續(xù)流電壓的控制的制作方法
本公開涉及開關(guān)單元，諸如包括金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管(mosfet)或其他類型開關(guān)的單元。
背景技術(shù)：
開關(guān)單元可用于激活和去激活負載。例如，開關(guān)單元可被切換以在閉合狀態(tài)下操作，以激活諸如繼電器或螺線管的電感元件。在某些情況下，開關(guān)單元可切換成在打開狀態(tài)下操作以去激活電感分量。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
總體而言，本公開涉及用于去激活負載的技術(shù)。例如，續(xù)流二極管(freewheelingdiode)可使存儲在負載中的功率重定向，以減少開關(guān)單元中的功率損耗，而非導(dǎo)致開關(guān)單元中高功率損耗的有源齊納方法(例如有源鉗位)。例如，續(xù)流二極管可使存儲在負載中的功率重定向以參與電壓的生成。在一些情況下，續(xù)流二極管可將存儲在負載中的功率以遠離開關(guān)元件的方式重定向，例如重定向到開關(guān)元件的集成電路外部的電阻元件。
在一個實例中，電路包括電壓源、電感負載、電容器、開關(guān)單元和負載單元。開關(guān)單元被配置為在第一狀態(tài)和第二狀態(tài)下操作。在第一狀態(tài)期間，開關(guān)單元將電感負載耦合到電壓源。在第二狀態(tài)期間，開關(guān)單元將電感負載耦合到電容器。負載單元被配置為基于電容器的電壓與參考電壓的比較，從電容器接收能量。
在另一實例中，電路包括電壓源、電感負載、電容器、第一開關(guān)單元、第二開關(guān)單元以及負載單元。電壓源包括第一節(jié)點和第二節(jié)點。電感負載包括第一節(jié)點和第二節(jié)點。電容器包括第一節(jié)點和第二節(jié)點。第一開關(guān)單元被配置為在第一狀態(tài)和第二狀態(tài)下操作。在第一狀態(tài)期間，第一開關(guān)單元將電感負載的第一節(jié)點耦合到電壓源的第一節(jié)點。在第二狀態(tài)期間，第一開關(guān)單元將電感負載的第一節(jié)點耦合到電壓源的第二節(jié)點。第二開關(guān)單元被配置為在第一狀態(tài)和第二狀態(tài)下操作。在第一狀態(tài)期間，第二開關(guān)單元將電感負載的第二節(jié)點耦合到電容器的第一節(jié)點。在第二狀態(tài)期間，第二開關(guān)單元將電感負載的第二節(jié)點耦合到電容器的第二節(jié)點。負載單元被配置為基于電容器的電壓與參考電壓的比較，從電容器接收能量。
在另一實例中，方法包括通過電路的開關(guān)單元選擇性地將電容器耦合到電感負載，并且基于電容器的電壓與參考電壓的比較通過電路的負載單元從電容器接收能量。
這些和其他實例的細節(jié)在附圖和下面的描述中闡述。其他特征、目的和優(yōu)點將從說明書和附圖以及權(quán)利要求書中變得顯而易見。
附圖說明
圖1是示出了根據(jù)本公開的一種或多種技術(shù)的第一實例開關(guān)系統(tǒng)的框圖。
圖2是示出了根據(jù)本公開的一種或多種技術(shù)的實例開關(guān)單元和實例電壓源的電路圖。
圖3是示出了根據(jù)本公開的一種或多種技術(shù)的第二實例開關(guān)系統(tǒng)的框圖。
圖4是示出了根據(jù)本公開的一種或多種技術(shù)的實例轉(zhuǎn)換器單元的電路圖。
圖5是示出了根據(jù)本公開的一種或多種技術(shù)的實例反激式功率轉(zhuǎn)換器的電路圖。
圖6是示出了根據(jù)本公開的一種或多種技術(shù)的實例放電模塊的電路圖。
圖7是示出了根據(jù)本公開的一種或多種技術(shù)的實例集成電路的電路圖。
圖8是與可由根據(jù)本公開的電路執(zhí)行的技術(shù)一致的第一流程圖。
圖9是示出了根據(jù)本公開的一種或多種技術(shù)的第三實例開關(guān)系統(tǒng)的框圖。
圖10是示出了根據(jù)本公開的一種或多種技術(shù)的實例第一和第二集成電路的電路圖。
圖11是示出了根據(jù)本公開的一種或多種技術(shù)的第四實例開關(guān)系統(tǒng)的框圖。
圖12是與可由根據(jù)本公開的電路執(zhí)行的技術(shù)一致的第二流程圖。
具體實施方式
一些系統(tǒng)可使用齊納二極管來允許開關(guān)單元去激活電感負載(例如繼電器、螺線管等)。然而，這樣的技術(shù)可將存儲在負載的磁場中的能量釋放到開關(guān)單元自身中，從而在封裝(例如包括開關(guān)單元的集成電路)以及將封裝限制到負載的最大電感值方面需要熱量考慮。此外，由于負載電流的變化率可由負載的電阻、負載的電感以及電源電壓限定，因此可能不能控制去激活電感負載的延遲。
根據(jù)本公開的一種或多種技術(shù)，一些實例可使用續(xù)流二極管將存儲在負載的磁場中的功率以遠離開關(guān)單元的方式重定向，而非使用齊納二極管以釋放開關(guān)單元自身中的能量。例如，續(xù)流二極管可使存儲在負載中的功率重定向，以參與電壓(例如電源電壓、升壓電壓等)生成。以這種方式，可提高所得系統(tǒng)的效率，因為存儲在負載中的能量能夠被恢復(fù)而非作為熱量排放。另外或可替代地，續(xù)流二極管可將存儲在負載中的功率以遠離開關(guān)單元的方式重定向，例如重定向到開關(guān)單元的集成電路外部的電阻元件。以這種方式，更多開關(guān)單元可結(jié)合到單個集成電路(例如片上系統(tǒng)(soc))中，這是因為開關(guān)單元自身(以及包含開關(guān)的集成電路)的熱損失可大大降低。此外，續(xù)流二極管可配置為使存儲在負載磁場中的功率重定向，以精確控制負載電流的變化率，從而改善開關(guān)單元的開關(guān)特性(例如減小延遲、精確控制延遲等)。例如，續(xù)流二極管可將功率重定向到調(diào)節(jié)到升壓電壓的電容器，該升壓電壓被選擇以精確地控制負載的放電率。在一些應(yīng)用(例如汽車)中，可已經(jīng)包括這樣的升壓電壓，例如以提供用于啟動內(nèi)燃機的電壓。這樣，可以成本和復(fù)雜性的最小增加來實現(xiàn)本公開的一種或多種技術(shù)。
圖1是示出根據(jù)本公開的一種或多種技術(shù)的第一實例開關(guān)系統(tǒng)的框圖。如圖1的實例所示，開關(guān)系統(tǒng)1可包括電壓源10、電容器12、電壓軌14、電壓軌24、接地軌16、電容器20、電壓源22、負載32a-n(統(tǒng)稱為“負載32”)、二極管34a-n(統(tǒng)稱為“二極管34”)以及開關(guān)單元36a-n(統(tǒng)稱為“開關(guān)單元36”)。在一些實例中，開關(guān)系統(tǒng)1可包括負載單元27。盡管接地軌16在某些情況下可涉及接地或與保護性接地導(dǎo)體的連接，然而應(yīng)當(dāng)理解，在其他情況下，接地軌16可為與接地和/或與保護接地導(dǎo)體的連接不同的參考節(jié)點。
電壓源10可配置為向開關(guān)系統(tǒng)1的一個或多個其他部件提供電力。例如，電壓源10可配置為向負載32提供電力。更具體地，電壓源10可調(diào)節(jié)電壓軌14與接地軌16之間的電壓以提供額定電壓(例如12vdc至14vdc)。在一些實例中，電壓源10可為一個或多個電池單元的輸出。在一些實例中，電壓源10可為諸如整流器的功率轉(zhuǎn)換器的輸出。例如，電壓源10可為整流交流輸出。實例整流器可包括但不限于單相整流器(例如半波、全波等)，三相整流器(例如半波、全波、橋等)等。在一些實例中，電壓源10可表示與電網(wǎng)的連接。例如，電壓源10可為從電網(wǎng)接收vac的ac至dc功率轉(zhuǎn)換器的整流輸出(例如60hz的120vac、50hz的230vac等)。在一些情況下，電容器12可配置為使由電壓源10供應(yīng)以提供直流(dc)電壓的電壓平滑。在一些實例中，電壓源10可包括開關(guān)模式功率轉(zhuǎn)換器。開關(guān)模式功率轉(zhuǎn)換器的實例可包括但不限于反激、降壓-升壓、降壓、升壓、丘克
電容器12可包括配置為將電能存儲在電場中的電氣部件。在一些實例中，電容器12可配置為減小電壓軌14與接地軌16之間的電壓紋波。配置為將電能存儲在電場中的電氣部件的實例可包括但不限于陶瓷電容器，膜電容器，電解電容器(例如鋁、鉭、鈮等)，超級電容器(例如雙層、準電容器(pseudocapacitor)、混合電容器)，云母電容器等。盡管電容器12可被描述為單個電容器，然而電容器12可為電容元件的陣列。例如，電容器12可為并聯(lián)和/或串聯(lián)耦合的電容元件的陣列。在一些情況下，每個電容元件可為分立元件，而在其他情況下，每個電容元件可包含在單個封裝(例如電容器陣列)中。
負載32可包括電感負載。例如，負載32a可包括繼電器、螺線管、電機、泵、變壓器等。在一些實例中，負載32可包括電阻負載。例如，負載32a可包括發(fā)光二極管和/或發(fā)光二極管陣列。在一些實例中，負載32可包括電容性負載。例如，負載32a可包括電容元件或者串聯(lián)或并聯(lián)連接的電容元件組。負載32可為不同的。例如，負載32a可具有比負載32b更高(或更低)的電感、電流、電壓等。在一些實例中，負載32可為類似的。例如，負載32a可具有與負載32b相等的電感、電流、電壓等。
二極管34可包括配置為主要在一個方向上傳導(dǎo)電流的電氣部件。在一些實例中，二極管可為雙端子電子部件。例如，二極管34a可允許電流從陽極流到陰極，但防止電流從陰極流到陽極。在一些情況下，二極管34中的一個或多個可為分立元件。在一些情況下，二極管34中的一個或多個可包含在集成電路或soc內(nèi)。例如，二極管34可包括在包括開關(guān)單元36的單個集成電路或soc中。
開關(guān)單元36可配置為選擇性地將負載32切換到接地軌16。例如，開關(guān)單元36a可配置為在第一狀態(tài)和第二狀態(tài)下操作，其中在第一狀態(tài)期間，開關(guān)單元36a將負載32a耦合到電壓源10，并且其中在第二狀態(tài)期間，開關(guān)單元36a將負載32a耦合到電容器20。更具體地，開關(guān)單元36a可配置為在開關(guān)單元36a的第一狀態(tài)期間將負載32a的第二節(jié)點耦合到接地軌16，并且在開關(guān)單元36a的第二狀態(tài)期間將負載32a的第二節(jié)點與地軌16分離。開關(guān)單元36可包括電壓控制電路元件。電壓控制電路元件的實例可包括但不限于場效應(yīng)晶體管(fet)、晶閘管以及雙極結(jié)型晶體管(bjt)。fet的實例可包括但不限于結(jié)型場效應(yīng)晶體管(jfet)、金屬氧化物半導(dǎo)體fet(mosfet)、雙柵極mosfet、絕緣柵雙極晶體管(igbt)、任何其他類型的fet、或其任意組合。mosfet的例子可包括但不限于pmos、nmos、dmos、或任何其他類型的mosfet、或其任意組合。晶閘管的實例可包括但不限于硅可控整流器(scr)、半導(dǎo)體可控整流器、用于交流電的三極管(triac)、或任何其他類型的可控硅、或其任意組合。bjt的實例可包括但不限于pnp、npn、異質(zhì)結(jié)、或任何其他類型的bjt、或其任意組合。
電壓源22可配置為向開關(guān)系統(tǒng)1的一個或多個部件提供電力。例如，電壓源22可配置為向與負載32不同的配置為用于電壓的負載(例如，諸如用于內(nèi)燃機的噴射元件)提供電力。在一些實例中，電壓源22可配置為將電容器20調(diào)節(jié)到比電壓軌14的電壓更高的電壓。在一些實例中，電壓源22可調(diào)節(jié)電容器20的電壓以實現(xiàn)用于開關(guān)單元36的開關(guān)特性(例如去激活負載32的時間)。例如，電壓源22可根據(jù)流過負載32a的負載電流來調(diào)節(jié)電容器20的電壓，從而調(diào)節(jié)電容器20的電壓以控制負載32a中負載電流的變化率。更具體地，電壓源22可配置為調(diào)節(jié)電容器20的電壓以控制從負載32a流出的負載電流的變化率，從而允許開關(guān)單元36a在期望的時間內(nèi)去激活負載32a。例如，電壓源22可響應(yīng)于負載32a的負載電流的增加而增加電容器20的電壓，并且電壓源22可響應(yīng)于負載32a的負載電流的降低而降低電容器20的電壓，以便控制負載32a以具有恒定的去激活時間。在一些實例中，電壓源22可包括參照電壓源10所描述的開關(guān)模式功率轉(zhuǎn)換器。在一些實例中，電壓源22可將電壓軌24與接地軌16之間的dc電壓調(diào)節(jié)為比電壓軌14與接地軌16之間電壓更高的電壓。例如，電壓源10可調(diào)節(jié)電壓軌14與接地軌16之間的電壓以提供約13vdc(例如，12vdc至14vdc)的額定電壓，并且電壓源22可調(diào)節(jié)電壓軌24與接地軌16之間的電壓以提供約65vdc(例如，60vdc至70vdc)的額定電壓。
電容器20可包括配置為在電場中存儲電能的電氣部件。在一些實例中，電容器20可配置為減少電壓軌24與接地軌16之間的電壓紋波。盡管電容器20可被描述為單個電容器，然而電容器20可為電容元件的陣列。例如，電容器20可為并聯(lián)和/或串聯(lián)耦合的電容元件陣列。在一些情況下，每個電容元件可為分立元件，而在其他情況下，每個電容元件可包含在單個封裝(例如電容器陣列)內(nèi)。
負載單元27可配置為從電容器20接收能量。在一些實例中，負載單元27可配置為基于電壓從電容器20接收能量。例如，負載單元27可比較電容器20的電壓與由負載32中的一個或多個的電流分布限定的參考電壓，并且在電容器20的電壓超過參考電壓時從電容器20接收能量。更具體地，參考電壓可由個人用戶選擇以實現(xiàn)期望的電流，以在期望的時間內(nèi)釋放負載32中的一個或多個的感應(yīng)電流。在一些實例中，負載單元27可包括放電模塊26。放電模塊26可配置為使電容器20放電以防止電容器20具有超過預(yù)定電壓(例如電容器20的額定電壓的一個百分比)的電壓。例如，放電模塊26可配置為選擇性地切換與電容器20并聯(lián)的電阻元件。在一些實例中，放電模塊26可配置為使用電阻元件而使電容器20放電，該電阻元件與包括開關(guān)單元36的集成電路間隔開。在一些實例中，負載單元27可包括轉(zhuǎn)換器單元。
盡管以下描述了使用開關(guān)單元36a、二極管34a以及負載32a的一種或多種技術(shù)，然而應(yīng)當(dāng)理解，開關(guān)單元36a、二極管34a以及負載32a的描述可適于開關(guān)單元36、二極管34和負載32。例如，開關(guān)單元36、二極管34以及負載32可為基本相同的。在一些實例中，開關(guān)單元36、二極管34以及負載32可為不同的。例如，相比于開關(guān)單元36n，開關(guān)單元36a可配置為用于更高的電壓和/或電流。
根據(jù)本公開的一種或多種技術(shù)，與使用齊納二極管將負載34a的能量釋放到開關(guān)單元36a自身中不同，一些實例可使用二極管34a將存儲在負載32a磁場中的功率以遠離開關(guān)單元36a的方式重定向。例如，二極管34a可將存儲在負載32a中的功率以遠離開關(guān)單元36a的方式重定向，以增加存儲在電容器20的電場中的能量，從而參與電壓軌24與接地軌16之間的電壓生成。以這種方式可改進開關(guān)系統(tǒng)1的效率，因為存儲在負載32a中的能量可被恢復(fù)而非作為熱量釋放到開關(guān)單元36a中。另外或可替代地，二極管34a可將存儲在負載32a中的功率以遠離開關(guān)單元36a的方式重定向，例如重定向到放電模塊26的電阻元件。以這種方式，可在單個集成電路(例如片上系統(tǒng)(soc))中合并更多個開關(guān)以降低成本，因為可顯著減少開關(guān)單元36a(以及包含開關(guān)單元36a的集成電路)中的熱損失。
圖2是示出根據(jù)本公開的一種或多種技術(shù)的實例開關(guān)單元136和實例電壓源122的電路圖。下面在圖1的開關(guān)系統(tǒng)1的背景下描述圖2。然而，下面描述的技術(shù)可與電壓源10、電容器12、電壓軌14、接地軌16、電容器20、電壓源22、負載32、二極管34以及開關(guān)單元36以任意排列和任意組合使用，以允許開關(guān)單元36在打開狀態(tài)下操作以去激活負載32。如圖2的實例所示，開關(guān)系統(tǒng)100可包括負載132、二極管134、開關(guān)單元136、電壓源122以及負載140。
二極管134可基本上類似于二極管34。例如，二極管134可允許電流從陽極流到陰極并防止電流從陰極流到陽極。如所示出的，二極管134的陰極耦合到電容器20的第一節(jié)點(例如正側(cè))。
開關(guān)單元136可配置為選擇性地將負載132切換到接地軌16。如所示出的，開關(guān)單元136可包括電壓控制電路元件150、柵極驅(qū)動器152以及開關(guān)控制器154。在一些實例中，可省略柵極驅(qū)動器152。例如，開關(guān)控制器154的輸出可直接耦合到電壓控制電路元件150的控制節(jié)點(例如柵極)。
開關(guān)單元136可基本上類似于開關(guān)單元36。盡管mosfet符號在圖2中示出為電壓控制電路元件150，然而可使用由控制節(jié)點控制的任何電氣設(shè)備來代替mosfet。如圖2所示，電壓控制電路元件150包括耦合到二極管134陽極的第一節(jié)點(例如漏極)、耦合到接地軌16的第二節(jié)點(例如源極)以及控制節(jié)點。
柵極驅(qū)動器152可為任何合適的裝置，其接受輸入并且產(chǎn)生能夠驅(qū)動電壓控制電路元件150在打開狀態(tài)或閉合狀態(tài)下操作的輸出。例如，柵極驅(qū)動器152可為隔離(或浮置/電平移位)柵極驅(qū)動器。
開關(guān)控制器154可配置為控制電壓控制電路元件150以激活和去激活負載132。在一些實例中，開關(guān)控制器154可包括一個或多個模擬部件。在一些實例中，開關(guān)控制器154可包括一個或多個模擬部件。例如，開關(guān)控制器154可在包含處理器核心、存儲器、輸入以及輸出的單個集成電路上包括微控制器。更具體地，開關(guān)控制器154可包括一個或多個處理器(包括一個或多個微處理器、數(shù)字信號處理器(dsp))、專用集成電路(asic)、現(xiàn)場可編程門陣列(fpga)、或任何其他等效的集成或分立邏輯電路、以及這些部件的任意組合。術(shù)語“處理器”或“處理電路”通?？蓡为氈复笆鲞壿嬰娐分械娜我徽呋蛘呖芍复渑c其他邏輯電路或任何其他等效電路的組合。在一些實例中，開關(guān)控制器154可包括模擬部件與數(shù)字部件的組合。如所示出的，開關(guān)控制器154可包括耦合到柵極驅(qū)動器152輸入的輸出，該柵極驅(qū)動器具有耦合到電壓控制電路元件150控制節(jié)點的輸出。在一些實例中，開關(guān)控制器154可包括直接耦合到電壓控制電路元件150控制節(jié)點的輸出。
電壓源122可配置為將電容器20充電到比電壓軌14與接地軌16之間電壓更高的電壓。在一些實例中，電壓源122可調(diào)節(jié)電容器20的電壓以實現(xiàn)用于開關(guān)單元136的開關(guān)特性(例如去激活負載132的時間)。例如，電壓源122可根據(jù)流過負載132的負載電流來調(diào)節(jié)電容器20的電壓，使得電容器20的電壓被調(diào)節(jié)以控制負載132中負載電流的變化率。更具體地，電壓源122可配置為調(diào)節(jié)電容器20的電壓以控制從負載132流出的負載電流的變化率，以允許開關(guān)單元136在期望的時間內(nèi)去激活負載132。例如，電壓源122可響應(yīng)于負載132的負載電流的增加而增加電容器20的電壓，并且電壓源122可響應(yīng)于負載132的負載電流的降低而降低電容器20的電壓，以控制負載132以具有恒定的去激活時間。如所示出的，電壓源122可包括開關(guān)模式功率轉(zhuǎn)換器162和二極管164。開關(guān)模式功率轉(zhuǎn)換器162可為任何合適的開關(guān)模式功率轉(zhuǎn)換器，例如反激式功率轉(zhuǎn)換器。
二極管164可基本上類似于二極管134。例如，二極管164可允許電流從陽極流到陰極并防止電流從陰極流到陽極。如所示出的，二極管164的陰極耦合到電容器20的第一節(jié)點(例如正側(cè))，并且二極管164的陽極耦合到開關(guān)模式功率轉(zhuǎn)換器162的輸出。
負載140可為任何合適的負載，其配置為使用電壓軌24的電壓進行操作。在一些實例中，負載140可配置為在比由電壓軌14提供的電壓更高的電壓下操作。例如，負載140可配置為在約65vdc下工作，而電壓軌14可配置為在約13vdc下工作。負載140可包括電感負載、電阻性負載或電容性負載中的一者或多者。例如，負載140可包括用于內(nèi)燃機的噴射單元。
根據(jù)本公開的一種或多種技術(shù)，一些實例可使用二極管134將存儲在負載132的磁場中的功率重定向，而非使用齊納二極管將負載132的能量重定向到開關(guān)單元136自身中。例如，二極管134可將存儲在負載132中的功率重定向，以增加存儲在電容器20的電場中的能量，從而參與電壓軌24與接地軌16之間的電壓生成。另外，可將能量存儲在電容器20中以支持電壓軌24的電壓并且操作負載140，而非將能量釋放到開關(guān)單元136中。此外，電壓源122可配置為調(diào)節(jié)電壓軌24的電壓以實現(xiàn)期望的電流變化率以使負載132放電。更具體地，負載132的負載電流的下降時間可取決于電壓軌24與電壓軌14的電壓差，該電壓差可被精確控制，使得開關(guān)單元136的切換延遲可被控制和/或最小化。
圖3是示出根據(jù)本公開的一種或多種技術(shù)的第二實例開關(guān)系統(tǒng)200的框圖。下面將在圖1的開關(guān)系統(tǒng)1的背景下描述圖3。然而，下面描述的技術(shù)可與電壓源10、電容器12、電壓軌14、接地軌16、電容器20、電壓源22、負載32、二極管34以及開關(guān)單元36以任意排列和任意組合使用，以允許開關(guān)單元36在打開狀態(tài)下操作以使負載32去激活。如圖3的實例所示，開關(guān)系統(tǒng)200可省略圖1的電壓源22，并且負載單元27可包括轉(zhuǎn)換器單元228并且可選地包括放電模塊26。
轉(zhuǎn)換器單元228可為配置為從電容器20接收能量的任何合適的器件。在一些實例中，轉(zhuǎn)換器單元228還可配置為向電壓軌14或另一電路提供能量。在一些實例中，轉(zhuǎn)換器單元228可配置為選擇性地使電容器20放電，從而調(diào)節(jié)電容器20以基于電容器20的電壓和/或通過負載32中一個或多個的電流來實現(xiàn)開關(guān)單元36的開關(guān)特性。例如，開關(guān)系統(tǒng)200的設(shè)計工程師或用戶可將轉(zhuǎn)換器單元228配置為從電容器20接收功率，從而調(diào)節(jié)電容器20的電壓以控制負載32a中負載電流的變化率。更具體地，轉(zhuǎn)換器單元228可配置為選擇性地降低電容器20的電壓，以控制從負載32a流出的電流的變化率以在期望的時間內(nèi)使負載32a去激活。例如，當(dāng)負載32a的負載電流增大時，轉(zhuǎn)換器單元228可允許電容器20的電壓增大，以便控制負載32a具有恒定的去激活時間。在一些情況下，當(dāng)電容器20的電壓增大時，轉(zhuǎn)換器單元228可增加從電容器20獲取的能量的量，使得電容器20的電壓與被選擇為的目標電壓匹配，以具有用于開關(guān)單元36的恒定去激活時間。在一些實例中，轉(zhuǎn)換器單元228可配置為從電容器20接收能量，使得電容器20的電壓高于電壓軌14的電壓。例如，電壓軌24可在比電壓軌14更高的電壓下操作。轉(zhuǎn)換器單元228可包括一個或多個開關(guān)模式功率轉(zhuǎn)換器，所述功率轉(zhuǎn)換器包括但不限于反激、降壓-升壓、降壓、
圖4是示出根據(jù)本公開的一種或多種技術(shù)的實例功率轉(zhuǎn)換器的電路圖。下面在圖1的開關(guān)系統(tǒng)200的背景下描述圖4。然而，下面描述的技術(shù)可與電壓源10、電容器12、電壓軌14、接地軌16、電容器20、轉(zhuǎn)換器單元228、負載32、二極管34以及切換單元36以任意排列和任意組合使用，以允許切換單元36在打開狀態(tài)下操作以使負載32去激活。如圖4的實例所示，開關(guān)系統(tǒng)300可包括圖2所示開關(guān)單元136、圖2所示負載132、圖2所示二極管134以及轉(zhuǎn)換器單元328。
轉(zhuǎn)換器單元328可為任何合適的裝置，其配置為從電壓軌24接收功率并在電壓軌14上輸出功率。例如，轉(zhuǎn)換器單元328可包括一個或多個開關(guān)模式功率轉(zhuǎn)換器，所述功率轉(zhuǎn)換器包括但不限于反激、降壓-升壓、降壓、
二極管340可基本上類似于二極管134。例如，二極管340可允許電流從陽極流到陰極并防止電流從陰極流到陽極。如所示出的，二極管340的陰極耦合到電容器12的第一節(jié)點(例如正側(cè))，二極管340的陽極耦合到開關(guān)模式功率轉(zhuǎn)換器342的輸出。
如所示出的，開關(guān)模式功率轉(zhuǎn)換器342可為續(xù)流功率轉(zhuǎn)換器。然而，如本文所述，可使用任何合適的開關(guān)模式功率轉(zhuǎn)換器，例如降壓-升壓轉(zhuǎn)換器、降壓轉(zhuǎn)換器等。如所示出的，開關(guān)模式功率轉(zhuǎn)換器342包括耦合到二極管340陽極的第一節(jié)點(例如輸出)以及耦合到二極管134陰極和電壓軌24的第二節(jié)點(例如輸入)。以這種方式，轉(zhuǎn)換器單元328可使用二極管340和開關(guān)模式功率轉(zhuǎn)換器342將從負載132輸出的能量反饋到電容器12，以支持電壓軌414的電壓并且操作負載132，而非將能量釋放到開關(guān)單元136中。
圖5是示出根據(jù)本公開的一種或多種技術(shù)的實例反激式功率轉(zhuǎn)換器428的電路圖。下面在圖3的開關(guān)系統(tǒng)200的背景下描述圖5。然而，下面描述的技術(shù)可與電壓源10、電容器12、電壓軌14、接地軌16、電容器20、轉(zhuǎn)換器單元228、負載32、二極管34以及開關(guān)單元36以任意排列和任意組合使用，以允許開關(guān)單元36在打開狀態(tài)下操作以使負載32去激活。
反激式功率轉(zhuǎn)換器428可為任何合適的裝置，其配置為從電壓軌24接收功率并在電壓軌414上輸出功率。在一些實例中，反激式功率轉(zhuǎn)換器428可配置為選擇性地使電容器20放電，從而調(diào)節(jié)電容器20以實現(xiàn)開關(guān)單元36a的開關(guān)特性。例如，開關(guān)系統(tǒng)400的設(shè)計工程師或用戶可將反激功率轉(zhuǎn)換器428配置為從電容器20接收功率，從而調(diào)節(jié)電容器20的電壓以控制負載32a中的負載電流的變化率。更具體地，反激式功率轉(zhuǎn)換器428可配置為選擇性地降低電容器20的電壓，以控制從負載32a流動的電流的變化率以在期望的時間內(nèi)使負載32a去激活。例如，當(dāng)負載32a的負載電流增大時，反激功率轉(zhuǎn)換器428可允許電容器20的電壓增大，以便控制負載32a具有恒定的去激活時間。如圖5的實例所示，反激式功率轉(zhuǎn)換器428可包括變壓器432、二極管434、反激控制462、電壓控制電路元件464、電阻元件440、電阻元件442、電阻元件450以及電阻元件452。在一些實例中，反激控制462和電壓控制電路元件464可形成在單個集成電路430(例如片上系統(tǒng))上。
在一些實例中，反激控制462可包括一個或多個模擬部件。在一些實例中，反激控制462可包括一個或多個數(shù)字部件。例如，反激控制462可在包含處理器核心、存儲器、輸入以及輸出的單個集成電路上包括微控制器。更具體地，反激控制462可包括一個或多個處理器(包括一個或多個微處理器、數(shù)字信號處理器(dsp))、專用集成電路(asic)、現(xiàn)場可編程門陣列(fpga)、或者任何其他等效的集成或分立邏輯電路、以及這些部件的任意組合。術(shù)語“處理器”或“處理電路”通常可單獨指代前述邏輯電路中的任一者或者可指代其與其他邏輯電路或任何其他等效電路的組合。在一些實例中，反激控制462可包括模擬部件和數(shù)字部件的組合。在一些實例中，反激控制462可包括耦合到柵極驅(qū)動器的輸入的輸出，該柵極驅(qū)動器具有耦合到電壓控制電路元件464的控制節(jié)點的輸出。如所示出的，反激控制462可包括直接耦合到電壓控制電路元件464的控制節(jié)點的輸出、參考設(shè)定輸入、第一輸入以及第二輸入。
變壓器432可提供磁場以在反激功率轉(zhuǎn)換器428的切換期間存儲電能。在一些情況下，變壓器432可通過選擇變壓器432的繞組432a與繞組432b之間的比例使電壓增大或減小。在一些實例中，變壓器432可在繞組432a與繞組432a之間提供電隔離，從而在電壓軌24與電壓軌414之間產(chǎn)生電隔離。如所示出的，變壓器374的繞組432a可包括耦合到電壓軌24的第一節(jié)點以及耦合到電壓控制電路元件464的第一節(jié)點(例如漏極)的第二節(jié)點。變壓器474的繞組474b可包括耦合到二極管434的陽極的第一節(jié)點以及耦合到接地軌16的第二節(jié)點。
二極管434可基本上類似于二極管34。例如，二極管434可允許電流從陽極流到陰極并防止電流從陰極流到陽極。如所示出的，二極管434的陰極耦合到電容器412的第一節(jié)點(例如正側(cè))，而二極管434的陽極耦合到變壓器432的繞組432b的第一節(jié)點。
電壓控制電路元件464可配置為選擇性地切換以調(diào)節(jié)電壓軌414與接地軌16之間的電壓。在一些實例中，電壓控制電路元件464可配置為選擇性地切換以降低電容器20的電壓。例如，如圖5所示，當(dāng)電壓控制電路元件464在閉合狀態(tài)下工作時，能量可從電容器20傳送到變壓器432。盡管mosfet符號在圖5中示出為電壓控制電路元件464，然而可使用由控制節(jié)點控制的任何電氣設(shè)備來代替mosfet。如圖5所示，電壓控制電路元件464包括耦合到繞組432a的第二節(jié)點的第一節(jié)點(例如漏極)、耦合到接地軌16的第二節(jié)點(例如源極)以及耦合到反激控制462的輸出的控制節(jié)點(例如柵極)。
反激式功率轉(zhuǎn)換器428可配置為選擇性地操作電壓控制電路元件464，以控制電壓軌24與接地軌16之間的電壓。例如，反激控制462可使在參考設(shè)置處接收的參考電壓與在第一輸入處接收的電壓之間的差異最小化。更具體地，在第一輸入處接收的電壓可為由電阻元件440和電阻元件442形成的分壓器的輸出，其指示電壓軌24與接地軌16之間的電壓。如所示出的，電阻元件440包括耦合到電壓軌24的第一節(jié)點以及耦合到反激控制462的第一輸入的第二節(jié)點，并且電阻元件442包括耦合到反激控制462的第一輸入的第一節(jié)點以及耦合到接地軌16的第二節(jié)點。如所示出的，反激控制462的第二輸入可接收由電阻元件450和電阻元件452形成的分壓器的輸出，其指示電壓軌414與接地軌16之間的電壓。如所示出的，電阻元件450包括耦合到電壓軌414的第一節(jié)點以及耦合到反激控制462的第二輸入的第二節(jié)點，并且電阻元件452包括耦合到反激控制462的第一節(jié)點的第二輸入端以及耦合到接地軌16的第二節(jié)點。在一些實例中，電壓軌414可耦合到電壓軌14，并且電容器412可與電容器12相同。在一些實例中，電壓軌414處的電壓和電壓軌14處的電壓可為不同的。
圖6是示出根據(jù)本公開的一種或多種技術(shù)的實例放電模塊526的電路圖。下面將在圖1的開關(guān)系統(tǒng)1的背景下描述圖6。然而，下面描述的技術(shù)可與電壓源10、電容器12、電壓軌14、接地軌16、電容器20、電壓源22、負載32、二極管34以及開關(guān)單元36以任意排列和任意組合使用，以允許開關(guān)單元36在打開狀態(tài)下操作以使負載32去激活。如圖6所示，開關(guān)系統(tǒng)500可包括放電模塊526。
當(dāng)電容器20的電壓超過預(yù)定電壓(例如電容器20的額定電壓的一個百分比)時，放電模塊526可將電阻元件542與電容器20并聯(lián)耦合。在一些實例中，放電模塊526可基本上類似于圖1的放電模塊26。如所示出的，放電模塊526可包括電阻元件542、柵極驅(qū)動器554以及電壓控制電路元件550。
電壓控制電路元件550可配置為選擇性地切換以維持電壓軌24與接地軌16之間的電壓。例如，當(dāng)電容器20的電壓超過預(yù)定值(例如，電容器20的額定電壓的一個百分比)時，電壓控制電路元件550可在閉合狀態(tài)下操作；否則電壓控制電路元件在打開狀態(tài)下操作。在一些實例中，電壓控制電路元件550可配置為選擇性地切換以降低電容器20的電壓。例如，當(dāng)電壓控制電路元件550在閉合狀態(tài)下操作時，能量可從電容器20轉(zhuǎn)移到電阻元件542中。盡管mosfet符號在圖6中示出為電壓控制電路元件550，然而可使用由控制節(jié)點控制的任何電氣設(shè)備來代替mosfet。如圖6所示，電壓控制電路元件550包括耦合到電阻元件542的第二節(jié)點的第一節(jié)點(例如漏極)、耦合到接地軌16的第二節(jié)點(例如源極)以及耦合到柵極驅(qū)動器554的輸出的控制節(jié)點(例如柵極)。
柵極驅(qū)動器554可為任何合適的裝置，其接受輸入并產(chǎn)生能夠驅(qū)動電壓控制電路元件550在打開狀態(tài)或閉合狀態(tài)下操作的輸出。例如，柵極驅(qū)動器554可為隔離(或浮置/電平移位)柵極驅(qū)動器。如所示出的，柵極驅(qū)動器554可根據(jù)在柵極驅(qū)動器554的參考設(shè)置輸入處接收的參考設(shè)置以及在柵極驅(qū)動器554的輸入處接收的分壓器的輸出來控制電壓控制電路元件550，該分壓器由電阻元件556和電阻元件558形成，分壓器的輸出指示電壓軌24與接地軌16之間的電壓。在一些實例中，柵極驅(qū)動器554的參考設(shè)置輸入可接收信號，該信號選擇為使得當(dāng)電容器20的電壓超過電容器20的額定電壓的一個百分比(例如90％、80％等等)時，電壓控制電路元件550在閉合狀態(tài)下操作。如所示出的，電阻元件556包括耦合到電壓軌24的第一節(jié)點以及耦合到柵極驅(qū)動器554的輸入的第二節(jié)點，并且電阻元件558包括耦合到柵極驅(qū)動器554的輸入端的第一節(jié)點以及耦合到接地軌16的第二節(jié)點。
圖7是示出根據(jù)本公開的一種或多種技術(shù)的實例集成電路的電路圖。下面在圖1的開關(guān)系統(tǒng)1的背景下描述圖7。然而，下面描述的技術(shù)可與電壓源10、電容器12、電壓軌14、接地軌16、電容器20、電壓源22、負載32、二極管34以及開關(guān)單元36以任意排列和任意組合使用，以允許開關(guān)單元36在打開狀態(tài)下操作以使負載32去激活。如圖7的實例所示，開關(guān)系統(tǒng)600可包括開關(guān)單元636a-n(統(tǒng)稱為“開關(guān)單元636”)(除了使用單個開關(guān)控制638之外，這些開關(guān)單元可基本上與圖2的開關(guān)單元136類似)、圖4的轉(zhuǎn)換器單元328、圖6的電阻元件542、圖6的開關(guān)單元540、二極管634a-n(可基本上類似于圖1的二極管34)、負載632a-n(統(tǒng)稱為“負載632”)(這些負載可基本上類似于圖1的負載32)。應(yīng)當(dāng)理解，除了開關(guān)控制638可控制多個開關(guān)單元636之外，開關(guān)控制638可基本上類似于開關(guān)控制154。
如所示出的，開關(guān)控制638、開關(guān)單元636、二極管634以及開關(guān)單元540可形成在單個集成電路640上。以這種方式，二極管634可將存儲在負載632中的功率以遠離開關(guān)單元636的方式重定向到位于單個集成電路640外部的轉(zhuǎn)換器單元328和/或電阻元件542中，而非將能量釋放到開關(guān)單元636中。在一些實例中，續(xù)流二極管而非齊納二極管的使用可允許單個集成電路640還包括系統(tǒng)600的部件以減小系統(tǒng)600的尺寸和成本。例如，單個集成電路640可包括轉(zhuǎn)換器單元328的開關(guān)單元，該開關(guān)單元配置為選擇性地切換以控制電容器20的電壓。
圖8是與可由根據(jù)本公開的電路執(zhí)行的技術(shù)一致的第一流程圖。僅為了說明的目的，下面在如圖1所示的開關(guān)系統(tǒng)1的背景下描述實例操作。然而，下面描述的技術(shù)可與電壓源10、電容器12、電壓軌14、接地軌16、電容器20、電壓源22、負載32、二極管34以及開關(guān)單元36以任意排列和任意組合使用，以允許開關(guān)單元36在打開狀態(tài)下操作以使負載32去激活。盡管下面描述了開關(guān)單元36a，然而應(yīng)當(dāng)理解，開關(guān)單元36a的描述可適用于開關(guān)單元36中的每一個。此外，在一些實例中，開關(guān)系統(tǒng)1可僅包括開關(guān)單元36中的一個(例如開關(guān)單元36a)，而在其他情況下，開關(guān)系統(tǒng)1可包括多個開關(guān)單元36(例如開關(guān)單元36a-b、開關(guān)單元36a-c、開關(guān)單元36a-n等)。
根據(jù)本公開的一種或多種技術(shù)，電壓源22可控制續(xù)流電容器(例如電容器20)的電壓以匹配目標電壓(702)。例如，可選擇目標電壓以實現(xiàn)使負載32a放電的期望時間。在一些實例中，圖3的轉(zhuǎn)換器單元228可釋放續(xù)流電容器(例如電容器20)的電壓以對應(yīng)于目標電壓。
放電模塊26可確定續(xù)流電容器(例如電容器20)的電壓是否超過電壓閾值(704)。例如，圖5的柵極驅(qū)動器554可將由電阻元件556和電阻元件558形成的分壓器的電壓與選擇用于防止電容器20超過電容器20額定電壓的參考輸入進行比較。響應(yīng)于確定續(xù)流電容器的電壓超過電壓閾值，圖5的柵極驅(qū)動器554可選擇性地將電阻元件542與續(xù)流電容器(706)并聯(lián)耦合。
圖9是示出根據(jù)本公開的一種或多種技術(shù)的第三實例開關(guān)系統(tǒng)800的框圖。下面在圖1的開關(guān)系統(tǒng)1的背景下描述圖9。然而，下面描述的技術(shù)可與電壓源10、電容器12、電壓軌14、接地軌16、電容器20、電壓源22、負載32、二極管34以及開關(guān)單元36以任意排列和任意組合使用，以允許開關(guān)單元36在打開狀態(tài)下操作以使負載32去激活。如圖9所示，開關(guān)系統(tǒng)800可包括開關(guān)單元838a-n(統(tǒng)稱為“開關(guān)單元838”)。
開關(guān)單元838可配置為選擇性地將負載32a的第一節(jié)點耦合到電壓軌14，以進一步確保負載32出于安全目的而被斷開。例如，可根據(jù)控制參數(shù)(例如繼電器的脈沖寬度調(diào)制切換)切換開關(guān)單元838a或開關(guān)單元36a中的一者，并且開關(guān)單元838a或開關(guān)單元36a中的另一者可在根據(jù)控制參數(shù)切換的過程中保持切換閉合。更具體地，在一些實例中，開關(guān)單元838a可配置為在第一狀態(tài)和第二狀態(tài)下操作，其中開關(guān)單元838a在第一狀態(tài)期間將負載32a的第一節(jié)點耦合到電壓源10的第一節(jié)點，并且開關(guān)單元838a在第二狀態(tài)期間將負載32a的第一節(jié)點耦合到電壓源10的第二節(jié)點。類似地，在一些實例中，開關(guān)單元38a可配置為在第一狀態(tài)和第二狀態(tài)下操作，其中開關(guān)單元38a在第一狀態(tài)期間將負載32a的第二節(jié)點耦合到電容器20的第一節(jié)點，并且開關(guān)單元38a在第二狀態(tài)期間將負載32a的第二節(jié)點耦合到電容器20的第二節(jié)點。以這種方式，可在切換期間根據(jù)控制參數(shù)保持閉合的開關(guān)可在另一個開關(guān)不能在打開狀態(tài)下操作時通過在打開狀態(tài)下操作而用作安全開關(guān)。開關(guān)單元838可包括一個或多個電壓控制電路元件。
在一些實例中，開關(guān)單元838可配置為選擇性地將負載32a的第一節(jié)點耦合到接地軌16。例如，當(dāng)脈沖寬度調(diào)制(pwm)信號為高電平時，開關(guān)單元838a將負載32a的第一節(jié)點(例如高側(cè))切換到電壓軌14，當(dāng)脈沖寬度調(diào)制(pwm)信號為低電平時，開關(guān)單元將負載32a的第一節(jié)點(例如高側(cè))切換到接地軌16。以這種方式，開關(guān)單元838可通過將負載32切換到接地軌16的參考電壓來提供對負載32的增強的控制。更具體地，開關(guān)單元838a可將負載32a的第一節(jié)點切換到地，以使負載32a放電，因為負載32a將不再從電壓軌14接收能量。
圖10是示出根據(jù)本公開的一種或多種技術(shù)的實例第一集成電路950和第二集成電路952的電路圖。下面將在圖1的開關(guān)系統(tǒng)1的背景下描述圖10。然而，下面描述的技術(shù)可與電壓源10、電容器12、電壓軌14、接地軌16、電容器20、電壓源22、負載32、二極管34以及開關(guān)單元36以任意排列和任意組合使用，以允許開關(guān)單元36在打開狀態(tài)下操作以使負載32去激活。
第一集成電路950可配置為通過將負載32的高側(cè)切換到地來去激活負載32，并且通過將負載的高側(cè)切換到電壓軌14來激活負載32。如所示出的，第一集成電路950包括開關(guān)單元。應(yīng)當(dāng)理解，開關(guān)單元938的描述可適用于開關(guān)單元838中的一個或多個。開關(guān)單元938可配置為選擇性地將負載32a的第一節(jié)點耦合到電壓軌14或接地軌16中的一者。如所示出的，開關(guān)單元938可包括控制單元940、電壓控制電路元件951以及電壓控制電路元件956。盡管具有體二極管的mosfet符號在圖1中示出為電壓控制電路元件954和電壓控制電路元件956，然而可使用由控制節(jié)點控制的任何電氣設(shè)備來代替mosfet。在一些實例中，二極管可代替電壓控制電路元件956。
控制單元940可配置為控制電壓控制電路元件954和電壓控制電路元件956以激活和去激活負載32a。在一些實例中，控制單元940可包括一個或多個模擬部件。在一些實例中，控制單元940可包括一個或多個數(shù)字部件。例如，控制單元940可在包含處理器核心、存儲器、輸入以及輸出的單個集成電路上包括微控制器。更具體地，控制單元940可包括一個或多個處理器(包括一個或多個微處理器、數(shù)字信號處理器(dsp))、專用集成電路(asic)、現(xiàn)場可編程門陣列(fpga)、或任何其他等效的集成或分立邏輯電路、以及這些部件的任意組合。術(shù)語“處理器”或“處理電路”通?？蓡为氈复笆鲞壿嬰娐分械娜我徽呋蛘呖芍复渑c其他邏輯電路或任何其他等效電路的組合。在一些實例中，控制單元940可包括模擬部件與數(shù)字部件的組合。在一些實例中，控制單元940可包括耦合到第一柵極驅(qū)動器(該第一柵極驅(qū)動器具有耦合到電壓控制電路元件954的控制節(jié)點的輸出)的輸入的第一輸出以及耦合到第二柵極驅(qū)動器(該第二柵極驅(qū)動器具有耦合到電壓控制電路元件956的控制節(jié)點的輸出)的輸入的第二輸出。如所示出的，控制單元940可包括直接耦合到電壓控制電路元件954的控制節(jié)點的第一輸出以及直接耦合到電壓控制電路元件956的控制節(jié)點的第二輸出。在一些實例中，控制單元940可配置為第一狀態(tài)(例如當(dāng)pwm信號為高時)或第二狀態(tài)(例如當(dāng)pwm信號為低時)下操作，在第一狀態(tài)下，電壓控制電路元件954在閉合狀態(tài)下操作并且電壓控制電路元件956在打開狀態(tài)下操作，在第二狀態(tài)下，電壓控制電路元件954在打開狀態(tài)下操作并且電壓控制電路元件956在閉合狀態(tài)下操作。
第二集成電路952可配置為提供額外的安全性。如所示出的，第二集成電路952包括開關(guān)單元936。應(yīng)當(dāng)理解，開關(guān)單元936的描述可適用于開關(guān)單元36中的一個或多個。開關(guān)單元936可配置為選擇性地將負載32a的第二節(jié)點(例如低側(cè))耦合到接地軌16。如所示出的，開關(guān)單元936可包括控制單元942和電壓控制電路元件944。盡管具有體二極管的mosfet符號在圖10中示出為電壓控制電路元件944，然而可使用由控制節(jié)點控制的任何電氣設(shè)備來代替mosfet。
控制單元942可配置為在第一集成電路950不能去激活負載32a時控制電壓控制電路元件944去激活負載32a。在一些實例中，控制單元942可包括一個或多個模擬部件。在一些實例中，控制單元942可包括一個或多個數(shù)字部件。例如，控制單元942可在包含處理器核心、存儲器、輸入以及輸出的單個集成電路上包括微控制器。更具體地，控制單元942可包括一個或多個處理器(包括一個或多個微處理器、數(shù)字信號處理器(dsp))、專用集成電路(asic)、現(xiàn)場可編程門陣列(fpga)、或任何其他等效的集成或分立邏輯電路、以及這些部件的任意組合。術(shù)語“處理器”或“處理電路”通?？蓡为氈复笆鲞壿嬰娐分械娜我徽呋蛘呖芍复渑c其他邏輯電路或任何其他等效電路的組合。在一些實例中，控制單元942可包括模擬部件與數(shù)字部件的組合。在一些實例中，控制單元942可包括耦合到柵極驅(qū)動器的輸入的輸出，該柵極驅(qū)動器具有耦合到電壓控制電路元件944的控制節(jié)點的輸出。如所示出的，控制單元942可包括直接耦合到電壓控制電路元件944的控制節(jié)點的輸出。
根據(jù)本公開的一種或多種技術(shù)，一些實例可使用開關(guān)單元936來確保去激活負載32a的安全性。例如，當(dāng)開關(guān)單元936在閉合狀態(tài)下操作并且負載32a被激活時，開關(guān)單元938可通過例如通過由控制單元940施加給電壓控制電路元件954和/或電壓控制電路元件956的脈沖寬度調(diào)制方案來控制通過負載32a的負載電流。更具體地，當(dāng)電壓控制電路元件954在閉合狀態(tài)(例如脈沖寬度調(diào)制方案的高周期)下操作時，通過負載32a的負載電流可增大，而當(dāng)電壓控制電路元件954在打開狀態(tài)(例如脈沖寬度調(diào)制方案的低周期)下操作時，負載電流可流過電壓控制電路元件956的固有體二極管或者電壓控制電路元件956可在閉合狀態(tài)下操作，以進一步最小化電壓控制電路元件956中的損耗。然后，控制單元940和/或控制單元942可通過使電壓控制電路元件954和電壓控制電路元件944在打開狀態(tài)下操作而去激活負載32a。在去激活負載32a時，負載電流可流過電壓控制電路元件956的固有體二極管或者控制單元940可使電壓控制電路元件956在閉合狀態(tài)下操作，以進一步最小化電壓控制電路元件956中的損耗。因此，當(dāng)電壓控制電路元件956處于閉合狀態(tài)時，負載32a上的電壓可為電容器20的電壓減去二極管34a上的電壓降，或者當(dāng)電壓控制電路元件956處于打開狀態(tài)時，負載32a上的電壓可為電容器20的電壓減去二極管34a上的電壓降和電壓控制電路元件956的固有體二極管上的電壓降。此外，通過在第二集成電路952而非第一集成電路950上提供開關(guān)單元936，實現(xiàn)了進一步的安全性，因為多個集成電路(例如soc)可能不能去激活負載32a的情況是不大可能的。
圖11是示出根據(jù)本公開的一種或多種技術(shù)的第四實例開關(guān)系統(tǒng)1000的框圖。下面將在圖1的開關(guān)系統(tǒng)1的背景下描述圖11。然而，下面描述的技術(shù)可與電壓源10、電容器12、電壓軌14、接地軌16、電容器20、電壓源22、負載32、二極管34以及開關(guān)單元36以任意排列和任意組合使用，以允許開關(guān)單元36在打開狀態(tài)下操作以使負載32去激活。如圖11所示，開關(guān)系統(tǒng)1000可包括圖3的轉(zhuǎn)換器單元228和圖9的開關(guān)單元838。在系統(tǒng)1000包括轉(zhuǎn)換器單元228的情況下，電壓軌14和電壓軌24的電壓可為不同的。例如，電壓軌24的電壓可選擇為實現(xiàn)用于去激活負載32的期望放電速率。在系統(tǒng)1000省略轉(zhuǎn)換器單元228的情況下，電壓軌14和電壓軌24的電壓可為相同的。例如，電容器20的第一節(jié)點可耦合到電壓軌14。
根據(jù)本公開的一種或多種技術(shù)，可將由轉(zhuǎn)換器單元228饋送的能量存儲到電容器12中用于支持電壓軌14的電壓，而非將能量釋放到開關(guān)單元36中。另外，與提供單個開關(guān)元件以去激活負載32不同，開關(guān)單元838或開關(guān)單元36中的一者可提供安全開關(guān)以提高所得設(shè)備的安全性和可靠性。
圖12是與可由根據(jù)本公開的電路執(zhí)行的技術(shù)一致的第二流程圖。僅為了說明的目的，下面在圖9所示開關(guān)系統(tǒng)800的背景下描述實例操作。然而，下面描述的技術(shù)可與電壓源10、電容器12、電壓軌14、接地軌16、電容器20、電壓源22、負載32、二極管34以及開關(guān)單元36以任意排列和任意組合使用，以允許開關(guān)單元36在打開狀態(tài)下操作以使負載32去激活。盡管下面描述開關(guān)單元36a和開關(guān)單元838a，然而應(yīng)當(dāng)理解，開關(guān)單元36a和開關(guān)單元838a的描述可適用于每個開關(guān)單元36和每個開關(guān)單元838。此外，在一些實例中，開關(guān)系統(tǒng)800可僅包括開關(guān)單元36中的一個(例如開關(guān)單元36a)，而在其他情況下，開關(guān)系統(tǒng)800可包括多個開關(guān)單元36(例如開關(guān)單元36a-b、開關(guān)單元36a-c、開關(guān)單元36a-n等)。類似地，在一些實例中，開關(guān)系統(tǒng)800可僅包括開關(guān)單元838中的一個(例如開關(guān)單元838a)，而在其他情況下，開關(guān)系統(tǒng)800可包括多個開關(guān)單元838(例如開關(guān)單元838a-b、開關(guān)單元838a-c、開關(guān)單元838a-n等)。
根據(jù)本公開的一種或多種技術(shù)，開關(guān)單元838a接收用于對負載32a進行解耦的指令(1102)。例如，圖10的控制單元940可確定pwm信號的周期指示用于對負載32a進行解耦的信號。接下來，開關(guān)單元838a使耦合到負載32a高側(cè)的開關(guān)在打開狀態(tài)下操作(1104)。例如，控制單元940使電壓控制電路元件954在打開狀態(tài)下操作。此外，開關(guān)單元838a可以可選地使耦合到負載32a低側(cè)的第一開關(guān)在打開狀態(tài)下操作(1106)。例如，控制單元940使電壓控制電路元件956在打開狀態(tài)下操作。接下來，開關(guān)單元36a使耦合到負載32a低側(cè)的第二開關(guān)在打開狀態(tài)下操作(1108)。例如，控制單元942使電壓控制電路元件944在打開狀態(tài)下操作。
以下實例可說明本公開的一個或多個方面。
實例1.一種電路，包括：電壓源；電感負載；電容器；開關(guān)單元，配置為在第一狀態(tài)和第二狀態(tài)下操作，其中所述開關(guān)單元在所述第一狀態(tài)期間將所述電感負載耦合到所述電壓源，并且所述開關(guān)單元在所述第二狀態(tài)期間將所述電感負載耦合到所述電容器；以及負載單元，配置為基于所述電容器的電壓與參考電壓的比較，從所述電容器接收能量。
實例2.根據(jù)實例1的電路，其中，所述參考電壓由所述電感負載的電流分布限定。
實例3.根據(jù)實例1-2的任意組合的電路，其中，所述負載單元包括轉(zhuǎn)換器單元，所述轉(zhuǎn)換器單元配置為向所述電壓源供應(yīng)能量。
實例4.根據(jù)實例1-3的任意組合的電路，還包括：第二電容器，其中所述負載單元包括配置為向所述第二電容器提供能量的轉(zhuǎn)換器單元。
實例5.根據(jù)實例1-4的任意組合的電路，還包括：第二電感負載；以及第二開關(guān)單元，配置為在第一狀態(tài)和第二狀態(tài)下操作，其中所述第二開關(guān)單元在所述第二開關(guān)單元的第一狀態(tài)期間將所述第二電感負載耦合到所述電壓源，并且所述第二開關(guān)單元在所述第二開關(guān)單元的第二狀態(tài)期間將所述第二電感負載耦合到所述電容器。
實例6.根據(jù)實例1-5的任意組合的電路，其中，所述負載單元包括放電模塊，所述放電模塊配置為選擇性地切換與所述電容器并聯(lián)的電阻元件。
實例7.根據(jù)實例1-6的任意組合的電路，包括第一節(jié)點和第二節(jié)點的二極管；其中所述開關(guān)單元包括與所述電感負載串聯(lián)連接的開關(guān)；并且其中所述二極管的第一節(jié)點連接到所述電感負載與所述開關(guān)之間的節(jié)點，并且其中所述二極管的第二節(jié)點連接到所述電容器。
實例8.根據(jù)實例1-7的任意組合的電路，其中，所述二極管的第一節(jié)點為陽極，并且其中所述二極管的第二節(jié)點為陰極。
實例9.根據(jù)實例1-8的任意組合的電路，其中，所述負載單元還配置為從所述電容器接收能量，使得所述電容器的電壓大于由所述電壓源提供的電壓。
實例10.一種電路，包括：電壓源，包括第一節(jié)點和第二節(jié)點；電感負載，包括第一節(jié)點和第二節(jié)點；電容器，包括第一節(jié)點和第二節(jié)點；第一開關(guān)單元，配置為在第一狀態(tài)和第二狀態(tài)下操作，其中所述第一開關(guān)單元在所述第一狀態(tài)期間將所述電感負載的第一節(jié)點耦合到所述電壓源的第一節(jié)點，并且所述第一開關(guān)單元在所述第二狀態(tài)期間將所述電感負載的第一節(jié)點耦合到所述電壓源的第二節(jié)點；第二開關(guān)單元，配置為在第一狀態(tài)和第二狀態(tài)下操作，其中所述第二開關(guān)單元在所述第一狀態(tài)期間將所述電感負載的第二節(jié)點耦合到所述電容器的第一節(jié)點，并且所述第二開關(guān)單元在所述第二狀態(tài)期間將所述電感負載的第二節(jié)點耦合到所述電容器的第二節(jié)點；以及負載單元，配置為基于所述電容器的電壓與參考電壓的比較而從所述電容器接收能量。
實例11.根據(jù)實例10的電路，其中，所述參考電壓由所述電感負載的電流分布限定。
實例12.根據(jù)實例10-11的任意組合的電路，其中，所述負載單元包括轉(zhuǎn)換器單元，所述轉(zhuǎn)換器單元配置為向所述電壓源供應(yīng)能量。
實例13.根據(jù)實例10-12的任意組合的電路，其中，所述電感負載為第一電感負載，所述電路還包括：第二電感負載，包括第一節(jié)點和第二節(jié)點；以及第三開關(guān)單元，配置為在第一狀態(tài)和第二狀態(tài)下操作，其中所述第三開關(guān)單元在所述第一狀態(tài)期間將所述第二電感負載的第一節(jié)點耦合到所述電壓源的第一節(jié)點，并且所述第三開關(guān)單元在所述第二狀態(tài)期間將所述第二電感負載的第一節(jié)點耦合到所述電壓源的第二節(jié)點，其中所述第二電感負載的第二節(jié)點耦合到所述第一電感負載的第二節(jié)點。
實例14.根據(jù)實例10-13的任意組合的電路，還包括：第四開關(guān)單元，配置為在第一狀態(tài)和第二狀態(tài)下工作，其中所述第四開關(guān)單元在所述第一狀態(tài)期間將所述第二電感負載的第二節(jié)點耦合到所述電容器的第一節(jié)點，并且所述第四開關(guān)單元在所述第二狀態(tài)期間將所述第二電感負載的第二節(jié)點耦合到所述電容器的第二節(jié)點。
實例15.一種方法，包括：通過電路的開關(guān)單元選擇性地將電容器耦合到電感負載；以及基于所述電容器的電壓與參考電壓的比較，通過所述電路的負載單元從所述電容器接收能量。
實例16.根據(jù)實例15的方法，其中，所述參考電壓由所述電感負載的電流分布限定。
實例17.根據(jù)實例15-16的任意組合的方法，其中，選擇性地將所述電容器耦合到所述電感負載包括：在所述開關(guān)單元的第一狀態(tài)期間，通過所述開關(guān)單元將所述電感負載耦合到電壓源；以及在所述開關(guān)單元的第二狀態(tài)期間，通過所述開關(guān)單元將所述電感負載耦合到所述電容器。
實例18.根據(jù)實例15-17的任意組合的方法，其中：
所述電容器為第一電容器；基于所述第一電容器的電壓與所述參考電壓的比較而從所述第一電容器接收能量包括：通過所述負載單元的轉(zhuǎn)換器單元從處于第一電壓的所述第一電容器接收能量；以及通過所述轉(zhuǎn)換器單元將能量提供給與所述電壓源并聯(lián)耦合的處于第二電壓的第二電容器，其中所述第一電壓與所述第二電壓不同。
實例19.根據(jù)實例15-18的任意組合的方法，其中，基于所述電容器的電壓與所述參考電壓的比較而從所述電容器接收能量包括：基于所述電容器的電壓與所述參考電壓的比較，通過所述負載單元的放電模塊選擇性地切換與所述電容器并聯(lián)的電阻元件。
實例20.根據(jù)實例15-19的任意組合的方法，其中，所述開關(guān)單元為第一開關(guān)單元，并且所述電感負載為第一電感負載，所述方法還包括：通過所述電路的第二開關(guān)單元選擇性地將所述電容器耦合到第二電感負載。
本公開描述的技術(shù)可至少部分地以硬件、軟件、固件或其任意組合來實現(xiàn)。例如，所描述的技術(shù)的各個方面可在一個或多個處理器(包括一個或多個微處理器、數(shù)字信號處理器(dsp))、專用集成電路(asic)、現(xiàn)場可編程門陣列(fpga)、或任何其他等效的集成或分立邏輯電路、以及這些部件的任意組合內(nèi)實現(xiàn)。術(shù)語“處理器”或“處理電路”通?？蓡为氈复笆鲞壿嬰娐分械娜我徽呋蛘呖芍复渑c其他邏輯電路或任何其他等效電路的組合。包括硬件的控制單元也可執(zhí)行本公開的一種或多種技術(shù)。
這樣的硬件、軟件和固件可在相同設(shè)備內(nèi)或在單獨的設(shè)備內(nèi)實現(xiàn)，以支持本公開描述的各種技術(shù)。此外，所描述的單元、模塊或部件中的任一者可一起實現(xiàn)或單獨實現(xiàn)為分立的但可互操作的邏輯設(shè)備。將不同特征描述為模塊或單元旨在突出不同的功能方面，并不必然意味著這些模塊或單元必須通過單獨的硬件、固件或軟件部件來實現(xiàn)。相反，與一個或多個模塊或單元相關(guān)聯(lián)的功能可由單獨的硬件、固件或軟件部件來執(zhí)行，或者集成在公共或單獨的硬件、固件或軟件部件中。
在本公開中已描述了各個方面。這些和其他方面在所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)。
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