用于開關(guān)的有源熱保護(hù)的制作方法
【專利摘要】系統(tǒng)和方法包括控制器，該控制器在估計(jì)的由開關(guān)消耗的功率的量超過預(yù)定的閾值時(shí)減少由開關(guān)、諸如源極控制的場效應(yīng)晶體管消耗的功率。減少由開關(guān)消耗的功率防止由于過熱導(dǎo)致的對(duì)開關(guān)的損毀?？刂破魇褂脤?shí)際的漏極至源電流和漏極電壓數(shù)據(jù)確定估計(jì)的由開關(guān)消耗的功率的量。在至少一個(gè)實(shí)施方式中，控制器包括在漏極電壓數(shù)據(jù)未通過可靠性試驗(yàn)時(shí)激活的失效安全估計(jì)功率消耗確定路徑。另外，在至少一個(gè)實(shí)施方式中，控制器包括開關(guān)的熱特性模型。在至少一個(gè)實(shí)施方式中，控制器利用實(shí)時(shí)估計(jì)的由開關(guān)的功率消耗和模型來確定何時(shí)估計(jì)的由開關(guān)的功率消耗超過功率消耗保護(hù)閾值。
【專利說明】用于開關(guān)的有源熱保護(hù)
[0001] 相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用
[0002] 本申請(qǐng)要求于2012年7月25日提交的美國臨時(shí)申請(qǐng)第61/675, 399號(hào)的權(quán)益，其 內(nèi)容通過引用全部合并于此。本申請(qǐng)還要求于2013年3月15日提交的美國專利申請(qǐng)第 13/833, 587的權(quán)益，其內(nèi)容通過引用全部合并于此。
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0003] 本發(fā)明大體上設(shè)及電子的領(lǐng)域，且更具體地設(shè)及提供用于開關(guān)的熱保護(hù)的系統(tǒng)和 方法。
【背景技術(shù)】
[0004] 開關(guān)功率變換器將從電源（諸如供電電壓源）接收的功率轉(zhuǎn)換為適于負(fù)載的功 率。從供電電壓源接收的功率稱為"POWER IN(功率輸入）"，和提供至負(fù)載的功率稱為 "POWER OUT(功率輸出）"。所有的開關(guān)功率變換器由于例如，非理想的組件特性具有一些 固有的功率損耗。該種固有功率損耗趨向于最小化從而增加開關(guān)功率變換器的效率。固有 功率損耗在本文中由"P"H"表示。在一些情況中，供應(yīng)到開關(guān)功率變換器的功率的量可W 超過開關(guān)功率變換器提供至負(fù)載的功率的量，即POWER IN〉P0WER OUT+Piwh。在POWER IN大 于POWER 0UT+P"J4，開關(guān)功率變換器使用無源電阻器無源地消耗過剩能量。
[0005] 包括小功率電燈、諸如一個(gè)或多個(gè)發(fā)光二極管（LED)的可調(diào)光照明系統(tǒng)表示在到 開關(guān)功率變換器的POWER IN可W大于開關(guān)功率變換器的POWER OUT+Piwh時(shí)的一個(gè)情況。在 該個(gè)示例性情況中，開關(guān)功率變換器接收通過用于基于交流電流端雙向可控娃開關(guān) (triac)")的調(diào)光器的S極管的電流。一旦基于S端雙向可控娃開關(guān)的調(diào)光器在交流電流 ("AC")供電電壓的周期期間開始導(dǎo)電W防止S端雙向可控娃開關(guān)在供電電壓的中周期 (mid-cycle)期間不利地、過早地?cái)嚅_，開關(guān)功率變換器汲取稱為"保持電流"的最小電流。 只要到開關(guān)功率變換器的輸入電流大于或等于保持電流，基于=端雙向可控娃開關(guān)的調(diào)光 器不應(yīng)該過早地?cái)嚅_。對(duì)于前緣調(diào)光器，在調(diào)光器開始導(dǎo)電和在到達(dá)供電電壓的過零（zero crossing)之前停止導(dǎo)電時(shí)出現(xiàn)過早的斷開。過早的斷開可能引起照明系統(tǒng)的問題，諸如閃 爍和不穩(wěn)定。
[0006] 因此，為了防止基于S端雙向可控娃開關(guān)的調(diào)光器的過早斷開，到開關(guān)功率變換 器的最小POWER IN等于保持電流（"iwu")乘W到開關(guān)功率變換器的輸入電壓"V?"。傳統(tǒng) 的基于=端雙向可控娃開關(guān)的調(diào)光器設(shè)計(jì)成能提供功率至白巧光電燈泡。對(duì)于期望的調(diào)光 水平，白巧光電燈泡通常為了所有的有用的調(diào)光水平汲取至少等于保持電流的電流。然而， 就功率與光輸出比較而言，諸如L邸的其他電燈比白巧光電燈泡更高效，因此，在使用比白 巧光電燈泡少的功率的同時(shí)提供等效的光輸出。因此，具有LED的照明系統(tǒng)通常使用比白 巧電燈泡少的功率和少的電流。為了在照明系統(tǒng)汲取比照明系統(tǒng)固有消耗和作為POWER OUT提供到電燈的功率更多的POWER IN時(shí)平衡功率，照明系統(tǒng)利用一個(gè)或多個(gè)無源電阻器 在內(nèi)部消耗過剩功率。
[0007] 圖1描述包括前緣相切割（phase-cut)調(diào)光器102的照明系統(tǒng)100。圖2描述理 想的、示例性的與照明系統(tǒng)100有關(guān)的電壓圖200。參考圖1和圖2,照明系統(tǒng)100接收來 自供電電壓源104的AC供電電壓Viw。通過電壓波形202表示的供電電壓Viw是，例如，美 國的額定60化/110V線電壓，或者歐洲的額定50化/220V線電壓。前緣調(diào)光器102相切割 供電電壓V?的每個(gè)半周期的前緣，諸如前緣204和206。因?yàn)楣╇婋妷篤 "的每個(gè)半周期 是輸入供電電壓V?的180度，前緣調(diào)光器102 W大于0度和小于180度的角度相切割供電 電壓V?。通常，前緣調(diào)光器102的電壓相切割范圍是10度至170度。"相切割"供電電壓 是指調(diào)制交流電流（"AC")供電電壓的每個(gè)周期的前緣相位角度。供電電壓的"相切割" 還通常稱為"斬波"。相切割供電電壓減小供應(yīng)至諸如照明系統(tǒng)的負(fù)載的平均功率，從而控 制提供至負(fù)載的能量。
[000引到照明系統(tǒng)100的輸入信號(hào)電壓V。IW表示使照明系統(tǒng)100調(diào)節(jié)遞送至電燈122 的功率的調(diào)光水平，并因此，根據(jù)調(diào)光水平，增加或者減小電燈122的亮度。存在許多不同 類型的調(diào)光器。一般而言，調(diào)光器使用表示期望的調(diào)光水平的數(shù)字或者模擬編碼調(diào)光信 號(hào)。例如，基于S端雙向可控娃開關(guān)的調(diào)光器102相切割A(yù)C輸入供電電壓Vm的前緣。前 緣調(diào)光器102可W是任何類型的前緣調(diào)光器，諸如可W從Coopersberg，PA( "Lutron") 的Lutron Electronics, Inc.獲得的基于立端雙向可控娃開關(guān)的前緣調(diào)光器。在發(fā)明人 JohnL.Melanson于2010年8月17日提交的題為Dimmer 0u1:put Emulation的美國專利申 請(qǐng)第12/858, 164號(hào)的背景部分中的描述了基于=端雙向可控娃開關(guān)的前緣調(diào)光器。
[0009] 相切割調(diào)光器102將如由相切割調(diào)光器102修改的輸入電壓V。IW供給至全橋二 極管整流器106。全橋整流器106供給AC整流電壓Vcuw至開關(guān)功率變換器108。電容器 111從整流電壓Vcuw中濾除高頻分量。為了控制開關(guān)功率變換器108的操作，控制器110 產(chǎn)生控制信號(hào)CS。^控制場效應(yīng)晶體管（FET)開關(guān)112的導(dǎo)通?？刂菩盘?hào)CS。是脈沖寬度 調(diào)制信號(hào)?？刂菩盘?hào)CS。波形114表示示例性控制信號(hào)CS。。控制器110產(chǎn)生具有如波形 114中所示的兩態(tài)的控制信號(hào)CS。?？刂菩盘?hào)CS。的將開關(guān)112閉合為ON(目P，導(dǎo)通）的每 個(gè)脈沖表示使開關(guān)112有效地操作和由開關(guān)112使功率消耗最小化的第一狀態(tài)。在控制信 號(hào)CS。的每個(gè)脈沖期間，如在示例性電感器電流波形115中所示，電感器電流U增加W在 充電相位T。期間充電電感器116。二極管118防止電流從鏈接電容器120流動(dòng)到開關(guān)112 內(nèi)。在控制信號(hào)CS。的脈沖結(jié)束時(shí)，控制信號(hào)CS。處于第二狀態(tài)，電感器116倒置電壓極性 (通常稱為"回掃（flyback)")。電感器電流i在回掃相位Tw期間減小，如電感器電流波 形115所示。電感器電流1^通過二極管118使穿過鏈接電容器120的鏈路電壓升壓?；?掃相位Tw何時(shí)結(jié)束和下一個(gè)充電相位T e何時(shí)開始取決于開關(guān)功率變換器的操作模式。在 間斷的導(dǎo)電模式值CM)中，回掃相位Tw在下一個(gè)充電相位Te開始之前結(jié)束。然而，不考慮 開關(guān)功率變換器108是W間斷的導(dǎo)電模式、連續(xù)的導(dǎo)電模式、或者關(guān)鍵性的導(dǎo)電模式操作， 回掃相位Tpu在充電相位T e -結(jié)束就開始。
[0010] 開關(guān)功率變換器108是升壓型轉(zhuǎn)換器，因此，鏈路電壓VuNK大于整流的輸入電壓 控制器110在節(jié)點(diǎn)124感測整流的輸入電壓并在節(jié)點(diǎn)126感測鏈路電壓VuwK。 控制器110操作開關(guān)功率變換器108 W保持用于電燈122的近似恒定的鏈路電壓VuNK，提 供功率因數(shù)校正，并且使鏈路電流iuw與整流的輸入電壓V 的相切割角度互相關(guān)。電 燈132包括一個(gè)或多個(gè)發(fā)光二極管。
[0011] 為了減小電燈122的光輸出，相切割調(diào)光器102增加整流的輸入電壓Vcuw的相 切割角度，即時(shí)間Twp增加和時(shí)間T減小。控制器110通過減小提供至電燈122的電流 iuNK(減小電燈122的光輸出）對(duì)增加的相切割角度做出響應(yīng)。
[0012] 開關(guān)功率變換器108包括功率消耗電阻器128 W使得調(diào)光器電流iDiM不降到低 于保持電流值并且在整流的輸入電壓的周期期間不過早地?cái)嚅_。供應(yīng)至開關(guān)功率變 換器108的叩0肥R IN"等于V。Idim。由開關(guān)功率變換器108供給的叩0肥R OUT"等于 VuM ? iuM。由于基于led的電燈122的相對(duì)小功率要求，尤其在低的光輸出水平下，如果 POWER IN等于POWER OUT+Pi胃，那么調(diào)光器電流ipiM可能降至低于保持電流值并引起相位切 割調(diào)光器102過早地?cái)嚅_。在該個(gè)情形中，為了防止調(diào)光器電流降至低于保持電流值， 控制器110使開關(guān)功率變換器108保持調(diào)光器電流ipiM在保持電流值W上，該使POWER IN 大于POWER OUT+Piwh。因?yàn)镻OWER IN大于POWER 0UT+P"h，所W開關(guān)功率變換器108通過功 率消耗電阻器128消耗過剩的功率。
[0013] 由于組件非理想，所W開關(guān)功率變換器108包括固有功率損耗。固有功率損耗包 括導(dǎo)電體電阻和開關(guān)112中的開關(guān)損耗。然而，電路通常設(shè)計(jì)成能使固有功率損耗最小化， 而該些固有功率損耗常常可W忽略并且因此，在一些POWER OUT水平不足W消耗足夠的功 率W補(bǔ)償POWER IN與POWER 0UT+P"之間的差值。為了增加開關(guān)功率變換器的功率損耗 使得調(diào)光器電流即使在電燈122需要較低的功率時(shí)保持在保持電流數(shù)值W上，開關(guān)功 率變換器108包括電阻器128 W在開關(guān)112導(dǎo)通電感器電流寸產(chǎn)生無源的功率損耗。對(duì) 于可W忽略的固有功率損耗，選擇電阻器128的電阻值使得在開關(guān)功率變換器提供最小鏈 路電流 iuNK時(shí)，P0肥R IN = POWER 0UT+P INH+PASSIVE POWER DISSIPATE。
[0014] 電阻器128相對(duì)便宜W實(shí)現(xiàn)作為開關(guān)功率變換器108的部件。然而，在鏈路電流 iuNK足夠高使得POWER IN等于POWER 0町+?"時(shí)，調(diào)光器輸入電流i dim可W被保持在保持 電流值W上，不用通過電阻器128消耗功率。然而，因?yàn)檎{(diào)光器輸入電流iDiM在開關(guān)108導(dǎo) 通時(shí)候始終通過電阻器128流動(dòng)，所W無論是否POWER IN等于POWER OUT+Pi胃，電阻器128 仍然無源地消耗功率，該減小照明系統(tǒng)100的效率。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0015] 在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式中，方法包括控制開關(guān)的導(dǎo)通和估計(jì)由開關(guān)消耗的功率 的量。方法還包括確定是否所估計(jì)的由開關(guān)消耗的功率超過第一預(yù)定闊值，和在估計(jì)的由 開關(guān)消耗的功率超過第一預(yù)定闊值時(shí)減小由開關(guān)消耗的功率。
[0016] 在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方式中，裝置包括控制器，并且控制器被配置為控制開關(guān) 的導(dǎo)通和估計(jì)由開關(guān)消耗的功率的量?？刂破鬟M(jìn)一步被配置為確定是否估計(jì)的由開關(guān)消耗 的功率超過第一預(yù)定闊值和在估計(jì)的由開關(guān)消耗的功率超過第一預(yù)定闊值時(shí)減小由開關(guān) 消耗的功率。
[0017] 在本發(fā)明的進(jìn)一步實(shí)施方式中，裝置包括具有開關(guān)的開關(guān)功率變換器，該開關(guān)的 導(dǎo)通控制開關(guān)功率變換器的功率轉(zhuǎn)換。裝置進(jìn)一步包括禪接至開關(guān)功率變換器和控制器的 負(fù)載?？刂破鞅慌渲脼榭刂崎_關(guān)的導(dǎo)通并估計(jì)由開關(guān)消耗的功率的量?？刂破鬟M(jìn)一步被配 置為確定是否估計(jì)的由開關(guān)消耗的功率超過第一預(yù)定闊值并且在估計(jì)的由開關(guān)消耗的功 率超過第一預(yù)定闊值時(shí)減小由開關(guān)消耗的功率。
【專利附圖】
【附圖說明】
[001引通過參考附圖可W更好地理解本發(fā)明，并使本領(lǐng)域技術(shù)人員清晰地理解本發(fā)明的 多個(gè)目的、特征和優(yōu)勢(shì)。遍及幾個(gè)附圖使用的相同參考數(shù)字表示相同或相似的要素。
[0019] 圖1 (被標(biāo)記為現(xiàn)有技術(shù)）示出包括前緣調(diào)光器的照明系統(tǒng)。
[0020] 圖2(被標(biāo)記為現(xiàn)有技術(shù)）示出與圖1的照明系統(tǒng)有關(guān)的示例性電壓圖。
[0021] 圖3示出包括陽T保護(hù)系統(tǒng)的電子系統(tǒng)。
[0022] 圖4示出了圖3的電子系統(tǒng)的實(shí)施方式。
[0023] 圖5示出陽T保護(hù)系統(tǒng)的實(shí)施方式。
[0024] 圖6示出了圖4的電子系統(tǒng)的實(shí)施方式。
[0025] 圖7示出包括通用開關(guān)保護(hù)系統(tǒng)的電子系統(tǒng)。
[0026] 圖8示出開關(guān)保護(hù)系統(tǒng)的實(shí)施方式。
[0027] 圖9示出開關(guān)保護(hù)系統(tǒng)的進(jìn)一步實(shí)施方式。
【具體實(shí)施方式】
[002引系統(tǒng)和方法包括在估計(jì)的由開關(guān)消耗的功率量超過預(yù)定闊值時(shí)減小由開關(guān)消耗 的功率的控制器。在至少一個(gè)實(shí)施方式中，減小由開關(guān)消耗的功率防止由于過熱的熱效應(yīng) 導(dǎo)致的對(duì)開關(guān)的損毀。在至少一個(gè)實(shí)施方式中，控制器使用實(shí)際的漏極至源極電流和漏極 電壓數(shù)據(jù)確定估計(jì)的由開關(guān)消耗的功率量。在至少一個(gè)實(shí)施方式中，控制器包括失效安全 估計(jì)功率消耗確定路徑，其在漏極電壓數(shù)據(jù)未通過可靠性測試時(shí)被激活。
[0029] 另外，在至少一個(gè)實(shí)施方式中，控制器包括開關(guān)的熱特性的模型。在至少一個(gè)實(shí)施 方式中，控制器利用實(shí)時(shí)估計(jì)的由開關(guān)的功率消耗和模型來確定估計(jì)的由開關(guān)的功率消耗 何時(shí)超過功率消耗保護(hù)闊值。在估計(jì)的由開關(guān)消耗的功率超過功率消耗保護(hù)闊值時(shí)，控制 器減小至開關(guān)的功率W (例如）防止對(duì)開關(guān)的熱損毀。在至少一個(gè)實(shí)施方式中，控制器在 建模估計(jì)的開關(guān)功率消耗小于功率消耗恢復(fù)闊值、或者由開關(guān)控制的系統(tǒng)重啟時(shí)，復(fù)原開 關(guān)的正常操作。在至少一個(gè)實(shí)施方式中，可基于開關(guān)的已知電路特性和至由開關(guān)控制的電 路的輸入電壓值對(duì)一個(gè)或多個(gè)具體闊值和一個(gè)或多個(gè)用于模型的值進(jìn)行編程。
[0030] 開關(guān)的具體類型和開關(guān)控制的類型是設(shè)計(jì)選擇的問題。在至少一個(gè)實(shí)施方式中， 開關(guān)是源極控制或者柵極控制的場效應(yīng)晶體管（FET)。在其他實(shí)施方式中，開關(guān)是雙極結(jié)型 晶體管。W下討論開始于在源極控制的FET的情況下的開關(guān)保護(hù)的應(yīng)用。
[0031] 圖3描述包括陽T保護(hù)系統(tǒng)302作為控制器304的部件的電子系統(tǒng)300。陽T保 護(hù)系統(tǒng)302在估計(jì)的由源極控制的FET 306消耗的功率量超過預(yù)定闊值時(shí)減小FET 306消 耗的功率。在有些情況下和在至少一個(gè)實(shí)施方式中，從電壓源104到電路312內(nèi)的功率大 于從電路312出來到負(fù)載309的功率加上FET 306的固有功率損耗。因此，在至少一個(gè)實(shí) 施方式中，F(xiàn)ET源極控制系統(tǒng)310控制FET 306來消耗過剩的功率。使過剩的功率消耗增 加FET 306中的熱產(chǎn)生，如果消耗的功率超過FET 306的熱設(shè)計(jì)限制，那么增加的熱產(chǎn)生可 能損毀FET 306。負(fù)載309可W是任何類型的負(fù)載，諸如一個(gè)或多個(gè)發(fā)光二極管（LED)。
[0032] 為了確定估計(jì)的由FET 306消耗的功率，電子系統(tǒng)300包括功率傳感系統(tǒng)308,該 功率傳感系統(tǒng)308感測FET 306的與由FET 306的功率消耗相關(guān)的操作參數(shù)并通過參數(shù)感 測路徑309提供參數(shù)到FET保護(hù)系統(tǒng)302。在估計(jì)的由FET 306消耗的功率超過功率消耗 保護(hù)闊值時(shí)，F(xiàn)ET保護(hù)系統(tǒng)302提供PROTECTION_FAULT信號(hào)到FET源極控制系統(tǒng)310, FET 源極控制系統(tǒng)310減小到FET 306的功率。在至少一個(gè)實(shí)施方式中，對(duì)FET 306的功率減 小防止對(duì)FET的熱損毀。在至少一個(gè)實(shí)施方式中，控制器使用實(shí)際的漏極至源極電流Ids和 漏極電壓Vdeaiw數(shù)據(jù)確定估計(jì)的由FET消耗的功率的量。如隨后更詳細(xì)地描述，在至少一個(gè) 實(shí)施方式中，F(xiàn)ET保護(hù)系統(tǒng)302包括在漏極電壓Vdkaiw數(shù)據(jù)未通過可靠性試驗(yàn)時(shí)被激活的冗 余估計(jì)功率消耗確定路徑（未示出）。
[0033] 另外，在至少一個(gè)實(shí)施方式中和如隨后更詳細(xì)地描述，陽T保護(hù)系統(tǒng)302包括陽T 306的熱特性的模型（未示出）。在至少一個(gè)實(shí)施方式中，F(xiàn)ET保護(hù)系統(tǒng)302利用實(shí)時(shí)估計(jì) 的由FET 306的功率消耗和模型來確定何時(shí)估計(jì)的由FET 306消耗的功率超過功率消耗 保護(hù)闊值。在估計(jì)的由FET306消耗的功率超過功率消耗保護(hù)闊值時(shí)，F(xiàn)ET保護(hù)系統(tǒng)302減 小至FET306的功率W (例如）防止對(duì)FET 306的熱損毀。在至少一個(gè)實(shí)施方式中，F(xiàn)ET保 護(hù)系統(tǒng)302在FET 306的建模的估計(jì)功率消耗小于功率消耗恢復(fù)闊值、或者由FET 306控 制的電路312重啟時(shí)復(fù)原FET的正常操作。在至少一個(gè)實(shí)施方式中，基于FET 306的已知 電路特性和漏極電壓Vdeaiw的最大值，可對(duì)一個(gè)或多個(gè)具體闊值和一個(gè)或多個(gè)用于模型的值 選擇性地編程。具體電路312是設(shè)計(jì)選擇的問題。在至少一個(gè)實(shí)施方式中，，如通過引用 全部并入本文的發(fā)明人化hnL. Melanson和化ic J. King于2011年11月4日提交的題為 "Controlled Power Dissipation in a Switch Path in a Lighting System"的美國專 利申請(qǐng)第13/289, 845號(hào)中說明性描述的那樣，電路312包括開關(guān)功率變換器，F(xiàn)ET源極控 制系統(tǒng)310控制電路。控制器304的具體實(shí)現(xiàn)是設(shè)計(jì)選擇的問題。例如，控制器304可W (i)實(shí)現(xiàn)作為包括例如，執(zhí)行存儲(chǔ)在內(nèi)存中的軟件或者固件指令的處理器的集成電路，（ii) 使用離散組件實(shí)現(xiàn)，或者（iii)使用任何上述的組合實(shí)現(xiàn)。另外，在至少一個(gè)實(shí)施方式中， 除了供電電壓源104之外，電子系統(tǒng)300中的所有的組件包括在電燈中。
[0034] 圖4描述表示電子系統(tǒng)300的一個(gè)實(shí)施方式的電子系統(tǒng)400。電子系統(tǒng)400包括 表示功率傳感系統(tǒng)308的一個(gè)實(shí)施方式的功率傳感系統(tǒng)402。控制器405表示控制器304 的一個(gè)實(shí)施方式，F(xiàn)ET保護(hù)系統(tǒng)401表示FET保護(hù)系統(tǒng)302的一個(gè)實(shí)施方式，F(xiàn)ET源極控制 系統(tǒng)411表示FET源極控制系統(tǒng)310的一個(gè)實(shí)施方式。FET源極控制系統(tǒng)411通過產(chǎn)生電 流控制信號(hào)iDAC_C0DE控制變化的電流源416來控制流過FET 306的漏極至源極電流ips。 可控的源電流發(fā)生器403通過產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于電流控制信號(hào)iDAC_C0DE的漏極至源極電流iDs 響應(yīng)于電流控制信號(hào)iDAC_C0DE。因此，電流控制信號(hào)iDAC_C0DE表示漏極至源極電流ips。 功率傳感系統(tǒng)402包括提供一些無源熱消耗的漏極電阻器404。然而，使漏極電阻器404 的電阻最小化W減小功率損耗。電子系統(tǒng)400中用于采樣漏極電壓Vdeam的具體位置是設(shè) 計(jì)選擇的問題。在圖4的實(shí)施方式中，漏極電壓Vdeaiw在電路312和漏極電阻器404之間采 樣。在漏極電壓在電路312和漏極電阻器404之間采樣時(shí)，在至少一個(gè)實(shí)施方式中，估計(jì)的 由FET 306消耗的功率包括通過漏極電阻器404消耗的功率。在至少一個(gè)實(shí)施方式（未示 出）中，漏極電壓Vdeaiw在漏極電阻器404和陽T 306之間采樣，、估計(jì)的由陽T 306消耗的 功率不包括通過漏極電阻器404消耗的功率。因此，漏極電壓Vdeaiw采樣的具體地方可能影 響估計(jì)的由FET 306消耗的功率的精確度，但是仍然表示估計(jì)的由FET 306消耗的功率。 在至少一個(gè)實(shí)施方式中，為了補(bǔ)償通過漏極電阻器404消耗的功率，F(xiàn)ET保護(hù)系統(tǒng)401可W 包括由漏極電阻器404消耗的功率的模型，可W通過對(duì)漏極電阻器404消耗的功率的估計(jì) 調(diào)節(jié)所確定的估計(jì)的由FET 306消耗的功率W獲得由FET 306消耗的功率的更加精確的估 計(jì)，或者調(diào)節(jié)估計(jì)的由FET 306消耗的功率的電源保護(hù)闊值。隨后討論電源保護(hù)闊值。
[0035] 串聯(lián)的電阻器406和408和模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器（ADO410提供用于測量和采樣漏極 電壓Vdkaiw的主通路412 W提供按比例的數(shù)字漏極電壓采樣VdkaiwW至陽T保護(hù)系統(tǒng)401， 其中"n"是設(shè)及具體采樣的整數(shù)指數(shù)。在至少一個(gè)實(shí)施方式中，F(xiàn)ET保護(hù)系統(tǒng)401根據(jù)等 式1確定估計(jì)的功率消耗：
[0036] 等式 1
[0037] Pepd= V ? i DS
[0038] 其中Pepd是估計(jì)的陽T 306的功率消耗，V是陽T 306的估計(jì)的漏極至源極電壓， iDs是通過電流控制信號(hào)iDAC_CODE表示的漏極至源極電流值。在至少一個(gè)實(shí)施方式中，漏 極電壓Vdeaiw是跨陽T 306的漏極至源極的最大可能的電壓降。因此，根據(jù)等式1利用按比 例的數(shù)字電壓采樣VDKAiw(n)確定由FET 306消耗的功率提供對(duì)由FET 306消耗的功率的保 守估計(jì)。發(fā)明人 JohnL. Melanson EricJ. King RobertT. Grisamore、和 FirasAzrai 于 2011 年7月29日提交的題為"Dimmer Compatibility with Reactive Loads"的美國專利申請(qǐng) 第13/194, 699號(hào)描述示例性變化的電流源416。美國專利申請(qǐng)第13/194, 699號(hào)其全部通 過引用合并于此。
[0039] 電子系統(tǒng)400包括用于檢測主通路412中的故障的失效安全路徑414。主通路412 中的故障可W由于許多原因發(fā)生。例如，電阻器406可能斷開，電阻器408可能短路，和/或 漏極電壓Vdeaiw中的急劇變化可能超過ADC 410的帶寬。失效安全路徑414包括比較源極 電壓VscMKE與源極闊值電壓V Tts的比較器418并產(chǎn)生表示比較結(jié)果的二進(jìn)輸出信號(hào)C0MP_ OUT。源極闊值電壓VTts的具體值是設(shè)計(jì)選擇的問題并且在至少一個(gè)實(shí)施方式中是3至6 伏特的范圍內(nèi)的任何值。如隨后更詳細(xì)地描述，如果源極電壓VscxmcE大于源極闊值電壓V Tt S并且漏極電壓采樣VDEm(n)小于闊值電壓Vtu(圖5中示出的和隨后利用圖5討論），那 么FET保護(hù)系統(tǒng)401確定主通路412可能出故障。如隨后更詳細(xì)地討論的，如果FET保護(hù) 系統(tǒng)401確定主通路412可能已經(jīng)出故障，F(xiàn)ET保護(hù)系統(tǒng)401利用等式1中的失效安全估 計(jì)漏極至源極電壓來確定替代的估計(jì)的FET 306的功率消耗和利用替代的估計(jì)的FET 306 的功率消耗來確定是否減小由FET 306的功率消耗。
[0040] 如隨后更詳細(xì)地描述，陽T保護(hù)系統(tǒng)401比較估計(jì)的陽T 306的功率消耗Pepd與 電源保護(hù)闊值。如果估計(jì)的FET 306的功率消耗Pepd大于電源保護(hù)闊值，那么FET保護(hù)系 統(tǒng)401產(chǎn)生表示FET 306的功率消耗超過預(yù)定的限制的PROTECTION_FAULT信號(hào)的故障值。 一旦收到PROTECTION_FAULT信號(hào)的故障值，F(xiàn)ET源極控制系統(tǒng)411產(chǎn)生iDAC_C0DE信號(hào)W 減小FET 306中的漏極至源極電流Ids,從而減小由FET 306的功率消耗。在至少一個(gè)實(shí)施 方式中，陽T源極控制系統(tǒng)411產(chǎn)生iDAC_C0DE信號(hào)W阻止陽T 306中的漏極至源極電流 ips直到陽T保護(hù)系統(tǒng)401確定陽T 306已經(jīng)充分冷卻W復(fù)原陽T 306的操作而沒有損毀 FET 306。電源保護(hù)闊值的值是設(shè)計(jì)選擇的問題，并且在至少一個(gè)實(shí)施方式中，其是最大功 率消耗值或者通過制造商的用于FET 306的記錄表獲得的FET 306的最大功率消耗值的百 分比。
[0041] 圖5描述表示FET保護(hù)系統(tǒng)401的一個(gè)實(shí)施方式的FET保護(hù)系統(tǒng)500。FET保護(hù) 系統(tǒng)500確定何時(shí)減小FET 306的功率消耗W防止由于（例如）過熱導(dǎo)致的對(duì)FET 306的 損毀。主要/失效安全邏輯502確定何時(shí)使用采樣的漏極電壓值VDmw(n)和何時(shí)使用失效 安全漏極電壓值Vdjax。主要/失效安全邏輯502包括比較邏輯504 W確定是否采樣的漏極 電壓值VDEAiw(n)小于漏極闊值Vtu。在至少一個(gè)實(shí)施方式中，闊值Vtu設(shè)置為足夠低的值 使得如果采樣的漏極電壓值VDmw(n)準(zhǔn)確，那么采樣的漏極電壓值VDmw(n)將大于闊值Vit D。闊值Vtu的具體值是設(shè)計(jì)選擇的問題，并且在至少一個(gè)實(shí)施方式中，闊值V TU設(shè)置為漏 極電壓Vdkaiw的期望的峰值的大約15%。在至少一個(gè)實(shí)施方式中，期望的漏極電壓Vdkam的 最壞情況的峰值的大約15%是用于額定110V均方根（M巧電壓源104的30V和用于額定 220V RMS 電壓源 104 的 60V。
[0042] 參考圖4和圖5,主要/失效安全邏輯502還包括邏輯AND柵極506 W邏輯地對(duì) 來自比較器418的COMP_OUT信號(hào)與比較邏輯504的輸出值進(jìn)行AND操作。COMP_OUT信號(hào) 的邏輯0值表示FET 306的源極電壓VswKCE小于源極闊值Vthj。如果陽T 306的源極電壓 小于源極闊值V心或者采樣的漏極電壓值V DKAiw(n)大于漏極闊值Vtu，那么and柵 極506的電壓選擇輸出V_S化是邏輯0,表示采樣的漏極電壓值VDKAiw(n)應(yīng)是準(zhǔn)確的。如果 FET 306的源極電壓￥￡胃〇5大于源極闊值V THJ；，那么采樣的漏極電壓值Vdmiw(n)應(yīng)當(dāng)大于漏 極闊值Vthj)。然而，F(xiàn)ET 306的源極電壓大于源極闊值Vtils并且采樣的漏極電壓值 Vdkai?小于漏極闊值Vth_d表示主通路412失敗，至IJ邏輯AND柵極506的兩個(gè)輸入是邏輯 1，該導(dǎo)致邏輯AND柵極506的選擇信號(hào)V_S化為邏輯1輸出。
[00創(chuàng)邏輯AND柵極506的選擇信號(hào)V_SEL用作2至1多路復(fù)用器508的選擇信號(hào)。如 W前表示的，在主要/失效安全邏輯502確定來自主通路412的采樣的漏極電壓值Vdkaiw (n) 準(zhǔn)確時(shí)，選擇信號(hào)V_SEL是邏輯0并選擇采樣的漏極電壓值Vd胃(n)作為多路復(fù)用器508 的輸出。在主要/失效安全邏輯502確定來自主通路412的采樣的漏極電壓值VdkaiwOO不 準(zhǔn)確時(shí)，選擇信號(hào)V_S化是邏輯1并選擇最大漏極電壓Vdjax作為多路復(fù)用器508的輸出。 最大漏極電壓Vdjax表示用于由陽T 306的功率消耗的電壓值的最壞情況。根據(jù)等式1，乘 法器510使多路復(fù)用器508的輸出乘W電流控制信號(hào)iDAC_C0DE W確定由陽T 306消耗的 瞬時(shí)估計(jì)的功率。
[0044] 因?yàn)镕ET 306的溫度并不是瞬時(shí)變成最大非損毀極限或者冷卻至安全極限，所W 在由FET 306消耗的瞬時(shí)功率超過預(yù)定的電源保護(hù)闊值時(shí)，F(xiàn)ET 306可能仍然沒有達(dá)到可 能損毀FET 306的熱極限。同樣地，在由FET306消耗的瞬時(shí)功率減小低于預(yù)定的功率恢 復(fù)闊值時(shí)，F(xiàn)ET 306可能仍然沒有達(dá)到表示FET 306可W安全重新開始操作的溫度。因此， 在至少一個(gè)實(shí)施方式中，主要/失效安全邏輯502包括對(duì)FET 306的溫度變化特性建模的 模型512。在至少一個(gè)實(shí)施方式中，模型512是低通濾波器，其具有建模的FET 306的溫度 變化特性的時(shí)間常數(shù)，該時(shí)間常數(shù)使得乘法器510的輸出在時(shí)間上被平均化，從而使得FET 306的瞬時(shí)功率消耗中的變化減幅（dampen)。模型512的具體時(shí)間常數(shù)是設(shè)計(jì)選擇的問題 和優(yōu)選地直接對(duì)應(yīng)于FET 306的溫度變化特性。在至少一個(gè)實(shí)施方式中，時(shí)間常數(shù)是可編 程的，并且例如，在0.5至32秒的范圍內(nèi)。濾波器的具體類型也是設(shè)計(jì)選擇的問題，在至少 一個(gè)實(shí)施方式中，其是數(shù)字無限脈沖響應(yīng)濾波器。
[0045] 主要/失效安全邏輯502利用提供滯后控制的兩個(gè)功率消耗闊值來確定何時(shí)激 活PROTECTION_FAULT信號(hào)并且從而使得陽T源極控制系統(tǒng)411減小由陽T 306消耗的功 率。模型512的輸出通過各自的比較器邏輯514和516與兩個(gè)功率消耗闊值、即電源保護(hù) 闊值PpKDTECT和功率恢復(fù)闊值P KECDVEKY進(jìn)行比較。如果比較器邏輯514確定建模的估計(jì)的FET 306的功率消耗大于電源保護(hù)闊值Pp胃CT闊值，那么比較器邏輯514的輸出是邏輯1，否則 是邏輯0。如果比較器邏輯516確定模塊化的估計(jì)的FET 306的功率消耗大于功率恢復(fù)闊 值Pkeoweky闊值，那么比較器邏輯516的輸出是邏輯1，否則是邏輯0。PROTECTION_FAULT信 號(hào)和比較器邏輯514和516的輸出的初始值都是邏輯0,該表示無FET 306的過度的功率消 耗/溫度過高故障狀態(tài)。
[0046] 由于初始條件，只要建模的估計(jì)的FET 306的功率消耗低于電源保護(hù)闊值PpwTKT， 那么PROTECTION_FAULT信號(hào)保持邏輯0,多路復(fù)用器518選擇比較器邏輯514的邏輯0輸 出。鎖存器520保持多路復(fù)用器518的輸出作為PROTECTION_FAULT信號(hào)的值。鎖存器 520可W是任何類型的內(nèi)存，諸如D-觸發(fā)器。如果在模型512的輸出處的模型化的估計(jì) 的FET306的功率消耗上升到電源保護(hù)闊值PpwTECTW上，那么FET 306的功率消耗表示超 過FET 306的最大安全操作溫度的溫度。比較器邏輯514的輸出然后從邏輯0轉(zhuǎn)換為邏輯 1，PROTECTION_FAULT信號(hào)的值轉(zhuǎn)換并鎖存至邏輯1。在PROTECTION_FAULT信號(hào)的值是邏 輯1時(shí)，F(xiàn)ET源極控制系統(tǒng)411產(chǎn)生減小FET 306中的漏極至源極電流Ids的電流控制信號(hào) iDAC_C0DE，從而減小由陽T 306的功率消耗。漏極至源極電流Ids減小的量W及由此的功 率消耗減小是設(shè)計(jì)選擇的問題。在至少一個(gè)實(shí)施方式中，F(xiàn)ET源極控制系統(tǒng)411減小漏極至 源極電流Ids至零或者至足夠低的值W允許由FET 306消耗的功率的減小，沒有由于拖延的 過熱導(dǎo)致?lián)p毀陽T 306。PROTECTION_FAULT信號(hào)的值也可W被控制器405利用W產(chǎn)生陽T 306的狀態(tài)的指示用于即刻的和/或歷史參考。
[0047] 比較器邏輯516確定何時(shí)建模的估計(jì)的功率消耗減小得低于功率恢復(fù)闊值 P邸C0V邸Y。電源保護(hù)闊值PpKOTECT的值是基于陽T 306的操作限制的設(shè)計(jì)選擇的問題，該通常 可W從FET 306的制造商的數(shù)據(jù)表獲得。在至少一個(gè)實(shí)施方式中，1.2W用于來自供電電壓 源104的110V RMS供電電壓，1. 8W用于220V RMS供電電壓。功率恢復(fù)闊值Pkeoweky的值也 是設(shè)計(jì)選擇的問題，在至少一個(gè)實(shí)施方式中，是64mW。在至少一個(gè)實(shí)施方式中，電源保護(hù)闊 值PpKjreCT和功率恢復(fù)闊值P HKXwmw的值是可編程的。
[0048] 在比較器邏輯516確定建模的估計(jì)的FET 306的功率消耗小于功率恢復(fù)闊值 P邸C0V邸Y時(shí)，比較器邏輯516提供輸出至OR邏輯柵極522的輸入的邏輯1。小于功率恢復(fù)闊 值Pkecdveky的FET 306的建模的估計(jì)的功率消耗表示FET 306的溫度減小到足夠重新開始正 常操作。ENABLE LATCH_TYPE PROTECTION值表示是主要/失效安全邏輯502利用功率恢復(fù) 闊值Pkeowek準(zhǔn)重新開始正常操作，還是主要/失效安全邏輯502利用另一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)重新開始 正常操作。在至少一個(gè)實(shí)施方式中，ENABLE LATCH_TYPE PROTECTION值是可編程的，并且， 如果設(shè)置為邏輯1，主要/失效安全邏輯502利用功率恢復(fù)闊值PcKwcw值來重新開始正常 操作。否則，對(duì)控制器405使用另一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，諸如通過將功率從OFF撥動(dòng)至ON來重啟主要 的/失效安全邏輯502。如果ENABLE LATCH_TYPE PROTECTION值是可編程的并設(shè)置為邏輯 1，那么邏輯OR柵極522的輸出追蹤比較器邏輯516的輸出，在FET 306的建模的估計(jì)的功 率消耗減小低于功率恢復(fù)闊值，將pr〇tection_fault信號(hào)重新設(shè)置為邏輯0。一 旦PROTECTION_FAULT信號(hào)被重新設(shè)置為邏輯0,陽T源極控制系統(tǒng)411重新開始陽T 306 的正常操作。FET保護(hù)系統(tǒng)500的具體實(shí)現(xiàn)是設(shè)計(jì)選擇的問題。例如，F(xiàn)ET保護(hù)系統(tǒng)500可 W利用如示出的邏輯塊實(shí)現(xiàn)和/或使用存儲(chǔ)在控制器405的非易失性存儲(chǔ)器（未示出）中 的軟件實(shí)現(xiàn)和通過控制器405的處理器（未示出）執(zhí)行。
[0049] 圖6不出表不電子系統(tǒng)400的一個(gè)實(shí)施方式的電子系統(tǒng)600。開關(guān)功率變換器602 表示電路312的一個(gè)實(shí)施方式。開關(guān)功率變換器602如結(jié)合開關(guān)功率變換器108描述的操 作，除FET 306是利用固定柵極偏壓的源極控制之外，而控制器405如參考圖3、圖4、和圖 5描述的操作。
[0化0] 圖7示出包括通用開關(guān)保護(hù)系統(tǒng)702的電子系統(tǒng)700。W上討論首先論述源極控 制的FET 306的保護(hù)。然而，W前論述的原理也應(yīng)用于其他類型的開關(guān)和其他類型的開關(guān) 控制。在圖7中，控制器704包括保護(hù)開關(guān)706 W免過度的功率消耗和關(guān)聯(lián)的過熱的開關(guān) 保護(hù)系統(tǒng)702。開關(guān)706可W是任何類型的開關(guān)，諸如任何類型的FET或者雙極結(jié)型晶體 管炬JT)。參數(shù)感測路徑711感測與開關(guān)706有關(guān)的一個(gè)或多個(gè)值用于估計(jì)由開關(guān)706消 耗的功率。例如，對(duì)于基極控制的BJT，在至少一個(gè)實(shí)施方式中，參數(shù)感測路徑711感測BJT 的集極電壓，在至少一個(gè)實(shí)施方式中，還感測BJT的發(fā)射極電壓W用于失效安全操作。開 關(guān)控制系統(tǒng)710 W任何期望的方式控制開關(guān)706的導(dǎo)通。例如，除了為FET開關(guān)706提供 源控制，開關(guān)控制系統(tǒng)710可W被配置為提供FET開關(guān)706的柵極控制或者基極、集極、或 者用于BJT的發(fā)射極控制。在至少一個(gè)實(shí)施方式中，開關(guān)控制系統(tǒng)710 W和FET控制系統(tǒng) 411 (圖4) 一樣的方式保護(hù)開關(guān)706。
[0051] 圖8示出表示開關(guān)保護(hù)系統(tǒng)702的實(shí)施方式的開關(guān)保護(hù)系統(tǒng)800的實(shí)施方式。參 考圖7和圖8,與主要/失效安全邏輯502類似，主要/失效安全邏輯802確定何時(shí)使用采 樣的開關(guān)電壓VsmcH或者失效安全電壓V smooM來估計(jì)由開關(guān)706消耗的功率。在至少一 個(gè)實(shí)施方式中，失效安全電壓VsmoLMx表不開關(guān)706兩端的最大的期望電壓。ERROR信號(hào)選 擇兩個(gè)輸入，VsmeH或者V smooM，用于多路復(fù)用器808 W提供至乘法器810的輸入。模型 812對(duì)開關(guān)706的熱特性建模和在至少一個(gè)實(shí)施方式中，模型812是低通濾波器，其具有建 模開關(guān)706的變化的加熱和冷卻速率的變化時(shí)間常數(shù)的速率。模型812提供輸出數(shù)據(jù)到保 護(hù)/恢復(fù)模塊824。功率保護(hù)闊值PpwTceT邏輯814和功率恢復(fù)闊值P 邏輯816包含適 合于具體開關(guān)706的各個(gè)保護(hù)和恢復(fù)闊值。功率保護(hù)闊值PpwTceT邏輯814和功率恢復(fù)闊值 邏輯816 W與圖5的各個(gè)功率保護(hù)闊值P PWTKT邏輯516和功率恢復(fù)闊值P ckwccy邏 輯514 -樣的方式起作用。恢復(fù)的其余部分實(shí)現(xiàn)AND邏輯522、多路復(fù)用器518、和鎖存器 520的作用W產(chǎn)生如結(jié)合FET保護(hù)系統(tǒng)500描述的PROTECTION_FAULT信號(hào)功能。
[0052] 圖9示出表示開關(guān)保護(hù)系統(tǒng)702的一個(gè)實(shí)施方式的多時(shí)間開關(guān)保護(hù)系統(tǒng)900。參 考圖7和圖9, 一般而言，如果在輸入電壓Viw的周期期間功率消耗的顯著增加和功率消耗 中的上升趨勢(shì)發(fā)生，開關(guān)保護(hù)系統(tǒng)900提供即刻故障和更長期故障W保護(hù)開關(guān)706。在至 少一個(gè)實(shí)施方式中，開關(guān)控制系統(tǒng)710通過將開關(guān)7060FF (斷開）和ON(閉合）（控制平均 開關(guān)電流iswiTCH)來控制開關(guān)706的導(dǎo)通。在至少一個(gè)實(shí)施方式中，開關(guān)頻率明顯地比輸入 電壓V?的頻率高。在至少一個(gè)實(shí)施方式中，開關(guān)頻率是在20曲Z至100曲Z范圍內(nèi)的任何 值。平均電流確定模塊902確定通過開關(guān)706的電流is"TCH的平均值。在至少一個(gè)實(shí)施方 式中，在開關(guān)電流ismeH的每個(gè)周期期間，開關(guān)電流i SWITCH從基準(zhǔn)線電流值i Mscu?線性上升 至峰值IpEAK，然后線性返回至基準(zhǔn)線電流值ImSEUWE。因此，在至少一個(gè)實(shí)施方式中，開關(guān)電 流is"TCH的輪廓基本上是直角=角形的形狀，在該個(gè)實(shí)施方式中，等式2表示在開關(guān)706的 每個(gè)周期期間的開關(guān)電流ismeH的平均值：
[0053] 等式 2
[0054]
【權(quán)利要求】
1. 一種方法，包括： 控制開關(guān)的導(dǎo)通； 估計(jì)由所述開關(guān)消耗的功率的量； 確定所估計(jì)的由所述開關(guān)消耗的功率是否超過第一預(yù)定閾值；以及 在所估計(jì)的由所述開關(guān)消耗的功率超過所述第一預(yù)定閾值時(shí)，減少由所述開關(guān)消耗的 功率。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包括： 使用所述第一電壓和通過所述開關(guān)的電流評(píng)估失效安全保護(hù)路徑以確定對(duì)所估計(jì)的 由所述開關(guān)消耗的功率的所述確定的功效。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，進(jìn)一步包括： 使用對(duì)開關(guān)的加熱和冷卻時(shí)間常數(shù)建模的濾波器過濾所確定的估計(jì)的由所述開關(guān)消 耗的功率以確定建模后的估計(jì)的所述開關(guān)的功率消耗。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，進(jìn)一步包括： 確定所述建模后的估計(jì)的所述開關(guān)的功率消耗是否大于功率消耗保護(hù)閾值；以及 如果所述建模后的估計(jì)的所述開關(guān)的功率消耗大于第一功率消耗閾值，那么減少所述 由所述開關(guān)消耗的功率。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中，減少所述由所述開關(guān)消耗的功率包括防止所述 開關(guān)進(jìn)行操作，所述方法進(jìn)一步包括： 使能所述開關(guān)的操作的復(fù)原； 確定所述建模后的估計(jì)的所述開關(guān)的功率消耗是否小于恢復(fù)功率消耗閾值；以及 在所述建模后的估計(jì)的所述開關(guān)的功率消耗小于所述恢復(fù)功率消耗閾值時(shí)，復(fù)原所述 開關(guān)的操作。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中，減少所述由所述開關(guān)消耗的功率包括防止所述 開關(guān)進(jìn)行操作直到由所述開關(guān)控制的電路重啟。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述開關(guān)包括場效應(yīng)晶體管（FET)，并且控制開 關(guān)的導(dǎo)通包括控制所述FET的源極以控制所述FET的導(dǎo)通。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中，所述FET包括漏極，并且控制場效應(yīng)晶體管 (FET)的源極以控制所述FET的導(dǎo)通包括控制通過所述FET的漏極至源極電流，所述方法進(jìn) 一步包括： 使用第一電壓和所述漏極至源極電流確定所估計(jì)的由所述FET消耗的功率。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中，所述第一電壓是在所述FET的所述漏極的電壓。
10. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，進(jìn)一步包括： 使用所述第一電壓和所述漏極至源極電流評(píng)估失效安全保護(hù)路徑以確定對(duì)所估計(jì)的 由所述FET消耗的功率的所述確定的功效。
11. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中，評(píng)估所述失效安全保護(hù)路徑進(jìn)一步包括： 感測所述FET的所述源極的電壓； 比較在所述FET的漏極的電壓與第一閾值電壓； 比較所述FET的所述源極的電壓與第二閾值電壓；以及 如果在所述FET的所述漏極的電壓小于所述第一閾值電壓并且在所述FET的所述源極 的電壓大于所述第二閾值電壓漏極，那么使用第一電壓和所述漏極至源極電流確定所估計(jì) 的由所述FET消耗的功率包括： 使用第一電壓和所述漏極至源極電流確定所估計(jì)的由所述FET消耗的功率，其中，所 述第一電壓是在所述FET的所述漏極處的估計(jì)的最大峰值電壓。
12. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中，所述第一閾值電壓包括在所述FET的所述漏 極處的電壓的峰值的大約10%至20%的范圍內(nèi)的電壓，并且所述第二閾值電壓包括3至6 伏特范圍內(nèi)的電壓。
13. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，進(jìn)一步包括： 使用對(duì)所述FET的加熱和冷卻時(shí)間常數(shù)建模的濾波器過濾所確定的估計(jì)的由所述FET 消耗的功率以確定建模后的估計(jì)的所述FET的功率消耗。
14. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，進(jìn)一步包括： 確定所述建模后的估計(jì)的所述FET的功率消耗是否大于功率消耗保護(hù)閾值；以及 如果所述建模后的估計(jì)的所述FET的功率消耗大于第一功率消耗閾值，那么減少所述 由所述FET消耗的功率。
15. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中，減少所述由所述FET消耗的功率包括防止所述 FET進(jìn)行操作，所述方法進(jìn)一步包括： 使能所述FET的操作的復(fù)原； 確定所述建模后的估計(jì)的所述FET的功率消耗是否小于恢復(fù)功率消耗閾值；以及 在所述建模后的估計(jì)的所述FET的功率消耗小于所述恢復(fù)功率消耗閾值時(shí)，復(fù)原所述 FET的操作。
16. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中，減少所述由所述FET消耗的功率包括防止所述 FET進(jìn)行操作直到由所述FET控制的電路重啟。
17. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中，所述濾波器包括低通濾波器。
18. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中，所述濾波器包括具有近似所述FET的所述加熱 和冷卻特性的時(shí)間常數(shù)的無限脈沖響應(yīng)濾波器。
19. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，控制所述FET的所述源極以控制所述FET的導(dǎo) 通對(duì)開關(guān)功率變換器的操作進(jìn)行控制。
20. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述開關(guān)是由雙極結(jié)型晶體管和場效應(yīng)晶體管 組成的組中的構(gòu)件。
21. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，控制開關(guān)的導(dǎo)通包括產(chǎn)生控制信號(hào)以控制所述 開關(guān)的導(dǎo)通，并且所述開關(guān)耦接至周期性輸入電壓源，所述方法進(jìn)一步包括： 對(duì)于所述控制信號(hào)的每個(gè)周期，確定所估計(jì)的由所述FET消耗的功率是否超過第二預(yù) 定閾值； 在所估計(jì)的由所述FET消耗的功率超過所述第二預(yù)定閾值時(shí)，減少所述由所述FET消 耗的功率；以及 對(duì)于所述輸入電壓的每個(gè)周期： 確定所估計(jì)的由所述FET消耗的功率是否超過第一預(yù)定閾值；和 在所估計(jì)的由所述FET消耗的功率超過所述第一預(yù)定閾值時(shí)，減少所述由所述FET消 耗的功率。
22. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包括： 由開關(guān)功率變換器控制所述開關(guān)的導(dǎo)通以控制功率轉(zhuǎn)換。
23. -種裝置，包括： 控制器，其中，所述控制器被配置為： 控制開關(guān)的導(dǎo)通； 估計(jì)由所述開關(guān)消耗的功率的量； 確定所估計(jì)的由所述開關(guān)消耗的功率是否超過第一預(yù)定閾值；和 在所估計(jì)的由所述開關(guān)消耗的功率超過所述第一預(yù)定閾值時(shí)，減少所述由所述開關(guān)消 耗的功率。
24. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述控制器進(jìn)一步被配置為： 使用所述第一電壓和通過所述開關(guān)的電流評(píng)估失效安全保護(hù)路徑以確定對(duì)所估計(jì)的 由所述開關(guān)消耗的功率的所述確定的功效。
25. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，進(jìn)一步包括： 濾波器，使用對(duì)開關(guān)的加熱和冷卻時(shí)間常數(shù)建模的濾波器過濾所確定的估計(jì)的由所述 開關(guān)消耗的功率以確定建模后的估計(jì)的所述開關(guān)的功率消耗。
26. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的裝置，其中，所述控制器進(jìn)一步被配置為： 確定所述建模后的估計(jì)的所述開關(guān)的功率消耗是否大于功率消耗保護(hù)閾值；以及 如果所述建模后的估計(jì)的由所述開關(guān)的功率消耗大于第一功率消耗閾值，那么減少所 述由所述開關(guān)消耗的功率。
27. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的裝置，其中，減少所述由所述開關(guān)消耗的功率包括防止所述 開關(guān)進(jìn)行操作，所述控制器進(jìn)一步被配置為： 使能所述開關(guān)的操作的復(fù)原； 確定所述建模后的估計(jì)的所述開關(guān)的功率消耗是否小于恢復(fù)功率消耗閾值；以及 在所述建模后的估計(jì)的所述開關(guān)的功率消耗小于所述恢復(fù)功率消耗閾值時(shí)，復(fù)原所述 開關(guān)的操作。
28. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的裝置，其中，為了減少所述由所述開關(guān)消耗的功率，所述控 制器進(jìn)一步被配置為防止所述開關(guān)進(jìn)行操作直到由所述開關(guān)控制的電路重啟。
29. 根據(jù)權(quán)利要求23所述的裝置，其中，所述開關(guān)包括場效應(yīng)晶體管（FET)，并且控制 開關(guān)的導(dǎo)通包括控制所述FET的源極以控制所述FET的導(dǎo)通。
30. 根據(jù)權(quán)利要求24所述的裝置，其中，所述FET包括漏極，并且控制場效應(yīng)晶體管 (FET)的源極以控制所述FET的導(dǎo)通包括控制通過所述FET的漏極至源極電流，所述控制器 進(jìn)一步被配置為： 使用第一電壓和所述漏極至源極電流確定所估計(jì)的由所述FET消耗的功率。
31. 根據(jù)權(quán)利要求30所述的裝置，其中，所述第一電壓是在所述FET的所述漏極處的電 壓。
32. 根據(jù)權(quán)利要求30所述的裝置，其中，所述控制器進(jìn)一步被配置為： 使用所述第一電壓和所述漏極至源極電流評(píng)估失效安全保護(hù)路徑以確定對(duì)所估計(jì)的 由所述FET消耗的功率的所述確定的功效。
33. 根據(jù)權(quán)利要求32所述的裝置，其中，為了評(píng)估所述失效安全保護(hù)路徑，所述控制器 進(jìn)一步被配置為： 感測在所述FET的所述源極處的電壓； 比較在所述FET的漏極處的電壓與第一閾值電壓； 比較在所述FET的所述源極處的電壓與第二閾值電壓；以及 如果在所述FET的所述漏極處的電壓小于所述第一閾值電壓并且在所述FET的所述源 極處的電壓大于所述第二閾值電壓漏極，那么為了使用第一電壓和所述漏極至源極電流確 定所估計(jì)的由所述FET消耗的功率，所述控制器進(jìn)一步被配置為： 使用第一電壓和所述漏極至源電流確定所估計(jì)的由所述FET消耗的功率，其中，所述 第一電壓是估計(jì)的在所述FET的所述漏極處的最大峰值電壓。
34. 根據(jù)權(quán)利要求33所述的裝置，其中，所述第一閾值電壓包括在所述FET的所述漏 極處的電壓的峰值的大約10%至20%的范圍內(nèi)的電壓，并且所述第二閾值電壓包括3至6 伏特范圍內(nèi)的電壓。
35. 根據(jù)權(quán)利要求24所述的裝置，其中，所述控制器進(jìn)一步被配置為： 使用對(duì)所述FET的加熱和冷卻時(shí)間常數(shù)建模的濾波器過濾所確定的估計(jì)的由所述FET 消耗的功率以確定建模后的估計(jì)的所述FET的功率消耗。
36. 根據(jù)權(quán)利要求35所述的裝置，其中，所述控制器進(jìn)一步被配置為： 確定所述建模后的估計(jì)的所述FET的功率消耗是否大于功率消耗保護(hù)閾值；以及 如果所述建模后的估計(jì)的所述FET的功率消耗大于第一功率消耗閾值，那么減少所述 由所述FET消耗的功率。
37. 根據(jù)權(quán)利要求36所述的裝置，其中，減少所述由所述FET消耗的功率包括防止所述 FET進(jìn)行操作，所述控制器進(jìn)一步被配置為： 使能所述FET的操作的復(fù)原； 確定所述建模后的估計(jì)的所述FET的功率消耗是否小于恢復(fù)功率消耗閾值；以及 在所述建模后的估計(jì)的由所述FET的功率消耗小于所述恢復(fù)功率消耗閾值時(shí)，復(fù)原所 述FET的操作。
38. 根據(jù)權(quán)利要求36所述的裝置，其中，為了減少所述由所述FET消耗的功率，所述控 制器進(jìn)一步被配置為防止所述FET進(jìn)行操作直到由所述FET控制的電路重啟。
39. 根據(jù)權(quán)利要求35所述的裝置，其中，所述濾波器包括低通濾波器。
40. 根據(jù)權(quán)利要求39所述的裝置，其中，所述濾波器包括具有近似所述FET的加熱和冷 卻特性的時(shí)間常數(shù)的無限脈沖響應(yīng)濾波器。
41. 根據(jù)權(quán)利要求23所述的裝置，其中，控制所述FET的所述源極以控制所述FET的導(dǎo) 通允許所述控制器控制開關(guān)功率變換器的操作。
42. 根據(jù)權(quán)利要求23所述的裝置，其中，所述開關(guān)是由雙極結(jié)型晶體管和場效應(yīng)晶體 管組成的組中的構(gòu)件。
43. 根據(jù)權(quán)利要求23所述的裝置，其中，控制開關(guān)的導(dǎo)通包括產(chǎn)生控制信號(hào)以控制所 述開關(guān)的導(dǎo)通，并且所述開關(guān)耦接至周期性輸入電壓源，所述控制器進(jìn)一步被配置為： 對(duì)于所述控制信號(hào)的每個(gè)周期，確定所估計(jì)的由所述FET消耗的功率是否超過第二預(yù) 定閾值； 在所估計(jì)的由所述FET消耗的功率超過所述第二預(yù)定閾值時(shí)，減小所述由所述FET消 耗的所述功率；以及 對(duì)于所述輸入電壓的每個(gè)周期： 確定所估計(jì)的由所述FET消耗的功率是否超過第一預(yù)定閾值；以及 在所估計(jì)的由所述FET消耗的功率超過所述第一預(yù)定閾值時(shí)，減少所述由所述FET消 耗的功率。
44. 根據(jù)權(quán)利要求23所述的裝置，其中，所述控制器進(jìn)一步被配置為： 由開關(guān)功率變換器控制所述開關(guān)的導(dǎo)通以控制功率轉(zhuǎn)換。
45. 根據(jù)權(quán)利要求23所述的裝置，其中，所述控制器包括集成電路。
46. -種裝置，包括： 開關(guān)功率變換器，具有開關(guān)，所述開關(guān)的導(dǎo)通控制所述開關(guān)功率變換器的功率轉(zhuǎn)換； 負(fù)載，耦接至所述開關(guān)功率變換器；以及 控制器，耦接至所述開關(guān)功率變換器，其中，所述控制器被配置為： 控制所述開關(guān)的導(dǎo)通； 估計(jì)由所述開關(guān)消耗的功率的量； 確定所估計(jì)的由所述開關(guān)消耗的功率是否超過第一預(yù)定閾值；以及 在所估計(jì)的由所述開關(guān)消耗的功率超過所述第一預(yù)定閾值時(shí)，減少所述由所述開關(guān)消 耗的功率。
47. 根據(jù)權(quán)利要求47所述的裝置，其中，所述負(fù)載包括一個(gè)或多個(gè)發(fā)光二極管。
【文檔編號(hào)】H05B33/08GK104488356SQ201380039731
【公開日】2015年4月1日 申請(qǐng)日期:2013年7月24日 優(yōu)先權(quán)日:2012年7月25日
【發(fā)明者】莫希特·蘇德, 斯賓塞·艾薩克森, 拉胡爾·辛格, 何朝輝 申請(qǐng)人:塞瑞斯邏輯公司