TW201711357A - 直流對直流轉換器輸入節點短路保護 - Google Patents

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Abstract

本文中所描述的實施例涉及一種電路，其包含DC到DC轉換器和用以將輸入電壓與所述DC到DC轉換器的輸入節點選擇性地隔離的切換裝置。所述電路還包含耦合到所述輸入節點且耦合到所述切換裝置的控制器。所述控制器經配置以將測試電壓施加到所述輸入節點，使得能夠在所述測試電流施加到所述輸入節點時在所述輸入節點上的電壓高於臨界值的情況下將所述切換裝置從不導電狀態切換到導電狀態，且在所述測試電流施加到所述輸入節點時在所述輸入節點上的所述電壓低於所述臨界值的情況下限制所述切換裝置從所述不導電狀態切換到所述導電狀態。

Description

直流對直流轉換器輸入節點短路保護
本發明大體上涉及用於積體電路的輸入節點上的短路保護，且明確地說涉及用於包含(例如)形成於積體電路、晶片、晶片或晶粒上的DC-DC轉換器的電力供應器的輸入電壓短路保護。
相關申請案的交互參照
本申請案主張以下各項的優先權：2015年7月10日申請的第62/190,983號美國臨時申請案、2015年9月22日申請的第62/221,886號美國臨時申請案，以及2015年11月10日申請的第62/253,501號美國臨時申請案，其全部以引用的方式併入本文中。
在例如利用為電池充電器的DC-DC轉換器等特定傳統電力供應器中，當耦合到外部電路的適配器連接(例如，插入)到DC-DC轉換器的輸入節點時可存在問題。特定地，在適配器插入的時刻，DC-DC轉換器沒有辦法確定其輸入匯流排上是否存在短路。因此，如果輸入匯流排發生短路，那麼適配器電流將僅受所利用的功率電晶體的固有電阻(例如，寄生和PFET導通電阻)限制，且相當大的電流將流動且借此損壞所涉及的適配器和相關聯電路(例如電路板)。
一個實施例針對一種電路，其包含DC到DC轉換器和用以將輸入電壓與DC到DC轉換器的輸入節點選擇性地隔離的切換裝置。所述電路還包含耦合到輸入節點且耦合到切換裝置的控制器。控制器經配置以將測試電壓施加到輸入節點，以使得能夠在測試電流施加到輸入節點時在輸入節點上的電壓高於臨界值的情況下將切換裝置從不導電狀態切換到導電狀態。控制器還被配置成在測試電流施加到輸入節點時在輸入節點上的電壓低於臨界值的情況下限制切換裝置從不導電狀態切換到導電狀態。
100‧‧‧系統
102‧‧‧AC到DC適配器
104‧‧‧切換裝置
106‧‧‧輸入匯流排
108‧‧‧DC-DC轉換器
110‧‧‧控制器
112‧‧‧輸出匯流排
114‧‧‧負載
116‧‧‧輸入電壓節點
202‧‧‧用於DC-DC轉換器的操作控制
204‧‧‧輸出匯流排故障檢測電路
206‧‧‧輸入匯流排短路保護電路
300‧‧‧方法
302~310‧‧‧步驟
400‧‧‧電路
402‧‧‧切換裝置
404‧‧‧感測電阻器
406‧‧‧電容器
408‧‧‧電容器
410‧‧‧第一二極體
412‧‧‧第二二極體
413‧‧‧第一比較器
414‧‧‧分壓器
416‧‧‧狀態機
418‧‧‧旁通電流路徑
420‧‧‧第二比較器
422‧‧‧端子
423‧‧‧端子
424‧‧‧端子
425‧‧‧端子
426‧‧‧端子
427‧‧‧端子
428‧‧‧端子
429‧‧‧端子
430‧‧‧端子
431‧‧‧端子
432‧‧‧端子
圖1為包含輸入節點短路保護的實例電力系統的方塊圖。
圖2為圖1的電力系統的實例控制器的方塊圖。
圖3為將輸入電壓施加到圖1的DC到DC轉換器的輸入節點的實例方法的流程圖。
圖4為圖1的電力系統的實例切換裝置、控制器和DC到DC轉換器的電路圖。
圖1為包含輸入電壓短路保護的實例系統100的方塊圖。系統100包含用於將AC電力轉換為DC電壓的AC到DC適配器102(在本文中也被稱作“AC-DC適配器”102)。切換裝置104串聯耦合在AC-DC適配器102與DC到DC轉換器108(在本文中也被稱作“DC-DC轉換器”108)的輸入節點106之間。切換裝置104將AC-DC適配器102的DC電壓(在本文中也被稱作“輸入電壓”)與輸入節點106選擇性地隔離。AC-DC適 配器102與切換裝置104之間的節點116在本文中被稱作“DC供應節點”116。切換裝置104通過可在至少兩個狀態之間切換而將輸入電壓與輸入節點106選擇性地隔離。在第一狀態中，限制電流從輸入節點116到輸入節點106。在第二狀態中，允許電流從輸入節點116自由流動到輸入節點106。儘管DC供應節點116處的輸入電壓本文中描述為由AC-DC適配器102提供，但應理解，可使用DC電壓的任何合適的供應，包含例如電池。
DC-DC轉換器108傳統地操作以將輸入節點106上的DC電壓轉換為輸出DC電壓，且將輸出DC電壓施加到輸出節點112。DC-DC轉換器108可具有包含降壓轉換器、升壓轉換器、降壓-升壓轉換器等的拓撲的任何適當拓撲。
負載114耦合到輸出節點112以消耗由DC-DC轉換器108施加的輸出DC電壓。負載114可為耦合到輸出節點112以自其提取功率的任何合適的組件。此些組件可包含(但不限於)一或多個處理裝置和相關元件和/或電池和相關聯電池充電電路。
DC-DC轉換器108由控制器110控制。控制器110控制DC-DC轉換器108的操作以產生輸出節點112上的所要輸出電壓。控制器110可感測輸入節點106上的電壓和輸出節點112上的電壓以便控制DC-DC轉換器108以產生所要輸出電壓。控制DC-DC轉換器108的方法是此項技術中已知的。
控制器110還控制切換裝置104以便控制是否將輸入電壓耦合到輸入節點或是否將輸入節點與輸入電壓隔離。
應理解，圖1中展示的方塊圖是系統100的簡化說明。在實 踐中，可包含例如電晶體、電容器、電阻、二極體等額外元件，其耦合到DC供應節點116、輸入節點106和/或輸出節點112。
圖2為實例控制器110的方塊圖。控制器110包含DC-DC操作控制202，其驅動和控制DC-DC轉換器108的操作以從耦合到輸入節點106的輸入電壓產生輸出節點112上的所要輸出電壓。DC-DC操作控制202可耦合到DC-DC轉換器108中的一或多個場效應電晶體(FET)的一或多個閘極以控制其操作。在一實例中，DC-DC操作控制202包含PWM調變器和用於DC-DC轉換器108中的所述一或多個FET的驅動器。如上文所提及，控制DC-DC轉換器以產生輸出電壓的方法是已知的。可使用控制DC-DC轉換器108的任何合適的方法。
控制器110可任選地包含輸出電壓故障檢測電路204。輸出電壓故障檢測電路204耦合到輸出節點112，且可感測輸出節點112上的電壓和/或電流以識別用於輸出節點112的任何故障條件。舉例來說，輸出電壓故障檢測電路204可確定輸出節點112是否無意地耦合到接地(即，短路情形)、穿過輸出節點112的電流是否高於臨界值(即，過電流情形)，和其它故障條件。如果故障檢測電路204識別出用於輸出節點112的故障條件，那麼故障檢測電路204可採取適當動作，例如關閉DC-DC轉換器108，或將輸出節點112與負載114隔離。輸出電壓故障檢測電路204是已知的，且可使用任何合適的輸出電壓故障檢測電路。
控制器110還包含輸入電壓短路保護電路206。輸入電壓保護電路206耦合到輸入節點106、切換裝置104和DC供應節點116。輸入電壓保護電路206控制切換裝置104以將輸入電壓與輸入節點106選擇性地 隔離。也就是說，輸入電壓保護電路206將切換裝置104設定到第一狀態以將輸入電壓與輸入節點106隔離，或設定到第二狀態以將輸入電壓耦合到輸入節點106。
輸入電壓保護電路206基於保護方案確定是否將輸入電壓與輸入節點106隔離。保護方案可防止輸入節點106上的短路(到接地)。舉例來說，如果耦合到輸入節點106的電容器正發生故障或已發生故障且形成到接地的短路，那麼電容器可歸因於從輸入節點106流動穿過電容器的高電流而開始冒煙且開始著火。為防止輸入節點106上的此短路，由輸入電壓保護電路206實施的保護方案在將輸入電壓耦合到輸入節點106之前確定輸入節點106上是否存在短路。
如果輸入節點106上存在短路，那麼保護電路206可限制將輸入電壓耦合到輸入節點106，借此減小歸因於短路的進一步損壞的可能性。在一實例中，保護電路206可經配置以維持限制一旦檢測到短路的情況下切換裝置104切換到導電狀態，直至輸入節點106上的電壓升高到高於臨界值從而暗示短路已解決。在另一實例中，保護電路206可經配置以維持限制一旦檢測到短路的情況下切換裝置104切換到導電狀態，直至保護電路206重定(例如通過移除和再施加功率)從而致使保護電路206再起始保護方案。在一些實例中，由保護電路206實施的保護方案可在將輸入電壓耦合到輸入節點106之前和/或之後進行除檢查輸入節點106上的短路之外的其它檢驗。
在一實例中，限制將輸入電壓耦合到輸入節點106包含回應於確定輸入節點106上存在短路將所述一或多個切換器104設定到第一狀態 以將輸入節點106與輸入電壓隔離，而無關於保護方案是否包含其它檢驗。因此，在此實例中，保護方案始終回應於確定輸入節點106上的短路將輸入節點106與輸入電壓隔離。
在一些實例中，保護電路206可採取除回應於確定存在短路而隔離輸入節點106之外的其它動作。舉例來說，保護電路206可發送信號，其提供DC-DC轉換器108並不在操作的警告。
如果輸入節點106上不存在短路，那麼保護電路206可使得能夠將輸入電壓耦合到輸入節點106，借此允許將輸入電壓提供到DC-DC轉換器108。在第一實例中，保護方案不包含其它檢驗，因此使得能夠將輸入電壓耦合到輸入節點106包含回應於確定輸入節點106上不存在短路而將所述一或多個切換器104設定到第二狀態以將輸入電壓耦合到輸入節點106。
在第二實例中，保護方案可包含其它檢驗，因此使得能夠將輸入電壓耦合到輸入節點106包含允許將輸入電壓耦合到輸入節點106來經受其它檢驗。舉例來說，如果其它檢驗也使得能夠將輸入電壓耦合到輸入節點106，那麼保護電路106將所述一或多個切換器104設定到第二狀態以將輸入電壓耦合到輸入節點106。然而，如果其它檢驗中的一或多者並不使得能夠將輸入電壓耦合到輸入節點106，那麼保護電路206即使在未檢測到短路的情況下也將輸入電壓與輸入節點106隔離。
如上文所提及，保護電路206可在將輸入電壓耦合到輸入節點106之前實施保護方案。舉例來說，在DC-DC轉換器108啟動之前，保護方案可經實施以確定是否將輸入電壓耦合到輸入節點106。在一實例中， 如果保護方案確定可將輸入電壓耦合到輸入節點106，那麼可將信號提供到用於DC-DC轉換器108的控制202以起始DC-DC轉換器108的啟動。在其它實例中，用於DC-DC轉換器108的控制202可獨立地感測輸入電壓匯流排106上的輸入電壓以起始DC-DC轉換器108的啟動。
圖3為使用圖1和2的系統施行保護方案的實例方法300的流程圖。在一實例中，保護電路206可在輸入電壓到輸入節點106的每一所計畫耦合之前執行保護方案。輸入電壓到輸入節點106的此所計畫耦合可在DC-DC轉換器108從休眠狀態到喚醒狀態的轉變期間和/或回應於輸入電壓變為存在於DC供應節點116處而發生。舉例來說，AC電力可施加到系統100和從系統100移除，方式是例如將電力電纜插頭與電力插孔配對和解除配對。AC電力的施加和移除致使在輸入節點116處DC輸入電壓的對應產生和消失。在許多電子裝置中，AC-DC適配器102集成到用於電子裝置的電力電纜中，且電力電纜和AC-DC適配器102可從電子裝置拆離。
在任何情況下，保護電路206可經配置以感測何時存在輸入電壓(方塊302)，且回應於其而執行保護方案。在存在輸入電壓之前(即，輸入電壓並不存在時)，保護電路206設定切換裝置104以將輸入節點116與輸入節點106隔離。保護電路206隨後感測輸入節點116處的電壓以確定何時輸入電壓存在於輸入節點116處。舉例來說，保護電路206可將輸入節點116處的電壓與輸入電壓存在臨界值比較。當輸入節點116處的電壓升高到高於臨界值時，保護電路206可響應於其而施行保護方案。此保護方案可用於檢查每當電子裝置耦合到AC電力(例如線路功率)時輸入節點106上的短路。
為確定輸入節點106上是否存在短路，保護電路206可將測試電流施加到輸入節點106(方塊304)，且基於輸入節點106上所得的電壓確定輸入節點106中是否存在短路。當測試電流施加到輸入節點106時，保護電路206可將切換裝置104設定(例如維持)在第一狀態以將輸入節點106與輸入電壓隔離。另外，保護電路206可致使(例如經由到用於DC-DC轉換器108的控制202的信號)設定DC-DC轉換器108使得輸入節點106並不經由DC-DC轉換器108短路到接地。耦合到輸入節點106的任何其它可控制元件還可經設定使得在元件恰當地運作的情況下不存在經由那些元件從輸入節點106到接地的短路。
如果不存在到耦合到輸入節點106的接地的短路(即，輸入節點106和耦合到其上的元件恰當地工作)，那麼將測試電流施加到輸入節點106將致使輸入節點106上的電壓升高。如果存在耦合到輸入節點106的短路，那麼將測試電流施加到輸入節點106將產生輸入節點106上的極少電壓升高或無電壓升高。因此，保護電路206可經配置以通過當測試電流施加到輸入節點上時感測輸入節點上的電壓且將感測到的電壓與最小電壓臨界值比較來檢測輸入節點106上的短路(方塊306)。
如果輸入節點106上的電壓高於臨界值，那麼輸入節點106上很可能不存在短路，且保護電路206通過使得能夠將輸入電壓耦合到輸入節點106(如上文所論述)而回應(方塊308)。如果輸入節點106上的電壓低於臨界值，那麼輸入節點106上很可能存在短路，且保護電路206通過限制輸入電壓耦合到輸入節點106(如上文所論述)而回應(方塊310)。在一實例中，保護電路206可在施加測試電流之後在感測輸入節點106上的電 壓之前等待等待週期。也就是說，保護電路206可開始施加測試電流且繼續施加測試電流至少直至感測到輸入節點106上的電壓為止。保護電路206可在測試電流初始地施加到輸入節點106時開始等待週期，且在等待週期結束時感測輸入節點106上的電壓。等待週期可用於使得能夠由測試電流解決任何匯流排電容，從而允許輸入節點106上的電壓升高到高於臨界值。等待週期的持續時間可在系統100的設計期間基於輸入節點106的已知電容和/或基於經驗測試來選擇。
可在系統100的設計期間選擇測試電流的量值和所述臨界值使得當輸入節點106上存在短路時輸入節點106上的電壓不大可能升高到高於臨界值，但在輸入節點106上不存在短路時將升高到高於臨界值。另外，測試電流可設定為充分小於穿過輸入節點106的正常操作電流以減小測試電流自身導致對耦合到輸入節點106的任何短路元件的顯著損壞(例如冒煙、著火等)的可能性。
在一實例中，輸入節點106上的正常操作電壓處於0到23伏特的範圍內，且輸入節點106上的正常操作電流處於0到6安培的範圍內。在此實例中，用於確定輸入電壓何時存在於輸入節點116處的輸入電壓存在臨界值為2伏特。另外，在此實例中，測試電流為5mA，且用於確定輸入節點106上是否存在短路的最小電壓臨界值為2伏特。
圖4為施行系統100的切換裝置104、DC-DC轉換器108和控制器110的實例電路400的電路圖。如所示，來自AC-DC適配器的輸入電壓施加到輸入節點116。參看圖4，切換裝置104也稱為“AGATE”104。AGATE 104可與另一切換裝置402(在本文中也被稱作“SGATE”402)串 聯耦合。AGATE 104和SGATE 402串聯耦合在DC供應節點116與輸入節點106之間以將輸入節點106與DC供應節點116選擇性地隔離。在此實例中，AGATE 104通過阻止電流從輸入節點116到輸入節點106而提供選擇性前向隔離。SGATE 402通過阻止電流從輸入節點106到輸入節點116而提供選擇性後向隔離。SGATE 402和AGATE 104可以組合形式設定到相應第一(例如不導電)狀態，其中在兩個方向上在輸入節點116與輸入節點106之間限制電流流動；以及設定到相應第二(例如，導電)狀態，其中電流在兩個方向上在輸入節點116與輸入節點106之間自由流動。
在此實例中，SGATE 402包括第一場效應電晶體FET，且AGATE 104包括第二FET。當第一FET處於導電狀態時，電流從輸入節點106自由流動到輸入節點116。當第一FET處於不導電狀態時，限制電流從輸入節點106流動到輸入節點116。同樣，當第二FET處於導電狀態時，電流從輸入節點116自由流動到輸入節點106。當第二FET處於不導電狀態時，限制電流從輸入節點116流動到輸入節點106。
電路400包含第一二極體410，其與第一FET並聯且經連接使得電流在前向方向中自由流動穿過第一FET周圍的第一二極體410，在朝向輸入節點116的方向中被限制在第一FET周圍。同樣，第二二極體412與第二FET並聯且經連接使得電流在朝向輸入節點116的方向中自由流動穿過第二FET周圍的第二二極體412，且電流流動在朝向輸入節點106的方向中被限制在第二FET周圍。
在一實例中，第一FET和第二FET為金屬氧化物半導體場效應電晶體(MOSFET)。在其它實例中，不包含SGATE 402和/或第一和第 二二極體410、412。在另外其它實例中，二極體410為第一FET的體二極體，且二極體412為第二FET的體二極體。
在此實例中，感測電阻器404和電容器406耦合到輸入節點106。電容器406的故障可導致穿過電容器406的輸入節點106上的短路。在無本文施行的保護方案的情況下，此短路可致使大電流流動穿過電容器406且導致冒煙和/或著火。
如上文所論述，DC到DC轉換器108耦合到輸入節點106，且經配置以轉換輸入節點106上的電壓以將所要直流電(DC)電壓提供到輸出節點112。在此實例中，DC到DC轉換器108包含多個切換裝置(例如，FET)和一電感器。然而，應理解，可使用任何合適的DC到DC轉換器108，包含降壓轉換器、升壓轉換器、降壓-升壓轉換器等。
在一實例中，輸出節點112為用於電子裝置的電力軌。輸出節點112可具有耦合到其上的電容器408。另外，任何合適的元件可耦合到輸出節點112以自其提取電力。此些組件可包含(但不限於)一或多個處理裝置和相關元件和/或電池和相關聯電池充電電路。
控制器110可施行在例如如圖4中所展示的封裝積體電路(IC)等封裝電路上。正如已知，封裝IC包含電路(所述電路上方具有模制化合物)和用於將經囊封電路耦合到外部元件的多個暴露端子。可使用任何合適的模制化合物，例如熱固性材料、熱固性環氧樹脂或熱塑性材料。封裝IC的端子的子集可包含用於將IC的內部電路耦合到外部元件的多個端子422-432。舉例來說，可經由端子的子集427-430將用於DC-DC轉換器的控制202耦合到DC-DC轉換器108的FET的相應閘極來控制其操作。控制 202還可經由端子431耦合到輸出電壓匯流排112。
圖4還展示輸入節點保護電路206的實例電路圖。保護電路206可包含第一比較器413，其將輸入節點116處的電壓(基於分壓器414)與輸入電壓存在臨界值比較。第一比較器413經由控制器110的端子422耦合到輸入節點116處的電壓。比較器的輸出可耦合到狀態機416，狀態機416施行保護電路206的決策邏輯。
保護電路206還可包含旁通電流路徑418，其串聯耦合在輸入節點116(經由端子424)與輸入節點106(經由端子426)之間，且與AGATE 104並聯。旁通電流路徑418經配置以在AGATE 104處於不導電狀態時產生測試電流且將測試電流提供到輸入節點106(經由端子426)。在此實例中，測試電流從輸入電壓匯出，輸入電壓是端子424處的電壓。在圖4中展示的實例中，旁通電流路徑418包含電流源，其可由狀態機416控制以將測試電流提供到輸入節點106。電流源可包含線性地驅動以控制測試電流的電晶體。理想地，電流源經控制以將測試電流限制到比正常操作電流小得多的(例如，小於其25%)的值，以減小歸因於輸入節點106上的短路致使顯著的進一步損壞的可能性。在替代實例中，旁通電流路徑418可包含電阻器以提供測試電流。
保護電路206還可包含第二比較器420，其將輸入節點106上的電壓(端子426處的電壓)與最小電壓臨界值比較。第二比較器420的輸出提供到狀態機416。
狀態機416經配置以基於來自第一比較器413和第二比較器420的輸入在旁通電流路徑418中提供適當信號來控制AGATE 104以及適 當信號來控制電流源，以施行本文論述的保護方案。明確地說，狀態機416可經由端子425耦合到AGATE 104的閘極以將AGATE 104設定在導電或不導電狀態以控制輸入節點106與輸入電壓的隔離。在一實例中，來自狀態機416的用以控制AGATE 402的信號是邏輯信號，其中第一邏輯值(例如，高)將AGATE 402設定到導電狀態，且反向邏輯值(例如，低)將AGATE 402設定到不導電狀態。在包含提供逆向路徑隔離的SGATE 402的實例中，狀態機416還可經由從端子423提供的信號控制SGATE 402。在此實例的一實施方案中，狀態機416可同時將SGATE 402和AGATE 104設定到導電狀態以使得能夠利用DC-DC轉換器108回應於確定輸入節點106上不存在短路使恰當電流流動穿過輸入節點106。還可使用控制SGATE 402的其它方法。
狀態機416可使用任何合適的元件施行，包含(但不限於)組合邏輯、可程式設計邏輯(例如，FPGA)和/或一或多個處理裝置(例如，微控制器)。另外，在一些實例中，用於施行狀態機416的元件還可施行用於DC-DC轉換器108的控制202。在其它實例中，單獨元件可用於施行每一者。控制器110可經由端子432耦合到接地。
實例實施例
實例1包含一種系統，所述系統包括：DC到DC轉換器，其將輸入節點上的電壓轉換為輸出節點上的電壓；切換裝置，其串聯耦合在輸入電壓與輸入節點之間，所述切換裝置經配置以將輸入電壓與輸入節點選擇性地隔離；以及控制器，其耦合到輸入節點且耦合到切換裝置，所述控制器經配置以：將測試電流施加到輸入節點，在測試電流施加到輸入 節點時在輸入節點上的電壓高於臨界值的情況下使切換裝置能夠從不導電狀態切換到導電狀態；以及在測試電流施加到輸入節點時在輸入節點上的電壓低於臨界值的情況下限制切換裝置從不導電狀態切換到導電狀態。
實例2包含實例1的系統，其中電流源包含在旁通電流路徑中，所述旁通電流路徑串聯耦合在DC供應節點與輸入節點之間，所述旁通電流路徑與切換裝置並聯，其中測試電流從DC供應節點處的輸入電壓匯出。
實例3包含實例2的系統，其中控制器經配置以：確定何時存在輸入電壓；以及回應於存在輸入電壓將測試電流施加到電流源。
實例4包含實例3的系統，其中控制器經配置以：將等待週期之後輸入節點上的電壓與非短路臨界值比較，所述等待週期在測試電流施加到輸入節點時開始。
實例5包含實例1-4中的任一者的系統，其中輸出節點經配置以將電壓提供到系統元件和電池中的一或多者。
實例6包含實例1-5中的任一者的系統，其中DC到DC轉換器為降壓轉換器、升壓轉換器或降壓-升壓轉換器中的一者。
實例7包含實例1-6中的任一者的系統，其中輸入電壓由AC到DC適配器提供。
實例8包含實例1-7中的任一者的系統，其中切換裝置包含場效應電晶體(FET)。
實例9包含實例1-8中的任一者的系統，其中使切換裝置能夠從不導電狀態切換到導電狀態包含將切換裝置從不導電狀態切換到導電 狀態，其中限制切換裝置從不導電狀態切換到導電狀態包含將切換裝置保持在不導電狀態。
實例10包含一種DC到DC控制器電路，所述DC到DC控制器電路包括：多個端子，其用於耦合到外部電路；控制電路，其耦合到所述多個端子的第一子集，所述端子的第一子集經配置以耦合到DC到DC轉換器的一或多個場效應電晶體(FET)的一或多個閘極，所述控制電路經配置以經由所述一或多個閘極控制DC到DC轉換器的操作；電流源，其耦合到所述多個端子的第二端子，所述第二端子經配置以耦合到用於DC到DC轉換器的輸入節點；模制化合物，其在控制電路和電流源上方，其中所述多個端子從模制化合物暴露；其中所述控制電路耦合到所述多個端子的第三端子，所述第三端子經配置以耦合到在DC供應節點與用於DC到DC轉換器的輸入節點之間串聯的切換裝置，其中所述控制電路經配置以從第三端子提供第一信號，所述第一信號經配置以在來自電流源的測試電流提供在第二端子處時基於第二端子處的電壓是否高於第一臨界值而將切換裝置從不導電狀態切換到導電狀態。
實例11包含實例10的電路，其中控制電路經配置以從第三端子提供第二信號，所述第二信號經配置以在測試電流提供在第二端子處時在第二端子處的電壓低於第一臨界值的情況下將切換裝置保持在不導電狀態中。
實例12包含實例11的電路，其中切換裝置包含場效應電晶體(FET)，其中第三端子被配置成耦合到FET的閘極。
實例13包含實例12的電路，其中第一信號和第二信號各自 為邏輯信號，其中第一信號為第二信號的逆轉形式。
實例14包含實例10-13中的任一者的電路，其中控制電路經配置以響應於第二端子處的電壓高於第一臨界值而提供第一信號。
實例15包含實例10-14中的任一者的電路，其中電流源串聯耦合在所述多個端子的第四端子與第二端子之間，所述第四端子經配置以耦合到DC供應節點，其中切換裝置串聯耦合在DC供應節點與輸入節點之間，切換裝置經配置以將DC供應節點處的電壓與輸入節點選擇性地隔離，其中電流源經配置以從輸入電壓匯出測試電流。
實例16包含實例15的電路，其中控制電路經配置以感測第四端子處的電壓，且回應於第四端子處的電壓升高到高於第二臨界值而在第二端子處提供測試電流。
實例17包含實例16的電路，其中控制電路經配置以將等待週期之後第二端子處的電壓與第一臨界值比較，所述等待週期在測試電流提供在第二端子處時開始。
實例18包含一種將輸入電壓施加到DC到DC轉換器的輸入節點的方法，所述方法包括：將輸入電壓與電壓存在臨界值比較；回應於輸入電壓升高到高於輸入電壓存在臨界值而控制電流源以將從輸入電壓匯出的測試電流提供到輸入節點；將測試電流施加到輸入節點上時輸入節點上的電壓與非短路臨界值比較；如果輸入節點上的電壓高於非短路臨界值，那麼使得能夠將輸入電壓耦合到輸入節點；以及如果輸入節點上的電壓低於非短路臨界值，那麼限制輸入電壓耦合到輸入節點。
實例19包含實例18的方法，其中提供測試電流包含從輸入 電壓匯出測試電流。
實例20包含實例18-19中的任一者的方法，其中使得能夠將輸入電壓耦合到輸入節點包含使串聯耦合在輸入電壓與輸入節點之間的切換裝置能夠從不導電狀態切換到導電狀態，且其中限制輸入電壓耦合到輸入節點包含限制切換裝置從不導電狀態切換到導電狀態。
實例21包含實例20的方法，其中使切換裝置能夠從不導電狀態切換到導電狀態包含將切換裝置從不導電狀態切換到導電狀態，其中限制切換裝置從不導電狀態切換到導電狀態包含將切換裝置保持在不導電狀態。
實例22包含實例18-21中的任一者的方法，其中將輸入節點上的電壓與非短路臨界值比較包含將等待週期之後輸入節點上的電壓與非短路臨界值比較，所述等待週期在測試電流施加到輸入節點時開始。
100‧‧‧系統
102‧‧‧AC到DC適配器
104‧‧‧切換裝置
106‧‧‧輸入匯流排
108‧‧‧DC-DC轉換器
110‧‧‧控制器
112‧‧‧輸出匯流排
114‧‧‧負載
116‧‧‧輸入電壓節點

Claims (22)

  1. 一種系統，其包括：DC到DC轉換器，其將輸入節點上的電壓轉換為輸出節點上的電壓；切換裝置，其串聯耦合在DC供應節點與所述輸入節點之間，所述切換裝置經配置以將所述DC供應節點與所述輸入節點選擇性地隔離；以及控制器，其耦合到所述輸入節點且耦合到所述切換裝置，所述控制器經配置以：將測試電流施加到所述輸入節點；在所述測試電流施加到所述輸入節點時在所述輸入節點上的電壓高於臨界值的情況下使得所述切換裝置能夠從不導電狀態切換到導電狀態；以及在所述測試電流施加到所述輸入節點時在所述輸入節點上的所述電壓低於所述臨界值的情況下限制所述切換裝置從所述不導電狀態切換到所述導電狀態。
  2. 根據請求項1所述的系統，其中所述控制器包含串聯耦合在所述DC供應節點與所述輸入節點之間的旁通電流路徑，所述旁通電流路徑與所述切換裝置並聯，所述旁通電流路徑經配置以從所述DC供應節點處的輸入電壓匯出所述測試電流，且將所述測試電流提供到所述輸入節點。
  3. 根據請求項2所述的系統，其中所述控制器經配置以：確定何時存在所述輸入電壓；以及回應於存在所述輸入電壓將所述測試電流施加到所述輸入節點。
  4. 根據請求項3所述的系統，其中所述控制器經配置以： 將等待週期之後所述輸入節點上的電壓與所述臨界值比較，所述等待週期在所述測試電流施加到所述輸入節點時開始。
  5. 根據請求項1所述的系統，其中所述輸出節點經配置以將電壓提供到系統元件和電池中的一或多者。
  6. 根據請求項1所述的系統，其中所述DC到DC轉換器為降壓轉換器、升壓轉換器或降壓升壓轉換器中的一者。
  7. 根據請求項1所述的系統，其中所述輸入電壓由AC到DC適配器提供。
  8. 根據請求項1所述的系統，其中所述切換裝置包含場效應電晶體(FET)。
  9. 根據請求項1所述的系統，其中使所述切換裝置能夠從不導電狀態切換到導電狀態包含將所述切換裝置從所述不導電狀態切換到所述導電狀態，其中限制所述切換裝置從所述不導電狀態切換到所述導電狀態包含將所述切換裝置保持在所述不導電狀態中。
  10. 一種DC到DC控制器電路，其包括：多個端子，其用於耦合到外部電路；控制電路，其耦合到所述多個端子的第一子集，所述端子的第一子集經配置以耦合到DC到DC轉換器的一或多個場效應電晶體(FET)的一或多個閘極，所述控制電路經配置以經由所述一或多個閘極控制所述DC到DC轉換器的操作；電流源，其耦合到所述多個端子的第二端子，所述第二端子經配置以 耦合到用於所述DC到DC轉換器的輸入節點；以及模制化合物，其在所述控制電路和電流源上方，其中所述多個端子從所述模制化合物暴露；其中所述控制電路耦合到所述多個端子的第三端子，所述第三端子經配置以耦合到在DC供應節點與用於所述DC到DC轉換器的所述輸入節點之間串聯的切換裝置，其中所述控制電路經配置以從所述第三端子提供第一信號，所述第一信號經配置以在來自所述電流源的測試電流提供在所述第二端子處時基於所述第二端子處的電壓是否高於第一臨界值而將所述切換裝置從不導電狀態切換到導電狀態。
  11. 根據請求項10所述的電路，其中所述控制電路經配置以從所述第三端子提供第二信號，所述第二信號經配置以在所述測試電流提供在所述第二端子處時在所述第二端子處的所述電壓低於所述第一臨界值的情況下將所述切換裝置保持在所述不導電狀態中。
  12. 根據請求項11所述的電路，其中所述切換裝置包含場效應電晶體(FET)，其中所述第三端子被配置成耦合到所述FET的閘極。
  13. 根據請求項12所述的電路，其中所述第一信號和所述第二信號各自為邏輯信號，其中所述第一信號為所述第二信號的逆轉形式。
  14. 根據請求項10所述的電路，其中所述控制電路經配置以響應於所述第二端子處的所述電壓高於所述第一臨界值而提供所述第一信號。
  15. 根據請求項10所述的電路，其中所述電流源串聯耦合在所述多個端子的第四端子與所述第二端子之間，所述第四端子經配置以耦合到DC供應 節點，其中所述切換裝置串聯耦合在所述DC供應節點與所述輸入節點之間，所述切換裝置經配置以將所述DC供應節點處的所述電壓與所述輸入節點選擇性地隔離，其中所述電流源經配置以從所述輸入電壓匯出所述測試電流。
  16. 根據請求項15所述的電路，其中所述控制電路經配置以感測所述第四端子處的所述電壓，且回應於所述第四端子處的所述電壓升高到高於第二臨界值而在所述第二端子處提供所述測試電流。
  17. 根據請求項16所述的電路，其中所述控制電路經配置以將等待週期之後所述第二端子處的電壓與所述第一臨界值比較，所述等待週期在所述測試電流提供在所述第二端子處時開始。
  18. 一種將輸入電壓施加到DC到DC轉換器的輸入節點的方法，所述方法包括：將輸入電壓與電壓存在臨界值比較；回應於所述輸入電壓升高到高於所述輸入電壓存在臨界值而控制電流源以將從所述輸入電壓匯出的測試電流提供到所述輸入節點；將所述測試電流施加到所述輸入節點上時所述輸入節點上的電壓與非短路臨界值加以比較；如果所述輸入節點上的所述電壓高於所述非短路臨界值，那麼使所述輸入電壓能夠耦合到所述輸入節點；以及如果所述輸入節點上的所述電壓低於所述非短路臨界值，那麼限制所述輸入電壓耦合到所述輸入節點。
  19. 根據請求項18所述的方法，其中提供測試電流包含從所述輸入電壓匯出所述測試電流。
  20. 根據請求項18所述的方法，其中使所述輸入電壓能夠耦合到所述輸入節點包含使串聯耦合在所述輸入電壓與所述輸入節點之間的切換裝置能夠從不導電狀態切換到導電狀態，且其中限制所述輸入電壓耦合到所述輸入節點包含限制所述切換裝置從所述不導電狀態切換到所述導電狀態。
  21. 根據請求項20所述的方法，其中使所述切換裝置能夠從不導電狀態切換到導電狀態包含將所述切換裝置從所述不導電狀態切換到所述導電狀態，其中限制所述切換裝置從所述不導電狀態切換到所述導電狀態包含將所述切換裝置保持在所述不導電狀態中。
  22. 根據請求項18所述的方法，其中將所述輸入節點上的電壓與所述非短路臨界值比較包含將等待週期之後所述輸入節點上的所述電壓與所述非短路臨界值比較，所述等待週期在所述測試電流施加到所述輸入節點時開始。
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