TWI732188B - 帶有旁路開關的電感器 - Google Patents

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Abstract

本發明有些設備和相關方法與封裝電路模組適配電感元件並藉由旁路開關與電感器構成並聯配置的主動操作電導調製設備相關。在說明性示例中，旁路開關可以是一個由兩個反串聯連接的金屬氧化物半導體場效應電晶體組成的可控雙向開關。在某些具體體現形式中，封裝模組可能包含一個主開關和/或續流整流器(例如同步整流器)，作為降壓開關式電源運行。在操作中，旁路開關可選擇性循環通過旁路開關的電感器電流，例如，為了控制從電感器到負載的能量轉移的時間和/或數量。在某些實際執行中，可藉由操作旁路開關，動態調製通過降壓開關式電源中電感器終端的導電率，從而強化各種運行模式下的電路性能。

Description

帶有旁路開關的電感器
本發明的各類實施方式通常與開關模式電源的相應元件和方法有關。
電子設備用各種各樣的方法接收功率。例如，消費類電子設備可以從壁式插座(例如：主電源)或各類可攜式電源(例如：電池、可再生發電源、發電機)處接收功率。電池供電的設備具有操作時限，具體取決於電池容量和平均電流消耗。電池供電設備的製造商可努力降低其產品的平均電池電流，以實現電池更換或者充電操作之間更長的間隔使用時間。在某些示例中，主電源供電設備的製造商可努力提高其產品的功效，以儘量減少熱負荷和/或儘量提高消耗每瓦特功率所得到的效能。
在某些電子設備中，可以藉由各類電壓轉換電路，將輸入電壓供給(例如：電池輸入、整流主電源、中間直流電源)轉換為另一不同的電壓。作為電壓轉換電路的開關模式電源因其高效受到歡迎，從而頻繁應用於各類電子設備。
開關模式電源應用開關設備轉換電壓，這些設備在接通時電阻非常低，在斷開時電阻非常高。開關模式電源可在一段時間內給輸出電感器充電， 並在後續期間釋放部分或全部電感器能量。輸出能量可輸送至輸出電容器組，後者藉由濾波生成直流輸出電壓。在降壓衍生的開關模式電源中，處於穩定狀態的輸出電壓可近似為輸入電壓乘工作週期；此處的工作週期為導通開關的接通續時間除以其一個開關週期的相應接通續時間與斷開時間的總和。
本發明的某些器械和相關方法關聯到具有三象限電橋(TQB)的降壓衍生開關模式電源；該電橋藉由與電感器並聯的旁路開關形成。在一示例中，作為對降低平均負載需求的反應，可對旁路開關加以配置，使其以第一種模式運行，在高端開關和低端開關斷開的情況下，接通旁路開關以選擇性地經過旁路開關流通電感器電流。在第二種模式中，可以斷開旁路開關以使電感器電流流通經過(例如)輸出電容器和低端開關。在三象限電橋的某些實施中，可以(例如)操作旁路開關，選定時間，將可控的一定量儲存於電感器中的能量轉移至輸出電容器，作為對降低平均負載需求的反應，同時減少瞬態干擾。
某些器械和相關方法關聯到藉由封裝電路模組中電感元件主動操作的電導調製器械；該電路模組藉由旁路開關，與電感器並聯配置形成。在一示例中，旁路開關可以是由(例如)兩個反串聯連接的金屬-氧化物-半導體場效應電晶體所形成的可控雙向開關。在某些實施方式中，封裝模組可包含一個主開關和/或一個續流整流器(例如：同步整流器)，後者可作為降壓衍生開關模式電源運行。在運行中，旁路開關可以選擇性地讓電感器電流通過它自身，(例如)以控制將能量從電感器轉移至負載的定時和/或數量。在某些實施方式中，(例如)可以藉由運行旁路開關來動態調節降壓衍生開關模式電源中電感器終端上的導電率，從而增強許多運行模式下的電路性能。
各種不同的實施方式可實現一項或多項優勢。藉由降低正負負載瞬態期間將電壓電位保持在規格範圍內所需的散裝電容，可以實現功率密度的改進；例如：處理器負載的瞬態。各種不同的實施方式藉由充分降低散裝電容實現過度負載電流瞬態期間的電壓調節，從而取得體積、成本、重量和電路板面積的大幅降低。經改進的瞬態反應在減弱噪聲並提高效率的同時還具有其他一些優勢。
降低輸出電容可以實現一項或多項優勢。例如，電容降低可減少成本、所需電路板空間、重量、組裝成本、組裝時間、產品可靠性和產品耐久性。在某些示例中，三象限電橋(TQB)可提高各類開關模式電源的效率。三象限電橋的各類不同實施方法可以更有效地利用儲存在一輸出電感器中的能量，例如：經由改變與電感器串聯的旁路開關中通過的雙向電流流量，導致輸出負載需求突然發生變化時。相應地，三象限電橋可大幅降低各類開關模式電源輸出電壓供給中的瞬態輸出電壓峰值和谷值。各類三象限電橋可減小各種不同開關模式電源所需的輸出電容量。各類三象限電橋還可以減小作用於各種不同開關模式電源輸出電壓供給的電壓抑制器件的大小、重量和成本。
某些實施有利於減小或者基本避免過剩能量流入輸出電容器，例如在負載突降期間。某些實施方式允許在負載突降後，以預定的速度，選擇性地將儲存在受控釋放用電感器中的能量釋放到輸出電容器。在某些示例中，能夠可控地耗散過剩能量，以處理負載突降效應。某些實施可以保護負載電路，例如：在輸出電容器上有過剩電壓偏差時，藉由對輸出電壓加以鉗位，來保護負載電路。某些實施可以提供電感器旁路，從而加速瞬態反應和/或消除低至高轉換期間開關節點的鳴響。更進一步，(例如)在斷續導電模式(DCM)期間，三象限電橋運行可包括對鳴響的阻尼。在一示例中，各類實施方式可以在一種 運行模式下，於高電流至低電流的負載轉移期間流通電感器電流，以限制輸出電源上的過電壓。在某些示例中，三象限電橋在運行時可以釋放和/或耗散經由降壓衍生功率變換模組電感器流通的能量。
某些器械和相關方法關聯到具有三象限電橋(TQB)的降壓衍生開關模式電源的多模驅動器；該電橋藉由與電感器並聯的旁路開關(BPS)形成。例如在一示例中，可以對多模驅動器進行配置，使其對負載條件做出反應，在多個不同模式下運行BPS。在以多個模式運行BPS時，可以任意組合(例如)全開、受控電阻、受控電流和受控電壓。在某些示例中，旁路開關驅動器可以在降壓開關驅動器外部的獨立電路中形成。某些實施方式可以將多模驅動器與BPS一起封裝。在各種不同實施中，多模驅動器有利於改進(例如)基於反應負載動態的多模運行的效率和負載瞬態反應性能。
U1,U2,U3,U4,U5:驅動器
OUT,OUT1,OUT2:輸出終端
IN,IN1,IN2:輸入終端
Q1,Q2:場效應電晶體
VOUT:輸出節點
SWN:開關節點
GND:參考節點
IC1:控制器
C1:輸出電容器
L1:輸出電感器
CONT,CONT1,CONT2,CONT3,CONT4:控制輸入終端
COM:公共輸入終端
SW1,SW2,SW3,SW4:半導體開關
D1:閘極驅動器電路
ITQB:電流
100:瞬態負載抑制示例
105:三象限電橋電路
110:降壓衍生SMPS
115:輸出電感器
120:負載需求
125:高負載狀態
130:較低負載狀態
135:輸出電壓供給
145,150:輸出電壓反應
140:負載
155:電腦
200A:三象限電橋實施
200B:第一後負載突降過程
205,210,215,220,225,230:步驟
300A:三象限電橋實施
300B:第二後負載突降過程
305,310,315,320,325,330:步驟
400B:第三後負載突降過程
400A:三象限電橋實施
405,410,415:步驟
505A,505B:輸出電壓
510A,510B:電壓
515A,515B:瞬態浪湧
520,520A,520B,525B,530B:電流
600A:三象限電橋實施
600B:第一輸出電壓鉗位過程
605,610,615,620,625,630,635,640:步驟
700B:第二輸出電壓鉗位過程
700A:三象限電橋實施
705,710,715,720,725,730,735:步驟
800B:瞬態加速過程
800A:三象限電橋實施
805,810,815,820,825,830,835:步驟
900B:開關節點鳴響抑制過程
900A:三象限電橋實施
905,910,915,920,925,930:步驟
1000C:非連續模式開關損耗抑制過程
1000B:非連續模式鳴響抑制過程
1000A:三象限電橋實施
1005,1010,1015,1020,1025,1030,1035,1040,1045,1050,1055,1060,1065:步驟
1100:滯後感應能釋放操作
1105:輸出電壓
1110:預定上限
1115:旁路開關閘控訊號
1120:預定下限
1200:恆定斷開時間感應能釋放操作
1205:輸出電壓
1210:下限閾值
1300:操作
1400,1800:三象限電橋
1500,1600,1900,2000:主動電感器
2100A,2100B,2200A-D,2300A-D:總成
各類實施方式的詳情參見圖式和下文的說明。其他特性和優勢將在具體實施方式、圖式以及權利要求中披露。
第1圖描繪了抑制降壓衍生開關模式電源(BPS)的瞬態負載反應的典型三象限電橋(TQB)。
第2A圖描繪了在BPS上實施，運行第一後負載突降(PLD1)功能的典型三象限電橋。
第2B圖描繪了在BPS上實施，運行第一後負載突降(PLD1)功能的典型三象限電橋的流程視圖。
第3A圖描繪了在BPS上實施，運行第二後負載突降(PLD2)功能的典型三象限電橋。
第3B圖描繪了在BPS上實施，運行第二後負載突降(PLD2)功能的典型三象限電橋的流程視圖。
第4A圖描繪了在BPS上實施，運行第三後負載突降(PLD3)功能的典型三象限電橋。
第4B圖描繪了在BPS上實施，運行第三後負載突降(PLD3)功能的典型三象限電橋的流程視圖。
第5A圖描繪了沒有進行典型三象限電橋實施時BPS反應的圖表視圖。
第5B圖描繪了進行典型三象限電橋實施時BPS反應的圖表視圖。
第6A圖描繪了實施於BPS且運行第一輸出電壓鉗位(OVC1)功能的典型三象限電橋。
第6B圖描繪了實施於BPS且運行第一輸出電壓鉗位(OVC1)功能的典型三象限電橋的流程視圖。
第7A圖描繪了實施於BPS且運行第二輸出電壓鉗位(OVC2)功能的典型三象限電橋。
第7B圖描繪了實施於BPS且運行第二輸出電壓鉗位(OVC2)功能的典型三象限電橋的流程視圖。
第8A圖描繪了實施於BPS且運行瞬態加速(TSU)功能的典型三象限電橋。
第8B圖描繪了實施於BPS且運行瞬態加速(TSU)功能的典型三象限電橋的流程視圖。
第9A圖描繪了實施於BPS且運行開關節點鳴響抑制(SNRS)功能的典型三象限電橋。
第9B圖描繪了實施於BPS且運行開關節點鳴響抑制(SNRS)功能的典型三象限電橋的流程視圖。
第10A圖描繪了實施於BPS且運行非連續模式(DCM)的典型三象限電橋。
第10B圖描繪了實施於BPS且運行非連續模式(DCM)鳴響抑制(DCMRS)功能的典型三象限電橋的流程視圖。
第10C圖描繪了實施於BPS且運行非連續模式(DCM)開關損耗抑制(DCMSLS)功能的典型三象限電橋的流程視圖。
第11圖描繪了實施於BPS的三象限電橋的典型滯後感應能釋放操作的圖表視圖。
第12圖描繪了實施於BPS的三象限電橋的典型恆定斷開時間感應能釋放操作的圖表視圖。
第13圖描繪了實施於BPS的三象限電橋的典型恆定接通時間感應能釋放操作的圖表視圖。
第14圖描繪了典型三象限電橋的圖解視圖。
第15圖描繪了典型主動電感器的圖解視圖。
第16圖描繪了包含具有共用源的P-通道溝槽場效應電晶體的典型主動電感器圖解視圖。
第17圖描繪了一典型三象限電橋的圖解視圖。
第18圖描繪了一典型三象限電橋的圖解視圖。
第19圖描繪了一典型主動電感器的圖解視圖。
第20圖描繪了一典型主動電感器的圖解視圖。
第21A圖描繪了包含按共汲極配置佈局的N-通道溝槽場效應電晶體的典型四終端主動電感器總成圖解視圖。
第21B圖描繪了包含按共汲極配置佈局的P-通道溝槽場效應電晶體的典型四終端主動電感器總成圖解視圖。
第22A圖描繪了包含按共源極配置佈局的N
Figure 108108082-A0305-02-0009-41
-通道溝槽場效應電晶體的典型三終端主動電感器總成圖解視圖。
第22B圖描繪了包含按共源極配置佈局的P-通道溝槽場效應電晶體的典型三終端主動電感器總成圖解視圖。
第22C圖描繪了包含按共汲極配置佈局的N-通道溝槽場效應電晶體的典型三終端主動電感器總成圖解視圖。
第22D圖描繪了包含按共汲極配置佈局的P-通道溝槽場效應電晶體的典型三終端主動電感器總成圖解視圖。
第23A圖描繪了包含按共源極配置佈局的N-通道溝槽場效應電晶體，具有積體驅動器的典型三終端主動電感器總成圖解視圖。
第23B圖描繪了包含按共源極配置佈局的P-通道溝槽場效應電晶體，具有積體驅動器的典型三終端主動電感器總成圖解視圖。
第23C圖描繪了包含按共汲極配置佈局的N-通道溝槽場效應電晶體，具有積體驅動器的典型三終端主動電感器總成圖解視圖。
第23D圖描繪了包含按共汲極配置佈局的P-通道溝槽場效應電晶體，具有積體驅動器的典型三終端主動電感器總成圖解視圖。
各類圖紙中的相同元件符號表示相同的元件。
為了幫助理解，本文件組織如下。首先，參照第1圖簡要介紹三象限電橋和代表性電腦產品中的典型實施。第二步，參照第2A圖至第10C圖說明 各類典型三象限電橋的各類典型運行模式。接著，參照第11圖至第13圖提供進一步解釋性討論，說明典型三象限電橋的感應能管理改進。最後，參照第14圖至第23D圖展示典型三象限電橋的封裝和電路配置實施方式，以解釋說明諸如成本、引出線、靈活性和尺寸之類事項的改進。
第1圖描繪了抑制降壓衍生開關模式電源(SBPS)的瞬態負載反應的典型三象限電橋(TQB)。瞬態負載抑制示例100包含三象限電橋電路105。可將三象限電橋電路105耦合到降壓衍生SMPS(開關模式電源)110。三象限電橋電路105在SMPS控制器(圖中沒有顯示出)控制下，可以在幾種模式下運行。例如，三象限電橋電路105可以選擇性地再流通並釋放輸出電感器115中的能量。當負載需求120迅速改變時，輸出電感器115的選擇性再流通和能量釋放可以是有利的，例如從高負載狀態125至較低負載狀態130。
降壓衍生SMPS 110提供有輸出電壓供給135。輸出電壓供給135供應各類負載140。負載140可產生輸出電壓供給上的瞬態電流負載。典型負載需求120圖表中的三象限電橋電路105未在降壓衍生SMPS 110上實施；如該圖表所描繪，輸出電壓反應145可包含反應輸出電壓供給135上瞬態電流負載的相當大的擾動。當降壓衍生SMPS 110上實施三象限電橋電路105時，輸出電壓反應150得到相當好的調整，極大避免了更大的電壓擾動。
在描繪的示例中，降壓衍生SMPS 110在電腦155中實施。電腦155包含一個或多個降壓衍生SMPS 110，後者供應一個或多個負載140。在某些示例中，可規定負載140按輸入電壓運行，且電壓擾動受限。
第2A圖描繪了在旁路開關上實施且運行第一後負載突降(PLD1)功能的典型三象限電橋。三象限電橋實施200A包含高端場效應電晶體Q1。高端場效應電晶體Q1可接在通向直流輸入電源的汲極終端上，例如：訊號輸入端。 對高端場效應電晶體Q1加以配置，使之選擇性地接入通向直流輸入電源的輸出電感器L1的輸入終端。高端場效應電晶體Q1接在通向低端場效應電晶體Q2的汲極終端的源極終端上。對低端場效應電晶體Q2加以配置，使之選擇性地將輸出電流返還至輸出電感器L1。舉例來說，低端場效應電晶體Q2可以是同步整流器。高端場效應電晶體Q1和低端場效應電晶體Q2可以接在接通個別控制訊號的閘極終端上，例如：由開關模式電源控制晶片控制的來自一個或多個驅動器晶片的控制輸出。低端場效應電晶體Q2接在通向輸出電容器C1的負極終端的源極終端上。輸出電感器L1接在通向輸出電容器C1的正極終端的輸出終端上。
輸出電感器的輸入終端接入第一旁路場效應電晶體Q3的汲極終端。第一旁路開關Q3的源極終端接入第二旁路場效應電晶體Q4的源極終端。第二旁路場效應電晶體Q4接在通向輸出電感器輸出終端的汲極終端上。第一旁路場效應電晶體Q3和第二旁路場效應電晶體Q4可以接在接通個別控制訊號的閘極終端上，例如：由開關模式電源控制晶片控制的來自一個或多個驅動器晶片的控制輸出。舉例來說，第一旁路場效應電晶體Q3和第二旁路場效應電晶體Q4可以被稱作旁路開關Q3/Q4。輸出電容器C1可提供負載需求。
在本示例的旁路開關中，旁路開關Q3/Q4與輸出電感器並聯；在第一個模式中(例如：模式1)，作為對平均負載需求減小的反應，高端開關Q1斷開且旁路開關Q3/Q4接通，以選擇性地使電流從輸出電感器L1流通經過旁路開關Q3/Q4。在第二個模式中(例如：模式2)，旁路開關Q3/Q4斷開，以使電感器電流流通經過輸出電容器C1和低端場效應電晶體Q2整流器。第二個模式(例如：模式2)可選擇性地將儲存在輸出電感器L1中的受控數量能量轉移至輸出電容器C1。
所述操作可藉由捕獲輸出電感器內的能量，來有效利用輸出電感器電流(例如：藉由第一個模式(例如：模式1)下的旁路開關Q3/Q4，選擇性地流通輸出電感器電流)，直至藉由將能量釋放至負載，由負載消耗掉能量(例如：藉由第二個模式(例如：模式2)下的旁路開關Q3/Q4，選擇性地釋放輸出電感器電流)。
第2B圖描繪了實施於旁路開關上且運行第一後負載突降(PLD1)功能的典型三象限電橋的流程視圖。第一後負載突降過程200B在高端開關Q1斷開的情況下從步驟205開始啟動。在步驟205中，裝備有與BPS的輸出電感器L1並聯的旁路開關Q3/Q4。在下一個步驟210中，過程接收負載需求訊號。在某些示例中，負載需求訊號可表明輸出電流需求。在各類實施中，當輸出電流需求提高時，輸出電壓會降低且越過可能表明負載需求變化的預定閾值。在下一個步驟215中，過程決定負載需求方向。如果負載需求沒有減小，則過程跳回步驟210。如果負載需求減少了，則過程轉向步驟220。在步驟220中，過程決定運行模式。在各個示例中，可以依據輸出電壓決定運行模式。在某些實施中，可以由控制訊號決定運行模式。
如果確定的運行模式為再流通電感器電流，則過程轉向步驟225。在步驟225中，旁路開關Q3/Q4接通，以使輸出電感器L1中電流流通經過旁路開關Q3/Q4。然後過程轉向步驟210，於此重新開始並重複。
如果確定的運行模式是向負載提供電感器電流，則過程轉向步驟230。在步驟230中，方法是斷開旁路開關，以使電感器電流流通經過輸出電容器和續流整流器。然後過程轉向步驟210，並於此重新開始並重複。在該模式中，可以斷開低端場效應電晶體Q2，使得返回電流通過低端場效應電晶體Q2的本體 二極體。在某些示例中，可以接通低端場效應電晶體Q2，以使其獲得高效率並起到同步整流器的作用。
第3A圖描繪了實施於旁路開關並運行第二後負載突降(PLD2)功能的典型三象限電橋。三象限電橋實施300A包含三象限電橋實施200A中參照第2A圖說明的元件。如三象限電橋實施200A，輸出電容器C1可提供負載需求。
在本示例的旁路開關中，旁路開關Q3/Q4與輸出電感器並聯；在第一個模式中(例如：模式1)，作為對平均負載需求減小的反應，旁路開關Q3/Q4接通，以選擇性地使電流從輸出電感器L1流通經過旁路開關Q3/Q4。在第二個模式中(例如：模式2)，旁路開關Q3/Q4以線性模式運行，使得電感器電流流通經過輸出電容器C1和低端場效應電晶體Q2整流器。第二個模式(例如：模式2)可持續將儲存在輸出電感器L1中的受控數量能量轉移至輸出電容器C1。
第3B圖描繪了實施於旁路開關並運行第二後負載突降(PLD2)功能的典型三象限電橋的流程視圖。第二後負載突降過程300B從步驟305開始啟動。在步驟305中，裝備有與旁路開關的輸出電感器L1並聯的旁路開關Q3/Q4。在下一個步驟310中，過程接收負載需求訊號。再下一個步驟315中，過程決定負載需求方向。如果負載需求增大了，則過程跳回步驟310。如果負載需求減小了，則過程轉向步驟320。在步驟320中，過程決定運行模式。如果確定的運行模式是再流通電感器電流，則過程轉向步驟325。在步驟325中，旁路開關Q3/Q4接通，使得輸出電感器L1中的電流流通經過旁路開關Q3/Q4。
如果確定的運行模式是向負載提供電流，則過程轉向步驟330。在步驟330中，旁路開關Q3/Q4以線性模式運行，使得輸出電感器L1電流流通經過輸出電容器C1和低端場效應電晶體Q2。相應地，第二負載突降過程300B可以 藉由旁路開關Q3/Q4，在線性模式運行狀態下，以連續性更強的速率，選擇性地將儲存在輸出電感器L1中的受控數量能量釋放至輸出電容器C1。
第4A圖描繪了實施於BPS並運行第三後負載突降(PLD3)功能的典型三象限電橋。三象限電橋實施400A包含三象限電橋實施200A參照第2A圖說明的元件。如三象限電橋實施200A所述，輸出電容器C1可提供負載需求。
在本示例的BPS中，旁路開關Q3/Q4與輸出電感器L1並聯；作為對負載需求減小的反應，旁路開關Q3/Q4在受控狀態下以電阻模式運行，耗散儲存在電感器L1中的過剩能量。當負載在不久的將來可不需要能量的情形下，耗散掉儲存在電感器L1中的過剩能量可能有利；例如：負載斷開或者從BPS處斷開時。
第4B圖描繪了實施於旁路開關並運行第三後負載突降(PLD3)功能的典型三象限電橋的流程視圖。第三後負載突降過程400B從步驟405開始啟動。在步驟405中，裝備有與BPS輸出電感器L1並聯的旁路開關Q3/Q4。在下一個步驟410中，過程接收負載需求訊號。再下一個步驟415中，過程決定負載需求方向。如果負載需求增大了，則過程跳回步驟410。如果負載需求減小了，則過程轉向步驟420。在步驟420中，旁路開關Q3/Q4接通，選擇性地耗散儲存在輸出電感器L1中的受控數量能量。例如，可以在第一旁路場效應電晶體Q3的本體二極體中耗散能量。又例如，可以在第一旁路場效應電晶體Q3的電阻運行模式下耗散掉能量，可以獨自耗散或者與第一旁路場效應電晶體Q3的本體二極體共同耗散。又例如，可以在第二旁路場效應電晶體Q4的電阻運行模式下耗散掉能量，可以獨自耗散或者與電阻運行模式下第一旁路場效應電晶體Q3和/或第一旁路場效應電晶體Q3的本體二極體共同耗散。
第5A圖描繪了不進行典型三象限電橋實施的情況下BPS反應的圖表視圖。針對不進行典型三象限電橋實施情況下的BPS顯示輸出電壓505A。在510A確定的時刻，負載突然釋放大量電流消耗，例如負載可從50安培突然降落到5安培。由於更多的輸出電感器電流IL 520A定向流入輸出電容器而不是負載，作為對突然負載釋放的反應，輸出電壓505A增高。在描繪的示例中，輸出電壓505A包含32毫伏瞬態浪湧515A。
第5B圖描繪了實施典型三象限電橋情況下BPS反應的圖表視圖。針對實施典型三象限電橋情況下的BPS顯示輸出電壓505B。在510B確定的時刻，負載突然釋放大量電流消耗，例如負載可突然從50安培降落到5安培。由於更多的輸出電感器電流IL 520B定向流入輸出電容器而不是負載，作為對突然負載釋放的反應，輸出電壓505B增高。
在描繪的示例中，部分輸出電感器電流IL 520B定向流入三象限電橋實施。定向流入三象限電橋實施的電流被確認為ITQB 525B。所產生的流入輸出電容器的電流則為I△ 530B。相應地，由於所產生的流入輸出電容器的電流I△ 530B減小，輸出電壓505B也同樣減小。在描繪的示例中，輸出電壓505B包含15毫伏瞬態浪湧515B。
第6A圖描繪了實施於BPS並運行第一輸出電壓鉗位(OVC1)功能的典型三象限電橋。三象限電橋實施600A包含三象限電橋實施200A參照第2A圖說明的元件。如三象限電橋實施200A所述，輸出電容器C1可提供輸出電壓。
在本示例的旁路開關中，旁路開關Q3/Q4與輸出電感器L1並聯；旁路開關Q3/Q4受控以電阻模式運行，藉由低端場效應電晶體Q2鉗位輸出電容器C1上的輸出電壓。在一示例中，作為對超出預定閾值的輸出電容器C1上輸出電壓的反應，預程式化控制器可以在電阻模式下運行旁路開關Q3/Q4，並接通低 端場效應電晶體Q2。之後，來自輸出電容器C1的電流流過旁路開關Q3/Q4和低端場效應電晶體Q2。相應地，可以在旁路開關Q3/Q4中耗散能量，並由該開關對輸出電容器C1上的電壓加以鉗位。運行旁路開關Q3/Q4的預程式化控制器可以控制能量耗散的數額。
第6B圖描繪了實施於旁路開關並運行第一輸出電壓鉗位(OVC1)功能的典型三象限電橋的流程視圖。第一輸出電壓鉗位過程600B從步驟605開始啟動。在步驟605中，裝備的旁路開關Q3/Q4與旁路開關輸出電感器L1並聯。在下一步驟610中，過程接收輸出電壓訊號。在下一步驟615中，過程將輸出電壓與預定閾值作比較。
如果輸出電壓高於預定閾值，則過程轉向步驟620。在步驟620中，過程斷開高端場效應電晶體Q1。在下一步驟625中，過程接通低端場效應電晶體Q2。最後，在步驟630中，過程在線性模式下運行旁路開關Q3/Q4，對輸出電容器C1上的電壓加以鉗位，然後跳回步驟610。
如果輸出電壓低於預定閾值，則過程轉向步驟635。在步驟635中，過程斷開旁路開關Q3/Q4。在下一步驟640中，過程回到或繼續進行常規開關模式運行，然後跳回步驟610。
第7A圖描繪了實施於BPS並運行第二輸出電壓鉗位(OVC2)功能的典型三象限電橋。三象限電橋實施700A包含三象限電橋實施200A參照第2A圖說明的元件。如三象限電橋實施200A所述，輸出電容器C1可提供輸出電壓和輸出電流。輸出電壓和/或輸出電流可包含鳴響特性。
在本示例的BPS中，旁路開關Q3/Q4與輸出電感器L1並聯；旁路開關Q3/Q4受控以電阻模式運行，藉由低端場效應電晶體Q2鉗位輸出電容器C1上的輸出電壓。在一示例中，作為對平均負載需求減小產生的輸出鳴響特性的 反應，旁路開關Q3/Q4受控以電阻模式運行，調節輸出電感器-電容器(LC)L1、C1電路組合的品質因數(Q)，從而動態調諧輸出鳴響特性。
第7B圖描繪了實施於旁路開關並運行第二輸出電壓鉗位(OVC2)功能的典型三象限電橋的流程視圖。第二輸出電壓鉗位過程700B從步驟705開始啟動。在步驟705中，裝備的旁路開關Q3/Q4與旁路開關輸出電感器L1並聯。在下一步驟710中，過程接收並測量鳴響特性。再下一步驟715中，過程將鳴響特性與預定閾值作比較。
如果鳴響特性高於預定閾值，則過程轉向步驟720。在步驟720中，過程斷開高端場效應電晶體Q1。最後，在步驟725中，過程在線性模式下運行旁路開關Q3/Q4，調節輸出電感器-電容器(LC)L1、C1電路的品質因數(Q)，然後跳回步驟710。相應地，旁路開關Q3/Q4在線性模式下運行，從而極大消除或減小鳴響特性。
如果鳴響特性低於預定閾值，則過程轉向步驟730。在步驟730中，過程斷開旁路開關Q3/Q4。在下一步驟735中，過程回到或繼續進行常規開關模式運行，然後跳回步驟710。
第8A圖描繪了實施於BPS並運行瞬態加速(TSU)功能的典型三象限電橋。三象限電橋實施800A包含三象限電橋實施200A參照第2A圖說明的元件。如三象限電橋實施200A所述，輸出電容器C1可提供負載需求。在本示例的旁路開關中，旁路開關Q3/Q4與輸出電感器L1並聯；旁路開關Q3/Q4可允許旁路電流IBYPASS與電感器電流IINDUCTOR並聯流通，作為對負載需求增大的反應，向負載輸送額外電流。
第8B圖描繪了實施於旁路開關並運行瞬態加速(TSU)功能的典型三象限電橋的流程視圖。瞬態加速過程800B從步驟805開始啟動。在步驟805 中，旁路開關Q3/Q4與旁路開關輸出電感器L1並聯。在下一步驟810中，過程接收並測量負載需求訊號。再下一步驟815中，過程決定高端場效應電晶體Q1的狀態。如果高端場效應電晶體接通，則過程跳回步驟810。如果高端場效應電晶體斷開，則過程轉向步驟820。在步驟820中，過程決定負載需求的變更狀態。如果負載需求沒有變化，則過程跳回步驟810。如果負載需求已發生變化，則過程轉向步驟825。在步驟825中，過程決定負載需求變化方向。
如果負載需求增大了，則過程轉向步驟830。在步驟830中，過程控制旁路開關Q3/Q4的電阻，以使旁路電流IBYPASS與輸出電感器電流IINDUCTOR並聯流通。受控旁路電流IBYPASS可有利地極大緩解輸出電壓訊號上的瞬態電壓跌落。
如果負載需求減小了，則過程轉向步驟835。在步驟835中，過程斷開旁路開關Q3/Q4，在沒有額外旁路電流IBYPASS的情況下運行。
第9A圖描繪了實施於BPS並運行開關節點鳴響抑制(SNRS)功能的典型三象限電橋。三象限電橋實施900A包含三象限電橋實施200A參照第2A圖說明的元件。如三象限電橋實施200A所述，輸出電容器C1可提供負載需求。
在描繪的示例中，高端場效應電晶體Q1將直流電源訊號輸入端耦合至開關節點SWN。輸出電感器L1將開關節點SWN接入輸出節點VOUT。旁路開關Q3/Q4與輸出電感器L1並聯。對旁路開關Q3/Q4進行配置，使其在低端場效應電晶體Q2斷開的情況下，在高端開關Q1接通之前以電阻模式運行。在該配置下運行時，電路可選擇性地形成電流通路IBYPASS，止住開關節點SWN上的振盪能量。在描繪的示例中，對控制器IC1加以配置，使其在所述模式下運行場效應電晶體Q1、Q2、Q3和Q4。
第9B圖描繪了實施於旁路開關並運行開關節點鳴響抑制(SNRS)功能的典型三象限電橋的流程視圖。開關節點鳴響抑制過程900B從步驟905開始啟動。在步驟905中，裝備的旁路開關Q3/Q4與旁路開關輸出電感器L1並聯。
在實施步驟910-925中，過程繼續依次藉由常規開關模式運行，直至抵達這樣一個瞬間，即低端場效應電晶體Q2處於從接通狀態進入斷開狀態的切換邊緣。特別地，在步驟910和915中，低端場效應電晶體Q2正常運行，直至其接通。然後，在步驟920和925中，低端場效應電晶體Q2正常運行，直至其斷開。相應地，在步驟930中，低端場效應電晶體Q2處於切換邊緣從接通狀態進入斷開狀態的瞬間。
為進一步澄清要點，回顧步驟910，可以發現：低端場效應電晶體Q2斷開狀態可以是退出步驟930時的電流運行狀態。類似地，在步驟920中，低端場效應電晶體Q2接通狀態可以是退出步驟910時的電流運行狀態。
現在繼續實施步驟910中的處理流程，該過程決定低端場效應電晶體Q2的狀態。如果低端場效應電晶體Q2斷開，則過程行進至步驟915，此時常規開關模式過程繼續進行。接下來，過程繼續進行，跳回步驟910。如果低端場效應電晶體Q2接通，則過程行進至步驟920。在步驟920中，過程再次決定低端場效應電晶體Q2的狀態。如果低端場效應電晶體Q2接通，則過程行進至步驟925，此時常規開關模式過程繼續進行。接下來，過程繼續進行，跳回步驟920。如果低端場效應電晶體Q2斷開，則過程行進至步驟930。
當過程抵達步驟930時，它已決定了高端場效應電晶體Q1剛斷開的瞬間。在此瞬間，過程在電阻模式下運行旁路開關Q3/Q4，以參照第9A圖選擇性地形成諸如IBYPASS的電流通路，從而止住開關節點SWN上的振盪能量。在 一示例中，可由諸如IC1的控制器參照第9A圖執行過程。該過程可執行來自內存儲存的預程式化指令。
第10A圖描繪了實施於BPS並運行非連續模式(DCM)鳴響抑制(DCMRS)功能的典型三象限電橋。三象限電橋實施1000A包含三象限電橋實施200A參照第2A圖說明的元件。如三象限電橋實施200A所述，輸出電容器C1可提供負載需求。BPS可包含三象限電橋實施1000A。
在描繪的示例中，三象限電橋實施1000A包含低端場效應電晶體Q2。當該電晶體接通時，參考節點GND被耦合至開關節點SWN。輸出電感器L1將開關節點SWN連接至輸出節點VOUT。旁路開關Q3/Q4與輸出電感器L1並聯。
在運行中，例如當低端場效應電晶體Q2斷開時，作為對低端開關藉由電流達到零的反應，旁路開關Q3/Q4經配置後在電阻模式下運行，選擇性地形成電流通路，耗散輸出電感器L1中的剩餘能量。在各個示例中，旁路開關Q3/Q4經配置後在電阻模式下運行，選擇性地形成電流通路，控制開關節點上的鳴響。
在某些運行示例中，當高端場效應電晶體Q1和低端場效應電晶體Q2均斷開時，作為對輸出電感器L1中流通方向為IBYPASS(第10A圖)的電流的反應，旁路開關Q3/Q4被接通，以捕獲輸出電感器L1中的能量。接下來，當高端場效應電晶體Q1將要接通時，旁路開關Q3/Q4被斷開。電流現在將由電感器流向開關節點SWN。電流流入開關節點SWN將造成該節點電壓的提高。開關節點SWN處電壓的提高可降低高端開關上的開關損耗。
第10B圖描繪了實施於旁路開關並運行非連續模式(DCM)鳴響抑制(DCMRS)功能的典型三象限電橋的流程視圖。非連續模式鳴響抑制過程1000B從步驟1005開始啟動。在步驟1005中，裝備的旁路開關Q3/Q4與旁路開關輸出電感器L1並聯。在下一步驟1010中，過程決定低端場效應電晶體Q2的狀態。 如果該電晶體斷開，則過程行進至步驟1015，此時常規開關模式過程繼續進行。下一步，過程繼續進行，跳回步驟1010。如果在步驟1010中，低端場效應電晶體Q2接通，則過程行進至步驟1020。在步驟1020中，過程再次決定低端場效應電晶體Q2的狀態。如果該電晶體接通，則過程行進至步驟1025，此時常規開關模式過程繼續進行。下一步，過程繼續進行，跳回步驟1020。
如果在步驟1020中，低端場效應電晶體Q2斷開，則過程行進至步驟1030。當過程抵達步驟1030時，它已決定低端場效應電晶體Q2剛斷開的瞬間。在此瞬間，過程在電阻模式下運行旁路開關Q3/Q4，參照第10A圖選擇性地形成諸如IBYPASS的電流通路，耗散輸出電感器L1中的任何剩餘能量。在一示例中，可以參照第10A圖，藉由諸如控制器IC1的狀態模式控制器執行過程。過程可執行來自內存儲存的預程式化指令。在各個示例中，控制器可具有狀態模式控制算法，以決定三象限電橋的運行狀態，並決定採取適當的控制行動，例如應用於系統中的各個開關。
第10C圖描繪了實施於旁路開關並運行非連續模式(DCM)開關損耗抑制(DCMSLS)功能的典型三象限電橋的流程視圖。非連續模式開關損耗抑制過程1000C從步驟1035開始啟動。在步驟1035中，裝備的旁路開關Q3/Q4與旁路開關輸出電感器L1並聯。在下一步驟1040中，過程決定高端場效應電晶體Q1和低端場效應電晶體Q2的狀態。如果高端場效應電晶體Q1和/或低端場效應電晶體Q2接通，則過程重複步驟1040。如果兩者均斷開，則過程行進至步驟1045。在步驟1045中，過程決定輸出電感器L1中的電流。如果輸出電感器L1中的電流為負(例如：電流方向遵循圖19A的IBYPASS箭頭)，則過程繼續行進至步驟1050。如果該電流為正，則過程跳回步驟1040。
在步驟1050中，過程運行旁路開關Q3/Q4以捕獲輸出電感器L1中的能量，然後行進至步驟1055。在步驟1055中，過程決定高端場效應電晶體Q1的起始狀態。如果在步驟1055中，高端場效應電晶體Q1不是將要接通，則過程繼續行進至步驟1060。在步驟1060中，過程允許旁路開關繼續在常規開關模式管控下運行，然後跳回步驟1055。如果在步驟1055中，高端場效應電晶體將要接通，則過程繼續行進至步驟1065。在步驟1065中，過程接通(例如：運行)旁路開關Q3/Q4，使得電流流入開關節點SWN(第19A圖)。電流流通可增大開關節點SWN處電壓，也可因高端場效應電晶體Q1通道溝槽上電壓的明顯降低而減小該電晶體的開關損耗。
第11圖描繪了實施於旁路開關的三象限電橋典型滯後感應能釋放操作的圖表視圖。滯後感應能釋放操作1100可參照第2A圖，運行三象限電橋實施200A中說明的元件。旁路開關可包含諸如三象限電橋實施200A的三象限電橋實施。
在描繪的示例中，BPS可包含與輸出電感器L1並聯的旁路開關Q3/Q4。當高端場效應電晶體Q1斷開時，作為對達到預定上限1110的輸出電壓1105的反應，旁路開關Q3/Q4在第一模式下經由旁路開關閘控訊號1115接通，以選擇性地使輸出電感器L1中的電流流通經過旁路開關Q3/Q4。當高端場效應電晶體Q1斷開時，作為對達到預定下限1120的輸出電壓1105的反應，旁路開關Q3/Q4在第二模式下經由旁路開關閘控訊號1115斷開，以使輸出電感器L1中的電流流通經過輸出電容器C1和低端場效應電晶體Q2，並選擇性地將儲存在電感器中的受控數量能量轉移至輸出電容器C1。可以就在高端場效應電晶體Q1接通之前，即可能發生常規開關模式電源調節時交替執行第一模式和第二模式。在某些示 例中，第一模式和第二模式可交替執行，直至達到表明輸出電感器L1中剩餘能量的預定閾值，此時可發生常規開關模式的電源調節。
滯後感應能釋放操作1100以受控方式將輸出電感器L1中已有的能量提供至輸出電容器C1，可對該能量予以有利的利用。滯後感應能釋放操作1100可將受控數量的能量有利地輸送至輸出電容器C1，以致輸出電壓得到進一步調節。滯後感應能釋放操作1100可減少所需的電容數額。在各個實施中，可以對旁路開關Q3/Q4中的電流進行監控，以確定：在電流流通時，輸出電感器L1中餘留多少能量。一旦電流跌落到低於電感器中預定數額的餘留能量，則旁路開關Q3/Q4會斷開，例如使剩餘感應能輸出；或者接通旁路開關Q3/Q4，以保持輸出電感器L1中的電流流通。
可以採用各種不同的電流監控技術，例如：可以藉由旁路開關Q3和/或Q4中的電流鏡監控電流。在某些實施中，可以藉由監控旁路開關Q3和/或Q4的RDS-ON上的電壓降落來監控電流。可以這樣測量電流：在電感器上實施串聯RC濾波器，然後測量電容器上的電壓。藉由示例而非限制來展現這些電流監控技術。也可採用各類其他方法。
第12圖描繪了實施於旁路開關的三象限電橋的典型恆定斷開時間感應能釋放操作圖表視圖。恆定斷開時間感應能釋放操作1200可參照第2A圖，在三象限電橋實施200A所述元件上運行。旁路開關可包含諸如三象限電橋實施200A的三象限電橋實施。
在描繪的示例中，旁路開關可包含與輸出電感器L1並聯的旁路開關Q3/Q4。當高端場效應電晶體Q1斷開，且在第一模式下輸出電壓1205降落到下限閾值1210時，旁路開關會斷開一段預定時間tOFF。當旁路開關Q3/Q4已斷開一段預定時間tOFF時，來自輸出電感器L1的受控數量能量被釋放至一個或多個輸 出電容器C1，從而提高輸出電壓1205一段預定時間tOFF。當預定時期tOFF已流逝時，旁路開關Q3/Q4會再次接通，從而造成輸出電壓1205再次衰減並重新啟動過程。例如，當電容器電壓達到下限時，恆定斷開時間感應能釋放操作1200會重複。
第13圖描繪了實施於BPS的三象限電橋的典型恆定接通時間感應能釋放操作圖表視圖。可採用恆定接通時間感應能釋放操作1300，來調節輸出電壓。如果使用恆定接通時間調節器，可以使用BPS以代替高端開關，向負載和輸出電容器提供能量。不同於高端開關提供來自成批輸入電源的能量，旁路開關中流通的能量被釋放至輸出電容器。在運行中，當調節器控制用訊號通知高端開關接通時，高端開關會失效或被覆蓋，且BPS會斷開一段時間(例如：恆定時間)；該段時間等於用訊號通知高端開關接通的時間。在該情形中，可以在BPS斷開的情況下接通低端開關。當調節器用訊號通知高端開關斷開時，BPS又重新接通且低端開關會斷開。
第14圖描繪了典型三象限電橋的圖解視圖。三象限電橋1400包含實施於n-通道溝槽金屬-氧化物-半導體場效應電晶體的第一開關SW1和第二開關SW2。第一開關SW1在輸出(源極)上耦合於共同終端COM。又第一開關SW1在輸入(汲極)上耦合於第二輸出終端OUT2。又第一開關SW1在控制閘門上耦合於第一控制輸入終端CONT1。第二開關SW2在輸入(汲極)上耦合於第一輸出終端OUT1。又第二開關SW2在控制閘門上耦合於第二控制輸入終端CONT2。又第二開關SW2在輸出(源極)上耦合於共同終端COM。配置為高端或主開關的第三開關SW3在輸出(源極)上耦合於第二輸出終端OUT2。又第三開關SW3在輸入(汲極)上耦合於第一輸入終端IN1。又第三開關SW3在控制閘門上耦合於第三控制輸入終端CONT3。第四開關SW4被配置為續流整流器；該整流器可 以在主開關不執行且電流經由輸出終端OUT1和OUT2提供至負載的情況下作為同步整流器主動運行，以儘量減少傳導損耗。第四開關SW4在輸入(汲極)上耦合於接入第二輸出終端OUT2的節點。又第四開關SW4在輸出(源極)上耦合於第二輸入終端IN2。又第四開關SW4在控制閘門上耦合於第四控制輸入終端CONT4。
例如，三象限電橋可以有利降低各類開關電源上的輸出電壓和輸出瞬態電流。又例如，三象限電橋可以在積體電路封裝中實施。在某些示例中，可以在通用模上實施三象限電橋。可以在同一模具上實施控制器，可單獨進行，也可結合一個或多個副模進行；後者可以(例如)佈置在封裝中，或者在共基材上(例如：混合電路、印刷電路板或者半導體晶片)。
各類三象限電橋設備可實施並採用各種不同的開關機構。例如，某些開關機構可包含P-通道溝槽場效應電晶體；這些電晶體在要求高端基準的實施中可具有優勢。三象限電橋中開關機構的各種不同示例可包含絕緣閘雙極型電晶體(IGBT)。例如，在低速高電流應用中，各類三象限電橋可包含晶閘管、雙向晶閘管或者雙向開關二極體。在某些實施中，可在各類三象限電橋中採用雙向開關作為開關機構，從而可以減小尺寸。
第15圖描繪了典型主動電感器的圖解視圖。主動電感器1500包含佈置在封裝中或者共基材(例如：混合電路或者模具)上的電感器L1。電感器L1在輸出上耦合於輸出終端OUT。又電感器L1在輸入上耦合於輸入終端IN。第一開關SW1在輸入上耦合於輸入終端IN。又第一開關SW1在源極終端上耦合於共同終端COM。第二開關SW2在源極終端上耦合於共同終端COM。又第二開關SW2在控制閘門上耦合於第二控制輸入終端CONT2。又第二開關SW2在汲極終 端上耦合於輸出終端OUT。共同終端COM為可選項；如果將其移除，則可有利減少接入主動電感器1500所需的封裝或模具引線數。
例如，主動電感器可有利降低各類開關電源上的輸出電壓和輸出瞬態電流。又例如，主動電感器可實施於積體電路封裝。在某些示例中，可在通用模上實施主動電感器。可以在同一模具上實施控制器，可單獨進行，也可結合一個或多個副模進行。
各類主動電感器可實施並採用各種不同開關機構。例如，某些開關機構可包含P-通道溝槽；後者在要求高端基準的實施中可具有優勢。主動電感器中開關機構的各類示例可包含(例如)絕緣閘雙極型電晶體(IGBT)。例如，在低速高電流應用中，各類主動電感器可包含雙向晶閘管或者雙向開關二極體。在某些實施中，可在各類主動電感器中採用雙向開關作為開關機構，從而可以減小尺寸。
第16圖描繪了包含P-通道溝槽共源極場效應電晶體的典型主動電感器圖解視圖。主動電感器1600包含佈置於封裝中或者共基材(例如：混合電路或模具)上的P-通道溝槽場效應電晶體SW1和SW2。在某些示例中，P-通道溝槽場效應電晶體可以單獨使用，或者結合其他場效應電晶體技術(例如：N-通道溝槽、結晶型場效應電晶體、增強模式、耗盡模式)使用。
主動電感器1600包含電感器L1。電感器L1在輸出上耦合於輸出終端OUT。又電感器L1在輸入上耦合於輸入終端IN。第一P-通道溝槽場效應電晶體SW1在輸出(汲極)上耦合於輸入終端IN。又第一P-通道溝槽場效應電晶體SW1在控制閘門上耦合於第一控制輸入終端CONT1。又第一P-通道溝槽場效應電晶體SW1在輸入(源極)上耦合於共同終端COM。共同終端COM為可選項；如果將其移除，則可有利減少接入主動電感器1600所需的引線數。第二P-通道溝 槽場效應電晶體SW2在輸入(源極)上耦合於共同終端COM。又第二P-通道溝槽場效應電晶體SW2在控制閘門上耦合於第二控制輸入終端CONT2。又第二P-通道溝槽場效應電晶體SW2在輸出(汲極)上耦合於輸出終端OUT。
第17圖描繪了典型三象限電橋的圖解視圖。三象限電橋1700包含第一開關SW1。第一開關SW1在輸入上耦合於第一輸出終端OUT1。又第一開關SW1在控制閘門上耦合於第一驅動器U1的輸出。第一驅動器U1在輸入上耦合於第一控制輸入終端CONT1。第一開關SW1在輸入上耦合於第一驅動器U1的參考輸出。
第二開關SW2在輸出上耦合於第二驅動器U2的參考輸出。又第二開關SW2在輸入上耦合於第二輸出終端OUT2。又第二開關SW2在控制閘門上耦合於第二驅動器U2的輸出。第二驅動器U2在輸入上耦合於第二控制輸入終端CONT2。
第三開關SW3在輸出上耦合於第二輸出終端OUT2。又第三開關SW3在輸入上耦合於第一輸入終端IN1。又第三開關SW3在控制閘門上耦合於第三驅動器U3的輸出。第三驅動器U3在輸入上耦合於第三控制輸入終端CONT3。第三開關SW3在輸出上耦合於第三驅動器U3的參考輸出。
第四開關SW4在輸入上耦合於第二輸出終端OUT2。又第四開關SW4在輸出上耦合於第二輸入終端IN2。又第四開關SW4在控制閘門上耦合於第四驅動器U4的輸出。第四驅動器U4在輸入上耦合於第四控制輸入終端CONT4。第四開關SW4在輸出上耦合於第四驅動器U4的參考輸出。
驅動器U1、U2、U3和U4在參考輸入上耦合於共同終端COM。
第18圖描繪了典型三象限電橋的圖解視圖。三象限電橋1800包含第一開關SW1。第一開關SW1在輸入上耦合於第一輸出終端OUT1。又第一開關 SW1在控制閘門上耦合於第一驅動器U1的輸出。第一驅動器U1在輸入上耦合於控制器U5的第一控制輸出。第一開關SW1在輸出上耦合於第一驅動器U1的參考輸出。
第二開關SW2在輸入上耦合於第二輸出終端OUT2。又第二開關SW2在控制閘門上耦合於第二驅動器U2的輸出。第二驅動器U2在輸入上耦合於控制器U5的第二控制輸出。第二開關SW2在輸出上耦合於第二驅動器U2的參考輸出。
第三開關SW3在輸出上耦合於第二輸出終端OUT2。又第三開關SW3在輸入上耦合於第一輸入終端IN1。又第三開關SW3在控制閘門上耦合於第三驅動器U3的輸出。第三驅動器U3在輸入上耦合於控制器U5的第三控制輸出。第三開關SW3在輸出上耦合於第三驅動器U3的參考輸出。
第四開關SW4在輸入上耦合於第二輸出終端OUT2。又第四開關SW4在輸出上耦合於第二輸入終端IN2。又第四開關SW4在控制閘門上耦合於第四驅動器U4的輸出。第四驅動器U4在輸入上耦合於控制器U5的第四控制輸出。第四開關SW4在輸出上耦合於第四驅動器U4的參考輸出。
驅動器U1、U2、U3和U4在參考輸入上耦合於共同終端COM。控制器U5在參考輸入上耦合於共同終端COM。控制器U5在輸入上耦合於控制輸入終端CONT。控制器U5可運行接收來自(例如)BPS控制器的指令訊號。在某些示例中，控制器U5可包含實施BPS的邏輯。
第19圖描繪了典型主動電感器的圖解視圖。主動電感器1900包含電感器L1。電感器L1在輸出上耦合於輸出終端OUT。又電感器L1在輸入上耦合於輸入終端IN。
第一開關SW1在輸入上耦合於輸入終端IN。又第一開關SW1在控制閘門上耦合於第一驅動器U1的輸出。第一驅動器U1在輸入上耦合於第一控制輸入終端CONT1。第一開關SW1在輸出上耦合於第一驅動器U1的參考輸出。
第二開關SW2在輸出上耦合於第二驅動器U2的參考輸出。又第二開關SW2在控制閘門上耦合於第二驅動器U2的輸出。第二驅動器U2在輸入上耦合於第二控制輸入終端CONT2。第二開關SW2在輸入上耦合於輸出終端OUT。驅動器U1和U2在參考輸入上耦合於共同終端COM。
例如，主動電感器可有利降低各個開關電源上的輸出電壓和輸出瞬態電流。主動電感器可在(例如)積體電路封裝中實施。在某些示例中，可以在通用模上實施主動電感器。可以在同一模具上實施控制器，可單獨進行或者結合一個或多個副模進行。
第20圖描繪了典型主動電感器的圖解視圖。主動電感器2000包含電感器L1。電感器L1在輸出上耦合於輸出終端OUT。電感器L1在輸入上耦合於輸入終端IN。
第一開關SW1在輸入上耦合於輸入終端IN。又第一開關SW1在控制閘門上耦合於第一驅動器U1的輸出。第一驅動器U1在輸入上耦合於控制器U3。第一開關SW1在輸出上耦合於第一驅動器U1的參考輸出。
第二開關SW2在輸出上耦合於第二驅動器U2的參考輸出。又第二開關SW2在控制閘門上耦合於第二驅動器U2的輸出。第二驅動器U2在輸入上耦合於控制器U3。第二開關SW2在輸入上耦合於輸出終端OUT。
驅動器U1和U2在參考輸入上耦合於共同終端COM。控制器U3在參考輸入上耦合於共同終端COM。
例如，主動電感器可有利降低各個開關電源上的輸出電壓和輸出瞬態電流。主動電感器可在(例如)積體電路封裝中實施。在某些示例中，可以在通用模上實施主動電感器。可以在同一模具上實施控制器，可單獨進行或者結合一個或多個副模進行。
第21A圖描繪了包含以共汲極配置佈置的N-通道溝槽場效應電晶體的典型四終端主動電感器總成圖解視圖。總成2100A可用作主動電感器，以實現符合於此說明的各個實施方式的多個運行模式。
第21B圖描繪了包含以共汲極配置佈置的P-通道溝槽場效應電晶體的典型四終端主動電感器總成圖解視圖。總成2100B可用作主動電感器，以實現符合於此說明的各個實施方式的多個運行模式。
總成2100A和2100B可以容納(參見虛線)在封裝中，如可用於混合電路或積體電路的塑料或陶瓷。在總成2100A、2100B中，金屬-氧化物-半導體場效應電晶體的每一閘門可經由終端CONT1、CONT2分別得到獨立控制。來自IN終端的電流可以通過與共源極金屬-氧化物-半導體場效應電晶體SW1、SW2串聯佈置並聯的電感器L1，流入流出OUT終端。
第22A圖描繪了包含以共源極配置佈置的N-通道溝槽場效應電晶體的典型三終端主動電感器總成圖解視圖。總成2200A可用作主動電感器，以實現符合於此說明的各個實施方式的多個運行模式。
第22B圖描繪了包含以共源極配置佈置的P-通道溝槽場效應電晶體的典型三終端主動電感器總成圖解視圖。總成2200B可用作主動電感器，以實現符合於此說明的各個實施方式的多個運行模式。
第22C圖描繪了包含以共汲極配置佈置的N-通道溝槽場效應電晶體的典型三終端主動電感器總成圖解視圖。總成2200C可用作主動電感器，以實現符合於此說明的各個實施方式的多個運行模式。
第22D圖描繪了包含以共汲極配置佈置的P-通道溝槽場效應電晶體的典型三終端主動電感器總成圖解視圖。總成2200D可用作主動電感器，以實現符合於此說明的各個實施方式的多個運行模式。
總成2200A-2200D可以容納(參見虛線)在封裝中，如可用於混合電路或積體電路的塑料或陶瓷。在總成2200A-2200D中，金屬-氧化物-半導體場效應電晶體的每一閘門可經由共同終端CONT得到控制。
在總成2200A、2200B中，來自IN終端的電流可以通過與共源極金屬-氧化物-半導體場效應電晶體SW1、SW2串聯佈置並聯的電感器L1，流入流出OUT終端。在2200C、2200D中，來自IN終端的電流可以通過與共汲極金屬-氧化物-半導體場效應電晶體SW1、SW2串聯佈置並聯的電感器L1，流入流出OUT終端。
第23A圖描繪了包含以共源極配置佈置，帶積體驅動器的N-通道溝槽場效應電晶體的典型三終端主動電感器總成圖解視圖。總成2300A可用作主動電感器，以實現符合於此說明的各個實施方式的多個運行模式。
第23B圖描繪了包含以共源極配置佈置，帶積體驅動器的P-通道溝槽場效應電晶體的典型三終端主動電感器總成圖解視圖。總成2300B可用作主動電感器，以實現符合於此說明的各個實施方式的多個運行模式。
第23C圖描繪了包含以共汲極配置佈置，帶積體驅動器的N-通道溝槽場效應電晶體的典型三終端主動電感器總成圖解視圖。總成2300C可用作主動電感器，以實現符合於此說明的各個實施方式的多個運行模式。
第23D圖描繪了包含以共汲極配置佈置，帶積體驅動器的P-通道溝槽場效應電晶體的典型三終端主動電感器總成圖解視圖。總成2300D可用作主動電感器，以實現符合於此說明的各個實施方式的多個運行模式。
總成2300A-2300D可以容納(參見虛線)在封裝中，如可用於混合電路或積體電路的塑料或陶瓷。在總成2300A-2300D中，金屬-氧化物-半導體場效應電晶體的每一閘門可藉由2300A-2300D每一總成中封裝的積體閘極驅動器電路D1，經由共同終端CONT得到控制。
在總成2300A、2300B中，來自IN終端的電流可以通過外接於封裝且與共源極金屬-氧化物-半導體場效應電晶體SW1、SW2串聯佈置並聯的電感器L1流入或流出OUT終端。在總成2300C、2300D中，來自IN終端的電流可以通過外接於封裝且與共汲極金屬-氧化物-半導體場效應電晶體SW1、SW2串聯佈置並聯的電感器L1流入或流出OUT終端。
儘管已參照圖片說明了各類不同的實施方式，仍可以採用其他實施方式。例如，某些開關可以在反串聯組合並聯電感器運行的情況下得到反串聯佈置。在各類示例實施方式中，反串聯開關可以參照串聯連接的開關；此處的每一開關被配置成在其處於“斷開”或者不導電狀態下阻塞相反方向的電流，並允許電流至少可以在每一單個開關阻塞的相反方向上流動。在某些實施方式中，一個或者兩個開關可以於“接通”或者導電狀態下，在兩個方向上傳導電流。又在某些實施方式中，二極體為開關所固有，且可允許電流在開關處於斷開狀態時，在與阻塞方向相反的方向上傳導。
例如，可以在三象限電橋中實施防止短路導通電路或者(例如)在三象限電橋控制器內作為功能的一部分實施。防止短路導通電路可以極大地避免可能具有破壞性地開關狀態，例如直接將訊號輸入端接地的開關運行組合 或者(例如)直接將訊號輸入端接入輸出電壓的開關運行組合。舉例來說，訊號輸入端、輸出電壓和接地正如做參考的第19A圖。
在各類實施中，可按照多個典型狀況之一配置恆定接通時間控制器。續流整流器的各個示例可包含同步整流器、肖特基二極體、高速整流器、通用整流器和/或各類電晶體(例如場效應電晶體)內固有的本體二極體。
在一典型狀況中，可以配置BPS，使得脈衝電流在穩態下藉由電感器，且具有極為恆定脈衝寬度和平均開關週期；其中，作為對檢測到的負載需求瞬態變化的反應，可以按計算數額調製開關週期，以提供開頭幾個週期中附加能量需求的變化。且可以在後續幾個週期中按計算數額調製開關週期，以使平均開關週期在動態負載條件下於開頭及後續幾個週期中得到保持。
在各類實施中，可按照多個典型狀況之一配置輸出波紋減少。
在一典型狀況中，可以對電壓預調整器加以配置，以提供具有兩個或多個相的開關模式電源(MP-SMPS)，同時初始化預定數額的增量並測量MP-SMPS的輸出波紋。且反復進行：按增量調節電壓預調整器的輸出電壓，測量對調節的輸出波紋反應，作為對來自MP-SMPS輸出波紋之前測量的未改良輸出波紋的反應，變更增量的標誌(否則保持增量不變)，以使MP-SMPS輸出波紋盡可能地小。
在各類實施中，可按照多個典型狀況之一配置多模式三象限電橋。
第一後負載突降模式
在一典型狀況中，具有與電感器並聯的旁路開關的BPS可藉由以下方式反應平均負載需求的減小：(a)在第一模式下，接通旁路開關，以選擇性地使電感器電流流經旁路開關，以及(b)在第二模式下，斷開旁路開關，以選擇性地使電感器電流流經輸出電容器和續流整流器，從而選擇性地將儲存在電感器中的受控數量能量轉移至輸出電容器。
第二後負載突降模式
在一典型狀況中，具有與電感器並聯的旁路開關的BPS可藉由以下方式反應平均負載需求的減小：(a)在第一模式下，接通旁路開關，以選擇性地使電感器電流流經旁路開關，以及(b)在第二模式下，按線性模式操作旁路開關，以使電感器電流流經輸出電容器和續流整流器，從而持續將儲存在電感器中的受控數量能量轉移至輸出電容器。
第三後負載突降模式：(耗散)
在一典型狀況中，負載突降控制系統可包含由兩個(或多個)相反極性(例如：反串聯)串聯場效應電晶體(FET)所形成的旁路開關；此時，旁路開關與降壓衍生開關模式電源的輸出電感器並聯，且控制器反應負載需求減小得到配置，控制旁路開關在電阻模式下運行，耗散掉作為場效應電晶體中熱量儲存在電感器中的過剩能量。
第一輸出電壓鉗位模式
在一典型狀況中，BPS可包含與輸出電感器並聯的旁路開關；此時，旁路開關受控以電阻模式運行，以藉由低端開關對輸出電容器上的輸出電壓加以鉗位。
第二輸出電壓鉗位模式
在一典型狀況中，BPS可包含輸出電感器並聯的旁路開關；此時，作為對平均負載需求減小產生的輸出鳴響特性的反應，控制旁路開關在電阻模式下運行，以調節輸出電感器-輸出電容器(LC)的品質因數(Q)，從而按照要求的參數，動態調諧輸出鳴響特性。
瞬態加速模式
在一典型狀況中，可以藉由控制旁路開關的電阻，在降壓衍生轉換器的電感器上(例如：並聯)運行旁路開關，使得旁路電流與電感器電流並聯流通，作為對負載需求增大的反應向負載輸送額外電流。
開關節點鳴響抑制模式
在一典型狀況中，BPS可包含將直流電源耦合於開關節點的串聯開關、將開關節點接入輸出節點的電感器以及與電感器並聯的旁路開關；其中，當串聯開關斷開時，可對旁路開關加以配置，使其在電阻模式下運行，選擇性地形成電流通路以止住開關節點上地振盪能量。
非連續模式(DCM)開關節點鳴響抑制模式
在一典型狀況中，BPS可包含低端受控開關，以使低端受控開關接通時，參考節點經由低端受控開關耦合於開關節點。輸出電感器在開關節點和輸出節點之間建立連接。旁路開關與輸出電感器並聯連接。當低端受控開關斷開時，(例如)作為對流經低端開關電流達到零的反應，旁路開關在電阻模式下運行，以選擇性地形成電流通路，從而耗散掉輸出電感器中的剩餘能量。例如，可以對旁路開關加以配置，使其在電阻模式下運行，控制開關節點上的鳴響。
感應能釋放-滯後模式
在一典型狀況中，BPS可包含與電感器並聯的旁路開關。當高端場效應電晶體(例如：主開關)斷開時，作為對達到預定上限輸出電壓的反應，可在第一模式下接通旁路開關，從而選擇性地使電感器電流流通經過旁路開關。作為對達到預定下限輸出電壓的反應，可在第二模式下斷開旁路開關，以使電感器電流流通經過輸出電容器和續流整流器，從而選擇性地將儲存在電感器中的受控數量能量轉移至輸出電容器。
感應能釋放-恆定斷開時間模式
在一典型狀況中，BPS可包含與電感器並聯的旁路開關。當高端場效應電晶體斷開時，作為對達到預定下限輸出電壓的反應，可在第一模式下斷開旁路開關一段預定時間，使得電感器電流流通經過輸出電容器和續流整流器。當預定持續時間流逝後，會在第二模式下接通旁路開關。
用於感應旁路開關的多模式驅動器
在各類實施方式中，三象限電橋電路可有利促成降壓和降壓衍生調整器瞬態和噪聲性能的極大改進。在採用於此所述一項或多項操作的實施中，無論是單獨還是結合進行，都可能意味著(例如)實現多模式操作的新穎控制結構和技術。可參照第10A圖，對典型三象限電橋電路加以配置，從而反應旁路開關控制訊號(或者一組獨立旁路開關控制訊號以獨立調製BPS兩個半導體開關的導電性)，調製中間開關節點(例如：第10A圖中的SWN)和輸出節點(例如：輸出電壓VOUT)之間的導電性。舉例來說而不是限制的情況下，旁路開關實施方式的典型運行模式可包含：全開、電阻模式、受控電流模式、受控電壓模式。例如，在應用金屬-氧化物-半導體場效應電晶體設備的實施中，設備電阻通常可涉及汲極終端和源極終端之間通道溝槽的瞬時電阻(例如：在某些情況下可涉及Rd等)。
在某些典型操作中，全開模式可對應於受驅動的旁路開關閘門，以使旁路開關在低電阻狀態下運行(例如：極大降低設備通道溝槽電阻至最小)。例如，該模式可用於捕獲高至低負載轉移期間電感器中的能量。在全開模式的第一子模式中，電感器中捕獲了大量能量(不考慮理想損失)。在全開模式的第二子模式中，可以藉由旁路開關的脈衝間隔替換出捕獲模式，將能量釋放至輸出。
在某些實施方式中，三象限電橋的旁路開關可在電阻模式下運行。在電阻模式運行中，可以監控旁路開關上的電壓和流經的電流；且可驅動該旁路開關，基本保持穿過一個或兩個開關設備(例如：Vd)至通過開關設備的電流(例如：汲極電流)上的電壓為固定值。可有利採用該電阻運行模式，例如：在狀態轉換期間可控地阻尼掉鳴響。
在某些實施方式中，三象限電橋的旁路開關可在受控電流模式下運行。在受控電流模式運行中，可以監控通過旁路開關的電流；且可驅動該旁路開關，使其基本保持電流預定值。可有利採用該電阻運行模式，例如：提供與電感器並聯的額外電流通路，以改進瞬態反應。在某些實施中，例如當線性模式下通過開關的電流基本正比於閘門驅動電壓時，可應用低於全開閘門驅動電壓的固定閘門驅動電壓來控制和/或限制開關中的電流至要求值。
在某些實施方式中，三象限電橋的旁路開關可在受控電壓模式下運行。在受控電流模式運行中，可以監控旁路開關上的電壓；且可驅動該旁路開關，使開關上電壓或者從開關輸出到參考電位的電壓(例如：接地)基本保持預定值。可有利採用該電阻運行模式，例如：在發生故障時(例如：意外短路)使用開關作為配置的並聯穩壓器以保護負載(例如：在三象限電橋的輸出 節點和負載電路接地基準之間提供)，例如：在高端開關中(例如：第9A圖的Q1)。
可以作為電腦系統，全部或部分實施某些實施方式。例如，各類實施方式可包含數字和/或模擬電路系統、電腦硬體、固件、軟體或其組合。可以在具體體現於訊息載體的電腦程序產品中實施器械元件，例如：在機器可讀的儲存設備中由可程式化處理器執行；且可以藉由執行程序指令的可程式化處理器執行方法，從而經由操作輸入資料和生成輸出來執行各類實施方式的功能。可在一個或多個於可程式化系統上可執行的電腦程序中有利實施某些實施方式。該可程式化系統包含至少一個可程式化處理器，經耦合後從資料儲存系統接收並傳送資料及指令；以及至少一個輸入設備和/或一個輸出設備。電腦程序是可直接或間接用於電腦的一組指令，以執行某一行動或帶來某一結果。可以用任何形式的語言編寫電腦程序，包括編譯或解釋的語言；且可以任何形式部署，包括作為獨立程序或者作為模組、部件、子程序或適合用於計算環境中的其他裝置。
舉例來說而不是限制的情況下，執行程序指令的合適處理器包含通用和專用微處理器，後者可包含任何類型電腦的單個處理器或者多個處理器之一。通常來說，處理器會從唯讀儲存器或隨機存取儲存器或者全部兩種儲存器接收指令和資料。電腦的基本單元是一個執行指令的處理器和一個或多個儲存指令、資料的儲存器。具體體現電腦程序指令和資料的合適儲存設備包括所有形式的非易失性儲存器；舉例來說，包括半導體儲存器設備，如EPROM、EEPROM和閃速儲存器設備。ASIC(應用特定積體電路)可補充或併入處理器及儲存器。在某些實施方式中，硬體可程式化設備可以補充或併入處理器及儲存器，如FPGA。
在某些實施中，每一系統的程式化均應用相同或類似的訊息和/或應用儲存在易失性和/或非易失性儲存器中的基本相同的訊息進行初始化。例如，可對一個資料接口進行配置，在耦合於適當主機設備(如桌面電腦或服務器)時執行自動配置、自動下載和/或自動更新功能。
在各類實施中，系統可應用合適的通訊方法、設備與技術進行通訊。例如，系統可以應用點對點通訊，藉由兼容設備(例如：能夠將資料傳入/傳出系統的設備)進行通訊；在該通訊中，消息直接從來源處經過專用物理鏈路(例如：光纖鏈路、點對點佈線、菊花鏈)運輸至第一接收器。系統部件可以任何模擬或數字資料通訊形式或媒介交換訊息，包括通訊網絡上基於包的消息。通訊網絡的示例包括(例如)一個局域網、一個廣域網、城域網、無線和/或光纖網絡以及形成互聯網的電腦和網絡。其他實施可藉由向所有或基本上所有由通訊網絡耦合在一起的設備傳播來輸送消息；例如：藉由應用全向射頻(RF)訊號。其他實施還可輸送具有高指向性特點的消息，如應用定向(即窄波束)天線輸送的射頻訊號和可藉由聚焦光學器件選用的紅外訊號。另外還可以執行應用適當接口及協議的其他實施，舉例來說但不作限制：USB2.0、FireWire、ATA/IDE、RS-232、RS-422、RS-485、802.11a/b/g/n、Wi-Fi、WiFi-Direct、Li-Fi、BlueTooth、Ethernet、IrDA、FDDI(光纖分布式資料接口)、令牌環網絡或者基於頻率、時間或碼分的多路技術。某些實施可選擇併入特性，如用於資料完整性的誤差檢驗及校正(ECC)，或者諸如加密(例如：有線等效加密)和密碼保護之類的安全措施。
在各類實施方式中，電腦系統可包含非揮發性儲存器。儲存器可以接入針對資料編碼和電腦可讀指令(包括處理器可執行程序指令)配置的一個或多個處理器。資料和電腦可讀指令可以被一個或多個處理器存取。當一個 或多個處理器執行處理器可執行程序指令時，可導致一個或多個處理器執行各個不同操作。
在各類實施方式中，電腦系統可包含物聯網(IoT)設備。IoT設備可包含嵌有電子設備、軟體、感測器、執行器的對象以及促成這些對象收集並交換資料的網絡連通性。藉由經由接口發送資料至另一設備，IoT設備可以與有線或無線設備結合使用。IoT設備可收集有用資料，然後在其他設備之間自主流動。
在某些實施方式中，器械和相關方法可關聯降壓衍生開關模式電源；該電源具有恆定接通時間，並配置成基本保持穩態平均開關期，其時間間隔為負載瞬態啟動和電感器電流返回穩態之間。在一示例中，時間間隔可包含負載瞬態啟動後的開頭幾個和後續幾個預定週期。例如，可以按計算數額調製開關期，以提供開頭幾個週期中額外能量需求的變化和計算得到的後續幾個週期中的相反數額，從而在時間間隔內保持平均穩態開關期。在各個示例中，藉由恆定接通時間保持平均開關期可在不犧牲穩定性且不需要複雜補償網絡的情況下儘量減少瞬態反應時間。
在某些實施中，可以在殼體或外殼內，單獨或者組合處置電感器、主開關、續流整流器、旁路開關。在某些實施中，可以在積體電路中實施電感器。在某些實施方式中，可以在單一物體中，應用一個或多個其他部件封裝離散(例如：繞線)電感器，例如藉由灌封。例如，環氧樹脂、彈性體、塑料或其他合適的舒適材料可以將部件綁定或包入單一包裝對象中。在各類實施中，舉例來說而不是限制，可以藉由浸漬、灌封、噴塗、靜電操作或噴射模塑法來形成殼體或外殼。
於此說明的各類實施方式展示了合適電路裝置之示例；這些裝置旁通電感器，反應平均負載需求的減小，選擇性地將儲存在電感器中的受控數量能量轉移至輸出終端。舉例來說而不是限制，已參照旁路開關說明了這類電路裝置之示例，例如至少有：第2A圖的Q3-Q4，或者第14圖的SW1-SW2。
於此說明的各類實施方式展示了合適電路裝置之示例；這些裝置在主開關斷開時執行操作以控制旁路設備，此時的操作包括：(a)在第一模式下造成電感器電流流通經過旁路設備；以及(b)在第二模式下，造成電感器電流經由輸出終端流通並藉由續流整流器返回。舉例來說而不是限制，已參照旁路控制器和/或閘極驅動說明了這類電路裝置之示例，例如至少有：第9A圖、第10A圖的IC1，或者第20圖的U1-U3。
多功能三象限電橋
多功能三象限電橋的一個典型狀況關聯具有三象限電橋配置的降壓衍生開關模式電源。該裝置包括運行時選擇性地將輸入電壓源第一終端接入中間開關節點的主開關，其第一終端耦合於中間開關節點而第二終端耦合於輸出節點以適應傳送能量至負載的電感器，耦合後將電流從輸入電壓源第二終端傳導至中間開關節點的續流整流器；以及並聯電感器佈置的旁路開關，該開關由反串聯的第一可控半導體開關和第二可控半導體開關形成，經配置後可反應旁路開關控制訊號，調製中間開關節點和輸出節點之間的導電性。
在典型狀況的各類實施中，可以對旁路開關進行進一步佈置，以致僅在第一可控半導體開關接通時，電流才可以按第一方向通過旁路開關；且僅在第二可控半導體開關接通時，電流才可以按第二方向通過旁路開關。而當第一和第二可控半導體開關都接通時，電流可以任意按第一或者第二方向通過旁路開關。第一和第二可控半導體開關可以在共汲極配置或共源極配置下串 聯。裝置還可以進一步包括作為單一物體形成的積體電路封裝，其中至少旁路開關、主開關和續流整流器在積體電路封裝內得到處置。至少旁路開關和電感器可在積體電路封裝內得到處置。積體電路封裝可以由僅具有三個終端的單一物體形成，通過終端接入旁路開關，其中至少旁路開關和一閘極驅動器電路在積體電路封裝內得到處置，且其中的三個終端包含運行時接入中間開關節點的一輸入終端，運行時接入輸出節點的一輸出終端，以及運行時接入閘極驅動器電路並接收旁路開關控制訊號的控制輸入終端。在某些實施中，旁路開關可至少包含一P-通道溝槽金屬-氧化物-半導體場效應電晶體或一N-通道溝槽金屬-氧化物-半導體場效應電晶體。
用於感應旁路開關的多模式驅動器
多功能三象限電橋的一典型狀況關聯用於感應旁路開關的多模式驅動器。例如，該裝置可進一步包括運行時耦合於旁路開關的多模式驅動器，經配置後可以生成旁路開關控制訊號，反應負載條件，在多個不同模式下運行旁路開關。
多個不同模式之一可包括生成旁路開關控制，以致至少第一可控半導體開關和第二可控半導體開關之一在具有顯著最低通道溝槽電阻狀態特點的全開模式下運行。
多個不同模式之一可包括生成旁路開關控制，以致至少第一可控半導體開關和第二可控半導體開關之一在受控電阻模式下運行；該模式的特點是將穿過至少一個開關至通過至少一個開關的電流上的電壓調節至預定比率。
多個不同模式之一可包括生成旁路開關控制，以致至少第一可控半導體開關和第二可控半導體開關之一在受控電流模式下運行；該模式的特點是調節通過至少一個開關的預定電流。
多個不同模式之一可包括生成旁路開關控制，以致至少第一可控半導體開關和第二可控半導體開關之一在受控電壓模式下運行；該模式的特點是調節旁路開關預定節點和預定參考節點之間的預定電壓。旁路開關預定節點可包含輸出節點，且預定參考節點可以是負載的電路接地基準。
該裝置可進一步包括閘極驅動，將關聯旁路開關控制訊號的第一控制訊號連接至第一可控半導體開關的第一控制終端，將關聯旁路開關控制訊號的第二控制訊號連接至第二可控半導體開關的第二控制終端
可調感應能釋放
進一步的典型狀況關聯可調感應能釋放。該裝置可進一步包括運行時生成一組旁路開關控制訊號以運行旁路開關的旁路開關控制器，從而可以藉由執行操作，選擇性地將儲存在電感器中的受控數量能量轉移至輸出終端。這類操作可包括：在第一模式下，運行旁路開關，以選擇性地導致電感器電流流通經過旁路開關；以及在第二模式下，運行旁路開關，以導致電感器電流經由輸出終端流通進入負載並通過續流整流器返回。
滯後-受控釋放
進一步的典型狀況關聯控制釋放電感器能量的滯後操作。例如，可以對旁路開關控制器加以配置，反復執行進一步操作，以：反應達到預定下限閾值的輸出終端處電壓，進入第二模式；以及反應達到預定上限閾值的輸出終端處電壓，進入第一模式。
恆定斷開時間-受控釋放
進一步的典型狀況關聯控制釋放電感器能量的恆定斷開時間操作。例如，可以對旁路開關控制器加以配置，反復執行進一步操作，以：在第 一模式下，當輸出終端處電壓降落到低於預定下限閾值時，進入第二模式；在第二模式下，當達到預定持續時間時，進入第一模式。
恆定接通時間控制-受控釋放
進一步的典型狀況關聯控制釋放電感器能量的恆定接通時間操作。例如，可以對旁路開關控制器加以配置，反復執行進一步操作，以：反應達到預定上限閾值的輸出終端處電壓，進入第一模式；如果當輸出終端處電壓達到預定下限閾值時，電感器中的電流超出預定第一電流閾值：控制主開關，使其保留在斷開狀態，直至電感器電流降落到低於預定第二電流閾值；反應達到預定下限閾值的輸出終端處電壓，進入第二模式；以及，反應達到預定上限閾值的輸出終端處電壓，進入第一模式。
多功能三象限電橋
在一典型狀況中，降壓衍生開關模式電源包含三象限電橋配置。三象限電橋包含運行時可以選擇性地將輸入電壓源第一終端接入中間開關節點的主開關，和具有耦合於中間開關節點的第一終端以及耦合於輸出終端的第二終端之電感器。續流整流器經耦合後可以將電流從輸入電壓源第二終端傳導至中間開關節點。一旁路開關的佈置與電感器並聯，且由反串聯連接，反應一組旁路開關控制訊號的第一可控半導體開關和第二可控半導體開關形成。旁路開關控制器在運行時可以生成一組旁路開關控制訊號，以運行旁路開關，在主開關斷開時藉由執行操作反應平均負載需求減小，選擇性地將儲存在電感器中的受控數量能量轉移至輸出終端。這類操作包括在第一模式下運行旁路開關以選擇性地造成電感器電流流通經過旁路開關；以及在第二模式下運行旁路開關以造成電感器電流流通經過輸出終端並通過續流整流器返回。
在各類實施中，當輸出電容器從輸出終端接入輸入電壓源第二終端時，輸出終端可適應於支持輸出電壓。可對旁路開關進行進一步佈置，以致僅在第一可控半導體開關接通時，電流才可以按第一方向通過旁路開關；且僅在第二可控半導體開關接通時，電流才可以按第二方向通過旁路開關。而當第一和第二可控半導體開關都接通時，電流可以任意按第一或者第二方向通過旁路開關。
在各類實施方式中，旁路開關可包含至少一個P-通道溝槽金屬-氧化物-半導體場效應電晶體或一N-通道溝槽金屬-氧化物-半導體場效應電晶體。該裝置可進一步包含作為單一物體形成的積體電路封裝。
旁路開關、主開關和續流整流器可在積體電路封裝內得到處置。該裝置可進一步包含閘極驅動電路，將至少一組旁路開關控制訊號中的一個控制訊號連接至第一可控半導體開關的第一控制終端；且將至少一組這類訊號中的一個連接至第二可控半導體開關的第二控制終端。其中的閘極驅動電路在積體電路封裝中得到處置。可以在積體電路封裝中處置旁路開關控制器，且該控制器可在運行時耦合，向閘極驅動電路提供旁路開關控制訊號。該裝置可進一步包含在積體電路封裝中得到處置的第二閘極驅動電路；該電路在運行時耦合，以控制主開關的導電性狀態。該裝置還可進一步包含控制輸入終端，用以接收積體電路封裝中的操作命令訊號；其中的旁路開關控制器得到進一步配置，反應接收到的操作命令訊號，在運行時經由第二閘極驅動電路控制主開關的運行。續流整流器可包含一同步整流器，且第二閘極驅動電路可以在運行時耦合，控制同步整流器的導電性狀態。
在一典型狀況中，多功能三象限電橋可提供具有三象限電橋配置的降壓衍生開關模式電源。該裝置包含一主開關，該開關在運行時可以選擇性 地將輸入電壓源的第一終端接入中間開關節點；還包含有一電感器，該電感器具有耦合於中間開關節點的第一終端和耦合於輸出節點的第二終端，從而適應於向負載傳送能量。續流整流器經耦合後可以將電流從輸入電壓源的第二終端傳導至中間開關節點。一旁路開關的佈置與電感器並聯，且該開關由反串聯連接的第一可控半導體開關和第二可控半導體開關形成，經配置後可反應旁路開關控制訊號，調製中間開關節點和輸出節點之間的導電性。
在某些實施方式中，可對旁路開關加以進一步佈置，以致僅在第一可控半導體開關接通時，電流才可以按第一方向藉由旁路開關；且僅在第二可控半導體開關接通時，電流才可以按第二方向藉由旁路開關。而當第一和第二可控半導體開關都接通時，電流可以任意按第一或者第二方向通過旁路開關。可在共汲極配置或共源極配置中，串聯第一和第二可控半導體開關。該裝置可進一步包含作為單一物體形成的積體電路封裝，其中至少旁路開關、主開關和續流整流器在積體電路封裝內得到處置。在某些示例中，至少旁路開關和電感器可在積體電路封裝內得到處置。積體電路封裝可以由僅具有三個終端的單一物體形成，通過終端接入旁路開關，其中至少旁路開關和一閘極驅動器電路在積體電路封裝內得到處置，且其中的三個終端包含運行時接入中間開關節點的一輸入終端，運行時接入輸出節點的一輸出終端，以及運行時接入閘極驅動器電路並接收旁路開關控制訊號的控制輸入終端。在各類實施中，旁路開關可至少包含一P-通道溝槽金屬-氧化物-半導體場效應電晶體和/或一N-通道溝槽金屬-氧化物-半導體場效應電晶體。
在涉及用於感應旁路開關的多模式驅動器的某些實施中，裝置可進一步包含多模式驅動器電路，其在運行時耦合於旁路開關，且經配置後生成旁路開關控制訊號，用以反應負載條件，在多個不同模式下運行旁路開關。
多個不同模式之一可包含生成旁路開關控制，以造成至少第一可控半導體開關和第二可控半導體開關之一在全開模式下運行，其特點是極大降低通道溝槽電阻狀態至最低。在某些情況下，多個不同模式之一可包含生成旁路開關控制，以造成至少第一可控半導體開關和第二可控半導體開關之一在受控電阻模式下運行，其特點是調節穿過至少一個開關至通過至少一個開關的電流上的電壓至預定比率。多個不同模式之一可包含生成旁路開關控制，以造成至少第一可控半導體開關和第二可控半導體開關之一在受控電流模式下運行，其特點是調節通過至少一個開關的預定電流。多個不同模式之一可包含生成旁路開關控制，以造成至少第一可控半導體開關和第二可控半導體開關之一在受控電壓模式下運行，其特點是調節旁路開關預定節點和預定參考節點之間的預定電壓。旁路開關的預定節點可包含輸出節點，且預定參考節點可包含負載的電路接地基準。該裝置可進一步包含閘極驅動電路，由此將一組旁路開關控制訊號中的至少一個控制訊號連接至第一可控半導體開關的第一控制終端，並將旁路開關控制訊號中的至少一個控制訊號連接至第二可控半導體開關的第二控制終端。
在涉及可調感應能釋放的某些實施中，裝置可進一步包含運行時生成旁路開關控制訊號的旁路開關控制器，其在運行時，可以藉由執行操作，選擇性地將儲存在電感器中的受控數量能量轉移至輸出終端。這類操作可包含：在第一模式下運行旁路開關以選擇性地造成電感器電流流通經過旁路開關；以及在第二模式下運行旁路開關以造成電感器電流經由輸出終端流通進入負載並經過續流整流器返回。
應用滯後實現電感器能量受控釋放的某些實施方式包括配置成反復執行進一步(以下)操作的旁路開關控制器：反應輸出終端處達到預定下 限閾值的電壓，進入第二模式；以及反應輸出終端處達到預定上限閾值的電壓，進入第一模式。
應用恆定斷開時間實現電感器能量受控釋放的旁路開關控制器可配置成反復執行進一步(以下)操作：在第一模式下，當輸出終端處電壓降落至低於預定下限閾值時，進入第二模式；以及在第二模式下，當達到預定持續時間時，進入第一模式。
按照於此所述各類實施方式應用恆定接通時間控制的旁路開關控制器可配置成反復執行(以下)進一步操作：反應輸出終端處電壓達到預定上限閾值，進入第一模式。如果當輸出終端處電壓達到預定下限閾值時，電感器中電流超出預定第一電流閾值：控制主開關，使其保持斷開狀態，直至電感器電流降落到低於預定第二電流閾值；反應輸出終端處電壓達到預定下限閾值，進入第二模式；以及反應輸出終端處電壓達到預定上限閾值，進入第一模式。
帶旁路開關的電感器
在另一典型狀況中，進行主動操作的帶感應元件電導調製裝置可包括電連接於輸入節點的輸入終端(IN)，電連接於輸出節點的輸出終端(OUT)，以及在輸入節點和輸出節點之間電連接的電感器(L1)。該裝置可進一步包括：輸入節點和輸出節點之間電連接的旁路開關、由具有第一控制閘門的第一半導體開關(SW1)和具有第二控制閘門的第二半導體開關(SW2)構成的旁路開關、串聯連接的第一和第二半導體開關。該裝置還可進一步包括接入第一控制閘門運行的第一控制輸入終端(CONT1)；其中的第一半導體開關得到配置，反應在第一控制輸入終端處接收到的第一旁路開關控制訊號，調製輸入節點和輸出節點之間的導電性。該裝置還可進一步包括容納輸入終端、 輸出終端和第一控制輸入終端的封裝，其中的輸入終端、輸出終端和第一控制輸入終端分別得到配置，在封裝的內部和外部之間傳送電訊號。
在典型狀況的各類實施方式中，該裝置可進一步包括電連接於連接第一和第二半導體開關的中間節點的通用輸入終端(COM)；其中的通用輸入終端得到配置，在封裝的內部和外部之間傳送電訊號。可以對第一半導體開關進行配置，反應於第一控制輸入終端和通用輸入終端之間接收到的第一旁路開關控制訊號，調製輸入節點和輸出節點之間的導電性。該裝置還可進一步包括接入第二控制閘門運行的第二控制輸入終端(CONT2)；其中的第二半導體開關得到配置，反應於第二控制輸入終端處接收到的第二旁路開關控制訊號，調製輸入節點和輸出節點之間的導電性；另外，其中的第二旁路開關控制訊號相對於第一旁路開關控制訊號獨立可控，且第二控制輸入終端得到配置，在封裝的內部和外部之間傳送電訊號。可以對第二半導體開關進行配置，反應於第二控制輸入終端和通用輸入終端之間接收到的第二旁路開關控制訊號，調製輸入節點和輸出節點之間的導電性。封裝可進一步包括在其內部容納旁路開關的積體電路(IC)封裝；且第二控制輸入終端得到配置，可以在積體電路封裝內部和外部之間傳送電訊號。
該裝置可進一步包括具有在其內部容納旁路開關的積體電路(IC)封裝的封裝。積體電路可進一步在其內部容納電感器。旁路開關可包括至少一個P-通道溝槽金屬-氧化物-半導體場效應電晶體和/或一N-通道溝槽金屬-氧化物-半導體場效應電晶體。可在共汲極配置或共源極配置中串聯第一和第二半導體開關。旁路開關可以在運行時並聯連接電感器。
另一典型狀況關聯主動操作的帶感應元件的導電性調製裝置。該裝置可包括電連接於第一輸入節點的第一輸入終端(IN1)、電連接於第二輸入 節點的第二輸入終端(IN2)，以及電連接於輸出節點的第一輸出終端(OUT1)。該裝置還可進一步包括一主開關(SW3)，其在運行時選擇性地將輸入電壓源地第一輸入終端接入中間開關節點；一續流整流器(SW4)，其經耦合後，可將來自輸入電壓源第二輸入終端的電流傳導至中間開關節點；以及在中間開關節點和第一輸出節點之間電連接的一旁路開關。該旁路開關由具有第一控制閘門的第一半導體開關(SW1)和具有第二控制閘門的第二半導體開關(SW2)構成，且第一和第二半導體開關為反串聯連接。該裝置可進一步包括運行時接入第一控制閘門的第一控制輸入終端(CONT1)，其中的第一半導體開關得到配置，可以反應於第一控制輸入終端處接收的第一旁路開關控制訊號，調製輸入節點和輸出節點之間的導電性。該裝置還可進一步包括容納輸入終端、輸出終端和第一控制輸入終端的封裝，其中的第一和第二輸入終端、第一輸出終端和第一控制輸入終端分別得到配置，在封裝內部和外部之間傳送電訊號。
在典型狀況的各類實施方式中，裝置可進一步包括電連接於中間開關節點的第二輸出終端(OUT2)；且該第二輸出終端得到配置，可以在封裝內部和外部之間傳送電訊號。
當第一輸出終端和第二輸出終端之間連接有電感器時，作為對第一旁路開關控制訊號的反應，旁路開關在運行時可以選擇性地經過電感器流通電流。該裝置還可進一步包括通用輸入終端(COM)；其中的第一半導體開關得到配置，可以反應於第一控制輸入終端和通用輸入終端之間接收到的第一旁路開關控制訊號，調製輸入節點和輸出節點之間的導電性。而通用輸入終端又得到配置，在封裝內部和外部之間傳送電訊號。
該裝置可進一步包括運行時連接於第二控制閘門的第二控制輸入終端(CONT2)；其中的第二半導體開關得到配置，可以反應於第二控制輸 入終端處接收到的第二旁路開關控制訊號，調製輸入節點和輸出節點之間的導電性。其中的第二旁路開關控制訊號相對於第一旁路開關控制訊號獨立可控。
封裝可進一步包括在其內部容納旁路開關、主開關(SW3)和續流整流器(SW4)的積體電路(IC)封裝。該裝置可進一步包括運行時連接於主開關(SW3)的主開關控制輸入終端(CONT3)和運行時連接於續流整流器(SW4)的續流整流器控制輸入終端(CONT4)；其中的主開關控制終端和續流整流器控制輸入終端分別得到配置，在封裝內部和外部之間傳送電訊號。
若干實施已得到說明。但可以理解的是:可對其做出各種不同修改。例如，如果按不同順序執行公開技術的步驟，或者公開系統的部件以不同方式組合，或者部件得到其他部件的補充，則可獲得有利結果。相應地，其他實施在以下要求範圍內得到考慮。
100:瞬態負載抑制示例
105:三象限電橋電路
110:降壓衍生SMPS
120:負載需求
125:高負載狀態
130:較低負載狀態
135:輸出電壓供給
140:負載
145,150:輸出電壓反應
155:電腦

Claims (16)

  1. 一種配置電感元件的主動操作導電率調製設備，其包含：與一輸入節點電連接的一輸入終端(IN)；與一輸出節點電連接的一輸出終端(OUT)；在該輸入節點和該輸出節點之間電連接的一電感器(L1)；在該輸入節點和該輸出節點之間電連接的一旁路開關，該旁路開關由有一第一控制閘的一第一半導體開關(SW1)和有一第二控制閘的一第二半導體開關(SW2)組成，該第一半導體開關和該第二半導體開關反串聯連接；和與該第一控制閘操作連接的一第一控制輸入終端(CONT1)，其中該第一半導體開關的配置是反應該第一控制輸入終端收到的一第一旁路開關控制訊號，調製該輸入節點與該輸出節點之間的導電率；和容納該輸入終端、該輸出終端和該第一控制輸入終端的一封裝組件，其中該輸入終端、該輸出終端和該第一控制輸入終端均配置為可在該封裝組件內部和該封裝組件外部之間傳輸電訊號；該封裝組件包括一體的主體，並且進一步將該電感器容納在封裝的內部。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的設備，其進一步包含與連接該第一半導體開關和該第二半導體開關的中間節點電連接的一公共輸入終端(COM)，該公共輸入終端配置為可在該封裝組件內部和該封裝組件外部之間傳輸電訊號。
  3. 如申請專利範圍第2項所述的設備，其中該第一半導體開關的配置是反應該第一控制輸入終端與該公共輸入終端之間收到的該第一旁路開關控制訊號，調製該輸入節點與該輸出節點之間的導電率。
  4. 如申請專利範圍第3項所述的設備，其進一步包含與該第二控制閘操作連接的一第二控制輸入終端(CONT2)，該第二半導體開關的配置是反應該第二控制輸入終端收到的一第二旁路開關控制訊號，調製該輸入節點與該輸出節點之間的導電率，該第二旁路開關控制訊號與該第一旁路開關控制訊號相對獨立，可單獨控制，且該第二控制輸入終端配置為可在該封裝組件內部和該封裝組件外部之間傳輸電訊號。
  5. 如申請專利範圍第4項所述的設備，其中該第二半導體開關的配置是反應該第二控制輸入終端與該公共輸入終端之間收到的該第二旁路開關控制訊號，調製該輸入節點與該輸出節點之間的導電率。
  6. 如申請專利範圍第1項所述的設備，其中該旁路開關包含至少一個P溝道金屬氧化物半導體場效應電晶體。
  7. 如申請專利範圍第1項所述的設備，其中該旁路開關包含至少一個N溝道金屬氧化物半導體場效應電晶體。
  8. 如申請專利範圍第1項所述的設備，其中該第一半導體開關和該第二半導體開關按共汲結構串聯連接。
  9. 如申請專利範圍第1項所述的設備，其中該第一半導體開關和該第二半導體開關按共源結構串聯連接。
  10. 一種適配於電感元件主動操作的導電率調製設備，其包括：與輸入電壓電源的一第一輸入節點電連接的一第一輸入終端(IN1)；與輸入電壓電源的一第二輸入節點電連接的一第二輸入終端(IN2)；與一輸出節點電連接的一第一輸出終端(OUT1)；藉由操作選擇性連接該第一輸入終端與一中間開關節點的一主開關(SW3)；引導電流從該第二輸入終端流入該中間開關節點的一續流整流器(SW4)；和在該中間開關節點和該第一輸出終端之間電連接的一旁路開關，該旁路開關由有一第一控制閘的一第一半導體開關(SW1)和有一第二控制閘的一第二半導體開關(SW2)組成，該第一半導體開關和該第二半導體開關反串聯連接；和與該第一控制閘可操作連接的一第一控制輸入終端(CONT1)，其中該第一半導體開關的配置是反應該第一控制輸入終端收到的一第一旁路開關的控制訊號，調製該中間開關節點與該第一輸出終端之間的導電率；和容納該第一輸入終端和該第二輸入終端、該第一輸出終端和該第一控制輸入終端的一封裝組件，該第一輸入終端和該第二輸入終端、該第一輸出終端和該第一控制輸入終端均配置為可在該封裝組件內部和該封裝組件外部之間傳輸電訊號；該封裝組件包括一體的主體，並且進一步將該電感器容納在封裝的內部。
  11. 如申請專利範圍第10項所述的設備，其進一步包含與該中 間開關節點電連接的一第二輸出終端(OUT2)，且該第二輸出終端配置為可在該封裝組件內部和該封裝組件外部之間傳輸電訊號。
  12. 如申請專利範圍第10項所述的設備，其中，當該第一輸出終端和該第二輸出終端之間連接了電感器以反應該第一旁路開關的控制訊號時，可操作其中的該旁路開關選擇性循環通過電感器的電流。
  13. 如申請專利範圍第10項所述的設備，其進一步包含一公共輸入終端(COM)，其中該第一半導體開關的配置是反應該第一控制輸入終端和該公共輸入終端之間收到的一第一旁路開關控制訊號，調製該第一輸入節點與該第一輸出終端之間的導電率，且該公共輸入終端配置為可在該封裝組件內部和該封裝組件外部之間傳輸電訊號。
  14. 如申請專利範圍第10項所述的設備，其進一步包含與該第二控制閘操作連接的一第二控制輸入終端(CONT2)，其中該第二半導體開關的配置是反應該第二控制輸入終端收到的一第二旁路開關控制訊號，調製該第一輸入節點與該第一輸出終端之間的導電率，其中該第二旁路開關控制訊號與該第一旁路開關控制訊號相對獨立，可單獨控制。
  15. 如申請專利範圍第10項所述的設備，其進一步包含一積體電路(IC)封裝組件，容納該積體電路封裝組件內部的該旁路開關、該主開關(SW3)和該續流整流器(SW4)。
  16. 如申請專利範圍第15項所述的設備，其進一步包含可藉由操作連接該主開關(SW3)的一主開關控制輸入終端(CONT3) 和可藉由操作連接該續流整流器(SW4)的一續流整流器控制輸入終端(CONT4)，其中該主開關控制輸入終端和該續流整流器控制輸入終端均配置為可在該封裝組件內部和該封裝組件外部之間傳輸電訊號。
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