電路和用于操作電路的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]各個實施例總體上涉及電路、用于操作電路的方法，以及用于操作電源的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]電源，例如連接到市電的那些電源，可以具有電磁兼容性(EMC)濾波器，濾波器帶有與跨市電輸出插頭的插腳耦合的電容器。為了防止接觸所述插腳時觸電，該電容器可以在將所述電源從所述市電插座移除后放電。耦合到所述插腳的交流電流(AC)檢測電路可以檢測該電源是否連接到市電電流。然而，所述AC檢測電路可能需要額外的部件，因此增加電源的成本。更進(jìn)一步地，AC檢測電路可能耗費功率?？赡苄枰芷谛缘赝Ｓ肁C檢測電路來滿足備用電源消耗需求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]根據(jù)一個實施例，本文描述一種電路。所述電路包括晶體管和檢測電路。電壓跨所述晶體管的兩個受控端子耦合，并且所述晶體管被配置為非導(dǎo)通狀態(tài)。所述檢測電路被耦合到所述晶體管的控制端子。該檢測電路被配置來檢測至少一個:由于跨所述兩個受控端子兩端耦合的電壓引起的信號；由于跨所述兩個受控端子兩端耦合的所述電壓的變化引起的信號；以及由于跨所述兩個受控端子兩端耦合的所述電壓的變化在所述控制端子處的信號引起的變化。
[0004]根據(jù)另一個實施例，本文描述了用于操作電路的方法。該方法包括將晶體管配置為導(dǎo)通狀態(tài)以執(zhí)行功能。該方法更進(jìn)一步包括通過監(jiān)視所述晶體管的控制端子來檢測耦合在所述晶體管的兩個受控端子之間電壓的變化。
[0005]根據(jù)又一個實施例，本文描述了一種用于操作電路的方法。所述方法包括利用晶體管將所述電源的功率級的控制器的啟動電路耦合到電壓，以在所述功率級無法提供功率給所述控制器時，為所述控制器提供功率。該方法更進(jìn)一步包括在所述功率級能夠提供功率給所述控制器之后將所述晶體管配置為非導(dǎo)通狀態(tài)，并且在所述晶體管處于非導(dǎo)通模式時通過監(jiān)視所述晶體管的控制端子來檢測所述電壓的變化。
[0006]根據(jù)另一個實施例，本文描述了一種檢測電路。所述檢測電路被配置為耦合到晶體管的控制端子。該檢測電路被配置為檢測下列至少一個:由于跨所述晶體管的兩個受控端子兩端耦合的電壓在所述控制端子處引起的信號；由于跨所述晶體管的兩個受控端子兩端耦合的電壓的變化在所述控制端子處引起的信號；由于跨所述晶體管的兩個受控端子兩端耦合的電壓的變化在所述控制端子處引起的信號的變化。
【附圖說明】
[0007]在附圖中，相同的附圖標(biāo)記在所有不用的視圖中一般地指示相同的部件。附圖沒有必要按比例繪制，而是通常將重點放在說明揭示的原理。在附圖中，附圖標(biāo)記最左邊的數(shù)字可以標(biāo)識該附圖標(biāo)記首次出現(xiàn)的附圖。相同的附圖標(biāo)記可以在所有附圖中使用來指示相同的特征或部件。在下面描述中，參考下列附圖描述各個實施例，其中:
[0008]圖1不出晶體管的等效電路的實施例；
[0009]圖2示出取決于晶體管的電容的電壓波形的實施例；
[0010]圖3示出電路的實施例；
[0011]圖4示出電路隨時間變化的波形的實施例；
[0012]圖5示出電源的實施例；以及
[0013]圖6示出用于操作電源的方法的實施例。
【具體實施方式】
[0014]下列詳細(xì)說明參考了附圖，附圖以例示的方式示出實施例被實施的細(xì)節(jié)。詞語“示范的”在這里被用來意指“充當(dāng)例子、實例或例示”。這里描述為“示范的”的任何實施例或設(shè)計不必被看作是超過其他實施例或設(shè)計的優(yōu)選或優(yōu)勢。
[0015]圖1不出開關(guān)102的等效電路圖的實施例100。該開關(guān)可以例如是尚壓開關(guān)。尚壓可以是處在200V到600V之間的電壓。開關(guān)102可以例如是金屬氧化物半導(dǎo)體(M0S)場效應(yīng)晶體管(FET)。為例示的目的，M0SFET被用作開關(guān)102，然而，其他的晶體管例如絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)和高電子迀移率晶體管(HEMT)也可以使用。晶體管102可以具有三個端子，柵極G、漏極D和源極S。柵極G可以被稱作控制端子，漏極D和源極S可以被稱作受控端子。
[0016]晶體管102的等效電路圖可以具有柵G和漏極D之間的柵極-漏極電容器104、柵極G和源極S之間的柵極-源極電容器106、漏極D和源極S之間的漏極-源極電容器108。柵極-漏極電容器104可以具有電容C_GD。電容C_GD可以取決于漏極到柵極的電SV_DG。柵極-源極電容器106可以具有電容C_GS。電容C_GS可以被認(rèn)為到是常數(shù)，SP，不依賴于晶體管的偏置或狀態(tài)。漏極-源極電容器108可以具有電容C_DS，其取決于V_DS并且取決于晶體管的開關(guān)狀態(tài)，即，取決于晶體管是導(dǎo)通的還是非導(dǎo)通。
[0017]電壓V_DS可以跨漏極D和源極S兩端而施加，S卩，跨兩個受控端子兩端。柵極-漏極電容器104和柵極-源極電容器106可以形成針對電壓V_DS的電容性分壓器，從而使得:
[0018]V_DS = V_DG+V_GS, (1)
[0019]其中分別是跨電容器104和106的電壓。電容性分壓器可以被用來檢測V_DS上的變化，例如通過檢測V_GS上的變化或通過電容器104和106的電流的變化。
[0020]電容C_GD、C_GS和C_DS可能難以測量。相反，晶體管的數(shù)據(jù)表可以提供輸入電容C_iss，其是在源極S和漏極D被AC電流短路進(jìn)行測量的:
[0021]C_iss = C_GS+C_GD, (2)
[0022]輸出電容C_oss，其是在源極S和柵極G被短路時進(jìn)行測量的:
[0023]C_oss = C_DS+C_GD,以及(3)
[0024]反向傳輸電容C_rss:
[0025]C_rss = C_GD.(4)
[0026]圖2示出波形202、204和206的實施例200。波形202可以示出輸入電容C_iss如何隨著電壓V_DS改變，波形204可以示出輸出電容C_oss如何隨著電壓V_DS改變，并且波形206可以示出反向傳輸電容C_rss如何隨著電壓V_DS改變。C_iss、C_oss和C_rss可以作為V_DS的函數(shù)而改變，因為C_GD和C_DS可以作為V_DS的函數(shù)而改變。波形202、204和206可以被測量，例如，其中V_GS = 0并且當(dāng)頻率為1MHz時。
[0027]電流I_GD可能流過柵極-漏極電容器104，取決于柵極-漏極電容器104兩端的電壓V_DG和電容C_GD的乘積對時間的導(dǎo)數(shù):
[0028]I_GD = d (C_GD.V_DG) /dt.(5)
[0029]柵極-漏極電容器104兩端的電壓V_DG可以為V_DS的函數(shù)，由于由柵極-漏極電容器104和柵極-源極電容器106形成的電容性分壓器。如圖2所示的波形206，電容C_GD(對應(yīng)于(:_^8，參看等式(4))本身也可以取決于電SV_DS，使得電容性分壓器的分壓比例也可以取決于電壓V_DS，由于電容C_GD取決于V_DS:
[0030]I_GD = d (C_GD (V_DS (t)).V_DG (V_DS (t))) /dt.(6)
[0031 ] I_GD和電壓V_DS之間的關(guān)系可以是非線性的?？赡茈y于從I_GD確定V_DS的精確值。然而，當(dāng)V_DS隨時間改變時，S卩，當(dāng)d(V_DS)/dt非零時，I_GD將為非零并且還將隨時間變化。這可能已經(jīng)足夠，如果V_DS的精確值是不重要的話，例如，如果它僅被期望用來分辨V_DS是否隨時間變化。可以測量電流I_GD或電流I_GD的變化并且可以檢測到電壓V_DS上的變化。電壓V_DS的任何類型的變化可以這樣的方式進(jìn)行檢測，由于晶體管102是非導(dǎo)通的，即它是斷開的或關(guān)斷的，因此只需要極低的功率消耗。例如，AC檢測電路可以使用不導(dǎo)通的晶體管102來確定AC信號是否存在、例如以確定電路，比如電源，是否插入到市電插座。由于低功率消耗，不必使AC檢測電路停用來滿足備用功率消耗的需求。
[0032]在一個實施例中，晶體管102可以是導(dǎo)通的。電壓，例如V_GS、可以被施加在控制端子和受控端子中的一個之間以將晶體管102設(shè)置為導(dǎo)通狀態(tài)。當(dāng)晶體管102導(dǎo)通時，它可具有極低的電阻并且在它的受控端子兩端出現(xiàn)極低的電壓降。供電電壓的大部分將降落在負(fù)荷的兩端。然而，在短路情況下，僅有很小的電壓會降落在負(fù)荷的兩端。供應(yīng)電壓的大部分將降落在晶體管的受控端子兩端。晶體管的受控端子兩端的電壓，例如V_DS，將變化，例如從大約0V到大約為供電電壓的值。隨著控制端子處的電壓和/或電流變化時，可以檢測到電壓的變化。因而，可以通過監(jiān)視在控制端子處的例如電流或電壓的信號來檢測到短路。被監(jiān)視的信號或該信號的變化可以與閾值進(jìn)行比較，以檢測短路。晶體管102可能被斷開，即在短路已經(jīng)被檢測到之后，使之處于非導(dǎo)通狀態(tài)。
[0033]由于分壓，V_GS的變化將小于V_DS的變化，并且可能難以被精確檢測到。然而，可能期望檢測小電壓V_DS周圍的變化，例如用于過零點檢測。小電壓可能例如小于1V、5V、10V、20V 或 30V。
[0034]電容C_GD的變化隨著電壓V_DS的變化可能對于小電壓V_DS來說大。換句話說，電容C_GD在小電壓V_DS處朝著V_DS的變化可能具有高靈敏度。舉例來說，當(dāng)V_DS從0V變化到20V時，圖2的波形206表示電gC_GD (參看等式(4))可能下降二到三個數(shù)量級，從105pF到102PFo高靈敏度可能例如為5，000pF/20V = 250PF/V。它可以處在100…500pF/V、或者50…1，000pF/V或者10…2，000pF/V的范圍中。所以C_GD可以在小電壓時高，這也意味著低的dV_DS/dt可能導(dǎo)致高的I_GD。
[0035]由于電容性分壓器，電壓V_DS的小值中的變化可以被反映在電壓V_GS上，并且可能進(jìn)一步通過電容C_GD在電壓V_DS的小值上的高靈敏性被放大。V_DS在低電壓處的變化，例如處于零電壓或附近，例如在AC信號的過零點期間，可以被以高精度檢測到。該檢測可以被用于檢波谷，即，用于確定信號的最低處，因為波谷可能小于信號的其余部分。
[0036]為了檢測小電壓V_DS上的變化，晶體管102可以具有V_DG和I_GD關(guān)于V_DS的高靈敏度。然而，可能期望降低例如在電壓V_DS的大值時由于電容器104和106的充電和放電帶來的損耗。可能期望用于C_GD，以具有對于較大電壓的關(guān)于V_DS變化的較低靈敏度。大電壓可以例如大于70V、80V、100V、200V或500V。舉例來說，圖2的波形206表示電容C_GD (參看等式(4))可從4pF增加到13pF，即增加了小于一個數(shù)量級，在V_DS = 80V到600V的范圍內(nèi)。低靈敏度可例如為10pF/500V = 0.02pF/V。它可處在0.01…0.05pF/V、或者0.005-0.lpF/V或者0.001-0.2pF/V的范圍之內(nèi)。由于該低靈敏度，電容器104和106中流動的電流可能在V_DS的較大值處降低。
[0037]電容C_GD隨著電SV_DS的關(guān)系可具有角電壓(corner voltage) V_T。該角電壓ν_Τ可把電容C_GD與電壓V_DS的關(guān)系劃分成低靈敏度和高靈敏度的區(qū)域。針對低于角電壓V_T的電壓V_DS的電容C_GD可能隨著電壓V_DS具有高靈敏度(或斜率)。針對高于角電壓V_T的電壓V_DS的電容C_GD可能隨著電壓V_DS具有低靈敏度(或斜率)。舉例來說，表示電容C_GD(參看等式(4))的圖2的波形206可具有角電壓V_T = 75V。角電壓V_T對于不同的晶體管102來說可能不同。它可能例如在5V…100V或30V-75V的范圍內(nèi)。對于電壓V_DS小于角電壓V_T，斜率可能是負(fù)。對于電壓V_DS大于角電壓V_T，斜率可能是正。<