CN110739663A - 用于防止短路或过电流保护的不期望触发的方法和设备 - Google Patents

Abstract

本申请涉及用于防止短路或过电流保护的不期望触发的方法和设备。公开用于防止短路或过电流保护的不期望触发的方法、设备、系统和制品。示例设备(500)包括输出端子(108)；电压检测装置(506)，其耦连到电压检测输入端子和输出端子(108)并且包括耦连到逻辑门(508)第一输入端子的电压检测输出(520)；脉冲扩展器(510)，其耦连在逻辑门(508)输出(526)和选择节点(528)之间；多路复用器(522)，其耦连到选择节点(528)并且被配置为耦连到第一保护电路(512)、第二保护电路(514)和驱动器(540)；以及开关(530)，其耦连在输入端子(524)和输出端子(108)之间并且包括耦连到驱动器(540)的开关栅极端子。

Description

用于防止短路或过电流保护的不期望触发的方法和设备

相关申请

本申请源自2018年7月20日提交的印度临时专利申请第201841027168号的继续。印度临时专利申请第201841027168号通过引用方式以其整体并入本文。在此要求保护印度临时专利申请第201841027168号的优先权。

技术领域

本公开总体涉及电路保护，并且更具体地涉及防止短路或过电流保护的不期望触发。

背景技术

短路是供电网和另一网(诸如地面)之间的非预期连接。短路能够损坏电源装置，因为这些装置未被设计成处理与短路相关的大电流。短路保护电路用于通过断开供电网和短路之间的接触来切断到短路的电流。

发明内容

附图说明

图1是图示说明与触发短路保护的保护装置的操作相关联的信号的时序图。

图2A和图2B是图示说明示例电力路径的示例实施方式的方框图。

图3是图示说明向多个负载提供电力的示例电源电路的方框图。

图4是图示说明当一个负载被移除时图2的示例电源电路的响应的信号曲线图。

图5A和图5B是示出图2的示例电力路径的附加细节的方框图。

图6是表示图5A的方框图的功能的流程图。

图7是示出图5A和图5B的电流增加检测器的示例实施方式的附加细节的示意图。

图8是示出图5A的输出电压降检测器的示例实施方式的附加细节的示意图。

图9是图示说明在发生短路时图5A的示例方框图的元件的响应的信号曲线图。

图10是图示说明当在输入处发生瞬态时图5A的示例方框图的元件的响应的信号曲线图。

附图未按比例绘制。通常，贯穿(一个或多个)附图和伴随的书面描述将使用相同的附图标记来指代相同或相似的部分。如在本申请中所使用的，陈述任何部分(例如，层、膜、区、区域或板)以任何方式在另一部分的上面(例如，定位在……的上面、位于……的上面、设置在……的上面或形成……的上面等)，指示所引用的部分与另一部分接触，或者指示所引用的部分在另一部分之上，其中一个或多个中间部分位于其间。陈述任何部分与另一部分接触意指在这两部分之间没有中间部分。尽管附图示出具有清晰线和边界的层和区域，但是这些线和/或边界中的一些或全部可为理想化的。实际上，边界和/或线可以是不可观察到的、混合的和/或不规则的。

当识别可以单独提及的多个元件或组件时，在本文中使用描述符“第一”、“第二”、“第三”等。除非基于其使用的上下文另有说明或理解，否则这类描述符不旨在适时地归咎于优先权或排序的任何含义，而仅作为用于分开提及多个元件或组件的标签以便于理解所公开的示例。在一些示例中，描述符“第一”可以用于指代详细描述中的元件，而相同的元件可以在权利要求中以不同的描述符诸如“第二”或“第三”被提及。在这类情况下，应当理解，这类描述符仅用于易于提及多个元件或组件。

具体实施方式

如本文所用，关于在其上面形成集成电路的组件的基础半导体衬底(例如，半导体晶片)的体区，术语“之上”被使用。具体地，如本文所用，当第一组件远离半导体衬底的体区时，集成电路的第一组件在第二组件“之上”。同样地，如本文所用，当第一组件更靠近半导体衬底的体区时，第一组件在另一组件“之下”。如上所述，一个组件可以在另一个组件之上或之下，其中其间具有其他组件或者彼此直接接触。

现代电子系统利用多电压电力分配来支持各种类型的负载。多电压电力分配可以利用各种类型负载的电力路径，以从公共输入电源为每个负载提供电力。电力路径包括电气组件诸如电容器、电感器、电阻器、晶体管和/或不同的半导体，以构成将电压从一个水平转换为另一个水平、保护负载和/或输入电源免受破坏性电流等的电路。电力路径保护装置是这样的电路，其向负载提供电力，同时还调节负载正接收的电量，以便保护负载免受瞬态、电路中的短路等。例如，短路保护(也称为SCP)是电力路径保护装置的特征。如果负载电流增加超过其设定的短路阈值，则电力路径装置中的SCP会阻止提供到负载的电力。例如，电源的制造商可以提供其中电源将被损坏的最大电流限制，并且电力路径装置将把该电流限制值实现为SCP的阈值以在电力路径装置检测到电流已达到该阈值时阻止电力。

在一些示例中，SCP阈值是可缩放的(例如，SCP阈值可以被改变)以基于由输入电源和/或负载制造商提供的电流限制值来有效地保护系统。可以针对不同的电流水平对不同的系统进行评定，从而引起对电力路径保护装置中的可缩放SCP的期望。如果电流超过额定值，则电力路径保护装置切断负载汲取的电流，从而保护这类系统中的每个。对于各种类型的负载，SCP级可编程或可设定为预期值。电力路径保护装置通过监测通过开关的电流来施加SCP，其中通过开关的电流指示负载电流。当通过开关的电流大于由用户(例如，制造商)指定的阈值时，开关被断开(例如，打开)。触发SCP意指当通过开关的电流大于由用户指定的阈值时断开开关。

在一些示例中，当由于供电瞬态(supply transient)使通过开关的电流增加而触发SCP时，结果是不期望的。例如，由于在任何电路电感和/或电容中包含的存储能量，电气装置中的突然变化可能导致供电瞬态(例如，高电压浪涌持续一定时间段)。瞬态的大小和持续时间取决于电感、电容和来自电源的供应电压的值。由于供电瞬态而触发SCP是不期望的，因为负载处的电流未满足(例如，超过)额定阈值，并且因此负载不需要与电源断开。当发生不期望的SCP触发时，电气系统会发生不希望的电源中断。

在一些示例中，供电瞬态从断开和连接来自负载系统中的负载而发生。例如，机架中的多个服务器连接到电力分配单元(PDU)，其向机架中的每个服务器分配足够的电力。服务器经常与PDU断开连接并连接回至PDU，并且由于供电路径中的寄生电感，该实践可能导致供电瞬态。当该实践中断电感的电流时，根据以下公式生成浪涌电压：

V＝L×di/dt (公式1)

其中浪涌电压(V)等于电感(L)乘以电流关断(shutdown)随时间的变化(di/dt)。该浪涌电压(V)使通过电力保护装置的电流增加。如果电流满足(例如，超过)阈值(例如，通过电流限制设定)，则可以触发SCP并且因此关断到连接在机架中的服务器中的剩余部分的电力。浪涌电压(V)可能不损坏PDU或服务器，并且因此，关断到服务器的电力导致用户不便、系统停机时间等，这些都是不期望的。

图1图示说明时序图100，其图示说明当输入电压102经由保护装置向负载提供供电瞬态时与保护装置的操作相关联的信号。输入电压102在时间t1处增加，指示供电瞬态。在时间t1，保护装置的输出电压108连同输出电流112一起增加。输出电流112示出为尖峰，并且在时间t2电流的尖峰满足由制造商设定的阈值。但是输出电流112增加不是由于短路，并且因此不应该由于输出电流112尖峰而从负载移除电力。

时序图100描绘位于保护装置中的功率MOSFET的栅极-源极电压(Vgs)114。功率MOSFET为负载提供电流，并根据负载状态被接通和断开。在时间t2处Vgs 114被下拉，这是在输出电流112满足36安培的阈值电流之后的总短路响应时间。这是短路保护的不期望触发，因为绝对电流保护未正在保护负载免受电路中的短路影响，相反绝对电流保护正在保护负载免受供电瞬态的影响，该供电瞬态持续短时间段并且不会损坏负载。输出电压108增加和输出电流112增加指示输入电压102中存在瞬态。本文公开的示例确定何时输出电压108正在增加和何时到负载的电流正在增加并且进一步确定通过关断功率MOSFET而使短路保护不被启用或停止，以避免切断提供到负载的电力的不良结果。

本文公开的示例方法和设备监测通过电力路径的开关的电流以及电力路径的输入电压或输出电压。示例方法和设备还基于监测的电流和输入/输出电压确定在监测的电流正在增加时输入或输出电压是否正在增加或降低。基于结果，本文公开的示例方法和设备启用可缩放SCP或禁用可缩放SCP并启用最大SCP。例如，本文公开的方法和设备包括输出电压下降检测器，以通过感测在开关输出处的高电压信号并将高信号转换为低电压逻辑信号以进行处理来确定开关的输出两端的电压是否正在增加或降低。本文公开的示例方法和设备还包括电流增加检测器，以确定开关的输出电流是否正在增加。在一些示例中，比较输出电压下降检测器和电流增加检测器以确定电流是否正在增加且输出电压是否正在增加并且在启用最大SCP时禁用可缩放SCP。

本文公开的示例方法和设备利用电流增加检测器和输出电压下降检测器的比较之间的结果来区分供电瞬态事件和短路负载事件。例如，当电流增加检测器确定开关输出处的电流正在增加时并且当输出电压下降检测器确定开关处的输出电压正在下降时，则它是短路负载事件。当电流增加检测器确定输出电流正在增加并且输出电压下降检测器确定输出电压未正在下降时，则它是供电瞬态事件。下面结合图1-图9详细讨论这些结果。

如本文所使用的，术语电力路径是指电力路径保护装置，其包括SCP和电力转换器、线性调节器、电力多路复用器、保险丝、负载开关等。例如，电力路径将电力分配到(一个或多个)负载同时还为负载提供保护。

如本文所使用的，可缩放短路保护(SCP)是指SCP阈值基于用户需求而改变的能力。例如，电力路径可以在特定额定负载电流之间(诸如1安培至5安培)为负载提供服务，并且根据用户，电力路径装置的SCP可以被设定为包括来自1安培到5安培之间的任何位置的电流阈值。在一些示例中，用户可以定义他们希望其负载工作的稳态电流，在这种情况下，SCP可以被设计为比稳态电流高一定百分比。例如，如果负载的稳态电流为2安培且SCP阈值比2安培的稳态电流高50％，则电流限制阈值为3安培。

如本文所使用的，最大短路保护(SCP)是指在负载被损坏之前电力路径提供到负载的最大电流量。例如，上述在2安培的稳态下工作的负载可以为5安培额定装置，并且针对一定时间量可以处理7.5安培而不会损坏。以此方式，最大SCP阈值将是7.5安培。

如本文所用，术语“稳态”是指当瞬态的影响不再重要时发生的电路的平衡状况。例如，当电路中每个点处的电流恒定时(例如，不随时间变化)，电路处于稳态。

转到附图，用于保护负载110的示例电力路径106的方框图在图2A和图2B中被图示说明。图2B的示例图示说明供电瞬态，其中电力路径106的响应是不触发SCP。图2A的示例图示说明接地短路的负载110，其中电力路径106的响应是触发SCP。图3和图4图示说明在一个示意图中实现用于保护多个负载的多个电力路径106的示例方式。图5A和图5B图示说明用于克服上述与SCP的不期望触发相关的问题的示例系统500图。下面进一步详细描述图2A和图2B。

在图2A中，示例输入电压(Vin)102被提供到示例电力路径106，其中该电压被分配到示例负载110。示例电力路径106包括多个功能，诸如短路保护(SCP)、电压转换(例如，将高输入电压102转换为低输出电压108)、和/或电压调节(例如，调节提供至负载110的输出电压108的量)。示例电力路径106的目的是当示例负载110接地短路时或当示例负载110输出大于阈值的电流时，为示例负载110提供关断机制(例如，阻止输入电压102被提供到负载110)。例如，当负载110接地短路时，由于负载110和地之间缺乏电阻，电压开始降低，因此由于低阻抗而存在通过负载传导的过量电流。在一些示例中，过量的电流可以损坏提供输入电压102的电源和/或电力路径106。图2A的方框图图示说明接地短路的示例负载110。以此方式，SCP将被触发并且输入电压102将被示例电力路径106阻止，以便保护提供输入电压102的电源和/或电力路径106免遭损坏。

在图2B中，示出示例输入电流(I_IN)104正在增加达短时间段，类似于脉冲。图2B的输入电流104指示供电瞬态，其可能导致通过示例负载110传导的电流的增加。另外或替代地，在供电瞬态期间，输入电压102也可能增加达短时间段。在一些示例中，当输入电流104是瞬态时，跨负载110传导的电流增加超过阈值。以此方式，先前的电力路径确定传导通过负载110的电流正在增加并因此触发SCP，从而导致供应电流的不希望中断。在供电瞬态期间触发SCP是不期望的，因为示例负载110未发生故障，并且因此系统中存在不希望的电源中断。当存在供电瞬态时，图2B的示例电力路径106未触发SCP。

图3图示说明示例电源电路300，其中多个电力路径106具有公共电源(Vsupply)302。示例电源电路300包括示例电源302、示例卡A 304、示例卡B 306、示例输入电容器310、示例电力路径106、示例大容量(bulk)电容器312和示例负载110。示例电源电路300还包括固有或寄生电感Lsupply 308和Lcard 316，它们是在示例电源电路300中跨越连接电线传导的电力的结果。Lsupply 308A可以被称为跨示例电源电路300从示例电源302正侧起的分布式电感，并且Lsupply 308B可以被称为负电源侧(例如，接地参考)上的分布式电感。Lcard 316A可以被称为正电源侧上的示例卡A 304和示例卡B之间的寄生电感(例如，在印刷电路板上布线电气连接的不希望影响)，并且Lcard 316B可以被称为负电源侧上的寄生电感(例如，接地参考)。

在图3中，示例电源电路300包括向示例卡A 304和示例卡B 306供应电力的示例电源302。示例卡A 304总体上表示系统，例如服务器，其中服务器包括耦连到母板(例如，负载110)的电力路径106。示例卡A 304还包括组件诸如示例输入电容器310和示例大容量电容器312。在一些示例中，输入电容器310是电气组件，其为示例电力路径106提供滤波器特性，诸如降低纹波电压、调节进入的DC电压、减小由电源302施加的阻抗等。在其他示例中，输入电容器310可以为在电力路径106的输入处集中的描绘的寄生电容器。示例卡A 304还包括示例大容量电容器312，其被有意地耦连到示例负载110的输入，以提供进一步的电压纹波滤波(例如，去除或减小电压中的变化)。

在图3中，示例卡B 306是示例卡A 304的复制品，其中示例卡B 306并联耦连到示例卡A并从示例电源302接收电力。在一些示例中，卡B 306可以为不同于卡A服务器但位于相同机架(例如，用于容纳多个服务器、硬盘驱动器、调制解调器和其他电气装置的框架)中的服务器。可以提供卡B 306的示例输入电容器310以确定提供到示例电力路径106的输入电压Vinb 102。在其他示例中，卡B 306可以与卡A 304不同，诸如不同的负载110，卡B 306可以包括不同的电容器尺寸和输入电压。

图4是示例信号曲线图400，其描绘在示例卡B 306被从示例电源电路300的示例电源302移除时示例卡A 304的输入电压Vina 102、示例卡A 304的输入电流Iin_a 304和示例卡B 306的输入电压Vinb 102。参见图3，示例卡B 306在时间t1从电源302移除，并且断开由打开的示例第一开关320A和打开的示例第二开关320B指示。在一些示例中，当卡B 306被移除时，流入卡B 306中的电流(即Iin_b 318)被转移到连接到机架的其他卡，例如卡A 304，从而导致瞬态。转到图4，在时间t1，从示例电源302移除示例卡B 306，并且卡B 306输入电压降低到零并且输入电流Iin_a 304增加直到时间t2，其中输入电流304的增加是瞬态。在时间t2，输入电流304降低。输入电流304的该降低指示示例卡A 304的负载110中没有短路，因为如果存在短路，则负载电流314和输入电流104将保持在高值，直到负载110被从电源302移除。

时间t1和时间t2之间的时间是短时段(例如，纳秒)，其中示例信号曲线图400的信号图示说明瞬态(例如，输入电流304增加)以及响应于移除示例卡B 306，Vina 102的输入电压增加和Vinb 102的输入电压降低。例如，在时间t1，Vina 102增加直到时间t2，并且然后返回到初始值(例如，随着输入电流304降低而降低)。此外，在时间t1，由于切断来自示例电源302的电压，Vinb 102降低。

在一些示例中，先前电力路径诸如熔丝、调节器等将已经感测到输入电流304瞬态并且确定存在提供到负载110的太多电流，并因此移除提供到负载110的电压。以此方式，当负载110上没有故障时，在供应电压中存在不希望的中断。图5A和图5B中图示说明的示例在输入电流304瞬态期间没有移除提供到负载110的电压。

图5A图示说明用于确定示例负载110处的电流是否正在增加和负载处的电压是否正在降低以启用可缩放SCP 512的示例系统500图。在图5A中，示例系统500图确定示例负载110处的电流是否正在增加和示例负载110处的输出电压108是否正在增加以启用最大SCP514。示例系统500图经由栅极驱动器540耦连到功率MOSFET(powerFET)530并且包括示例电流传感器501、示例电流监测器502和示例电流增加检测器504、示例输出电压(vout)下降检测器506、示例逻辑门508、示例脉冲扩展器510、示例可缩放SCP 512、示例最大SCP 514和示例多路复用器522。

在图5A中，示例系统500图包括用于测量到负载的电流的示例电流传感器501。示例电流传感器501是包括感测元件的双端口网络(例如，两个输入Vin 102和Vout 108以及两个输出)。感测元件是可以用于测量跨输出的电流的任何类型的(一个或多个)电子组件。例如，电流传感器501的感测元件可以为分流电阻器、直流电阻(DCR)电路、霍尔效应传感器等。示例电流传感器501的两个输出耦连到示例电流监测器502并且提供到示例电流监测器的电流的测量。

在图5A中，示例系统500图包括示例电流监测器502，以均衡示例电流传感器501的两个输出，以确定在输出电压108节点处提供到示例负载110的电流并且区分电压以确定电压是负还是正。示例电流监测器502包括两个输入和一个输出516，该输出516与通过powerFET 530的电流成比例。示例电流监测器502耦连到示例电流增加检测器504以提供输出518，其指示通过powerFET 530的电流是否正在增加或不增加。下面结合图7更详细地描述示例电流监测器。可替代地，示例电流监测器可以为放大器、电阻器、晶体管、电流传感器等。

在图5A中，示例系统500图包括示例电流增加检测器504，以确定电流监测器输出516何时正在增加或降低。例如，电流增加检测器504包括过零检测器，以确定516的微分(differential)何时越过正阈值或负阈值。示例电流增加检测器504在第一输出518上产生电流检测信号，以指示负载110处的电流何时正在增大或降低。例如，电流增加检测器504可以输出数字1以指示负载110处的电流正在增加，并且输出数字0以指示负载110处的电流正在降低。示例电流增加检测器504耦连到示例逻辑门508的非反相输入。示例电流增加检测器504在以下结合图7进一步详细描述。

在图5A中，示例系统500图包括示例Vout下降检测器506，以确定输出电压108是否正在下降(例如，电压正在降低)。例如，Vout下降检测器506感测输出电压108，该输出电压108可以为向负载提供电力的高电压(例如，取决于用于实现电路的半导体工艺，大于用于进行数字处理的电压，或者大于1-3伏)并且该Vout下降检测器506将高电压转换为低电压域(例如，根据用于实现电路的半导体工艺用于进行数字处理的电压)逻辑信号。示例Vout下降检测器506包括足够大的灵敏度以检测输出电压108的小移动，其中灵敏度被定义为产生指定输出信号(例如，第二输出信号520)所需的输入信号(例如，输出电压108)的最小幅度。例如，在图4中的示例信号曲线图400中图示说明的输入电压Vina 102描绘电压增加，并且示例输出电压下降检测器506检测电压增加并在第二输出520上输出逻辑1或逻辑0。

示例Vout下降检测器506包括耦连到第二输出520的示例反相器830(图8)。在一些示例中，当Vout下降检测器506检测到输出电压108正在下降时，Vout下降检测器506将在第二输出520处输出逻辑1(例如，逻辑高(HIGH))。例如，当输出电压108正在下降(例如，降低)时，反相器830接收逻辑0并将其反相成逻辑1。示例Vout下降检测器506经由示例第二输出520耦连到示例逻辑门508的反相输入引脚。在一些示例中，第二输出520由逻辑门508第二次反相。例如，当反相器830输出逻辑1时，逻辑门508的反相输入将逻辑1反相为逻辑0。附加地或可替代地，逻辑门508可以不包括反相输入，而相反包括第二非反相输入，其中从第二输出520接收数字信号。示例Vout下降检测器506在以下结合图8进一步详细描述。

在图5A中，系统500图包括示例逻辑门508以接收两个输入(例如，第一输出518和第二输出520)并提供单个输出(例如，确定输出526)，其确定何时应启用或禁用SCP。在一些示例中，逻辑门508是与门，其仅当两个输入都是1时才输出逻辑1。例如，当第一输出518是逻辑1并且第二输出520是逻辑0时，逻辑门508可以输出1，因为第二输出耦连到逻辑门508的反相输入，其中逻辑0反相为逻辑1。在其他示例中，如果第二输出520耦连到逻辑门508的第二非反相输入，则当第一输出518和第二输出520都是逻辑1时，逻辑门508将输出逻辑1。

在一些示例中，在确定输出526处的逻辑1确定阻止可缩放SCP 512。例如，当电流增加检测器504确定负载电流314正在增加时，其输出逻辑1，并且当Vout下降检测器506确定输出电压108未正在降低(例如其稳定或增加)，它输出逻辑0，该逻辑0通过逻辑门508的反相输入被反相为逻辑1。如果负载电流314正在增加并且输出电压108正在增加，则在电力路径106中可能已经发生瞬态。在一些示例中，在确定输出526处的逻辑0确定选择可缩放SCP 512。例如，当电流增加检测器504确定负载110电流正在增加时，它输出逻辑1，并且当Vout下降检测器506确定输出电压108正在降低时，它输出逻辑1，该逻辑1由逻辑门508的反相输入反相为逻辑0。如果负载电流314正在增加并且输出电压108正在降低时，则负载110短路并且选择可缩放SCP 512以保护电源302免受严厉电流。附加地或可替代地，示例逻辑门508可以为OR门、NOR门、与NAND门、XNOR门、XOR门等，并且逻辑门508的第一输入和第二输入可以都是反相输入、都是非反相输入、一个反相输入和一个非反相输入等。

在图5A中，示例系统500图包括示例脉冲扩展器510，以在确定输出526为高(例如，逻辑1)时对确定输出526施加时间延长。例如，脉冲扩展器510可以使高脉冲持续由示例定时器T1 544设定的指定时间段。在一些示例中，定时器T1 544由供电路径中的Lsupply308A的固有寄生电感、Cin 310的输入电容、和/或图3的Cbulk 312的输出电容确定。延长时间段取决于示例电源电路300的这些组件，以为了确定在瞬态期间存储在每个组件中的电能在瞬态之后返回到稳态所花费的时间量的目的。以此方式，示例脉冲扩展器510确保在瞬态期间不启用可缩放SCP 512(例如，以确保不会错误地移除对负载110的电力)。为了进一步理解，脉冲扩展器510被包括在该系统500图中，因为示例逻辑门508可以输出用于指示瞬态的高信号，但是该高信号可能为短脉冲，其中一旦输出电压108开始降低，该脉冲返回低。以此方式，负载电流314仍然可能高于可缩放SCP电流阈值，并且因此，如果选择输入528选择可缩放SCP输出532上的值，则可缩放SCP 512将尝试移除向负载110提供的电力。为了避免此情况发生，脉冲扩展器510扩展指示瞬态的脉冲(例如，逻辑1)，使得可缩放SCP 512不被选择。如果启用最大SCP 514，则在该时间期间仍然可能关断到负载110的电流。例如，感测节点536可以感测负载电流314高于最大阈值电流(例如，最大定义值)，并且因此，当选择输入528选择输出534“B”时，它可以将信号转发到示例栅极驱动器540，示例栅极驱动器540将降低在示例powerFET 530的栅极端子处的电压，以移除提供到负载110的电流。

在一些示例中，可以绕过脉冲扩展器510。例如，如果确定输出526为低(LOW)(例如，逻辑0)，则脉冲扩展器510可以不延长该信号。示例脉冲扩展器510经由选择输入528耦连到示例多路复用器522，其中选择输入528是示例多路复用器522的选择器。示例脉冲扩展器510可以包括多个组件，其接收输入并当信号为高时产生比输入长的输出。以下结合示例多路复用器522更详细地描述示例脉冲扩展器510。

在图5A中，示例系统500图包括示例可缩放短路保护(SCP)512，以感测负载电流314并确定负载电流314何时超出由用户确定的阈值电流。例如，可缩放SCP 512是由用户设定的电流限制，以保护负载110免于在潜在的破坏性水平下操作。可缩放SCP 512包括作为输入的感测节点536，该感测节点536还耦连到示例powerFET 530的源极端子。示例感测节点536感测负载电流314并且可以向可缩放SCP 512和最大值SCP 514提供值。在一些示例中，电流值可以为模拟数、数字值、信号等，并且SCP块512、514接收值并确定它应该提供的输出。例如，如果在负载电流314大于或等于3安培时将可缩放SCP 512设定为启用，并且感测节点536提供表示3安培的模拟值，则可缩放SCP 512在输出532上生成逻辑1以提供到多路复用器522。如果输出532(例如，示例多路复用器522的上输入A)由选择输入528选择，则输出532上的逻辑1指示发送到输出524的值。

在图5A中，示例系统500图包括示例最大SCP 514以感测负载电流314并确定何时负载电流314超出示例负载110的最大电流阈值。例如，最大SCP 514从指示负载电流314的感测节点536接收值并且确定负载电流314是否大于或等于最大阈值电流。在一些示例中，如果最大阈值电流是7安培，并且感测节点536感测到7安培的值，则最大SCP 514生成在输出534上的逻辑1以提供到多路复用器522。在输出534(例如，示例多路复用器522的低输入B)由选择输入528选择的情况下，输出534上的逻辑1指示发送到输出524的值。

在图5A中，示例系统500图包括示例多路复用器522以选择两个输出532、534中的一个，并在输出524上输出指示两个输出532、534中的一个的信息信号，其中输出524耦连到示例栅极驱动器540。例如，多路复用器522包括选择输入528(例如，脉冲扩展器510的选择输入528)、可缩放SCP输出532和最大SCP输出534。示例可缩放SCP输出532由字母“A”表示，并且示例最大SCP输出534由字母“B”表示。在一些示例中，“A”和“B”可以为数字值或模拟值，并且由可缩放SCP 512或最大SCP 514确定。例如，“A”可以为逻辑0而“B”可以为逻辑1，并且选择输入528可以为逻辑0(例如，选择输出532“A”)或逻辑1(例如，选择输出534“B”)。以此方式，示例多路复用器522将输出532、534上的逻辑0或逻辑1转发到耦连到示例栅极驱动器540的输出524。示例栅极驱动器540控制示例powerFET 530的栅极端子，从而控制提供到示例负载110的电流。

在一些示例中，当逻辑门508的确定输出526是逻辑0时，不启动脉冲扩展器510，并且将逻辑0作为选择输入528提供到多路复用器522以选择输出532。例如，如果感测节点536感测到高于用于可缩放SCP的阈值电流的电流，则可缩放SCP 512被启用并且输出532A是1，并且如果电流增加检测器504检测到通过负载110的电流增加，但是，Vout下降检测器506检测到输出电压正在下降(例如，因此不增加)，则选择输入528是逻辑0并且选择输出532A以转发到输出524，其中栅极驱动器540进一步通过向栅极端子提供低电压信号来断开powerFET 530。

在一些示例中，当逻辑门508的确定输出526是逻辑1时，脉冲扩展器510被启动并且将逻辑1信号延长由脉冲扩展器510设定的指定时间量。此外，逻辑高信号被提供到示例多路复用器522的选择输入528以选择输出534“B”。例如，感测节点536感测到高于用于可缩放SCP的阈值电流的电流，但是未感测到高于由最大SCP 514设定的最大阈值电流的电流，因此最大SCP未启用，并且逻辑0在534输出的“B”上。此外，示例电流增加检测器504和示例Vout下降检测器506检测负载电流314和Vout 108上的电压的增加，因此示例逻辑门508输出被扩展(例如，直到负载电流314和输出电压108降低)的逻辑1以选择为逻辑0的最大SCP“B”的输出，并且逻辑0被转发到示例栅极驱动器540，其产生高电压以保持powerFET 530接通。

转到图5B，示例系统500图包括示例输入电压(Vin)上升检测器542，以替代图5A的示例Vout下降检测器506。示例Vin上升检测器542确定输入电压102何时正在上升以代替确定输出电压108何时正在降低。示例Vin上升检测器542接收输入电压102和检测器电压供应，其中输入电压102被监测并且检测器电压供应向用于为示例Vin上升检测器542供电的电路提供足够的电压。在一些示例中，到负载110的电流增加和输入电压102增加指示供电瞬态。因此，当示例电流增加检测器504检测到增加的输出电流时和当示例Vin上升检测器542检测到增加的输入电压102时，示例系统500图将阻止可缩放SCP 512并且启用最大SCP514。

在图5B中，示例系统500图包括具有两个非反相输入引脚的示例逻辑门508。示例逻辑门508是AND(与)逻辑门，并且当两个输入都为高时输出高，并且进一步当两个输入中的任一个为低时输出低。例如，当电流增加检测器504在第一输出518上输出高电压并且当Vin上升检测器542在第二输出520上输出高电压时，逻辑门508在确定输出526上输出高电压。在确定输出526为高时，示例脉冲扩展器510扩展高电压，作为阻止可缩放SCP 512的手段，如上面结合图5A所述。

在其他示例中，当示例电流增加检测器504在第一输出518上输出高电压并且当示例Vin上升检测器542在第二输出520上输出低电压时，示例逻辑门508在确定输出526上输出低电压。以此方式，示例脉冲扩展器510绕过低电压并将其直接提供到示例多路复用器522以选择可缩放SCP输出532，如上面结合图5A所述。

如图5A中所图示说明的示例系统500图那样，图5B中图示说明的示例系统500图为示例电力路径106提供类似功能。例如，系统500图是在负载110短路时触发可缩放SCP 512，以便保护示例电源302免受由于过量电流而被损坏。示例系统500图还用于在电源302产生瞬态时阻止可缩放SCP 512的触发达一段时间，并进一步启用最大SCP 514。图5A和图5B的系统500图都提供所描述的这类功能。

表示图5A的示例系统500的功能的流程图在图6中图示说明。图6的电源关断程序开始于方框602，其中示例系统500图启动示例电流监测器502以监测示例powerFET 530的输出电流的电流。例如，电流监测器502接收输出电压108并将其与输入电压102进行比较以向示例电流增加检测器504提供值。示例电流增加检测器504确定通过powerFET 530的电流是否增加(方框604)。例如，电流增加检测器504接收电流监测器502的输出并将其与阈值电流进行比较。如果电流增加检测器504确定通过powerFET的电流没有增加，则过程返回到方框602。如果示例电流增加检测器504确定电流已增加，则过程转到方框606，其中示例Vout下降检测器506确定输出电压108是否正在下降。例如，Vout下降检测器506监测输出电压108并检测输出电压108何时降低。

可替代地，在方框606处，Vin上升检测器可以用来指示输入电压Vin 102是否正在上升。例如，如果检测输出电压108何时下降指示在输入处存在供电瞬态，则利用Vin上升检测器来确定输入电压Vin 102何时增加还指示输入处何时存在供电瞬态。以此方式，无论是利用示例Vout下降检测器506还是利用Vin上升检测器，方框606的条件都不会改变。因此，控制转到方框608或610，如下所述。

如果示例Vout下降检测器506确定输出电压108正在降低(方框606)，则示例系统500图确定示例负载110具有有效故障并采取对应的动作(方框608)。例如，逻辑门508向示例多路复用器522输出逻辑0，其中逻辑0是选择器并且选择启用短路保护512作为对应的动作。如果示例Vout下降检测器506确定输出电压未降低，则示例系统500图确定已发生瞬态并且启动示例脉冲扩展器510并设定定时器T1 544(方框610)。例如，逻辑门508输出逻辑1并将其提供到脉冲扩展器510，该脉冲扩展器510将逻辑1信号延长特定时间量n。系统500图确定定时器T1 544是否等于n(方框612)。例如，脉冲扩展器510继续输出逻辑1，直到定时器T1 544等于n。

当示例脉冲扩展器510确定定时器T1 544等于n时(方框612)，示例系统500图确定通过示例powerFET 530的电流是否仍然高于可以为可缩放SCP阈值的故障阈值(方框614)。例如，在脉冲扩展器510将逻辑1延长指定的时间量n之后，选择输入528将变为0。此外，示例多路复用器522选择可缩放SCP输出532,A。此时如果负载电流314仍然高于可缩放SCP阈值，可缩放SCP输出532将为1并且输出524将为1，这迫使示例栅极驱动器540关断powerFET530。以此方式，该过程转到方框608，其中示例系统500图确定存在有效故障条件并采取对应的动作。如果示例系统500图未确定通过示例powerFET 530的电流不大于可缩放SCP阈值电流，则过程返回到方框602。

图7图示说明与示例电流增加检测器504一起操作的示例电流监测器502，以确定负载电流314何时正在增加。示例电流监测器502包括示例第一放大器70、示例电阻器Rdom704、示例电容器Cdom 710、示例β(beta)712和示例第二放大器714。示例电流增加检测器504包括示例电流偏移Ioffset 716和示例比较器618。

在图7中，示例电流监测器502包括示例第一放大器702，以区分示例电流传感器501的第一输出和第二输出，并基于两个电压之间的差分输入来输出电流。例如，第一放大器702是跨导放大器，其包括非反相输入和反相输入，并且非反相输入处的电压与反相输入处的电压之间的差异创建作为输出的电流。由示例第一放大器702产生的电流可以表示差动电流。差动电流跨越电阻器Rdom 704和电容器Cdom 710被施加，其产生监测电压Vmon706。电容器是双端子组件，其当正电压和/或增加电压被施加到两个端子中的一个时存储电能并且然后释放电能。示例电容器Cdom 710对抗电压(例如，监测电压Vmon 706)的变化，并且电容器的电流与电压的关系为：

变量Icharge 708指示通过电容器的电流，变量C是电容器Cdom 710的电容(例如，法拉)，并且变量dV/dt指示电压Vmon 706的变化率。如果Icharge 708的值为正，则差动电流正在增加，如果Icharge 708的值为负，则差动电流正在减小。因此，如果负载电流314正在增加，则监测电压Vmon 706将增加，其对电容器Cdom 710充电，并且经充电的电容器Cdom710经由示例β712将电压提供回示例第一放大器702的反相输入引脚。

在图7中，示例电流监测器502具有示例β712，以作为示例电流监测器502的闭环的反馈因子。例如，β712是输出中被提供到第一放大器702的输入的部分。在一些示例中，β712可以包括两个电阻器以形成分压器、电容器和电感器以形成滤波器等。示例β712确定提供到示例第一放大器702的反相输入的监测电压706的量。在一些示例中，β712确定提供到第二放大器714的监测电压706的量。包括示例第一放大器702和示例β712的模拟反馈回路用于均衡(equalize)示例电流传感器501的两个输出以通过示例电流传感器501实现电流感测。

在图7中，示例电流监测器502包括作为示例第一放大器702的复制品的示例第二放大器714，以复制来自示例第一放大器702的差动电流。复制的电流经由电流监测器516提供到示例电流增加检测器504。在一些示例中，第二放大器714是跨导放大器，其接收两个输入电压(例如，输入电压102和监测电压706)并在电流监测器输出516上生成输出电流。示例第二放大器714生成表示负载电流314是正在增加还是正在减少的电流。

在图7中，示例电流增加检测器504包括示例比较器718，以确定示例第二放大器714的输出电流何时增加超过Ioffset电流716。在一些示例中，比较器718是模拟比较器，其比较两个输入电流(716、716)并输出指示哪个更大的数字信号。例如，模拟比较器718的输出是二进制数字输出并且如果516上的电流大于Ioffset电流716，则将输出逻辑1，或者如果516上的电流小于Ioffset电流716，则将输出逻辑0。在一些示例中，Ioffset电流716应该为零以检测516上的电流何时为正，然而，Ioffset电流716被设定为最小值，以便处理诸如失配的非理想性。因此，如果示例第二放大器714提供大于Ioffset电流716的电流输出，则示例比较器718将经由第一输出518将逻辑1输出到示例逻辑门508。以此方式，示例逻辑门508如上面结合图5A和图5B详细描述的那样操作。

虽然实现图5A和图5B的电流监测器502和电流增加检测器504的示例实现方式在图7中被图示说明，但是在图7中图示说明的元件、过程和/或装置中的一个或多个可以任何其他方式组合、分开、重新布置、省略、消除和/或实现。此外，示例第一放大器702、示例性β712、示例第二放大器714、示例比较器618和/或更一般地，图5A和图5B的示例电流监测器502和电流增加检测器504可以通过硬件、软件、固件和/或硬件、软件和/或固件的任何组合来实现。因此，例如，示例第一放大器702、示例β712、示例第二放大器714、示例比较器618和/或更一般地，示例电流监测器502和电流增加检测器504中的任一个可以由一个或更多模拟或数字电路、逻辑电路、(一个或多个)可编程处理器、(一个或多个)可编程控制器、(一个或多个)图形处理单元(GPU)、(一个或多个)数字信号处理器(DSP)、(一个或多个)专用集成电路(ASIC)、(一个或多个)可编程逻辑器件(PLD)和/或(一个或多个)现场可编程逻辑器件(FPLD)实现。当阅读本专利的设备或系统权利要求中的任一个以涵盖纯粹的软件和/或固件实施方式时，示例第一放大器702、示例β712、示例第二放大器714和/或示例比较器718中的至少一个在此明确地定义以包括包含软件和/或固件的非暂时性计算机可读存储装置或存储盘，诸如存储器、数字通用盘(DVD)、光盘(CD)、蓝光盘等。此外，图4的示例电流监测器502和电流增加检测器504(除了图6中说明的那些之外或者代替图6中说明的那些)可以包括一个或多个元件、过程和/或装置，和/或可以包括所图示说明的元件、过程和装置中的任何或全部的一个或多个。如本文所使用的，短语“在通信中，”(包括其变体)涵盖直接通信和/或通过一个或多个中间组件的间接通信，并且不需要直接物理(例如，有线)通信和/或持续通信，而是附加地包括以周期性间隔、计划间隔、非周期性间隔和/或一次性事件进行的选择性通信。

图8是描绘图5A的示例Vout下降检测器506的示例示意图。示例Vout下降检测器506包括检测器电压供应(例如，与Vin 102不同的低电压供应以实现更快的响应时间和更低的面积和静态电流)、输出电压108、到示例逻辑门508的Vout下降检测器电路406的第二输出520、和对地参考。Vout下降检测器506的示例示意图还包括多个晶体管、电容器C0832、示例反相器830、示例第一电阻器812和示例第二电阻器872。在一些示例中，输出电压108是控制电压，因为输出电压108启动示例示意图以离开稳定操作状态或进入稳定操作状态。

在图8中，示例示意图包括多个晶体管804、818、852、854，它们是N沟道金属氧化物半导体场效应晶体管(NMOSFET)。可替代地，晶体管804、818、852、854可以为P沟道MOSFET、PNP BJT、NPN BJT等。可替代地，晶体管804、818、852、854可以为开关或任何其他类型的功率切换器件。在图8中，示例第一晶体管804包括示例第一漏极端子806、示例第一栅极端子808和示例第一源极端子810。示例第一晶体管804由参考电流源(IREF)814偏置。示例示意图包括IREF 814，以向MN2 804提供独立于检测器Vsupply电压的固定电流。示例第一晶体管804与示例电阻器R1 812一起处于二极管连接配置，其中第一栅极端子808经由示例电阻器R1 812耦连到第一漏极端子806。示例R1 812耦连到IREF 814和第一漏极端子806。以此方式，在示例第一晶体管804的第一栅极端子808处产生二极管连接电压，并且等于IREF814的电流乘以示例电阻器R1 812的值的电压将下降穿过示例电阻器R1 812。此外，示例电阻器R1 812两端的电压降导致节点VREF 802的参考电压等于二极管连接电压减去IREF814乘以R1 812。示例第一漏极端子806耦连到节点VREF 802处的示例第四晶体管(MP4)838的第四栅极端子848。

在图8中，示例示意图包括示例第二晶体管818(MN1 818)。示例MN1 818包括第二漏极端子820、第二栅极端子822和第二源极端子824。第二漏极端子820在GAIN2节点828处耦连到第二参考电流源(IREF2)826。在一些示例中，IREF2 826产生与IREF 814相等的固定电流量。第二源极端子824接地，并且第二栅极端子822在节点AMPOUT 816处耦连到第六晶体管(MN4)854的第六漏极端子862。在一些示例中，MN1 804具有与MN2 804相同的尺寸(例如，两个晶体管具有其相应栅极端子的相同宽度与长度(W/L)比)。在其他示例中，如果IREF2 826与IREF 814不相同，则MN1 818可以具有相对于MN2 804的不同大小，其中MN1818的W/L比与MN2 804的W/L比成比例。例如，如果IREF2 826要比IREF 814多产生1安培，则两个电流源之间的比率为2:1。以此方式，两个晶体管804和818的W/L比也必须是2:1，其中MN2 804的宽度和长度比MN1 818的宽度和长度小1微米。

在图8中，示例示意图包括示例晶体管838、836、852和854，其可以形成具有提供偏置电流的示例电流源I1 874的放大器。例如，第三晶体管(MP3)836和MP4 838是放大器的输入，并且MN4 854的第六漏极端子862是放大器的输出。示例MP3 836包括示例第三源极端子840、示例第三栅极端子842和示例第三漏极端子844。第三源极端子840耦连到I1 874，第三栅极端子在节点VFB 834处耦连到电容器C0 832，并且第三漏极端子844在节点AMPOUT 816处耦连到第六漏极端子862并且耦连到示例第二电阻器R2 872。电阻器R2 872还耦连到电容器C0 832。第三栅极端子842是经由节点VFB 834从电容器C0 832接收电压的两个输入中的一个。

示例MP4 838包括耦连到I1 874的第四源极端子846、在节点VREF 802处耦连到MN2 804的第一漏极端子的第四栅极端子848、和在amp1节点870处耦连到第五晶体管(MN3)852的第五漏极端子856的第四漏极端子850。第四栅极端子848是与第三栅极端子842输入不同的两个输入中的一个，其在节点VREF 802处从MN2 804接收电压。

在图8中，MN1 818耦连到由MP3 836、MP4 838、MN3 852和MN4 854形成的放大器的输出(例如，节点AMPOUT 816)。放大器的输出(节点AMPOUT 816)通过电阻器R2 872被反馈到节点VFB 834处的放大器的输入。与反馈电阻器R2 872连接的放大器形成单位增益。单位增益是增益为1的缓冲器，这意指输出电压等于输入电压。在一些示例中，利用该单位增益，因为一些放大器(例如，运算放大器)具有高输入阻抗和低输出阻抗，并且由于电阻器R2产生的阻抗，由放大器的输出与R2 872形成的单位增益在输出处维持输入电压。

在图8中，示例电容器C0 832是在电场中存储势能的两端子电气组件。示例电容器包括第一电容器端子和第二电容器端子，第一电容器端子耦连到输出电压108并且第二电容器端子耦连到第二电阻器R2 872和第三栅极端子842。电容器C0 832与反馈电阻器R2872并联耦连。以此方式，电容器C0 832连同通过电阻器反馈R2 872连接为单位增益的放大器(例如，晶体管MP3、MP4、MN3和MN4)形成高通滤波器。高通滤波器利用电容器接收输入信号(例如，输出电压108)并使高频信号通过但阻止低频信号。

在Vout下降检测器506的示例稳态操作中，输出电压(vout)节点108上的信号是恒定的(例如，电压相对于时间不改变)。在稳态操作中，节点VREF 802处的电压等于节点VFB834上的电压，并且I1 874在两个晶体管MP3 836和MP4 838之间分开，因为晶体管的栅极-源极电压确定将传导通过它的电流量。例如，传导通过第三漏极端子844的电流是I1 874的一半，并且传导通过第四漏极端子850的电流是I1 874的一半。当I1 874传导通过第四漏极端子850时，电流被提供到漏极端子第五晶体管MN3 856。MN3 852的漏极端子856和栅极端子858在Amp1节点870处短路在一起。以此方式，当传导通过MP4 838的电流流到MN3 852的漏极端子856时，晶体管MN3 852可以调制栅极端子858处的电压以接受由MP4 838提供的电流。例如，由于MN3 852的沟道特性和尺寸以及漏极端子和栅极端子之间的短路，晶体管MN3852将生成足够大以接受MP4 838电流的电压。晶体管的栅极端子具有高阻抗。因此，第五栅极端子858处的电流基本上为零安培，并且所有安培都传导到第五漏极端子856中。

在一些示例中，MN4 854具有与MN3 852相同的尺寸。因此，MN4 854的栅极-源极电压与MN3 852的栅极-源极电压相同。以此方式，MN4 854的漏极端子862接受与MN3 852的漏极端子接受的电流量相同的电流量。

此外，在稳态操作中，节点VREF 802处的电压等于节点AMPOUT 816处的电压。公式3确定节点VREF 802处的电压：

Vref＝Vgs_(MN2)-(R1×Iref) (公式3)

变量VREF对应于节点802处的电压值，变量Vgs(mn2)对应于第一栅极端子808到第一源极端子810的电压，变量R1对应于第一电阻器812的电阻(欧姆)，并且变量IREF对应于在参考电流源814处传导的电流。以此方式，节点802处的电压值是第一晶体管804的栅极-源极电压减去第一电阻器812两端的电压降。任何电阻两端的电压降与通过其电阻值的电流成正比。

以此方式，由于节点VREF 802处的电压等于稳态操作期间节点AMPOUT 816处的电压(例如，当Vout节点108相对于时间恒定时)，MN1 818的栅极-源极电压等于节点VREF 802处的电压。例如，节点AMPOUT 816处的电压耦连到MN1 818的第二栅极端子822。MN1 818的第二源极端子824耦连到对地参考(例如，0伏)。因此，当Vout下降检测器506在稳态模式下工作时，MN1 818的栅极-源极电压是节点AMPOUT 816处的电压值。

在图8中，因为示例MN1 818具有与示例MN2 804相同的尺寸，所以示例MN1 818传导的电流小于第一晶体管804传导的电流。例如，当第一栅极端子808两端的电压大于第一源极端子810两端的电压时，MN2 804传导IREF 814。此外，MN1 818接收第二栅极端子822处的电压，该电压等于节点VREF 802处的电压。节点VREF 802处的电压小于MN2 804的栅极-源极电压(例如，参考公式3)，因此，第二晶体管818的栅极-源极电压小于第一晶体管804的栅极-源极电压。以此方式，MN1 818的漏极电流低于MN2 804的漏极电流。如上所述，IREF2826与IREF 814有关。例如，IREF2 826可以等于IREF 814。因此，IREF2 826大于由MN1 818所汲取的漏极电流。这使得GAIN2节点828变为高并且电路输出520为低。在晶体管(例如，MOSFET、BJT等)中，通过晶体管传导的电流与固定栅极-源极电压的平方成比例。在一些示例中，这意指栅极电压越大，通过晶体管传导的电流量越大(例如，对于N沟道MOSFET)。

在一些示例中，IREF 814传导与IREF2 826传导的电流量不同。在一些示例中，IREF2 826的值可以为电流IREF 814的固定比率，并且示例MN1 818的长度和宽度与示例MN2 808具有相同的比率。当通过第二漏极端子820传导的电流小于IREF2 826处的电流值时，GAIN2节点828处的电压增加以匹配检测器Vsupply电压(例如，变为高)。节点GAIN2 828电压为高，因为IREF2 826的电流对GAIN2 828节点充电，并且该电流没有被示例第二晶体管818接地短路，因为在MN1 818的Vgs小于MN2 804的Vgs时示例MN1 818能够传导较低电流。在一些示例中，输出电压108下降并且电容器C0 832用于维持电压的变化。例如，如果输出电压108从12伏特降低到11伏特，则节点VFB 834上的电压(其为1伏特)降低到零伏特并且电容器C0 832维持原始电压降(例如，11伏特的电压降，从输出电压108处的12伏特和来自节点VREF 802的VFB 834处的1伏特)，从而导致节点VFB 834处的电压降低。当电压在节点VFB 834处降低到零伏特时，示例MP3 836提供增加的电流到节点AMPOUT 816。例如，第三栅极端子842接收零伏特，因此通过MP3 842传导的电流由于其P沟道特性而增加。以此方式，示例第三栅极端子842处的电压低于示例第四栅极端子848处的电压(例如，节点VREF802处的电压)，因此示例MP3 836比示例MP4 838传导更多电流。当示例MP3 836接通并且电流正在传导通过第三漏极端子844时，节点AMPOUT 816充电(例如，增加到更高的电压)。

在一些示例中，当Vout 108降低时，节点AMPOUT 816处的电压值是与节点VREF802处的电压不同的值。节点AMPOUT 816处的电压值在Vout108降低时增加，并且节点AMPOUT 816的增加电压被提供到示例MN1 818的示例第二栅极端子822。在一些示例中，第二栅极端子822处的增加电压的存在接通MN1 818，并且IREF2 826的电流通过第二漏极端子820传导到第二源极端子824，到地参考。以此方式，由于来自MN1 818的电流大于IREF2826，示例GAIN2节点828处的电压降低(例如，变为低)。例如，GAIN2节点828变为低，低电压被提供到反相器830，其将低信号反相为高信号(例如，逻辑1)并经由第二输出520将高信号输出到逻辑门50。提供到示例逻辑门508的逻辑1指示输出电压108正在下降。

在图8中，已添加R1 812以管理装置中的非理想性。例如，晶体管MN2 804和晶体管MN1 818被设计为相同类型并且具有相同的宽度和长度。但是在制造之后，它们的宽度、长度和其他电气特性仍然会有一些不匹配。类似地，MP4 838和MP3 836，MN3 852和MN4 854将具有不匹配，引起放大器具有有限的输入参考偏移(例如，具有不匹配的放大器可以被定义为电压，该电压当在放大器的输入处被施加时恢复输出至与预期放大器的输出的值相同的值)。此外，电流源IREF 814和IREF2 826将具有不匹配。由于所有非理想性，如果未添加R1812，则施加到MN1 818的第二栅极端子822的电压可能大于所描述的电压，导致汲取大于IREF2 826的电流。因此，GAIN2节点828将为低，并且第二输出520将被错误地提供为高，即使在稳态期间。

在一些示例中，图8的示意图可以通过重新布置、移除和/或添加晶体管、逻辑门以及其他电气组件来检测输出电压108的增加。在一些示例中，第二输出520可以通过向示例逻辑门508提供逻辑1来指示输出电压108正在增加，或者通过经由第二输出520向示例逻辑门508提供逻辑0来指示输出正在降低。

图9图示说明示例时序图900，其描绘当短路在示例负载110处发生时示例系统500图的响应。示例时序图900包括与示例系统500图的输入和输出的电流和电压相对应的信号。示例时序图900包括示例第二图表902、示例第三图表904、示例第四图表906、示例第五图表908、示例第六图表910、示例第七图表912、示例第八图表914、示例第九图表916和示例第十图表918。

在示例第二图表902中，输入电压102信号在时间t1降低。在一些示例中，输入电压102可能由于负载110中的短路而降低，因为负载110可能由于短路而汲取更高水平的电流，并且由于电源的有限阻抗，Vin 102可能降低。输入电压102从稳定的12伏特降低到11.9伏特(例如，100毫伏特)。在示例第三图表904中，电流Iload 314从时间t1(例如，大约10安培)增加到时间t2(例如，大约90安培)。在t1和t2之间的以纳秒为单位的时间是40纳秒。例如，由于负载110中的短路，电流Iload 314可能正在增加。

在示例第四图表906中，当电流Iload 314达到由用户设定的阈值电流并且可缩放SCP输出532变为高时，触发可缩放短路保护512。在示例第四图表906中，可缩放SCP输出532在t2之前的时间变为高。在示例第五图表908中，示例电流增加检测器504响应于电流Iload314增加而在示例第一输出518上输出高。在示例第六图表910中，输出电压108正在降低。输出电压108在时间t1开始降低(例如，由于在输出负载110处的短路)，并且在时间t2处进一步下降(例如，由于powerFET 530关断并且停止向负载110的电流供应)。例如，第六图表910不是高分辨率标度，并且因此在时间t1没有看到输出电压108的降低。

当输出电压108开始降低时，示例Vout下降检测器506在示例第二输出520上输出逻辑1，如示例第七图表912所图示说明。现在，示例时序图900图示说明通过示例负载110的电流正在增加并且输出电压108正在下降，并且作为响应，示例电流增加检测器504在第一输出518上输出高，并且示例Vout下降检测器506在第二输出520上输出高，指示输出电压108的降低。以此方式，示例第八图表914图示说明示例逻辑门508的确定输出526，其为零伏特。示例逻辑门508输出零伏特，因为第二输出520在示例逻辑门508处被反相。示例第九图表916图示说明示例脉冲扩展器510的输出，其是选择输入528。选择输入528被描绘为零伏特，其被提供到示例多路复用器522。

示例多路复用器522接收零伏特的选择输入528，并选择可缩放SCP 512的输出532的值，该值为高。示例第十图表918描绘示例多路复用器522的输出524，其反映输出532上的示例信号，其中在时间t2，输出532上的信号变为高，多路复用器的输出524也变为高。524上的高信号被提供到示例栅极驱动器540，其断开示例powerFET 530直到时间t3。在时间t3，示例第一输出518变为低(例如，在第四图表906中指示)，指示负载电流314不再增加。当负载电流314下降到可缩放SCP阈值以下时，可缩放SCP输出532变为低，这导致多路复用器522的输出524也变为低。

图10图示说明示例时序图1000，其描绘当发生供电瞬态时示例系统500图的响应。示例时序图1000包括示例第二图表902、示例第三图表1004、示例第四图表1006、示例第五图表1008、示例第六图表1010、示例第七图表1012、示例第八图表1014、示例第九图表916、示例第十图表1018和示例第十一图表1020。示例第二图表1002图示说明示例输入电压102，示例第三图表1004图示说明示例负载电流314，示例第四图表1006图示说明示例可缩放SCP输出532，示例第五图表1008图示说明电流增加检测器504的示例第一输出518，示例第六图表1010图示说明输出电压108，示例第七图表1012图示说明Vout下降检测器506的第二输出520，示例第八图表1014图示说明示例逻辑门508的确定输出526，示例第九图表1016图示说明示例脉冲扩展器510的选择输入528，示例第十图表1018图示说明最大SCP输出534，并且示例第十一图表1020图示说明示例多路复用器522的输出524。

在示例第二图表1002中，输入电压102在时间t1增加。输入电压102可能由于从电源电路300移除第二电力路径106和由此产生的供电瞬态而增加。响应于供电瞬态，第三图表1004中描绘的负载电流在时间t1增加。当负载电流314增加时，可缩放SCP 512被触发，并且可缩放SCP输出532在时间t1变为高。示例电流增加检测器504还在时间t1检测到负载电流314的增加，并在第一输出518上输出高，如示例第五图表1008所图示说明。

响应于供电瞬态，输出电压108在时间t1增加，这表明负载110正经历供电瞬态而不是短路。以此方式，示例系统500图阻止可缩放SCP 512以避免经由powerFET 530从负载110不期望的移除电力。在时间t1，当输出电压108增加时，如第六图表1010所图示说明，Vout下降检测器506在时间t1处在第二输出520上输出低，如图1012所图示说明。第二输出520上的低被提供到逻辑门508的反相输入，其将低反相为高并且还在确定输出526上输出高，如在示例第八图表1014中所图示说明。作为对输出电压108降低的响应，确定输出526在时间t2变为低。然而，在t1和t2之间的短时间段(其中确定输出526为高)为足以将高脉冲提供到示例脉冲扩展器510的时间。

示例脉冲扩展器510将选择输入528上的高脉冲延长达时间n。选择输入528保持为高(例如，逻辑1)并且被提供到示例多路复用器522以选择最大SCP输出534。最大SCP输出534在示例第十图表1018中被图示说明为零伏特。最大SCP输出534上的零伏特指示负载电流314的增加不满足(例如，超过)由制造商设定的阈值(例如，最大电流限制)。因此，多路复用器522向示例栅极驱动器540提供零伏特的输出524，其中栅极驱动器540不切断示例powerFET 530。在时间t3，脉冲扩展器510在选择输入528上输出低信号，其中负载电流314在供电瞬态之前处于初始安培数，并且未错误地移除到负载110的电力。

“包括”和“包含”(及其所有形式和时态)在本文中用作开放式术语。因此，每当权利要求采用任何形式的“包括”或“包含”(例如，包含、包括、包含有、包括有、具有等)作为前序或在任何种类的权利要求的描述中采用所述任何形式的“包括”或“包含”时，应理解为可以存在附加元件、术语等，而不落在对应权利要求或描述的范围之外。如本文所使用的，当短语“至少”被用作例如权利要求的前序中的过渡术语时，它具有与术语“包含”和“包括”相同方式的开放式。当例如以诸如A、B和/或C的形式使用时，术语“和/或”是指A、B、C的任何组合或子集，诸如(1)单独的A，(2)单独的B，(3)单独的C，(4)A与B，(5)A与C，(6)B与C，和(7)A与B和C。如本文在描述结构、组件、项目、对象和/或事物的上下文中所使用的，短语“A和B中的至少一个”旨在是指包括(1)至少一个A，(2)至少一个B和(3)至少一个A和至少一个B中的任一个的实施方式。类似地，如本文在描述结构、组件、项目、对象和/或事物的上下文中所使用的，短语“A或B中的至少一个”旨在是指包括(1)至少一个A，(2)至少一个B，和(3)至少一个A和至少一个B中的任一个的实施方式。如本文在描述过程、指令、动作和/或步骤的执行或实施的上下文中所使用，短语“A和B中的至少一个”旨在是指包括(1)至少一个A，(2)至少一个B和(3)至少一个A和至少一个B中的任一个的实施方式。类似地，如本文在描述过程、指令、动作、活动和/或步骤的执行或实施的上下文中所使用的，短语“A或B中的至少一个”旨在是指包括(1)至少一个A，(2)至少一个B和(3)至少一个A和至少一个B中的任一个的实施方式。

从前述内容可理解，已经公开示例方法、设备和制品，其在有效故障条件发生时检测供电瞬态与输出短路以实现短路保护。示例方法、设备和制品还包括对增加负载电流的快速响应时间，以保护负载免受破坏性电流。

尽管本文已经公开某些示例方法、设备和制品，但是此专利的覆盖范围不限于此。相反，此专利涵盖完全落入此专利的权利要求范围内的所有方法、设备和制品。

Claims (20)

1.一种设备，包括：

输出端子；

电压检测装置，其耦连到电压检测输入端子和所述输出端子并且包括耦连到逻辑门第一输入端子的电压检测输出；

脉冲扩展器，其耦连在逻辑门输出和选择节点之间；

多路复用器，其耦连到所述选择节点并且被配置为耦连到第一保护电路、第二保护电路和驱动器；以及

开关，其耦连在输入端子和所述输出端子之间并且包括耦连到所述驱动器的开关栅极端子。

2.根据权利要求1所述的设备，其中，所述设备还包括耦连到所述输入端子和所述输出端子的电流传感器。

3.根据权利要求1所述的设备，其中，所述设备还包括耦连到逻辑门输入的电流增加检测器。

4.根据权利要求1所述的设备，其中，逻辑门包括耦连到所述脉冲扩展器的所述逻辑门输出。

5.根据权利要求1所述的设备，其中，所述第一保护电路耦连到多路复用器第一输入，并且所述第二保护电路耦连到多路复用器第二输入。

6.根据权利要求1所述的设备，其中，电压检测装置包括耦连到逻辑门的反相输入端子的电压检测输出。

7.根据权利要求1所述的设备，其中，所述电压检测装置包括耦连到逻辑门的非反相输入端子的电压检测输出。

8.一种设备，包括：

电流增加检测电路，用于比较输入电流和输出电流并且在所述输出电流正在增加时产生电流检测信号；

电压检测装置，其经耦连以接收供应电压和输出电压，其中所述电压检测装置在所述输出电压增加时产生电压检测信号；

逻辑门，其经耦连以接收所述电流检测信号和所述电压检测信号，并且基于所述电流检测信号和所述电压检测信号产生选择信号；以及

脉冲扩展器，其用于将所述选择信号延长达预定时间以阻止第一保护装置的输出，其中所述第一保护装置的所述输出将切断提供到负载的所述输出电压。

9.根据权利要求8所述的设备，还包括多路复用器，其耦连到所述脉冲扩展器以基于所述选择信号输出信息信号。

10.根据权利要求9所述的设备，其中，所述信息信号基于所述第一保护装置或第二保护装置。

11.根据权利要求8所述的设备，其中，当所述输出电流满足指示用户定义值的第一阈值时启用所述第一保护装置，并且当所述输出电流满足指示最大定义值的第二阈值时启用第二保护装置。

12.根据权利要求8所述的设备，其中，所述电压检测装置接收高电压并转换为低电压。

13.根据权利要求8所述的设备，其中，所述电压检测装置包括足够大的灵敏度以检测所述输出电压的小移动。

14.根据权利要求8所述的设备，其中，所述电压检测装置接收输入电压以检测所述输入电压何时正在增加。

15.一种系统，包括：

第一服务器，其被配置为耦连到输入电源，所述第一服务器包括：

从所述输入电源接收电力的负载；和

电力路径装置，用于避免在所述负载上不存在故障时产生供应电压的不希望中断；和

第二服务器，并行地耦连到所述第一服务器并且被配置为耦连到所述输入电源，其中所述第二服务器在所述第一服务器上生成输入瞬态。

16.根据权利要求15所述的系统，其中，所述电力路径装置在所述输入瞬态期间不移除提供到所述负载的电压。

17.根据权利要求15所述的系统，其中，所述第二服务器包括电力路径装置和负载。

18.根据权利要求15所述的系统，其中，当所述负载过度汲取电流时，所述电力路径装置移除对所述负载的所述供应电压。

19.根据权利要求18所述的系统，其中，所述电力路径装置包括关于感测所述负载何时过度汲取电流并且移除所述供应电压的快速响应时间。

20.根据权利要求15所述的系统，其中，所述电力路径装置能够被编程为在由所述负载汲取用户定义的电流值时移除所述供应电压。

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