了根据本公开又一个实施例的开关单元关断保护电路100的电路架构示意图。
图6示出了根据本公开又一个实施例的续流方向判定电路101的电路模块示意图。
图7示出了根据本公开再一个实施例的开关单元关断保护电路100的电路架构示意图。
图8示出了根据本公开再一个实施例的续流方向判定电路101的电路模块示意图。
图9示出了根据本公开再一个变型实施例的续流方向判定电路101的电路架构示意图。
图10示出了根据本公开再一个变型实施例的开关单元关断保护电路100的电路架构示意图。
图11示出了根据本公开一个实施例的开关单元103的关断保护方法200的操作示意图。
具体实施方式
下面将详细描述本公开的具体实施例，应当注意，这里描述的实施例只用于举例说明，并不用于限制本公开。相反，本公开意在涵盖由所附权利要求所界定的本公开精神和范围内所定义的各种备选方案、修改方案和等同方案。在以下描述中，为了提供对本公开的透彻理解，阐述了大量特定细节。然而，对于本领域普通技术人员应当理解，没有这些具体细节，本公开同样可以实施。在其他一些实施例中，为了便于凸显本公开的主旨，对于众所周知的方案、流程、元器件以及电路或方法未作详细的描述。
图1示出了根据本公开一实施例的开关单元关断保护电路100的电路架构示意图。开关单元关断保护电路100可以包括续流方向判定电路101和续流方式调节电路102。该续流方向判定电路101和该续流方式调节电路102可以分别具有使能端EN1和EN2，用于接收表征开关单元103关断的关断指示信号SHUT。本领域的技术人员应该理解本公开所提及的开关单元103关断意味着该开关单元103中的开关器件均关断。
为帮助理解，本公开图1的示例性实施例示意为该开关单元103耦接于第一电路节点N1和第二电路节点N2之间，该开关单元103具有输出节点SW。该开关单元103可以包括耦接于第一电路节点N1和输出节点SW之间的第一组开关器件，以及耦接于第二电路节点N2和输出节点SW之间的第二组开关器件。该第一组开关器件可以包括一个开关器件或者多个串联或并联耦接的开关器件。该第二组开关器件也可以包括一个开关器件或者多个串联或并联耦接的开关器件。为简明起见，图1的示例中该开关单元103示意为包括第一开关器件1031和第二开关器件1032，串联耦接于第一电路节点N1和第二电路节点N2之间，该第一开关器件1031和该第二开关器件1032的公共节点耦接至所述输出节点SW。然而本领域的技术人员应该理解，图1的示意仅仅是示例性的，不用于对本公开进行其它限定。该开关单元103关断则该第一组开关器件和该第二组开关器件均关断。若该第一组开关器件或者该第二组开关器件导通，则可以被提及为该开关单元103导通。通常在正常工作过程中，该第一组开关器件和该第二组开关器件以互补的方式交替导通，即：该第一组开关器件导通时，该第二组开关器件关断；该第一组开关器件关断时，该第二组开关器件导通。为了避免第一组开关器件和第二组开关器件同时导通的发生，一般会在第一组开关器件导通与第二组开关器件导通的切换之间设置一段安全时间(通常称死区时间)使第一组开关器件和第二组开关器件均关断，这种情况属于开关单元103在正常工作过程中的关断，以下称“死区关断”。可以理解为在正常工作过程中开关单元103在进行导通与死区关断的切换。还有一种开关单元103关断的情况(以下简称“系统关断”)是在该开关单元103所属的应用电路结束正常工作过程(即：不工作，例如进入休眠或者“待机”或者整个应用电路关断等等)时，那么该开关单元103将不再进行导通与死区关断的切换，而是保持关断直至其所属的应用电路再次启动(例如该应用电路再次需要进入正常工作过程时)。
本领域的技术人员应该理解，该开关单元103在应用中通常在其输出节点SW耦接有感性元件L，该开关单元103导通时(即该开关单元103中的第一组开关器件或者第二组开关器件导通时)所流通的电流经该输出节点SW流经(包括流入或流出)该感性元件L。当该开关单元103由导通变为关断时，由于流经该感性元件L的电流不可突变，因而原本在该开关单元103导通时流经该感性元件L的电流在该开关单元103关断后，仍需要按原来的流向继续流通，这一过程即通常所称的“续流”，以下将该开关单元103关断后的续流过程中所流通的电流称为续流电流。若该开关单元103导通时流经该感性元件L的电流是由输出节点SW流出该感性元件L的方向(即从该感性元件L流向该输出节点SW的方向)，则该开关单元103变为关断后续流电流需要经该开关单元103的第一组开关器件的体二极管(例如图1中示意的第一开关器件1031的体二极管BD1)续流，为简明起见，以下将从该感性元件L流向该输出节点SW的方向继续流通的(即需要通过该开关单元103的第一组开关器件的体二极管继续流通的)续流电流称为第一续流电流I1。若该开关单元103导通时流经该感性元件L的电流是由输出节点SW流入感性元件L的方向，则该开关单元103变为关断后续流电流需要经该开关单元103的第二组开关器件的体二极管(例如图1中示意的第二开关器件1032的体二极管BD2)续流，为简明起见，以下将从该输出节点SW流入该感性元件L的方向继续流通的(需要通过该开关单元103的第二组开关器件的体二极管继续流通的)续流电流称为第二续流电流I2。
如背景技术部分所阐述的，在一些正常工作电流比较大(即开关单元103导通时所流通的电流比较大)的应用场合，当开关单元103关断时，续流电流比较大，仅通过该开关单元103中的开关器件的体二极管(例如第一组开关器件的体二极管或者第二组开关器件的体二极管)续流会引发诸多问题。根据本公开实施例的开关单元关断保护电路100可以先(例如通过续流方向判定电路101)判断该开关单元103关断时续流电流的方向是从该感性元件L流向该输出节点SW的方向还是从该输出节点SW流向该感性元件L的方向。若续流电流的方向是从该感性元件L流向该输出节点SW的方向，则该开关单元关断保护电路100将该开关单元103中的第一组开关器件导通以代替其体二极管来流通所述第一续流电流I1，直到(例如通过续流方式调节电路102)检测到该第一续流电流I1减小至设定的第一安全电流阈值Ith1或者使该第一组开关器件保持导通达到第一设定时间TD1时再将该第一组开关器件关断，之后相对安全的第一续流电流I1将通过该第一组开关器件的体二极管续流直至续流结束(例如该第一续流电流I1减小为零)。若续流电流的方向是从该输出节点SW流向该感性元件L的方向，则该开关单元关断保护电路100将该开关单元103中的第二组开关器件导通以代替其体二极管来流通所述第二续流电流I2，直到(例如通过续流方式调节电路102)检测到该第二续流电流I2减小至设定的第二安全电流阈值Ith2或者使该第二组开关器件保持导通达到第二设定时间TD2时再将该第二组开关器件关断，之后相对安全的第二续流电流I2将通过该第二组开关器件的体二极管续流直至续流结束(例如该第二续流电流I2减小为零)。因而，根据本公开实施例的开关单元关断保护电路100可以在开关单元103关断后基于续流电流的方向将其第一组开关器件或第二组开关器件导通以处理相对较大的续流电流(例如大于第一安全电流阈值Ith1的第一续流电流I1或大于第二安全电流阈值Ith2的第二续流电流I2)，从而提升续流电流处理能力，降低电路功耗，避免仅由体二极管(第一组开关器件的体二极管或第二组开关器件的体二极管)续流可能引发的过热、寄生器件误导通、空穴/电子衬底注入、电路损毁等不期望出现的问题。
根据本公开的一个示例性实施例，开关单元关断保护电路100还可以包括控制电路104，用于提供第一驱动信号DH和第二驱动信号DL至所述开关单元103，该第一驱动信号DH用于控制所述第一组开关器件(例如图1中示意的第一开关器件1031)的导通或关断，该第二驱动信号DL用于控制所述第二组开关器件(例如图1中示意的第二开关器件1032)的导通或关断。
根据本公开的一个示例性实施例，开关单元关断保护电路100还可以包括关断检测电路105，用于检测该开关单元103是否关断并提供所述关断指示信号SHUT。在一个实施例中，该关断检测电路105可以接收所述第一驱动信号DH和所述第二驱动信号DL，并基于该第一驱动信号DH和该第二驱动信号DL产生所述关断指示信号SHUT，当该第一驱动信号DH控制所述第一组开关器件关断并且所述第二驱动信号DL控制所述第二组开关器件关断时，该关断指示信号SHUT表征该开关单元103关断。这种情况下，该关断指示信号SHUT所表征的关断包含了开关单元103的“死区关断”和“系统关断”。在一些应用场合，开关单元保护电路100并不需要在开关单元103的“死区关断”时改变续流方式。因而在一个实施例中，该关断检测电路105还进一步接收系统使能信号EN，该系统使能信号EN用于指示开关单元103所属的应用电路是否工作，该关断检测电路105基于该系统使能信号EN、该第一驱动信号DH和该第二驱动信号DL产生所述关断指示信号SHUT，当该系统使能信号EN指示开关单元103所属的应用电路不工作并且该第一驱动信号DH和该第二驱动信号DL控制所述第一组开关器件和所述第二组开关器件关断时，该关断指示信号SHUT表征该开关单元103“系统关断”。
根据本公开的一个示例性实施例，续流方向判定电路101可以耦接所述第一电路节点N1和所述开关单元103的输出节点SW，用于在使能时将所述输出节点SW处的电势VSW(以参考地电势GND为参考)与所述第一电路节点N1处的电势VN1(以参考地电势GND为参考)进行比较以提供第一判定信号S1。若所述输出节点SW处的电势VSW高于所述第一电路节点N1处的电势VN1，则表明该开关单元103关断后续流电流是由感性元件L流向该输出节点SW的方向续流，也就意味着该续流电流是需要从所述输出节点SW经由所述第一组开关器件的体二极管向所述第一电路节点N1流通的第一续流电流I1。那么，此时，续流方向判定电路101便将该第一组开关器件(例如图1中示意的第一开关器件1031)导通以代替其体二极管处理该第一续流电流I1。在一个实施例中，若所述输出节点SW处的电势VSW高于所述第一电路节点N1处的电势VN1，则该第一判定信号S1具有第一逻辑状态(例如高电平逻辑状态)，续流方向判定电路101基于该第一判定信号S1的该第一逻辑状态将该第一组开关器件导通。若所述输出节点SW处的电势VSW低于所述第一电路节点N1处的电势VN1，则表明该开关单元103关断后续流电流是由该输出节点SW流向感性元件L的方向续流，也就意味着该续流电流是需要从所述第二电路节点N2经由所述第二组开关器件的体二极管向所述输出节点SW流通的第二续流电流I2。那么，此时，续流方向判定电路101便将该第二组开关器件(例如图1中示意的第二开关器件1032)导通以代替其体二极管处理该第二续流电流I2。在一个实施例中，若所述输出节点SW处的电势VSW低于所述第一电路节点N1处的电势VN1，则该第一判定信号S1具有与所述第一逻辑状态相反的第二逻辑状态(例如低电平逻辑状态)，续流方向判定电路101基于该第一判定信号S1的该第二逻辑状态将该第二组开关器件导通。
根据本公开的一个实施例，该续流方向判定电路101的使能端EN1可以耦接所述关断检测电路105以接收所述关断指示信号SHUT，并且在该关断指示信号SHUT表征所述开关单元103关断时(或者更进一步地在一些实施例中在该关断指示信号SHUT表征所述开关单元103“系统关断”时)使能，否则该续流方向判定电路101不使能。本领域的技术人员应该理解该关断指示信号SHUT控制该续流方向判定电路101使能或不使能的实施方式有多种，例如可以使该续流方向判定电路101整体不工作或者屏蔽其输出信号(例如图1示意的实施例中可以屏蔽所述第一判定信号S1)以使其输出信号对下游受控电路不产生作用等等，本公开不再穷举。基于该关断指示信号SHUT将该续流方向判定电路101使能或不使能的各种变型实施方式均不超出本公开的精神和保护范围。
根据本公开的一个示例性实施例，如图2所示，续流方向判定电路101可以包括第一比较电路1011。本领域的技术人员应该理解除该第一比较电路1011外，该续流方向判定电路101还可以包括其它电路或元件，简明起见未示出。该第一比较电路1011的第一输入端(例如图2中示意的1011的“+”输入端)耦接所述输出节点SW以接收表征所述输出节点SW处的电势VSW的输出节点电势表征信号VSW’，其第二输入端(例如图2中示意的1011的“-”输入端)耦接所述第一电路节点N1以接收表征所述第一电路节点N1处的电势VN1的第一节点电势表征信号VN1’。本领域的技术人员应该理解该输出节点电势表征信号VSW’可以包括该输出节点SW处的电势VSW本身，也可以是对该输出节点SW处的电势VSW进行降压或分压等处理之后的信号。例如图2示意为通过第一处理单元201对该输出节点SW处的电势VSW进行处理以提供所述输出节点电势表征信号VSW’。在图2的示例中，该第一处理单元201示意为包括一个耐高压晶体管，其漏端耦接所述输出节点SW，其源端耦接所述第一比较电路1011的第一输入端，其栅端可以耦接高于其导通阈值电压的电压VDD。然而这仅仅是为了提供一个示例以帮助理解本公开的技术方案，本领域的技术人员应该理解，该第一处理单元201可以包括其它能够耐受输出节点SW处的电势VSW并提供所述输出节点电势表征信号VSW’的电路。在该输出节点SW处的电势VSW不超过所述第一比较电路1011能够耐受的最大电压的情况下，也可以无需提供该第一处理单元201而直接将该输出节点SW处的电势VSW作为所述输出节点电势表征信号VSW’使用。同理，本领域的技术人员应该理解该第一节点电势表征信号VN1’可以包括该第一电路节点N1处的电势VN1本身，也可以是对该第一电路节点N1处的电势VN1进行降压或分压等处理之后的信号。例如图2示意为通过第二处理单元202对该第一电路节点N1处的电势VN1进行处理以提供所述第一节点电势表征信号VN1’。在图2的示例中，该第二处理单元202也示意为包括一个耐高压晶体管，其漏端、源端和栅端分别耦接所述第一电路节点N1、所述第一比较电路1011的第二输入端和高于其导通阈值电压的电压VDD。然而这仅仅是为了提供一个示例以帮助理解本公开的技术方案，本领域的技术人员应该理解，该第二处理单元202可以包括其它能够耐受第一电路节点N1处的电势VN1并提供所述第一节点电势表征信号VN1’的电路。在该第一电路节点N1处的电势VN1不超过所述第一比较电路1011能够耐受的最大电压的情况下，也可以无需提供该第二处理单元202而直接将该第一电路节点N1处的电势VN1作为所述第一节点电势表征信号VN1’使用。第一比较电路1011用于将所述输出节点电势表征信号VSW’与所述第一节点电势表征信号VN1’进行比较以提供所述第一判定信号S1，并在该输出节点电势表征信号VSW’高于所述第一节点电势表征信号VN1’(表征着所述输出节点SW的电势VSW高于所述第一电路节点N1处的电势VN1)时将该第一判定信号S1置为具有所述第一逻辑状态，在该输出节点电势表征信号VSW’低于所述第一节点电势表征信号VN1’(表征着所述输出节点SW的电势VSW低于所述第一电路节点N1处的电势VN1)时将该第一判定信号S1置为具有所述第二逻辑状态。
根据本公开的一个示例性实施例，续流方式调节电路102可以耦接所述开关单元103以及所述关断检测电路105。该续流方式调节电路102的使能端EN2可以接收所述关断指示信号SHUT，并且在该关断指示信号SHUT表征所述开关单元103关断时(或者更进一步地在一些实施例中在该关断指示信号SHUT表征所述开关单元103“系统关断”时)使能，否则续流方式调节电路102不使能。该续流方式调节电路102使能时用于检测流经该第一组开关器件的第一续流电流I1，并在该第一续流电流I1小于或等于所述设定的第一安全电流阈值Ith1时(例如通过输出第一关断信号HOFF)将该第一组开关器件关断。该续流方式调节电路102还用于在使能时检测流经该第二组开关器件的第二续流电流I2，并在该第二续流电流I2小于或等于所述设定的第二安全电流阈值Ith2时(例如通过输出第二关断信号LOFF)将该第二组开关器件关断。本领域的技术人员应该理解所述关断指示信号SHUT控制该续流方式调节电路102使能或不使能的实施方式有多种，例如可以使该续流方式调节电路102整体不工作或者屏蔽其输出信号(例如图1示意的实施例中可以屏蔽所述第一关断信号HOFF和所述第二关断信号LOFF)以使其输出信号对下游受控电路不产生作用等等，本公开不再穷举。基于该关断指示信号SHUT将该续流方式调节电路102使能或不使能的各种变型实施方式均不超出本公开的精神和保护范围。
根据本公开的一个示例性实施例，如图3所示，该续流方式调节电路102可以包括第一续流调节电路1021和第二续流调节电路1022。本领域的技术人员应该理解除该第一续流调节电路1021和第二续流调节电路1022外，该续流方式调节电路102还可以包括其它电路或元件，简明起见未示出。该第一续流调节电路1021耦接所述第一组开关器件(例如本公开各实施例中示意的第一开关器件1031)，用于检测流经该第一组开关器件的第一续流电流I1，并将该第一续流电流I1与所述设定的第一安全电流阈值Ith1比较以提供第一关断信号HOFF，开关单元关断保护电路100在该第一续流电流I1小于或等于所述设定的第一安全电流阈值Ith1时基于该第一关断信号HOFF将所述第一组开关器件(例如本公开各实施例中示意的第一开关器件1031)关断。例如，该第一关断信号HOFF可以送至所述控制电路104，经该控制电路104处理在该第一续流电流I1小于所述设定的第一安全电流阈值Ith1时触发所述第一驱动信号DH将所述第一组开关器件(例如本公开各实施例中示意的第一开关器件1031)关断。该第二续流调节电路1022耦接所述第二组开关器件(例如本公开各实施例中示意的第二开关器件1032)，用于检测流经该第二组开关器件的第二续流电流I2，并将该第二续流电流I2与所述设定的第二安全电流阈值Ith2比较以提供第二关断信号LOFF，开关单元关断保护电路100在该第二续流电流I2小于或等于所述设定的第二安全电流阈值Ith2时基于该第二关断信号LOFF将所述第二组开关器件(例如本公开各实施例中示意的第二开关器件1032)关断。例如，该第二关断信号LOFF可以送至所述控制电路104，经该控制电路104处理在该第二续流电流I2小于所述设定的第二安全电流阈值Ith2时触发所述第二驱动信号DL将所述第二组开关器件(例如本公开各实施例中示意的第二开关器件1032)关断。
在图3的例子中，该第一续流调节电路1021可以包括第一检测晶体管301、第一调节比较器302和第一电流源303。该第一检测晶体管301的第一端耦接所述输出节点SW，其第二端耦接所述第一调节比较器302的第一输入端(例如图3中示意的302的“-”输入端)，其控制端耦接所述第一组开关器件的控制端用于接收所述第一驱动信号DH。在一个实施例中，所述第一组开关器件(例如本公开各实施例中示意的第一开关器件1031)的等效沟道宽长比与该第一检测晶体管301的沟道宽长比之间具有第一比例K1，其中该第一比例K1为正数，因而该第一检测晶体管301的导通电阻值RS1与所述第一组开关器件(例如本公开各实施例中示意的第一开关器件1031)的等效导通电阻值RON1之间也具有该第一比例K1，即：RS1＝N1*RON1。该第一调节比较器302的第一输入端(例如图3中示意的302的“-”输入端)还耦接所述第一电流源303，其第二输入端(例如图3中示意的“+”输入端)耦接所述第一电路节点N1，其输出端用于提供所述第一关断信号HOFF。所述第一电流源303耦接于所述第一调节比较器302的第一输入端(例如图3中示意的302的“-”输入端)和参考地之间，用于提供从该第一调节比较器302的第一输入端流出(例如流向参考地)的第一参考电流IREF1。该第一参考电流IREF1可以用于调节/设定所述设定的第一安全电流阈值Ith1的大小，事实上所述设定的第一安全电流阈值Ith1与该第一参考电流IREF1之间也具有所述第一比例K1，即：Ith1＝K1*IREF1。因而调节该第一参考电流IREF1的大小即可调节所述第一安全电流阈值Ith1的大小。在图3的示例中，当所述第一续流电流I1小于所述第一安全电流阈值Ith1时，所述第一关断信号HOFF具有第一逻辑状态(例如高电平逻辑状态)，当所述第一续流电流I1大于所述第一安全电流阈值Ith1时，所述第一关断信号HOFF具有与该第一逻辑状态相反的第二逻辑状态(例如低电平逻辑状态)。所述控制电路104可以响应于该第一关断信号HOFF的第一逻辑状态将所述第一组开关器件(例如本公开各实施例中示意的第一开关器件1031)关断。类似地，该第二续流调节电路1022可以包括第二检测晶体管304、第二调节比较器305和第二电流源306。该第二检测晶体管304的第一端耦接所述输出节点SW，其第二端耦接所述第二调节比较器305的第一输入端(例如图3中示意的305的“+”输入端)，其控制端耦接所述第二组开关器件的控制端用于接收所述第二驱动信号DL。在一个实施例中，所述第二组开关器件(例如本公开各实施例中示意的第二开关器件1032)的等效沟道宽长比与该第二检测晶体管304的沟道宽长比之间具有第二比例K2，其中K2为正数，因而该第二检测晶体管304的导通电阻值RS2与所述第二组开关器件(例如本公开各实施例中示意的第二开关器件1032)的等效导通电阻值RON2之间也具有该第二比例K2，即：RS2＝K2*RON2。该第二调节比较器305的第一输入端(例如图3中示意的305的“+”输入端)还耦接所述第二电流源306，其第二输入端(例如图3中示意的305的“-”输入端)耦接所述第二电路节点N2，其输出端用于提供所述第二关断信号LOFF。所述第二电流源306耦接于所述第二调节比较器305的第一输入端(例如图3中示意的305的“+”输入端)，用于提供流向该第二调节比较器305的第一输入端的第二参考电流IREF2。该第二参考电流IREF2可以用于调节/设定所述设定的第二安全电流阈值Ith2的大小，事实上所述设定的第二安全电流阈值Ith2与该第二参考电流IREF2之间也具有所述第二比例K2，即：Ith2＝K2*IREF2。因而调节该第二参考电流IREF2的大小即可调节所述第二安全电流阈值Ith2的大小。在图3的示例中，当所述第二续流电流I2小于所述第二安全电流阈值Ith2时，所述第二关断信号LOFF具有第一逻辑状态(例如高电平逻辑状态)，当所述第二续流电流I2大于所述第二安全电流阈值Ith2时，所述第二关断信号LOFF具有与该第一逻辑状态相反的第二逻辑状态(例如低电平逻辑状态)。所述控制电路104可以响应于该第二关断信号LOFF的第一逻辑状态将所述第二组开关器件(例如本公开各实施例中示意的第二开关器件1032)关断。
本领域的技术人员应该理解，续流方式调节电路102可以有多种实现方式，并不限于本公开以上结合图3描述的示例性实施例。根据本公开的一个变型的示例性实施例，如图4所示，续流方式调节电路102仍可以包括第一续流调节电路1021和第二续流调节电路1022。与图3所示的例子不同，图4的例子中所述第一续流调节电路1021可以包括第一电流检测放大器401和第三调节比较器402，所述第二续流调节电路1022可以包括第二电流检测放大器405和第四调节比较器406。该第一电流检测放大器401的第一输入端(例如图4中示意的401的“-”输入端)耦接所述第一电路节点N1，其第二输入端(例如图4中示意的401的“+”输入端)耦接所述输出节点SW，该第一电流检测放大器401检测流经所述第一组开关器件(例如本公开各实施例中示意的第一开关器件1031)的第一续流电流I1，并在其输出端提供表征该第一续流电流I1的第一电流检测信号VCS1。该第三调节比较器402的第一输入端(例如图4中示意的402的“+”输入端)耦接该第一电流检测放大器401的输出端以接收所述第一电流检测信号VCS1，其第二输入端(例如图4中示意的402的“-”输入端)用于接收表征所述设定的第一安全电流阈值Ith1的第一阈值信号Vth1，该第三调节比较器402基于所述第一电流检测信号VCS1与所述第一阈值信号Vth1的比较实现第一续流电流I1与所述设定的第一安全电流阈值Ith1的比较，并在其输出端提供所述第一关断信号HOFF。可选地，所述第一电流检测放大器401的第一输入端(例如图4中示意的401的“-”输入端)可以通过第三检测晶体管403耦接至所述第一电路节点N1，该第三检测晶体管403的控制端耦接所述第一组开关器件的控制端用于接收所述第一驱动信号DH；该第一电流检测放大器401的第二输入端(例如图4中示意的401的“+”输入端)可以通过第四检测晶体管404耦接至所述输出节点SW，该第四检测晶体管404的控制端耦接所述第一组开关器件的控制端用于接收所述第一驱动信号DH。该第二电流检测放大器405的第一输入端(例如图4中示意的405的“-”输入端)耦接所述第二电路节点N2，其第二输入端(例如图4中示意的401的“+”输入端)耦接所述输出节点SW，该第二电流检测放大器405检测流经所述第二组开关器件(例如本公开各实施例中示意的第二开关器件1032)的第二续流电流I2，并在其输出端提供表征该第二续流电流I2的第二电流检测信号VCS2。该第四调节比较器406的第一输入端(例如图4中示意的406的“-”输入端)耦接该第二电流检测放大器405的输出端以接收所述第二电流检测信号VCS2，其第二输入端(例如图4中示意的406的“+”输入端)用于接收表征所述设定的第二安全电流阈值Ith2的第二阈值信号Vth2，该第四调节比较器406基于所述第二电流检测信号VCS2与所述第二阈值信号Vth2的比较实现第二续流电流I2与所述设定的第二安全电流阈值Ith2的比较，并在其输出端提供所述第二关断信号LOFF。可选地，所述第二电流检测放大器405的第一输入端(例如图4中示意的405的“-”输入端)可以通过第五检测晶体管407耦接至所述第二电路节点N2，该第五检测晶体管407的控制端耦接所述第二组开关器件的控制端用于接收所述第二驱动信号DL；该第二电流检测放大器405的第二输入端(例如图4中示意的405的“+”输入端)可以通过第六检测晶体管408耦接至所述输出节点SW，该第六检测晶体管408的控制端耦接所述第二组开关器件的控制端用于接收所述第二驱动信号DL。
根据本公开的一个示例性实施例，如图5所示，续流方向判定电路101可以耦接所述第二电路节点N2和所述开关单元103的输出节点SW，用于在使能时将所述输出节点SW处的电势VSW(以参考地电势GND为参考)与所述第二电路节点N2处的电势VN2(以参考地电势GND为参考)进行比较以提供第二判定信号S2。若所述输出节点SW处的电势VSW高于所述第二电路节点N2处的电势VN2，则表明该开关单元103关断后续流电流是由感性元件L流向该输出节点SW的方向续流，也就意味着该续流电流是需要从所述输出节点SW经由所述第一组开关器件的体二极管(例如图1中示意的第一开关器件1031的体二极管BD1)向所述第一电路节点N1流通的第一续流电流I1。那么，此时，续流方向判定电路101便将该第一组开关器件(例如图1中示意的第一开关器件1031)导通以代替其体二极管处理该第一续流电流I1。在一个实施例中，若所述输出节点SW处的电势VSW高于所述第二电路节点N2处的电势VN2，则该第二判定信号S2具有第一逻辑状态(例如高电平逻辑状态)，续流方向判定电路101基于该第二判定信号S2的该第一逻辑状态将该第一组开关器件导通。若所述输出节点SW处的电势VSW低于所述第二电路节点N2处的电势VN2，则表明该开关单元103关断后续流电流是由该输出节点SW流向感性元件L的方向续流，也就意味着该续流电流是需要从所述第二电路节点N2经由所述第二组开关器件的体二极管(例如图1中示意的第二开关器件1032的体二极管BD2)向所述输出节点SW流通的第二续流电流I2。那么，此时，续流方向判定电路101便将该第二组开关器件(例如图1中示意的第二开关器件1032)导通以代替其体二极管处理该第二续流电流I2。在一个实施例中，若所述输出节点SW处的电势VSW低于所述第二电路节点N2处的电势VN2，则该第二判定信号S2具有与所述第一逻辑状态相反的第二逻辑状态(例如低电平逻辑状态)，续流方向判定电路101基于该第二判定信号S2的该第二逻辑状态将该第二组开关器件导通。
根据本公开的一个示例性实施例，如图6所示，续流方向判定电路101可以包括第二比较电路1012。本领域的技术人员应该理解除该第二比较电路1012外，该续流方向判定电路101还可以包括其它电路或元件，简明起见未示出。该第二比较电路1012的第一输入端(例如图6示意的1012的“+”输入端)耦接所述输出节点SW以接收表征所述输出节点SW处的电势VSW的输出节点电势表征信号VSW’，其第二输入端(例如图6示意的1012的“-”输入端)耦接所述第二电路节点N2以接收表征所述第二电路节点N2处的电势VN2的第二节点电势表征信号VN2’。本领域的技术人员应该理解该输出节点电势表征信号VSW’可以包括该输出节点SW处的电势VSW本身，也可以是对该输出节点SW处的电势VSW进行降压或分压等处理之后的信号，例如通过如图6示意的第一处理单元201，该第一处理单元201的耦接方式和工作方式与图2中示意的相同或类似，此处不再赘述。本领域的技术人员应该理解该第二节点电势表征信号VN2’可以包括该第二电路节点N2处的电势VN2本身，也可以是对该第二电路节点N2处的电势VN2进行降压或分压等处理之后的信号。例如图6示意为通过第三处理单元601对该第二电路节点N2处的电势VN2进行处理以提供所述第二节点电势表征信号VN2’。在图6的示例中，该第三处理单元601也示意为包括一个耐高压晶体管，其漏端、源端和栅端分别耦接所述第二电路节点N2、所述第二比较电路1012的第二输入端和高于其导通阈值电压的电压VDD。然而这仅仅是为了提供一个示例以帮助理解本公开的技术方案，本领域的技术人员应该理解，该第三处理单元601可以包括其它能够耐受第二电路节点N2处的电势VN2并提供所述第二节点电势表征信号VN2’的电路。在该第二电路节点N2处的电势VN2不超过所述第二比较电路1012能够耐受的最大电压的情况下，也可以无需提供该第三处理单元601而直接将该第二电路节点N2处的电势VN2作为所述第二节点电势表征信号VN2’使用。该第二比较电路1012用于将所述输出节点电势表征信号VSW’与所述第二节点电势表征信号VN2’进行比较以提供所述第二判定信号S2，并在该输出节点电势表征信号VSW’高于所述第二节点电势表征信号VN2’(表征着所述输出节点SW的电势VSW高于所述第二电路节点N2处的电势VN2)时将该第二判定信号S2置为具有所述第一逻辑状态，在该输出节点电势表征信号VSW’低于所述第二节点电势表征信号VN2’(表征着所述输出节点SW的电势VSW低于所述第二电路节点N2处的电势VN2)时将该第二判定信号S2置为具有所述第二逻辑状态。
根据本公开的一个示例性实施例，如图7所示，续流方向判定电路101可以耦接所述第一电路节点N1、所述第二电路节点N2以及所述开关单元103的输出节点SW，用于在使能时将所述输出节点SW处的电势VSW分别与所述第一电路节点N1处的电势VN1和所述第二电路节点N2处的电势VN2进行比较以分别提供第一判定信号S1和第二判定信号S2。若所述输出节点SW处的电势VSW高于所述第一电路节点N1处的电势VN1，则表明该开关单元103关断后续流电流是由感性元件L流向该输出节点SW的方向续流，也就意味着该续流电流是需要从所述输出节点SW经由所述第一组开关器件的体二极管向所述第一电路节点N1流通的第一续流电流I1。那么，此时，续流方向判定电路101便将该第一组开关器件(例如图1中示意的第一开关器件1031)导通以代替其体二极管处理该第一续流电流I1。若所述输出节点SW处的电势VSW低于所述第二电路节点N2处的电势VN2，则表明该开关单元103关断后续流电流是由该输出节点SW流向感性元件L的方向续流，也就意味着该续流电流是需要从所述第二电路节点N2经由所述第二组开关器件的体二极管(例如图1中示意的第二开关器件1032的体二极管BD2)向所述输出节点SW流通的第二续流电流I2。那么，此时，续流方向判定电路101便将该第二组开关器件(例如图1中示意的第二开关器件1032)导通以代替其体二极管处理该第二续流电流I2。若所述输出节点SW的电势VSW高于所述第二电路节点N2处的电势VN2且低于所述第一电路节点N1处的电势VN1，则表明开关单元103关断后没有通过所述第一组开关器件的体二极管或所述第二组开关器件的体二极管续流，因而不对该开关单元103做进一步控制，在实际应用中这种情况很少或几乎不会出现。从理论设计上来说，图7示意的续流方向判定电路101的实现方式相较于图1、图2、图5和图6示意的实现方式要更安全一些。在一个实施例中，若所述输出节点SW处的电势VSW高于所述第一电路节点N1处的电势VN1，则所述第一判定信号S1具有第一逻辑状态(例如高电平逻辑状态)，续流方向判定电路101基于该第一判定信号S1的该第一逻辑状态将该第一组开关器件导通；若所述输出节点SW处的电势VSW低于所述第二电路节点N2处的电势VN2，则所述第二判定信号S2具有与所述第一逻辑状态相反的第二逻辑状态(例如低电平逻辑状态)，续流方向判定电路101基于该第二判定信号S2的该第二逻辑状态将该第二组开关器件导通。在另外的实施例中，若所述输出节点SW处的电势VSW高于所述第一电路节点N1处的电势VN1，则所述第一判定信号S1具有第一逻辑状态(例如高电平逻辑状态)，续流方向判定电路101基于该第一判定信号S1的该第一逻辑状态将该第一组开关器件导通；若所述输出节点SW处的电势VSW低于所述第二电路节点N2处的电势VN2，则所述第二判定信号S2具有所述第一逻辑状态(例如高电平逻辑状态)，续流方向判定电路101基于该第二判定信号S2的该第一逻辑状态将该第二组开关器件导通。本领域的技术人员应该理解，所述输出节点SW处的电势VSW高于所述第一电路节点N1处的电势VN1时所述第一判定信号S1具有何种逻辑状态(例如高电平逻辑或者低电平逻辑状态)可以根据实际应用灵活设计，本公开仅给出示例而非限定，可以通过对比较结果进行简单的逻辑运算(例如反相运算等等)或者对比较电路正相输入端和反相输入端所接收的信号进行简单交换实现对所述第一判定信号S1逻辑状态的改变。同理，所述输出节点SW处的电势VSW低于所述第二电路节点N2处的电势VN2，则所述第二判定信号S2具有何种逻辑状态(例如高电平逻辑或者低电平逻辑状态)也可以根据实际应用灵活设计，本公开仅给出示例而非限定，例如可以通过对比较结果进行简单的逻辑运算(例如反相运算等等)或者对比较电路正相输入端和反相输入端所接收的信号进行简单交换实现对所述第一判定信号S2逻辑状态的改变。
根据本公开的一个示例性实施例，如图8所示，续流方向判定电路101可以包括所述第一比较电路1011和所述第二比较电路1012。本公开以上已结合图2和图6分别对该第一比较电路1011和该第二比较电路1012进行过描述，此处不再赘述。图8的实施例中，若所述输出节点SW处的电势VSW高于所述第一电路节点N1处的电势VN1，则所述第一判定信号S1具有第一逻辑状态(例如高电平逻辑状态)，续流方向判定电路101基于该第一判定信号S1的该第一逻辑状态将该第一组开关器件导通；若所述输出节点SW处的电势VSW低于所述第二电路节点N2处的电势VN2，则所述第二判定信号S2具有所述第一逻辑状态(例如高电平逻辑状态)，续流方向判定电路101基于该第二判定信号S2的该第一逻辑状态将该第二组开关器件导通。图9示出了续流方向判定电路101的另一变型实施例，与图8的不同在于，第二比较电路1012的第一输入端和第二输入端所接收的信号进行互换，即其第一输入端(例如图9示意的“+”输入端)接收耦接所述第二电路节点N2以接收表征所述第二电路节点N2处的电势VN2的第二节点电势表征信号VN2’，其第二输入端(例如图9示意的“-”输入端)耦接所述输出节点SW以接收表征所述输出节点SW处的电势VSW的输出节点电势表征信号VSW’，这样该第二比较电路1012输出的第二判定信号S2在所述输出节点SW处的电势VSW低于所述第二电路节点N2处的电势VN2时具有所述第一逻辑状态(例如高电平逻辑状态)。图9的实施例中，若所述输出节点SW处的电势VSW高于所述第一电路节点N1处的电势VN1，则所述第一判定信号S1具有第一逻辑状态(例如高电平逻辑状态)，续流方向判定电路101基于该第一判定信号S1的该第一逻辑状态将该第一组开关器件导通；若所述输出节点SW处的电势VSW低于所述第二电路节点N2处的电势VN2，则所述第二判定信号S2具有所述第一逻辑状态(例如高电平逻辑状态)，续流方向判定电路101基于该第二判定信号S2的该第一逻辑状态将该第二组开关器件导通。
根据本公开的一个示例性实施例，开关单元关断保护电路100还可以包括保护窗口发生电路106，用于响应于所述系统使能信号EN跳变为指示开关单元103所属的应用电路不工作时的跳变沿产生单脉冲信号PLS，该单脉冲信号PLS具有设定的脉冲宽度TPLS。该保护窗口发生电路106，用于在所述单脉冲信号PLS的脉冲宽度TPLS持续期间使所述开关单元关断保护电路100有效，并在该单脉冲信号PLS的脉冲宽度TPLS之外使所述开关单元关断保护电路100无效。所谓该开关单元保护电路100有效，可以指其包含的子电路模块(例如所述续流方向判定电路101和所述续流方式调节电路102等)使能并发挥作用，反之则无效。可以认为该单脉冲信号PLS以所述系统使能信号EN跳变为指示开关单元103所属的应用电路不工作时的跳变沿为开始为该开关单元关断保护电路100设定了一段时间的有效工作窗口TPLS。只有在该单脉冲信号PLS的脉冲宽度TPLS持续期间，若所述关断检测电路105检测到开关单元103关断，所述关断指示信号SHUT才使得所述续流方向判定电路101和所述续流方式调节电路102使能并发挥作用。若在该设定的脉冲宽度TPLS之外，不管所述关断检测电路105是否检测到开关单元103关断(也就是说在该设定的脉冲宽度TPLS之外即使检测到开关单元103关断)，所述续流方向判定电路101和所述续流方式调节电路102均不使能。这样可以使开关单元103所在的应用电路在“系统关断”时更安全节能，只有在该设定的有效工作窗口TPLS之内检测到开关单元103关断时，所述续流方向判定电路101和所述续流方式调节电路102才发挥作用以缓解/避免相对较大的续流电流引发的问题，该续流电流降到安全电流阈值(例如所述第一续流电流I1小于所述设定的第一安全电流阈值Ith1、所述第二续流电流I2小于所述设定的第二安全电流阈值Ith2)之后，所述续流方向判定电路101和所述续流方式调节电路102不必要被再次/重复使能或者被持续使能。
基于该保护窗口发生电路106控制该开关单元关断保护电路100有效和无效的实现电路或实现方式可以有多种。图10以图1所示意的实施例为基础示出了根据本公开一个示例性实施例的包含该保护窗口发生电路106的开关单元关断保护电路100的电路架构示意图。在图10的例子中，该保护窗口发生电路106耦接至所述关断检测电路105用于在所述单脉冲信号PLS的脉冲宽度TPLS持续期间使所述关断指示信号SHUT有效，在该脉冲宽度TPLS之外使该关断指示信号SHUT无效。所谓该关断指示信号SHUT有效可以指该关断指示信号SHUT能够在检测到开关单元103关断时将所述续流方向判定电路101和所述续流方式调节电路102使能，无效则可以指即使检测到该开关单元103关断也不能将所述续流方向判定电路101和所述续流方式调节电路102使能。该保护窗口发生电路106使该关断指示信号SHUT有效与无效的实现方式也可以有多种，例如可以将该单脉冲信号PLS与该关断指示信号SHUT进行逻辑运算，也可以将该单脉冲信号PLS与所述第一驱动信号DH和所述第二驱动信号DL进行逻辑运算。本领域的技术人员应该理解，该保护窗口发生电路106也可以应用于本公开的其它实施例，例如图5和图7示意的实施例，其与所述关断检测电路105、所述续流方向判定电路101和所述续流方式调节电路102的耦接关系或控制关系与图10中示意的类似，本公开不再重复示意。
图11示出了根据本公开一个实施例的开关单元103的关断保护方法200的操作示意图。该开关单元103的关断保护方法200可以包括：步骤2001，在开关单元103关断时判断续流方向；以及步骤2002，在该开关单元103关断时调节续流方式。在一个实施例中，在步骤2001，判断续流方式可以采用方法2011：将该开关单元103的输出节点SW处的电势VSW与第一电路节点N1处的电势VN1相比较，在所述输出节点处的电势VSW高于所述第一电路节点处的电势VN1时将该开关单元103中的耦接于所述第一电路节点N1与所述输出节点SW之间的第一组开关器件导通，在所述输出节点SW处的电势VSW低于所述第一电路节点N1处的电势VN1时将该开关单元103中的耦接于所述输出节点SW与第二电路节点N2之间的第二组开关器件导通。在一个实施例中，在步骤2001，判断续流方式可以采用方法2012：将所述输出节点SW处的电势VSW与所述第二电路节点N2处的电势VN2比较，在所述输出节点处的电势高于所述第二电路节点N2处的电势VN2时将所述第一组开关器件导通，在所述输出节点SW处的电势VSW低于所述第二电路节点N2处的电势VN2时将所述第二组开关器件导通。在一个变型实施例中，在步骤2001，判断续流方式可以采用方法2013：将所述输出节点SW处的电势分别与所述第一电路节点N1处的电势VN1和所述第二电路节点N2处的电势VN2进行比较，在所述输出节点SW处的电势VSW高于所述第一电路节点N1处的电势VN1时将所述第一组开关器件导通，在所述输出节点SW处的电势VSW低于所述第二电路节点N2处的电势VN2时将所述第二组开关器件导通。
根据本公开的一个实施例，步骤2002可以包括：检测流经该第一组开关器件的第一续流电流I1，并在该第一续流电流I1小于设定的第一安全电流阈值Ith1时将该第一组开关器件关断；以及检测流经该第二组开关器件的第二续流电流I2，在该第二续流电流I2小于设定的第二安全电流阈值Ith2时将该第二组开关器件关断。
根据本公开的一个实施例，所述开关单元103的关断保护方法200还可以进一步包括：步骤2003，检测所述开关单元103是否关断，并提供表征该开关单元103关断的关断指示信号。在一个实施例中，当所述第一组开关器件和所述第二组开关器件均关断时，所述关断指示信号指示该开关单元103关断。在一个实施例中，当所述开关单元103所属的应用电路结束正常工作过程，并且所述第一组开关器件和所述第二组开关器件均关断时，所述关断指示信号指示该开关单元103“系统关断”。在一个实施例中，所述开关单元103的关断保护方法200，其步骤2001是在开关单元103“系统关断”时判断续流方向；其步骤2002，是在该开关单元103“系统关断”时调节续流方式。
根据本公开的一个实施例，所述开关单元103的关断保护方法200还可以进一步包括：步骤2004，设定有效工作窗口，该步骤以系统使能信号EN跳变为指示所述开关单元103所属的应用电路不工作时的跳变沿为开始设定一段时间(例如TPLS)的有效工作窗口，在该有效工作窗口之内才执行所述步骤2001和步骤2002。
本领域的技术人员应理解，本公开所示实施例中所用的术语是说明和示例性、而非限制性的术语。本公开根据不同实施例示意和描述的技术特征/电路元件/电路模块可以相互组合、替换或重组等，无需进一步付出创造性劳动，因而可以从本申请公开的内容直接毫无疑义得出，为本申请所涵盖。由于本公开能够以多种形式具体实施而不脱离发明的精神或实质，所以应当理解，上述实施例不限于任何前述的细节，而应在随附权利要求所限定的精神和范围内广泛地解释，因此落入权利要求或其等效范围内的全部变化和改型都应为随附权利要求所涵盖。

Claims (22)

1.一种开关单元的关断保护电路，该开关单元包括耦接于第一电路节点和输出节点之间的第一组开关器件以及耦接于第二电路节点和所述输出节点之间的第二组开关器件，该关断保护电路包括：
续流方向判定电路，耦接第一电路节点和所述输出节点，在所述开关单元关断时使能，用于将所述输出节点处的电势与所述第一电路节点处的电势比较以提供第一判定信号，若所述输出节点处的电势高于所述第一电路节点处的电势则将所述第一组开关器件导通，若所述输出节点处的电势低于所述第一电路节点处的电势则将所述第二组开关器件导通；和
续流方式调节电路，在所述开关单元关断时使能，用于检测流经该第一组开关器件的第一续流电流，并在该第一续流电流小于设定的第一安全电流阈值时将该第一组开关器件关断，还用于检测流经该第二组开关器件的第二续流电流，并在该第二续流电流小于设定的第二安全电流阈值时将该第二组开关器件关断。
2.如权利要求1所述的关断保护电路，其中，所述续流方向判定电路包括第一比较电路，该第一比较电路的第一输入端耦接所述输出节点以接收表征所述输出节点处的电势的输出节点电势表征信号，其第二输入端耦接所述第一电路节点以接收表征所述第一电路节点处的电势的第一节点电势表征信号，该第一比较电路用于将所述输出节点电势表征信号与所述第一节点电势表征信号进行比较以提供所述第一判定信号。
3.如权利要求1所述的关断保护电路，其中：
该续流方向判定电路耦接所述第二电路节点以代替所述第一电路节点，在使能时用于将所述输出节点处的电势与所述第二电路节点处的电势比较以提供第二判定信号，若所述输出节点处的电势高于所述第二电路节点处的电势则将所述第一组开关器件导通，若所述输出节点处的电势低于所述第二电路节点处的电势则将所述第二组开关器件导通。
4.如权利要求3所述的关断保护电路，其中，所述续流方向判定电路包括第二比较电路，该第二比较电路的第一输入端耦接所述输出节点以接收表征所述输出节点处的电势的输出节点电势表征信号，其第二输入端耦接所述第二电路节点以接收表征所述第二电路节点处的电势的第二节点电势表征信号，该第二比较电路用于将所述输出节点电势表征信号与所述第二节点电势表征信号进行比较以提供所述第二判定信号。
5.如权利要求1所述的关断保护电路，其中：
该续流方向判定电路还进一步耦接所述第二电路节点，并在使能时进一步将所述输出节点处的电势与所述第二电路节点处的电势比较以提供第二判定信号；其中所述输出节点处的电势低于所述第一电路节点处的电势时不再将所述第二组开关器件导通，而是在所述输出节点处的电势低于所述第二电路节点处的电势时将所述第二组开关器件导通。
6.如权利要求5所述的关断保护电路，其中，所述续流方向判定电路包括：
第一比较电路，其第一输入端耦接所述输出节点以接收表征所述输出节点处的电势的输出节点电势表征信号，其第二输入端耦接所述第一电路节点以接收表征所述第一电路节点处的电势的第一节点电势表征信号，该第一比较电路用于将所述输出节点电势表征信号与所述第一节点电势表征信号进行比较以提供所述第一判定信号；和
第二比较电路，其第一输入端耦接所述输出节点以接收表征所述输出节点处的电势的输出节点电势表征信号，其第二输入端耦接所述第二电路节点以接收表征所述第二电路节点处的电势的第二节点电势表征信号，该第二比较电路用于将所述输出节点电势表征信号与所述第二节点电势表征信号进行比较以提供所述第二判定信号。
7.如权利要求1-6其中之一所述的关断保护电路，其中所述续流方式调节电路包括：
第一续流调节电路，耦接所述第一组开关器件，用于检测流经该第一组开关器件的第一续流电流并将该第一续流电流与所述设定的第一安全电流阈值比较以提供第一关断信号，该关断保护电路在该第一续流电流小于或等于所述设定的第一安全电流阈值时基于该第一关断信号将所述第一组开关器件关断；和
第二续流调节电路，耦接所述第二组开关器件，用于检测流经该第二组开关器件的第二续流电流，并将该第二续流电流与所述设定的第二安全电流阈值比较以提供第二关断信号，该关断保护电路在该第二续流电流小于或等于所述设定的第二安全电流阈值时基于该第二关断信号将所述第二组开关器件关断。
8.如权利要求7所述的关断保护电路，其中所述第一续流调节电路包括：
第一检测晶体管，具有第一端、第二端和控制端，其第一端耦接所述输出节点，其控制端耦接所述第一组开关器件的控制端，并且所述第一组开关器件的等效沟道宽长比与该第一检测晶体管的沟道宽长比之间具有第一比例，其中该第一比例为正整数；
第一调节比较器，其第一输入端耦接所述第一检测晶体管的第二端，其第二输入端耦接所述第一电路节点，其输出端用于提供所述第一关断信号；和
第一电流源，耦接于所述第一调节比较器的第一输入端，用于提供从该第一调节比较器的第一输入端流出的第一参考电流。
9.如权利要求7所述的关断保护电路，其中所述第二续流调节电路包括：
第二检测晶体管，具有第一端、第二端和控制端，其第一端耦接所述输出节点，其控制端耦接所述第二组开关器件的控制端，并且所述第二组开关器件的等效沟道宽长比与该第二检测晶体管的沟道宽长比之间具有第二比例，其中该第二比例为正整数；
第二调节比较器，其第一输入端耦接所述第二检测晶体管的第二端，其第二输入端耦接所述第二电路节点，其输出端用于提供所述第二关断信号；和
第二电流源，耦接于所述第二调节比较器的第一输入端，用于提供流向第一调节比较器的第一输入端的第二参考电流。
10.如权利要求7所述的关断保护电路，其中所述第一续流调节电路包括：
第一电流检测放大器，其第一输入端耦接所述第一电路节点，其第二输入端耦接所述输出节点，该第一电流检测放大器检测流经所述第一组开关器件的第一续流电流，并在其输出端提供表征该第一续流电流的第一电流检测信号；和
第三调节比较器，其第一输入端耦接该第一电流检测放大器的输出端，其第二输入端用于接收表征所述设定的第一安全电流阈值的第一阈值信号，该第三调节比较器基于所述第一电流检测信号与所述第一阈值信号的比较在其输出端提供所述第一关断信号。
11.如权利要求7所述的关断保护电路，其中所述第二续流调节电路包括：
第二电流检测放大器，其第一输入端耦接所述第二电路节点，其第二输入端耦接所述输出节点，该第二电流检测放大器检测流经所述第二组开关器件的第二续流电流，并在其输出端提供表征该第二续流电流的第二电流检测信号；和
第四调节比较器，其第一输入端耦接该第二电流检测放大器的输出端，其第二输入端用于接收表征所述设定的第二安全电流阈值的第二阈值信号，该第四调节比较器基于所述第二电流检测信号与所述第二阈值信号的比较在其输出端提供所述第二关断信号。
12.如权利要求1-6其中之一所述的关断保护电路，其进一步包括：
关断检测电路，用于检测所述开关单元是否关断并提供关断指示信号；其中
所述续流方向判定电路和所述续流方式调节电路分别具有使能端，耦接所述关断检测电路，并且在所述关断指示信号表征所述开关单元关断时使能，否则不使能。
13.如权利要求12所述的关断保护电路，其中所述关断检测电路用于接收驱动所述第一组开关器件的第一驱动信号、驱动所述第二组开关器件的第二驱动信号和指示所述开关单元所属的应用电路是否工作的系统使能信号，并基于该系统使能信号、该第一驱动信号和该第二驱动信号产生所述关断指示信号。
14.如权利要求13所述的关断保护电路，其中当该系统使能信号指示所述开关单元所属的应用电路不工作并且该第一驱动信号和该第二驱动信号控制所述第一组开关器件和所述第二组开关器件关断时，该关断指示信号表征该开关单元关断。
15.如权利要求12所述的关断保护电路，其进一步包括：
保护窗口发生电路，耦接于所述关断检测电路，用于响应于系统使能信号跳变为指示该开关单元所属的应用电路不工作时的跳变沿产生具有设定的脉冲宽度的单脉冲信号，并且在该单脉冲信号的脉冲宽度持续期间使所述关断指示信号有效，在该单脉冲信号的脉冲宽度之外使所述关断指示信号无效。
16.如权利要求1-6其中之一所述的关断保护电路，其进一步包括：
保护窗口发生电路，用于响应于系统使能信号跳变为指示该开关单元所属的应用电路不工作时的跳变沿产生具有设定的脉冲宽度的单脉冲信号，并且在该单脉冲信号的脉冲宽度持续期间使所述关断保护电路有效，在该单脉冲信号的脉冲宽度之外使所述关断保护电路无效。
17.一种开关单元的关断保护方法，包括：
在开关单元关断时判断续流方向的步骤，该步骤采用方法一：将该开关单元的输出节点处的电势与第一电路节点处的电势相比较，在所述输出节点处的电势高于所述第一电路节点处的电势时将该开关单元中的耦接于所述第一电路节点与所述输出节点之间的第一组开关器件导通，在所述输出节点处的电势低于所述第一电路节点处的电势时将该开关单元中的耦接于所述输出节点与第二电路节点之间的第二组开关器件导通；以及
在该开关单元关断时调节续流方式的步骤，该步骤包括：检测流经该第一组开关器件的第一续流电流，并在该第一续流电流小于设定的第一安全电流阈值时将该第一组开关器件关断；以及检测流经该第二组开关器件的第二续流电流，在该第二续流电流小于设定的第二安全电流阈值时将该第二组开关器件关断。
18.如权利要求17所述的关断保护方法，其中：
所述判断续流方向的步骤采用方法二：将所述输出节点处的电势与所述第二电路节点处的电势比较，在所述输出节点处的电势高于所述第二电路节点处的电势时将所述第一组开关器件导通，在所述输出节点处的电势低于所述第二电路节点处的电势时将所述第二组开关器件导通。
19.如权利要求17所述的关断保护方法，其中：
所述判断续流方向的步骤采用方法三：将所述输出节点处的电势分别与所述第一电路节点处的电势和所述第二电路节点处的电势进行比较，在所述输出节点处的电势高于所述第一电路节点处的电势时将所述第一组开关器件导通，在所述输出节点处的电势低于所述第二电路节点处的电势时将所述第二组开关器件导通。
20.如权利要求17-19其中之一所述的关断保护方法，进一步包括：
检测所述开关单元是否关断的步骤。
21.如权利要求20所述的关断保护方法，其中检测所述开关单元是否关断的步骤包括在所述开关单元所属的应用电路结束正常工作过程时检测所述第一组开关器件和所述第二组开关器件是否均关断。
22.如权利要求17-19其中之一所述的关断保护方法，进一步包括：
设定有效工作窗口的步骤，该步骤以系统使能信号跳变为指示所述开关单元所属的应用电路不工作时的跳变沿为开始设定一段时间的有效工作窗口，在该有效工作窗口之内才执行所述在开关单元关断时判断续流方向的步骤和所述在该开关单元关断时调节续流方式的步骤。
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