用于連接電子系統(tǒng)中的兩個節(jié)點的開關(guān)拓?fù)涞闹谱鞣椒?br>【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本公開涉及電子系統(tǒng)，尤其涉及一種用于在具有不同電壓的兩個節(jié)點之間提供連 接的開關(guān)電路。
【背景技術(shù)】
[0002] 用于在具有不同電壓的兩個節(jié)點之間提供連接的電路包括：以可控方式在兩個節(jié) 點之間轉(zhuǎn)換功率的調(diào)節(jié)器、當(dāng)初始電壓不同時將兩個節(jié)點連接在一起的熱插拔電路、以及 可保護(hù)一個節(jié)點免受另一個節(jié)點上的電壓浪涌損害的浪涌抑制電路。在任何實際電路中這 兩個節(jié)點通常均具有很大的電容，如果兩個節(jié)點被突然連接在一起，這可能會引起非常大 的電流迅速流動。這就需要確保當(dāng)兩個節(jié)點連接在一起時，兩個節(jié)點上不會出現(xiàn)大的瞬態(tài) 電壓擾動。
[0003] 在節(jié)點之間提供連接的電路通常使用耗能元件。這通常需要大型開關(guān)裝置以及調(diào) 節(jié)時間和轉(zhuǎn)換速率的復(fù)雜控制器，以將開關(guān)功耗保持在安全范圍內(nèi)。在連接事件期間，這種 方法保持輸入和輸出節(jié)點處的連續(xù)電流傳導(dǎo)，這使每個節(jié)點處和可能連接到這些節(jié)點的設(shè) 備處的電壓擾動最小化。然而，在連接間隔期間，在開關(guān)裝置上必須耗散很大的功率。這導(dǎo) 致在連接事件期間開關(guān)裝置(例如可包括散熱器的功率晶體管）的溫度顯著上升。開關(guān)裝置 必須具有合適的尺寸來處理該溫度上升。在較高的功率水平下，可能很難找到能可靠工作 的晶體管器件。
[0004] 可替代地，連接電路可使用常規(guī)降壓調(diào)節(jié)器開關(guān)拓?fù)洌撻_關(guān)拓?fù)渫ㄟ^調(diào)節(jié)開關(guān) 的占空比將電流限制在安全水平。這減少了連接間隔期間的功率損耗，但會導(dǎo)致輸入節(jié)點 處的電流不連續(xù)，這將破壞或損壞親合到該節(jié)點的連接器和電路。
[0005] 因此，需要一種能夠使功率損耗最小化并能夠提供連續(xù)電流傳導(dǎo)的新的連接拓 撲。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 根據(jù)一方面，本公開提供了一種用于在具有第一電壓的第一節(jié)點和具有第二電壓 的第二節(jié)點之間提供連接的電路。所述電路具有:第一電感元件，所述第一電感元件具有耦 合到所述第一節(jié)點的第一末端;第一開關(guān)元件，所述第一開關(guān)元件耦合在所述第一電感元 件的第二末端和所述第二節(jié)點之間；第二電感元件，所述第二電感元件具有配置為用于從 所述第一電感元件的第二末端接收電流的第一末端，并具有耦合到第三節(jié)點的第二末端； 以及第二開關(guān)元件，所述第二開關(guān)元件耦合在所述第二電感元件的第一末端和所述第二節(jié) 點之間。所述第三節(jié)點可接地。所述第一開關(guān)元件配置為用于，當(dāng)所述第一開關(guān)元件接通， 且所述第二開關(guān)元件斷開時，為所述第一節(jié)點和所述第二節(jié)點之間的電流提供第一路徑。 所述第二開關(guān)元件配置為用于，當(dāng)所述第二開關(guān)元件接通，且所述第一開關(guān)元件斷開時，為 所述第一節(jié)點和所述第二節(jié)點之間的電流提供第二路徑。
[0007] 此外，所述第一電感元件的第二末端和所述第二電感元件的第一末端之間可耦合 有電容元件。
[0008] 所述電路還可包括配置為用于控制所述第一開關(guān)元件或兩個開關(guān)元件的占空比 的控制器。
[0009] 例如，所述第一開關(guān)元件和第二開關(guān)元件中的一個可為晶體管，另一個開關(guān)元件 可為二極管，所述二極管配置為當(dāng)所述第一開關(guān)元件斷開時傳導(dǎo)電流。可替代地，兩個開關(guān) 元件都可為晶體管。
[0010] 在一個實施例中，所述第一電感元件和第二電感元件可以是磁性解耦和的。在另 一個實施例中，所述第一電感元件和第二電感元件可以是磁性耦和的。所述第一電感元件 和第二電感元件可具有相同的值，或者可具有不同的值。
[0011] 所述電路還可包括配置為用于確定流過所述第一電感元件和第二電感元件的電 流的總和的電流檢測電阻。
[0012] 根據(jù)本公開的一方面，所述控制器可配置為控制所述第一開關(guān)元件的開關(guān)，以在 所述第二節(jié)點處提供根據(jù)所述第一節(jié)點的電壓進(jìn)行調(diào)節(jié)的電壓。例如，可在所述第二節(jié)點 處提供期望水平的電壓，該期望水平的電壓低于所述第一節(jié)點的電壓。
[0013] 在一個實施例中，所述電路可配置作為電壓模式開關(guān)調(diào)節(jié)器，所述電壓模式開關(guān) 調(diào)節(jié)器具有反饋回路，所述反饋回路用于為控制器提供表示所述第二節(jié)點處的電壓的值。
[0014] 在另一個實施例中，所述電路可配置作為電流模式開關(guān)調(diào)節(jié)器，所述電流模式開 關(guān)調(diào)節(jié)器具有反饋回路和電流檢測電阻，該反饋回路用于為控制器提供表示所述第二節(jié)點 處的電壓的值，該電流檢測電阻用于使所述控制器能夠確定所述第二節(jié)點處的電流。
[0015] 在進(jìn)一步的實施例中，所述控制器可配置為在固定頻率模式下運行。
[0016] 在另一實施例中，所述控制器可配置為在磁滯模式下運行。
[0017] 此外，所述電路可配置作為用于將負(fù)載連接到所述第二節(jié)點以從所述第一節(jié)點接 收電壓的熱插拔電路。
[0018] 并且，所述電路可配置作為過壓保護(hù)電路，所述過壓保護(hù)電路用于保護(hù)耦合到所 述第二節(jié)點的負(fù)載免受所述第一節(jié)點處的電壓尖峰損壞。
[0019] 根據(jù)本公開的方法，可執(zhí)行以下步驟，以在具有第一電壓的第一節(jié)點和具有第二 電壓的第二節(jié)點之間提供連接：
[0020] -在所述第一節(jié)點和第三節(jié)點之間串聯(lián)耦合第一電感元件、電容元件和第二電感 元件，其中，所述第三節(jié)點可接地，
[0021] -在所述第二節(jié)點與連接所述第一電感元件和所述電容元件的節(jié)點之間耦合第一 開關(guān)元件，
[0022] -在所述第二節(jié)點與連接所述第二電感元件和所述電容元件的節(jié)點之間耦合第二 開關(guān)元件，以及
[0023] -切換所述第一開關(guān)元件和所述第二開關(guān)元件，以提供流經(jīng)所述第一開關(guān)元件和 第二開關(guān)元件的交替的第一電流和第二電流。
[0024] 當(dāng)所述第一開關(guān)元件接通時，所述第二開關(guān)元件可斷開，當(dāng)所述第一開關(guān)元件斷 開時，所述第二開關(guān)元件可接通。
[0025] 通過以下詳細(xì)描述，本公開的其他優(yōu)點和方面對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言將變得顯 而易見，其中，僅通過示出預(yù)期實現(xiàn)本公開的最好模式來示出及描述本公開的實施例。還要 說明，本公開具有其他的和不同的實施例，且本公開的若干細(xì)節(jié)在各種明顯的方面容許被 修改，但所有修改均不會脫離本公開的精神。因此，附圖和說明書被認(rèn)為本質(zhì)上是說明性 的，而不是限制性的。
【附圖說明】
[0026] 當(dāng)參照以下附圖進(jìn)行閱讀時，可更好地理解以下本公開實施例的詳細(xì)描述，在附 圖中，不一定按照比例來繪制特征，而是根據(jù)最好地對相關(guān)特征進(jìn)行說明來進(jìn)行繪制，其 中：
[0027] 圖1A-1C示出了根據(jù)本公開的用于連接兩個節(jié)點的示例性開關(guān)拓?fù)洌?br>[0028] 圖2示出了圖1中的拓?fù)涞氖纠詫崿F(xiàn)；
[0029]圖3A-3E為示出圖2電路中的電流的時序圖；
[0030] 圖4示出了具有本公開的拓?fù)涞氖纠噪妷耗Ｊ介_關(guān)調(diào)節(jié)器；
[0031] 圖5示出了具有本公開的拓?fù)涞氖纠噪娏髂Ｊ介_關(guān)調(diào)節(jié)器；
[0032] 圖6示出了具有本公開的拓?fù)涞氖纠怨潭l率模式開關(guān)調(diào)節(jié)器；
[0033] 圖7示出了具有本公開的拓?fù)涞氖纠源艤Ｊ介_關(guān)調(diào)節(jié)器；
[0034] 圖8示出了具有本公開的拓?fù)涞氖纠詿岵灏坞娐罚?br>[0035] 圖9示出了具有本公開的拓?fù)涞氖纠赃^壓保護(hù)電路。
【具體實施方式】
[0036] 本公開將使用開關(guān)拓?fù)涞木唧w示例實現(xiàn)，該開關(guān)拓?fù)溆糜谶B接具有不同電壓的兩 個節(jié)點。然而，本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識到，本公開的概念適用于各種其他的連接電路變型。 [0037]圖1A示出了用于在電子系統(tǒng)中的輸入節(jié)點"輸入（INPUT)"和輸出節(jié)點"輸出 (OUTPUT) "之間提供連接的示例性開關(guān)電路10。輸出節(jié)點的輸出電壓可不同于施加到輸入 節(jié)點的輸入電壓。電路10包括串聯(lián)連接在輸入