CN111211761A - 开关电路 - Google Patents

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霍斯特·克内德根
内森·约翰
约翰·麦克唐纳
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Silego Technology Inc
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Abstract

本申请涉及一种开关电路。提出了一种用于提供具有导通电阻的开关阵列的方法和开关电路。开关阵列具有多个开关，其中每个开关被布置成处于不同的配置状态。状态包括启用配置和禁用配置。开关状态包括导通状态和截止状态。每个开关在处于禁用配置时都保持在截止状态。控制电路将开关设置为启用配置或禁用配置，并且存储器元件耦合到控制电路并被布置为存储用于设置开关中每一个的配置状态的配置数据。控制电路基于从存储器元件接收的信号来设置开关的配置状态。开关阵列的导通电阻取决于开关的开关状态及其各自的导通电阻。

Description

开关电路
技术领域
本公开涉及一种开关电路。具体而言，本公开涉及一种包括具有受控导通电阻(onresistance)的开关阵列的开关电路。
背景
晶体管(诸如MOSFET)通常用作对于开关电源转换器(诸如降压转换器和升压转换器)的开关。当用于电源转换应用时，这些开关通常被称为电源开关。
图1是可以用作电源开关的晶体管100和耦合到晶体管100的栅极的控制器102的示意图。晶体管100在导通状态(on state)和截止状态(off state)下可操作，在导通状态下允许电流在其漏极端子和源极端子之间流动，在截止状态下不允许电流在其漏极端子和源极端子之间流动。在导通状态下，晶体管100具有相关联的导通电阻Rdson，因此，如图1所示，导通状态下的晶体管100可以由电阻器104表示。
对于晶体管100的较低导通电阻Rdson，对于给定电流，晶体管100的漏极端子和源极端子两端存在较低的电压降，并且对于给定电流生成的热量较低。较小的电压降和较少的热量生成有利于提高实现晶体管100的系统的效率。
晶体管100的导通电阻Rdson不适合用于感测电流，因为导通电阻Rdson例如由于电压、温度和工艺/制造的变化而容易变化。
图2A是与感测电阻器200串联耦合的晶体管100的示意图。附图之间的共同特征共享共同的参考数字。具有电阻R的感测电阻器200用于测量电流。当未知电流通过感测电阻器200时，感测电阻器200两端存在可测量的电压降ΔV。使用欧姆定律(Ohm’s law)以及已知电阻R和电压降ΔV的组合，可以计算流过感测电阻器200和晶体管100的瞬时电流。
当晶体管100串联耦合到感测电阻器200时，流过感测电阻器200的电流等于流过晶体管100的电流。因此，对流过感测电阻器200的电流的测量是用于测量流过晶体管100的电流的合适方法。
感测电阻器200可以被称为精密电阻器(precision resistor)，因为已知电阻R的值具有足够高的精度来确定电流，并且电阻R在正常操作条件期间也不会显著变化。
图2B是与感测电阻器200串联耦合的晶体管100的示意图，并且包括运算放大器202和模数转换器(ADC)204。附图之间的共同特征共享共同的参考数字。运算放大器202和ADC 204用于测量感测电阻器200两端的电压降ΔV，并将测量的电压降ΔV从模拟值转换成数字值。
可以在电路中实现感测电阻器200，以测量特定时间点的电流，该电流通常被称为瞬时电流。瞬时电流的测量值在许多系统中是必要特征，然而，感测电阻器200的增添降低了系统的效率并产生额外的热量。
根据欧姆定律，感测电阻器200两端的电压降ΔV与电路中的电流成比例，并且也与感测电阻器200的电阻R成比例。例如通过使用较小的感测电阻器200来减小感测电阻器200的电阻R将提高电路的效率，因为功率损耗和过量热被减小，但是也将导致成比例地较小的电压降ΔV。当测量电压降ΔV以确定电流时，较小的电压降ΔV意味着需要更复杂的电压检测电路来以足够高的精度测量电压降ΔV，从而能够精确地确定电流。这可能增加使用感测电阻器200实现电流感测的成本。
概述
与现有技术相比，希望提供一种具有对电压变化、温度变化和工艺/制造变化中的至少一种不太敏感的导通电阻的开关。
根据本公开的第一方面，提供了一种用于提供具有导通电阻的开关阵列的开关电路，所述开关电路包括：开关阵列，其包括多个开关，其中，每个开关被布置成处于多个配置状态中的一个，该配置状态包括启用配置(enabled configuration)和禁用配置(disabledconfiguration)，其中，每个开关被布置成在处于启用配置时，在多个开关状态之一中进行操作，该开关状态包括导通状态和截止状态，并且每个开关在处于禁用配置时被保持在截止状态；控制电路，其被配置为将开关中每一个设置为启用配置或禁用配置；以及存储器元件，其耦合到控制电路并且被布置为存储用于设置开关中每一个的配置状态的配置数据；其中，控制电路被配置为基于从存储器元件接收的配置信号来设置开关中每一个的配置状态，配置信号取决于配置数据，并且开关阵列的导通电阻取决于开关的开关状态和它们各自的导通电阻。
可选地，控制电路被配置为从开关控制器接收开关状态信号，并且响应于开关状态信号来控制处于启用配置的开关的开关状态。
可选地，开关阵列的开关并联耦合。
可选地，每个开关包括MOSFET。
可选地，配置数据包括多个配置值，并且配置信号取决于配置值中的至少一个。
可选地，存储器元件被配置为接收输入，配置信号所依赖的配置值基于输入来选择。
可选地，输入经由被配置为使得用户能够选择配置值的用户界面来提供。
可选地，开关电路包括参考MOSFET，电流源被配置为向参考MOSFET提供漏极/源极电流，并且电压检测器被布置为测量参考MOSFET的漏极/源极电压，并且提供指示所测量的漏极/源极电压的信号作为存储器元件的输入以用于选择配置值。
可选地，开关电路包括用于测量流过开关阵列的电流的电流传感器，电流传感器包括电压检测器，该电压检测器被布置成测量开关阵列的第一端子处的第一电压和开关阵列的第二端子处的第二电压，使用所测量的电压来计算流过开关阵列的电流。
可选地，电流传感器被配置为通过评估第一电压和第二电压中的哪一个是最大的来确定电流流动的方向。
可选地，开关电路包括用于测量流过开关阵列的电流的电流传感器，电流传感器包括电压检测器，该电压检测器被布置成测量开关阵列的第一端子处的第一电压和开关阵列的第二端子处的第二电压，使用所测量的电压来计算流过开关阵列的电流。
可选地，电流传感器被配置为通过评估第一电压和第二电压中的哪一个是最大的来确定电流流动的方向。
可选地，电流传感器被布置为提供指示流过开关阵列的电流的方向的信号，作为存储器元件的输入以用于选择配置值。
可选地，控制电路包括多个控制逻辑块，其中，每个控制逻辑块与至少一个开关相关联，并且每个控制逻辑块被配置为将其相关联的一个或更多个开关设置为启用配置或禁用配置。
可选地，控制逻辑块被配置为从开关控制器接收开关状态信号，并且响应于开关状态信号来控制处于启用配置的其相关联的一个或更多个开关的开关状态。
可选地，开关阵列的开关并联耦合，并且每个开关包括MOSFET，开关电路包括电压检测器，该电压检测器被配置为测量MOSFET之一的栅极电压和MOSFET的并联组合的源极电压，并且提供指示所测量的栅极电压/源极电压的信号作为存储器元件的输入以用于选择配置值。
可选地，开关电路包括温度传感器，其被配置为测量温度并提供指示所测量的温度的信号作为存储器元件的输入以用于选择配置值。
可选地，开关电路包括电压检测器，其被配置为测量MOSFET的并联组合的漏极电压或源极电压，并且响应于所测量的漏极电压或源极电压来调节MOSFET中至少一个的栅极电压。
可选地，存储器元件被配置为存储栅极电压数据，该栅极电压数据包括用于设置MOSFET中至少一个的栅极电压的多个栅极电压值，电压检测器被布置为提供指示所测量的漏极电压或源极电压的信号作为存储器元件的输入以用于选择栅极电压值，并且控制电路被配置为基于从存储器元件接收的栅极电压信号来设置MOSFET中至少一个的栅极电压，栅极电压信号取决于所选择的栅极电压值。
可选地，每个开关包括一个或更多个子开关。
可选地，子开关的实现使用二进制加权方案。
可选地，存储器元件包括用于存储配置数据的非易失性存储器。
根据本公开的第二方面，提供了一种为开关电路生成配置数据的方法，该开关电路包括：开关阵列，其具有导通电阻并包括多个开关，其中，每个开关被布置成处于多个配置状态之一，该配置状态包括启用配置和禁用配置；以及存储器元件，其耦合到控制电路并且被布置为存储用于设置开关中每一个的配置状态的配置数据，该方法包括使参考电流通过开关阵列，测量开关阵列的导通电阻，调节处于导通状态的开关的数量直到测量到目标导通电阻，以及当测量到目标导通电阻时存储与处于导通状态的开关相关的校准数据作为配置数据的至少一部分。
可选地，该方法包括对于开关阵列的一定范围的栅极/源极电压重复：使参考电流流过开关阵列，测量开关阵列的导通电阻，以及调节处于导通状态的开关的数量直到测量到目标导通电阻，并且对于栅极/源极电压中的每一个将与处于导通状态的开关相关的校准数据存储为不同配置值。
可选地，该方法包括对于开关阵列的一定范围的温度重复：使参考电流流过开关阵列，测量开关阵列的导通电阻，以及调节处于导通状态的开关的数量直到测量到目标导通电阻，并且对于温度中的每一个将与处于导通状态的开关相关的校准数据存储为不同配置值。
根据本公开的第三方面，提供了一种提供具有导通电阻的开关阵列的方法，该开关阵列包括多个开关，其中，每个开关被布置成处于多个配置状态中的一个，该配置状态包括启用配置和禁用配置，其中，每个开关被布置成当处于启用配置时，在多个开关状态之一中进行操作，该开关状态包括导通状态和截止状态，并且每个开关在处于禁用配置时被保持在截止状态，其中，开关阵列的导通电阻取决于开关的开关状态和它们各自的导通电阻，该方法包括：使用耦合到控制电路的存储器元件来存储用于设置开关中每一个的配置状态的配置数据；在控制电路处从存储器元件接收配置信号，该配置信号取决于配置数据；以及使用控制电路来设置开关中每一个的配置状态，该配置状态基于配置信号。
将认识到，第三方面的方法可以包括提供和/或使用第一方面中阐述的特征，并且可以结合本文所述的其他特征。
可选地，该方法包括在控制电路处从开关控制器接收开关状态信号，并使用控制电路响应于开关状态信号来控制处于启用配置的开关的开关状态。
可选地，开关阵列的开关并联耦合。
可选地，每个开关包括MOSFET。
可选地，配置数据包括多个配置值，并且配置信号取决于配置值中的至少一个。
可选地，该方法包括使用存储器元件接收输入，基于该输入选择配置信号所依赖的配置值。
可选地，经由被配置为使得用户能够选择配置值的用户界面来提供输入。
可选地，开关电路包括参考MOSFET，该方法包括使用电流源来向参考MOSFET提供漏极/源极电流，并且使用电压检测器来测量参考MOSFET的漏极/源极电压，以及使用电压检测器来提供指示所测量的漏极/源极电压的信号作为存储器元件的输入以用于选择配置值。
可选地，开关电路包括用于测量流过开关阵列的电流的电流传感器，电流传感器包括电压检测器，该方法包括使用电压检测器来测量开关阵列的第一端子处的第一电压和开关阵列的第二端子处的第二电压，使用所测量的电压来计算流过开关阵列的电流。
可选地，该方法包括通过使用电流传感器评估第一电压和第二电压中的哪一个最大来确定电流流动的方向。
可选地，开关电路包括用于测量流过开关阵列的电流的电流传感器，电流传感器包括电压检测器，该方法包括使用电压检测器来测量开关阵列的第一端子处的第一电压和开关阵列的第二端子处的第二电压，使用所测量的电压来计算流过开关阵列的电流。
可选地，该方法包括通过使用电流传感器评估第一电压和第二电压中的哪一个最大来确定电流流动的方向。
可选地，该方法包括使用电流传感器来提供指示流过开关阵列的电流的方向的信号，作为存储器元件的输入以用于选择配置值。
可选地，控制电路包括多个控制逻辑块，其中，每个控制逻辑块与至少一个开关相关联，并且该方法包括对于每个控制逻辑块将其相关联的一个或更多个开关设置为启用配置或禁用配置。
可选地，该方法包括使用控制逻辑块来从开关控制器接收开关状态信号，并且响应于开关状态信号来控制处于启用配置的其相关联的一个或更多个开关的开关状态。
可选地，开关阵列的开关并联耦合，并且每个开关包括MOSFET，开关电路包括电压检测器，该方法包括使用电压检测器来测量MOSFET之一的栅极电压和使用电压检测器来测量MOSFET的并联组合的源极电压，并且使用电压检测器来提供指示所测量的栅极电压/源极电压的信号作为存储器元件的输入以用于选择配置值。
可选地，开关电路包括温度传感器，该方法包括使用温度传感器来测量温度并使用温度传感器来提供指示所测量的温度的信号作为存储器元件的输入以用于选择配置值。
可选地，开关电路包括电压检测器，该方法包括使用电压检测器来测量MOSFET的并联组合的漏极电压或源极电压，并且使用电压检测器响应于所测量的漏极电压或源极电压来调节MOSFET中的至少一个的栅极电压。
可选地，该方法包括使用存储器元件来存储栅极电压数据，该栅极电压数据包括用于设置MOSFET中的至少一个的栅极电压的多个栅极电压值，使用电压检测器来提供指示所测量的漏极电压或源极电压的信号作为存储器元件的输入以用于选择栅极电压值，以及使用控制电路基于从存储器元件接收的栅极电压信号来设置MOSFET中的至少一个的栅极电压，栅极电压信号取决于所选择的栅极电压值。
可选地，每个开关包括一个或更多个子开关。
可选地，子开关的实现使用二进制加权方案。
可选地，存储器元件包括用于存储配置数据的非易失性存储器。
根据本公开的第四方面，提供了一种用于提供具有导通电阻的开关阵列的开关电路，其包括：开关阵列，该开关阵列包括多个开关，其中，每个开关被布置成在多个开关状态之一中进行操作，该开关状态包括导通状态和截止状态；控制电路，其被配置成设置开关中的至少一个的控制电压；以及存储器元件，其耦合到控制电路并被配置为存储控制电压数据，该控制电压数据包括用于设置开关中的至少一个的控制电压的多个控制电压值，其中，控制电路被配置为基于从存储器元件接收的控制电压信号来设置开关中的至少一个的控制电压，控制电压信号取决于控制电压数据，并且开关阵列的导通电阻取决于开关的开关状态和它们各自的导通电阻。
可选地，每个开关包括MOSFET，控制电压是栅极电压，控制电压数据是栅极电压数据，控制电压值是栅极电压值，并且控制电压信号是栅极电压信号；该开关电路包括电压检测器，该电压检测器被配置为测量MOSFET的并联组合的漏极电压或源极电压，并且提供指示所测量的漏极电压或源极电压的信号作为存储器元件的输入以用于选择栅极电压值，其中，控制电路被配置为基于从存储器元件接收的栅极电压信号来设置MOSFET中的至少一个的栅极电压，栅极电压信号取决于所选择的栅极电压值。
将认识到，第四方面的开关电路可以包括第一方面中阐述的特征，并且可以结合本文所述的其他特征。
可选地，每个开关被布置成处于多个配置状态中的一个，该配置状态包括启用配置和禁用配置，每个开关被布置成在处于启用配置时，在多个开关状态之一中进行操作，每个开关在处于禁用配置时被保持在截止状态；控制电路被配置为将开关中每一个设置为启用配置或禁用配置；存储器元件被布置为存储用于设置开关中每一个的配置状态的配置数据，并且控制电路被配置为基于从存储器元件接收的配置信号来设置开关中每一个的配置状态，配置信号取决于配置数据。
可选地，控制电路被配置为从开关控制器接收开关状态信号，并且响应于开关状态信号来控制处于启用配置的开关的开关状态。
可选地，开关阵列的开关并联耦合。
可选地，每个开关包括MOSFET。
可选地，配置数据包括多个配置值，并且配置信号取决于配置值中的至少一个。
可选地，存储器元件被配置为接收输入，基于输入来选择配置信号所依赖的配置值。
可选地，经由被配置为使得用户能够选择配置值的用户界面来提供输入。
可选地，开关电路包括参考MOSFET，电流源被配置为向参考MOSFET提供漏极/源极电流，并且电压检测器被布置为测量参考MOSFET的漏极/源极电压，并且提供指示所测量的漏极/源极电压的信号作为存储器元件的输入以用于选择配置值。
可选地，开关电路包括用于测量流过开关阵列的电流的电流传感器，电流传感器包括电压检测器，该电压检测器被布置成测量开关阵列的第一端子处的第一电压和开关阵列的第二端子处的第二电压，使用所测量的电压来计算流过开关阵列的电流。
可选地，电流传感器被配置为通过评估第一电压和第二电压中的哪一个是最大的来确定电流流动的方向。
可选地，开关电路包括用于测量流过开关阵列的电流的电流传感器，电流传感器包括电压检测器，该电压检测器被布置成测量开关阵列的第一端子处的第一电压和开关阵列的第二端子处的第二电压，使用所测量的电压来计算流过开关阵列的电流。
可选地，电流传感器被配置为通过评估第一电压和第二电压中的哪一个是最大的来确定电流流动的方向。
可选地，电流传感器被布置为提供指示流过开关阵列的电流的方向的信号，作为存储器元件的输入以用于选择配置值。
可选地，控制电路包括多个控制逻辑块，其中，每个控制逻辑块与至少一个开关相关联，并且每个控制逻辑块被配置为将其相关联的一个或更多个开关设置为启用配置或禁用配置。
可选地，控制逻辑块被配置为从开关控制器接收开关状态信号，并且响应于开关状态信号来控制处于启用配置的其相关联的一个或更多个开关的开关状态。
可选地，开关阵列的开关并联耦合，并且每个开关包括MOSFET，开关电路包括电压检测器，该电压检测器被配置为测量MOSFET之一的栅极电压和MOSFET的并联组合的源极电压，并且提供指示所测量的栅极电压/源极电压的信号作为存储器元件的输入以用于选择配置值。
可选地，开关电路包括温度传感器，其被配置为测量温度并提供指示所测量的温度的信号作为存储器元件的输入以用于选择配置值。
可选地，开关电路包括电压检测器，其被配置为测量MOSFET的并联组合的漏极电压或源极电压，并且响应于所测量的漏极电压或源极电压来调节MOSFET中的至少一个的栅极电压。
可选地，存储器元件被配置为存储栅极电压数据，该栅极电压数据包括用于设置MOSFET中的至少一个的栅极电压的多个栅极电压值，电压检测器被布置为提供指示所测量的漏极电压或源极电压的信号作为存储器元件的输入以用于选择栅极电压值，并且控制电路被配置为基于从存储器元件接收的栅极电压信号来设置MOSFET中的至少一个的栅极电压，栅极电压信号取决于所选择的栅极电压值。
可选地，每个开关包括一个或更多个子开关。
可选地，子开关的实现使用二进制加权方案。
可选地，存储器元件包括用于存储配置数据的非易失性存储器。
根据本公开的第五方面，提供了一种提供用于提供具有导通电阻的开关阵列的开关电路的方法，开关阵列包括多个开关，其中，每个开关被布置成在多个开关状态之一中进行操作，该开关状态包括导通状态和截止状态，该方法包括使用存储器元件来存储包括用于设置开关中至少一个的控制电压的多个控制电压值的控制电压数据，基于在控制电路处从存储器元件接收的控制电压信号，使用控制电路来设置开关中至少一个的控制电压，控制电压信号取决于控制电压数据，其中，开关阵列的导通电阻取决于开关的开关状态和它们各自的导通电阻。
将认识到，第五方面的方法可以包括提供和/或使用第四方面中阐述的特征，并且可以结合本文所述的其他特征。
可选地，每个开关包括MOSFET，控制电压是栅极电压，控制电压数据是栅极电压数据，控制电压值是栅极电压值，并且控制电压信号是栅极电压信号；该方法包括使用电压检测器来测量MOSFET的并联组合的漏极电压或源极电压，以及使用电压检测器来提供指示所测量的漏极电压或源极电压的信号作为存储器元件的输入以用于选择栅极电压值，使用控制电路基于从存储器元件接收的栅极电压信号来设置MOSFET中的至少一个的栅极电压，栅极电压信号取决于所选择的栅极电压值。
可选地，每个开关被布置成处于多个配置状态中的一个，该配置状态包括启用配置和禁用配置，每个开关被布置成在处于启用配置时，在多个开关状态之一中进行操作，每个开关在处于禁用配置时被保持在截止状态；该方法包括使用控制电路将开关中每一个设置为启用配置或禁用配置，使用存储器元件存储用于设置开关中每一个的配置状态的配置数据，以及使用控制电路基于从存储器元件接收的配置信号来设置开关中每一个的配置状态，配置信号取决于配置数据。
可选地，该方法包括在控制电路处从开关控制器接收开关状态信号，并使用控制电路响应于开关状态信号来控制处于启用配置的开关的开关状态。
可选地，开关阵列的开关并联耦合。
可选地，每个开关包括MOSFET。
可选地，配置数据包括多个配置值，并且配置信号取决于配置值中的至少一个。
可选地，该方法包括使用存储器元件接收输入，基于该输入选择配置信号所依赖的配置值。
可选地，经由被配置为使得用户能够选择配置值的用户界面来提供输入。
可选地，开关电路包括参考MOSFET，该方法包括使用电流源来向参考MOSFET提供漏极/源极电流，并且使用电压检测器来测量参考MOSFET的漏极/源极电压，以及使用电压检测器来提供指示所测量的漏极/源极电压的信号作为存储器元件的输入以用于选择配置值。
可选地，开关电路包括用于测量流过开关阵列的电流的电流传感器，电流传感器包括电压检测器，该方法包括使用电压检测器来测量开关阵列的第一端子处的第一电压和开关阵列的第二端子处的第二电压，使用所测量的电压来计算流过开关阵列的电流。
可选地，该方法包括通过使用电流传感器评估第一电压和第二电压中的哪一个最大来确定电流流动的方向。
可选地，开关电路包括用于测量流过开关阵列的电流的电流传感器，电流传感器包括电压检测器，该方法包括使用电压检测器来测量开关阵列的第一端子处的第一电压和开关阵列的第二端子处的第二电压，使用所测量的电压来计算流过开关阵列的电流。
可选地，该方法包括通过使用电流传感器评估第一电压和第二电压中的哪一个最大来确定电流流动的方向。
可选地，该方法包括使用电流传感器来提供指示流过开关阵列的电流的方向的信号，作为存储器元件的输入以用于选择配置值。
可选地，控制电路包括多个控制逻辑块，其中，每个控制逻辑块与至少一个开关相关联，并且该方法包括对于每个控制逻辑块将其相关联的一个或更多个开关设置为启用配置或禁用配置。
可选地，该方法包括使用控制逻辑块从开关控制器接收开关状态信号，并且响应于开关状态信号来控制处于启用配置的其相关联的一个或更多个开关的开关状态。
可选地，开关阵列的开关并联耦合，并且每个开关包括MOSFET，开关电路包括电压检测器，该方法包括使用电压检测器来测量MOSFET之一的栅极电压和使用电压检测器来测量MOSFET的并联组合的源极电压，并且使用电压检测器来提供指示所测量的栅极电压/源极电压的信号作为存储器元件的输入以用于选择配置值。
可选地，开关电路包括温度传感器，该方法包括使用温度传感器来测量温度并使用温度传感器来提供指示所测量的温度的信号作为存储器元件的输入以用于选择配置值。
可选地，开关电路包括电压检测器，该方法包括使用电压检测器来测量MOSFET的并联组合的漏极电压或源极电压，并且使用电压检测器响应于所测量的漏极电压或源极电压来调节MOSFET中的至少一个的栅极电压。
可选地，该方法包括使用存储器元件来存储栅极电压数据，该栅极电压数据包括用于设置MOSFET中的至少一个的栅极电压的多个栅极电压值，使用电压检测器来提供指示所测量的漏极电压或源极电压的信号作为存储器元件的输入以用于选择栅极电压值，以及使用控制电路基于从存储器元件接收的栅极电压信号来设置MOSFET中的至少一个的栅极电压，栅极电压信号取决于所选择的栅极电压值。
可选地，每个开关包括一个或更多个子开关。
可选地，子开关的实现使用二进制加权方案。
可选地，存储器元件包括用于存储配置数据的非易失性存储器。
附图说明
在下面通过示例并参考附图来更详细地描述本公开，在附图中：
图1是晶体管和控制器的示意图(现有技术)；
图2A是图1的晶体管与感测电阻器耦合的示意图(现有技术)，并且图2B是图1的晶体管、感测电阻器、运算放大器和模数转换器的示意图(现有技术)；
图3A是根据本公开的第一实施例的开关电路的示意图，并且图3B是根据本公开的第二实施例的开关电路的示意图；
图4是图3B的开关电路的替代示意图；
图5是包括MOSFET和控制器的电源开关的示意图；
图6是包括MOSFET、控制器、选择逻辑和控制逻辑块的电源开关的示意图；
图7是根据本公开的第三实施例的开关电路的示意图；
图8是根据本公开的第四实施例的开关电路的示意图；
图9是根据本公开的第五实施例的开关电路的示意图；
图10A是根据本公开的第六实施例的开关电路的示意图，图10B是进一步包括DAC的图10A的开关电路的示意图，图10C是进一步包括DAC和电荷泵的图10A的开关电路的示意图，以及图10D是图10B的开关电路的替代实现的示意图；
图11是根据本公开的第七实施例的开关电路的示意图；
图12是根据本公开的第八实施例的开关电路的示意图；
图13是根据本公开的第九实施例的开关电路的示意图；
图14是根据本公开的第十实施例的开关电路的示意图；以及
图15是根据本公开的第十一实施例的开关电路的示意图。
描述
图3A是根据本公开的第一实施例的用于提供具有导通电阻的开关阵列302的开关电路300的示意图。
开关电路300包括开关阵列302、控制电路304和存储器元件306。开关阵列302包括多个开关308。每个开关308被布置成处于多个配置状态之一。配置状态包括启用配置和禁用配置。
如果开关308处于启用配置，则它可以在多个开关状态之一中进行操作。开关状态包括导通状态和截止状态。如果开关308处于禁用配置，则开关308保持在截止状态。
当开关308处于导通状态时，允许电流在其端子之间流动。当开关308处于截止状态时，不允许电流在其端子之间流动。
控制电路304被配置为将开关308中的每一个设置为启用配置或禁用配置。
存储器元件306耦合到控制电路304，并被布置成存储配置数据。配置数据适于设置开关308中每一个的配置状态。
在操作中，控制电路304被配置为基于从存储器元件306接收的配置信号来设置开关308中每一个的配置状态。配置信号取决于存储在存储器元件306中的配置数据。存储器元件306可以包括用于存储配置数据的非易失性存储器(NVM)。
图3B是根据本公开的第二实施例的用于提供具有导通电阻的开关阵列302的开关电路310的示意图。开关电路310对应于开关电路300，然而在该特定实施例中，控制电路304被配置成从开关控制器312接收开关状态信号。控制电路304响应于开关状态信号来控制处于启用配置的开关308的开关状态。在该特定实施例中，开关阵列302的开关308并联耦合，并且多个开关308包括四个开关。不同附图之间的共同特征由共同的参考数字和共同的变量表示。
存储在存储器元件306中的配置数据包括多个配置值。配置值可以存储在查找表(LUT)或任何其他合适的数据存储结构中，诸如数据库或电子表格(spreadsheet)。根据本领域技术人员的理解，配置值可以是数值或任何其他合适的数据类型。提供给控制电路304的配置信号取决于配置值中的至少一个。可以基于由存储器元件306接收的输入314来选择配置信号所依赖的一个或更多个配置值。
可以经由用户界面316来提供输入314，用户界面316使得用户能够手动选择配置值。例如，可以在计算机软件中实现用户界面，该软件使得用户能够从列表中选择配置值。然后，所选择的配置值可以用于提供适当的配置信号，以根据用户的输入来设置开关308的配置状态。
用户界面可以允许用户手动选择处于启用或禁用配置状态的开关308的数量。可选地，用户界面可以允许用户手动选择每个单独开关308的配置状态。将基于用户与界面的交互来选择适当的配置值，并且所得的配置信号将基于用户的输入来适当地设置开关308的配置状态。
开关308并联耦合在第一端子T1和第二端子T2处。开关阵列302的导通电阻可以在端子T1、T2两端上被测量，并且取决于开关308的开关状态和它们各自的导通电阻。如前针对图1的晶体管100所讨论的，开关308的导通电阻是其处于导通状态时的电阻。
因此，图3A和图3B所示的实施例提供了通过改变各个开关308的配置状态来调节开关阵列302的导通电阻的手段。
图4示出了开关电路310的替代表示。开关阵列302由具有导通电阻Rdson1的单个MOSFET表示。与图1的晶体管100相比，开关电路310具有可变且可控的导通电阻Rdson1。如先前所讨论的，开关阵列302的导通电阻Rdson1取决于开关阵列302的开关308的开关状态以及它们各自的导通电阻。开关阵列302的导通电阻Rdson1由电阻器400表示。图4的附图中省略了控制电路304、存储器元件306、开关控制器312和用户界面316，以有助于开关电路310的简化表示的清晰度。
开关电路310可以被实现为基于MOSFET的电源开关(例如在开关转换器中)。开关控制器312通过提供开关状态信号来驱动开关阵列302的开关操作，其中开关状态信号用于控制处于启用配置的开关308的开关状态。
图5是电源开关500的示意图，电源开关500包括并联耦合的MOSFET502的阵列，并且每个MOSFET 502被配置成从控制器504接收控制信号。
图6是电源开关600的示意图，电源开关600包括并联耦合的MOSFET 602的阵列，并且每个MOSFET 602被配置成从控制器604接收控制信号。电源开关600包括选择逻辑606和控制逻辑块608。选择逻辑606和控制逻辑块608允许阵列中的各个MOSFET 602中的一些或全部被禁用，从而当由控制器604提供的控制信号激活整个阵列时，被禁用的MOSFET不会被切换到导通状态。
图7是根据本公开的第三实施例的开关电路700的示意图。开关电路700对应于具有所示的开关阵列302、控制电路304、存储器元件306的特定实现的开关电路310。不同附图之间的共同特征由共同的参考数字和共同的变量表示。
开关阵列302包括多个开关308，并且每个开关308包括MOSFET。控制电路304包括选择逻辑702和多个控制逻辑块704。每个控制逻辑块702与至少一个开关308相关联。每个控制逻辑块704被配置为将其相关联的一个开关308或更多个开关308设置为启用配置或禁用配置。控制逻辑块704被配置为从开关控制器312接收开关状态信号，并且响应于开关状态信号来控制处于启用配置的其相关联的一个开关308或更多个开关308的开关状态。
在所示的特定实施例中，每个控制逻辑块704耦合到相关联的开关308的栅极。在操作中，选择逻辑702从存储器元件306接收配置信号。选择逻辑702然后将信号提供给控制逻辑块704中的每一个，并且作为响应，每个控制逻辑块704设置其相关联的开关308的配置状态。
存储器元件306包括非易失性存储器(NVM)706。NVM 706可以包括校准寄存器，其用于存储一个或更多个配置值，这些配置值可以定义开关阵列302中的哪些开关308处于启用配置或禁用配置。
开关中每一个的漏极在端子T1处耦合，因此端子T1可以被称为开关阵列302的漏极端子。开关308中每一个的源极在端子T2处耦合，因此端子T2可以被称为开关阵列302的源极端子。
控制电路304允许在生产测试期间校准开关阵列302，以消除开关阵列302的导通电阻Rdson1的自然加工/制造变化，该变化是由于各个开关308的导通电阻的加工/制造变化而产生的。以下方法可以用于建立对于开关阵列302的基线精密导通电阻Rdson1。
生成用于开关电路700的配置数据的方法包括使参考电流通过开关阵列302，并测量开关阵列302的导通电阻Rdson1。参考电流将在端子T1、T2之间通过。然后可以调节处于导通状态的开关308的数量，直到测量到目标导通电阻Rdson1。然后，与对于目标导通电阻Rdson1的处于导通状态的开关的数量相关的校准数据可以被存储为存储在存储器元件306中的配置数据的至少一部分。然后，可以设置处于启用配置的开关308的数量，以实现目标导通电阻Rdson1。
关于图7中所示的特定实施例，NVM 706用于存储校准值，并且测试过程包括在端子T1、T2之间传递已知的参考电流并调节校准值，这又改变了由选择逻辑702提供给控制逻辑块704的信号。开关控制器312用于将启用的开关308保持在导通状态，并且调节校准值直到测量到期望的导通电阻Rdson1。
图8是根据本公开的第四实施例的开关电路800的示意图。开关电路800对应于开关电路310，但是还包括参考MOSFET 802和电流源804以及模数转换器(ADC)806，ADC 806是一种电压检测器。不同附图之间的共同特征由共同的参考数字和共同的变量表示。
在操作中，电流源804向参考MOSFET 802提供漏极/源极电流。漏极/源极电流是在参考MOSFET 802的漏极端子和源极端子之间流动的电流。漏极/源极电流导致参考MOSFET802的漏极/源极电压的生成，使用ADC806来测量该电压。漏极/源极电压是在参考MOSFET802的漏极端子和源极端子两端的电压。然后，ADC 806提供指示所测量的漏极/源极电压的信号作为存储器元件306的输入314，以用于选择存储在NVM中的配置值，该配置值将确定对于特定操作条件，开关阵列302中的哪些开关308处于启用配置。
电流源804可以是TC稳定的，因为电流源804提供与温度和工艺变化无关的恒定电流。参考MOSFET 802的漏极/源极电压将随着工艺和温度变化而变化，因此将表现出与开关阵列302的开关308相似的工艺和温度变化。因此，参考MOSFET 802的所测量的漏极/源极电压可以用作找到抵消开关阵列302中的这些效应的配置值的选择索引。优选地，参考MOSFET802应当物理上位于开关阵列302的中间附近，以便具有良好的温度跟踪和工艺匹配。
图9是根据本公开的第五实施例的开关电路900的示意图。开关电路900对应于开关电路700，然而在该特定实施例中，开关阵列302使用加权方案。如前所述，每个单独的开关308包括并联耦合的子开关的阵列。术语“子开关”用于区分开关阵列302的开关308和可以构成开关308中每一个的单独的开关(子开关)。不同附图之间的共同特征由共同的参考数字和共同的变量表示。
加权方案例如可以是如下的二进制加权方案。第一开关308e包括并联耦合的21个子开关，第二开关308f包括并联耦合的22个子开关，第(n-1)开关308g包括(n-1)个子开关，并且第n开关308h包括并联耦合的2n个子开关，其中n是对应于开关阵列302中开关的数量的整数。
加权方案可以用于减少实现选择逻辑702和控制逻辑块704所需的电路的量，同时提供与开关电路700相同的控制粒度级别。
图10A是根据本公开的第六实施例的开关电路1000的示意图。开关电路1000对应于开关电路700，但是还包括电压检测器1002。不同附图之间的共同特征由共同的参考数字和共同的变量表示。
开关阵列302的开关308并联耦合，并且每个开关包括MOSFET。在操作中，电压检测器1002测量一个MOSFET的栅极电压，并测量多个MOSFET的并联组合的源极电压(在端子T2处)。电压检测器1002然后提供指示开关阵列302的所测量的栅极电压/源极电压的信号作为存储器元件306的输入314以用于选择配置值。
开关阵列302的栅极/源极电压是在一个MOSFET的栅极(如所测量的)和多个MOSFET的并联组合的源极(如所测量的)两端的电压。在该实施例中，只需要测量单个MOSFET的栅极电压，因为所有MOSFET将接收大约相同的栅极电压。在另一实施例中，不同的MOSFET可以接收不同的栅极电压，因此栅极/源极电压将取决于被选择用于测量其栅极电压的MOSFET。对于接收不同栅极电压的不同MOSFET，被选择用于栅极电压测量的MOSFFET将取决于本领域技术人员的理解。
包括电压检测器1002提供了抵消由于开关阵列302的栅极/源极电压的变化而引起的开关阵列302的Rdson1的变化的内部机制。
开关阵列302可以被校准以消除开关阵列302的导通电阻Rdson1的变化，该变化由于开关阵列302的栅极/源极电压的变化而产生。以下校准方法可以用于针对开关阵列302的不同栅极/源极电压来建立用于开关阵列302的基线精密导通电阻Rdson1。可以在开关电路1000的各个生产单元的测试期间执行校准方法。校准方法可以用于建立开关阵列302的栅极/源极电压变化和开关阵列302的导通电阻Rdson1之间的关系。
一种生成用于开关电路1000的配置数据的方法包括针对一定范围的栅极/源极电压，使参考电流通过开关阵列302，以及针对不同的栅极/源极电压，测量开关阵列302的导通电阻Rdson1。然后可以调节处于导通状态的开关308的数量，直到对于每一个栅极/源极电压，测量到目标导通电阻Rdson1。然后，与对于目标导通电阻Rdson1的处于导通状态的开关308的数量相关的校准数据可以被存储为存储在存储器元件306中的配置数据的至少一部分。然后，对于开关阵列302的给定栅极/源极电压，可以设置处于启用配置的开关308的数量，以实现目标导通电阻Rdson1。
使用以上校准方法，开关阵列302将具有导通电阻Rdson1，在开关电路1002的操作范围内，对于开关阵列302的源极处的任何输入电压，导通电阻Rdson 1具有定义的精度水平。输入电压是开关阵列302的源极处(在端子T2处)的电压。另外，该规范可以被组合到开关阵列302的导通电阻Rdson1在输入电压范围内的单个保证的(guaranteed)精度水平中。
在本实施例中，电压检测器1002包括ADC 1004，用于在一定的输入电压的范围内测量开关阵列302的栅极/源极电压。ADC 1004提供指示所测量的栅极/源极电压的信号作为存储器元件306的输入314，以用于选择存储在NVM 706中的配置值，该配置值将确定对于特定栅极/源极电压，开关阵列302中的哪些开关308处于启用配置，以提供开关阵列302的所需的导通电阻Rdson1。可以在操作期间由ADC 1004动态选择处于启用配置的开关308的数量。
抵消端子T2处的源极电压变化的影响的替代方法是向开关308中每一个提供栅极电压，该栅极电压被控制在高于源极电压(当在开关阵列302中使用NFET时)或低于源极电压(当在开关阵列302中使用PFET时)的调整(trimmed)极限内。NFET是n型MOSFET，而PFET是p型MOSFET。
在一般实施例中，控制电路304被配置成设置开关308中至少一个的控制电压。存储器元件306被配置为存储控制电压数据，该控制电压数据包括用于设置开关308中至少一个的控制电压的多个控制电压值。控制电路304被配置为基于从存储器元件306接收的控制电压信号来设置开关308中至少一个开关的控制电压，控制电压信号取决于控制电压数据。
在图10A所示的具体实施例中，每个开关308包括MOSFET，并且提供给MOSFET的控制电压对应于其栅极电压。另外，控制电压数据、控制电压值和控制电压信号分别对应于栅极电压数据、栅极电压值和栅极电压信号。
开关电路1000的电压检测器1002被配置为测量开关308(各自包括MOSFET)的并联组合的漏极电压(在端子T1处)，并且响应于所测量的漏极电压来调节MOSFET中至少一个的栅极电压。
将认识到，在另一实施例中且根据本领域技术人员的理解，可以由电压检测器1002来测量多个MOSFET的并联组合的源极电压(在端子T2处)，并且可以响应于所测量的源极电压来调节MOSFET中至少一个的栅极电压。
存储器元件306被配置为存储栅极电压数据，该栅极电压数据包括用于设置MOSFET中至少一个的栅极电压的多个栅极电压值。
在操作中，电压检测器1002提供指示所测量的漏极电压的信号作为存储器元件306的输入314以用于选择栅极电压值。控制电路304基于从存储器元件306接收的栅极电压信号来设置MOSFET中至少一个的栅极电压。由存储器元件306提供的栅极电压信号取决于基于测量的漏极电压选择的栅极电压值。
电源电压V电源被提供给控制逻辑块704，然后控制逻辑块704被用于向开关308中每一个提供栅极电压。每个控制逻辑块704可以调节施加到其相关联的开关308的栅极电压，以允许漏极电压(在端子T1处)的任何变化被栅极电压的变化补偿。
图10B示出了进一步包括数模转换器(DAC)1005的开关电路1000，图10C示出了进一步包括DAC 1005和电荷泵1007的开关电路1000。
传递给DAC 1005的数字值可以来自存储在查找表(LUT)1006中的值，并且可以直接提供电源电压V电源(如图10B所示)，或者向生成电源电压V电源的电荷泵1007提供参考电压Vref(如图10C所示)。如果电荷泵1007用于生成电源电压V电源，则不需要额外的调整电路，如果DAC 1005的输出直接提供了电源电压V电源就是这种情况。另外，对于直接从DAC1005的输出提供电源电压V电源，电荷泵1007提供了更高水平的控制。
如图10B、图10C所示，电源电压V电源也可以被提供给电压检测器1002用于测量。
图10D示出了图10B的开关电路1000，其中在存储器元件306中实现LUT 1006。
图11是根据本公开的第七实施例的开关电路1100的示意图。开关电路1100对应于开关电路1000，但是还包括温度传感器1102。不同附图之间的共同特征由共同的参考数字和共同的变量表示。
温度传感器1102被配置为测量温度并提供指示所测量的温度的信号作为存储器元件306的输入314以用于选择配置值。
温度传感器1102可以包括参考晶体管和ADC 104，以数字化由温度传感器1102测量的温度的瞬时值，并且提供数字化的值作为存储器元件314的输入314。将认识到，可以独立于如针对开关电路1000所描述的栅极/源极电压检测和漏极电压检测来实现温度传感器1102。
包括温度传感器1102提供了抵消由开关阵列302的温度的改变所引起的开关阵列302的Rdson1的变化。
开关阵列302可以被校准以消除开关阵列302的导通电阻Rdson1的变化，该变化由于开关阵列302的温度的变化而产生。以下校准方法可以用于针对开关阵列302的不同温度来建立用于开关阵列302的基线精密导通电阻Rdson1。可以在开关电路1100的各个生产单元的测试期间执行校准方法。校准方法可以用于建立开关阵列302的温度变化和开关阵列302的导通电阻Rdson1之间的关系。
一种生成用于开关电路1100的配置数据的方法，包括在一定温度范围内使参考电流通过开关阵列302，并针对不同温度测量开关阵列302的导通电阻Rdson1。然后可以调节处于导通状态的开关308的数量，直到对于每个温度，测量到目标导通电阻Rdson1。然后，与对于目标导通电阻Rdson1的处于导通状态的开关308的数量相关的校准数据可以被存储为存储在存储器元件306中的配置数据的至少一部分。然后，对于开关阵列302的给定温度，可以设置处于启用配置的开关308的数量，以实现目标导通电阻Rdson1。
使用以上校准方法，开关阵列302将具有导通电阻Rdson1，其具有在开关阵列302的操作范围内的任意温度处的定义的精度水平。另外，该规范可以被组合到开关阵列302的导通电阻Rdson1在一定温度范围内的单个保证的精度水平中。
开关电路1100可以用于级联结构，例如用于用于屏蔽的高压晶体管。
图12是根据本公开的第八实施例的开关电路1200的示意图。开关电路1200对应于开关电路1100，然而在开关电路1200中，NVM包括查找表LUT 1202形式的校准寄存器。不同附图之间的共同特征由共同的参考数字和共同的变量表示。
LUT 1202用于存储一个或更多个配置值，这些配置值可以定义开关阵列302中的哪些开关308处于启用配置或禁用配置。
LUT 1202可以包括与温度和栅极/源极电压条件(如使用前述校准方法所确定的)中的一个或两个相关的配置值。LUT 1202可以根据基于操作条件选择的配置值来向控制电路304提供合适的配置信号，其中操作条件涉及开关阵列302的温度和栅极/源极电压中的至少一个。因此，LUT 1202用于基于当前操作条件来定义哪些开关308应当处于启用配置。
图13是根据本公开的第九实施例的开关电路1300的示意图。开关电路1300包括开关电路310和电流传感器1302。将认识到，根据本领域技术人员的理解，开关电路1300可以包括如本文所述的任何其他开关电路。不同附图之间的共同特征由共同的参考数字和共同的变量表示。
在操作中，电流传感器1302测量流过开关阵列302的电流。电流传感器1302包括电压检测器，其用于测量开关阵列302的第一端子T1处的第一电压v1和开关阵列302的第二端子T2处的第二电压v2。然后，电压v1、v2可以用于确定电压降ΔV。可以利用欧姆定律和开关阵列302的导通电阻Rdson1以及电压降ΔV来计算流过开关阵列302的瞬时电流。
使用本文公开的校准方法和开关电路，开关阵列302在导通状态时可以具有已知精度的Rdson1。不管电压变化、温度变化和加工/制造变化中的一个或更多个，都可以提供具有定义的精度水平的导通电阻Rdson1。对于开关阵列的实际实现来说，对于不同的电压、温度和工艺/制造变化，导通电阻Rdson1可能有1％的变化。
这使得系统工程师能够具有由开关阵列302提供的电源开关功能，开关阵列302也可以用作感测电阻器，从而消除了在如图2A和图2B所示的电流测量系统中使用单独的感测电阻器的成本、效率缺陷和过量热开销。
图14是根据本公开的第十实施例的开关电路1400的示意图。开关电路1400对应于开关电路1200，然而，开关电路1400包括附加功能，其中可以基于流过开关阵列的电流来调节导通状态电阻。不同附图之间的共同特征由共同的参考数字和共同的变量表示。
LUT 1202还包括与电流范围输入相关的配置值，以能够基于流过开关阵列302的电流来选择导通电阻Rdson1。
如果流过开关阵列302的电流很小，使得对于测量通常需要复杂或昂贵的电路，那么增加导通电阻Rdson1导致电压降ΔV的增加，这使得测量电流更容易。作为示例，如果导通电阻Rdson1增加十倍，则从漏极(在端子T1处)到源极(在端子T2处)的电压降ΔV增加十倍，使得更容易测量电压降ΔV，并因此测量在开关阵列302中流动的电流。
图15是根据本公开的第十一实施例的开关电路1500的示意图。开关电路1500对应于开关电路1400，然而开关电路1500包括附加功能，其中可以测量流过开关阵列302的电流的方向。不同附图之间的共同特征由共同的参考数字和共同的变量表示。
开关电路1500包括电流传感器1302，其包括电压检测器1002。在开关电路1500中，电压检测器1002耦合到漏极(端子T1处)和源极(开关阵列的端子T2)，因此可以用于感测流过开关阵列302的电流。
如针对开关电路1300所述，电流传感器1302包括电压检测器(在该特定实施例中，电压检测器1002包括ADC 1004)，其用于测量开关阵列302的第一端子T1处的第一电压v1和开关阵列302的第二端子T2处的第二电压v2。
ADC 1004可以输出所测量的电压v1、v2，使得外部处理器1502可以如前所述根据欧姆定律来计算瞬时电流。这可以消除需要外部ADC来对需要用于确定瞬时电流的电压v1、v2进行测量。
在操作中，电流传感器1302可以通过评估第一电压v1和第二电压v2中的哪一个最大来确定流过开关阵列302的电流的方向。电流传感器1302可以提供指示流过开关阵列302的电流的方向的信号，作为存储器元件306的输入312用于选择配置值。
在该特定实施例中，ADC 1004可以检测源极电压(在端子T2处并且对应于第二电压v2)何时大于漏极电压(在端子T1处并且对应于第一电压v1)。当第二电压v2大于第一电压v1时，通过开关阵列302的电流处于相反方向。与电流方向相关的一组配置值可以被包括在LUT 1202中，以提供当通过开关阵列302的电流在相反方向上时调节导通电阻Rdson1的手段。
根据流过开关阵列302的电流的方向，开关阵列302的导通电阻Rdson1将具有不同的值。因此，通过测量电流方向，可以进一步提高由开关阵列提供的导通电阻Rdson1的精度。
可以对上述内容进行各种改进和修改，而不脱离本公开的范围。

Claims (29)

1.一种开关电路，其用于提供具有导通电阻的开关阵列，所述开关电路包括：
包括多个开关的所述开关阵列，其中，每个开关被布置成处于多个配置状态之一，所述配置状态包括启用配置和禁用配置，其中：
a)每个开关被布置成在处于所述启用配置时，在多个开关状态之一中进行操作，所述开关状态包括导通状态和截止状态；和
b)每个开关在处于所述禁用配置时被保持在所述截止状态；
控制电路，所述控制电路被配置为将所述开关中每一个设置为所述启用配置或所述禁用配置；和
存储器元件，所述存储器元件耦合到所述控制电路并被布置成存储用于设置所述开关中每一个的所述配置状态的配置数据；其中：
所述控制电路被配置为基于从所述存储器元件接收的配置信号来设置所述开关中每一个的所述配置状态，所述配置信号取决于所述配置数据；和
所述开关阵列的所述导通电阻取决于所述开关的所述开关状态及其各自的导通电阻。
2.根据权利要求1所述的开关电路，其中，所述控制电路被配置为从开关控制器接收开关状态信号，并且响应于所述开关状态信号来控制处于所述启用配置的所述开关的所述开关状态。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的开关电路，其中，所述开关阵列的所述开关并联耦合。
4.根据任一前述权利要求所述的开关电路，其中，每个开关包括MOSFET。
5.根据任一前述权利要求所述的开关电路，其中，所述配置数据包括多个配置值，并且所述配置信号取决于所述配置值中的至少一个。
6.根据权利要求5所述的开关电路，其中，所述存储器元件被配置为接收输入，所述配置信号所依赖的所述配置值基于所述输入来选择。
7.根据权利要求6所述的开关电路，其中，所述输入经由被配置为使得用户能够选择所述配置值的用户界面来提供。
8.根据权利要求6所述的开关电路，包括：
参考MOSFET；
电流源，所述电源流被配置为向所述参考MOSFET提供漏极/源极电流；和
电压检测器，所述电压检测器被布置为测量所述参考MOSFET的漏极/源极电压，并且提供指示所测量的漏极/源极电压的信号作为所述存储器元件的所述输入以用于选择所述配置值。
9.根据任一前述权利要求所述的开关电路，包括用于测量流过所述开关阵列的电流的电流传感器，所述电流传感器包括电压检测器，所述电压检测器被布置成测量所述开关阵列的第一端子处的第一电压和所述开关阵列的第二端子处的第二电压，使用所测量的电压来计算流过所述开关阵列的所述电流。
10.根据权利要求9所述的开关电路，其中，所述电流传感器被配置为通过评估所述第一电压和所述第二电压中的哪一个是最大的来确定所述电流流动的方向。
11.根据权利要求6所述的开关电路，包括用于测量流过所述开关阵列的电流的电流传感器，所述电流传感器包括电压检测器，所述电压检测器被布置成测量所述开关阵列的第一端子处的第一电压和所述开关阵列的第二端子处的第二电压，使用所测量的电压来计算流过所述开关阵列的所述电流。
12.根据权利要求11所述的开关电路，其中，所述电流传感器被配置为通过评估所述第一电压和所述第二电压中的哪一个是最大的来确定所述电流流动的方向。
13.根据权利要求12所述的开关电路，其中，所述电流传感器被布置为提供指示流过所述开关阵列的所述电流的方向的信号，作为所述存储器元件的所述输入以用于选择所述配置值。
14.根据任一前述权利要求所述的开关电路，其中：
所述控制电路包括多个控制逻辑块，其中，每个控制逻辑块与至少一个开关相关联；和
每个控制逻辑块被配置为将其相关联的一个或更多个开关设置为所述启用配置或所述禁用配置。
15.根据权利要求14所述的开关电路，其中，所述控制逻辑块被配置为从开关控制器接收开关状态信号，并且响应于所述开关状态信号来控制处于所述启用配置的其相关联的一个或更多个开关的所述开关状态。
16.根据权利要求6所述的开关电路，其中，所述开关阵列的所述开关并联耦合，并且每个开关包括MOSFET，所述开关电路包括：
电压检测器，所述电压检测器被配置为测量所述MOSFET之一的栅极电压和所述MOSFET的并联组合的源极电压；和
提供指示所测量的栅极电压/源极电压的信号作为所述存储器元件的所述输入以用于选择所述配置值。
17.根据权利要求6所述的开关电路，包括：
温度传感器，所述温度传感器被配置为测量温度并提供指示所测量的温度的信号作为所述存储器元件的所述输入以用于选择所述配置值。
18.根据权利要求4所述的开关电路，包括：
电压检测器，所述电压检测器被配置为测量所述MOSFET的并联组合的漏极电压或源极电压，并且响应于所测量的漏极电压或源极电压来调节所述MOSFET中至少一个的栅极电压。
19.根据权利要求18所述的开关电路，其中：
所述存储器元件被配置为存储栅极电压数据，所述栅极电压数据包括用于设置所述MOSFET中至少一个的所述栅极电压的多个栅极电压值；
所述电压检测器被布置成提供指示所测量的漏极电压或源极电压的信号作为所述存储器元件的输入以用于选择栅极电压值；和
所述控制电路被配置为基于从所述存储器元件接收的栅极电压信号来设置所述MOSFET中至少一个的所述栅极电压，所述栅极电压信号取决于所选择的栅极电压值。
20.根据任一前述权利要求所述的开关电路，其中，每个开关包括一个或更多个子开关。
21.根据权利要求20所述的开关电路，其中，子开关的实现使用二进制加权方案。
22.根据任一前述权利要求所述的开关电路，其中，所述存储器元件包括用于存储所述配置数据的非易失性存储器。
23.一种生成用于开关电路的配置数据的方法，所述开关电路包括：
开关阵列，所述开关阵列具有导通电阻且包括多个开关，其中，每个开关被布置成处于多个配置状态之一，所述配置状态包括启用配置和禁用配置；以及
存储器元件，所述存储器元件耦合到控制电路并被布置成存储用于设置所述开关中每一个的所述配置状态的配置数据，所述方法包括：
使参考电流通过所述开关阵列；
测量所述开关阵列的所述导通电阻；
调节处于导通状态的开关数量，直到测量到目标导通电阻；和
当测量到所述目标导通电阻时，将与处于所述导通状态的所述开关相关的校准数据存储为所述配置数据的至少一部分。
24.根据权利要求23所述的方法，包括：
对于所述开关阵列的一定范围的栅极/源极电压重复：
a)使参考电流通过所述开关阵列；
b)测量所述开关阵列的所述导通电阻；以及
c)调节处于导通状态的开关数量，直到测量到目标导通电阻；和
对于栅极/源极电压中每一个，将与处于所述导通状态的所述开关相关的校准数据存储为不同配置值。
25.根据权利要求23所述的方法，包括：
对于所述开关阵列的一定范围的温度重复：
a)使参考电流通过所述开关阵列；
b)测量所述开关阵列的所述导通电阻；以及
c)调节处于导通状态的开关数量，直到测量到目标导通电阻；和
对于所述温度中的每一个，将与处于所述导通状态的所述开关相关的校准数据存储为不同配置值。
26.一种提供具有导通电阻的开关阵列的方法，所述开关阵列包括多个开关，其中，每个开关被布置成处于多个配置状态之一，所述配置状态包括启用配置和禁用配置，其中：
a)每个开关被布置成在处于所述启用配置时，在多个开关状态之一中进行操作，所述开关状态包括导通状态和截止状态；和
b)每个开关在处于所述禁用配置时被保持在所述截止状态；其中：
所述开关阵列的所述导通电阻取决于所述开关的所述开关状态及其各自的导通电阻，所述方法包括：
使用耦合到控制电路的存储器元件，存储用于设置所述开关中每一个的所述配置状态的配置数据；
在所述控制电路处从所述存储器元件接收配置信号，所述配置信号取决于所述配置数据；和
使用控制电路设置所述开关中每一个的所述配置状态，所述配置状态基于所述配置信号。
27.一种开关电路，其用于提供具有导通电阻的开关阵列，所述开关电路包括：
包括多个开关的所述开关阵列，其中，每个开关被布置成在多个开关状态之一中进行操作，所述开关状态包括导通状态和截止状态；
控制电路，所述控制电路被配置为设置所述开关中至少一个的控制电压；和
存储器元件，所述存储器元件耦合到所述控制电路并被配置为存储控制电压数据，所述控制电压数据包括用于设置所述开关中至少一个的所述控制电压的多个控制电压值；其中：
所述控制电路被配置为基于从所述存储器元件接收的控制电压信号来设置所述开关中至少一个的所述控制电压，所述控制电压信号取决于所述控制电压数据；和
所述开关阵列的所述导通电阻取决于所述开关的所述开关状态及其各自的导通电阻。
28.根据权利要求27所述的开关电路，其中：
每个开关包括MOSFET；
所述控制电压是栅极电压；
所述控制电压数据是栅极电压数据；
所述控制电压值是栅极电压值；和
所述控制电压信号是栅极电压信号；所述开关电路包括：
电压检测器，所述电压检测器被配置为测量所述MOSFET的并联组合的漏极电压或源极电压，并且提供指示所测量的漏极电压或源极电压的信号作为所述存储器元件的输入以用于选择栅极电压值；其中：
所述控制电路被配置为基于从所述存储器元件接收的栅极电压信号来设置所述MOSFET中至少一个的所述栅极电压，所述栅极电压信号取决于所选择的栅极电压值。
29.一种提供开关电路的方法，所述开关电路用于提供具有导通电阻的开关阵列，所述开关阵列包括多个开关，其中，每个开关被布置成在多个开关状态之一中进行操作，所述开关状态包括导通状态和截止状态，所述方法包括：
使用存储器元件存储控制电压数据，所述控制电压数据包括用于设置所述开关中至少一个的控制电压的多个控制电压值；
基于在控制电路处从所述存储器元件接收的控制电压信号，使用所述控制电路设置所述开关中至少一个的所述控制电压，所述控制电压信号取决于所述控制电压数据；其中：
所述开关阵列的所述导通电阻取决于所述开关的所述开关状态及其各自的导通电阻。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111645490A (zh) * 2020-06-11 2020-09-11 江苏罗思韦尔电气有限公司 汽车空调温度控制器、汽车空调温度控制器故障修复方法

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4260911A (en) 1979-02-26 1981-04-07 Precision Monolithics, Inc. Temperature compensated switching circuit and method
ATE15288T1 (de) * 1980-12-05 1985-09-15 Autelca Ag Schaltungsanordnung in einem muenzpruefer.
JPH10271705A (ja) * 1997-03-28 1998-10-09 Mitsubishi Electric Corp 電源回路
EP1298801B1 (en) 2001-09-26 2006-08-30 Dialog Semiconductor GmbH A MOS current sense circuit
US6977492B2 (en) 2002-07-10 2005-12-20 Marvell World Trade Ltd. Output regulator
EP1608053A1 (en) 2004-06-14 2005-12-21 Dialog Semiconductor GmbH Analog current sense circuit
JP2008182516A (ja) * 2007-01-25 2008-08-07 Fujitsu Ltd インタフェース回路および半導体集積回路
US7801193B2 (en) * 2008-02-20 2010-09-21 Arima Lasers Corporation Laser diode module with an adjustable monitoring current
US8330523B2 (en) 2010-11-23 2012-12-11 Fairchild Semiconductor Corporation Stable ON-resistance switch circuit
DE102013204877A1 (de) 2013-03-20 2014-09-25 Continental Teves Ag & Co. Ohg Verfahren und elektronische Schaltungsanordnung zur Regelung eines Laststroms in einem Kraftfahrzeugsteuergerät
JP6208975B2 (ja) * 2013-05-07 2017-10-04 シナプティクス・ジャパン合同会社 表示ドライバｉｃ
US9372210B1 (en) 2013-06-20 2016-06-21 Silego Technology, Inc. Dynamic power FET switching
EP2873980B1 (en) 2013-11-19 2019-04-10 Dialog Semiconductor GmbH Current limit control with constant accuracy
US9553578B2 (en) 2014-09-30 2017-01-24 Apple Inc. Transistor switch having constant on resistance with input signal with having variable voltage component
US10261116B2 (en) 2015-07-23 2019-04-16 Mediatek Inc. Apparatus for performing resistance control on a current sensing component in an electronic device, and associated method

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111645490A (zh) * 2020-06-11 2020-09-11 江苏罗思韦尔电气有限公司 汽车空调温度控制器、汽车空调温度控制器故障修复方法
CN111645490B (zh) * 2020-06-11 2022-05-24 江苏罗思韦尔电气有限公司 汽车空调温度控制器、汽车空调温度控制器故障修复方法

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