(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
信号を受けるように動作できる入力コンポーネントと、
増幅器、スイッチ、コントロールトランジスタ及びセンストランジスタを含むコントロールコンポーネントと、
前記入力コンポーネントに接続された調整可能なコンポーネントと、を備えるシステムであって、
前記調整可能なコンポーネントは、
低抵抗を含む第１モード、及び
電流制限動作を含む第２モードで動作するように構成でき、前記電流制限動作において、前記第２モードは、前記第１モードで動作するには安全でない状態における継続動作を可能にし、前記安全でない状態が潜在的な熱暴走を含むものであり、
該調整可能なコンポーネントは、
前記増幅器に接続された小さなトランジスタコンポーネントと、
前記スイッチに接続された大きなトランジスタコンポーネントであり、該大きなトランジスタコンポーネントのサイズが前記小さなトランジスタコンポーネントのサイズに対して比較的大きい、大きなトランジスタコンポーネントと、
を含み、
前記大きなトランジスタコンポーネントは、前記小さなトランジスタコンポーネントに比して低い前記低抵抗を有するサイズとされ、前記第１モードにおいてアクチベートされるが前記第２モードにおいてオフされ、
前記小さなトランジスタコンポーネントは、前記電流制限動作を含む前記第２モードにおいてアクチベートされ、
過電流状態が検出された場合に、前記スイッチが開いて、前記大きなトランジスタコンポーネントを前記小さなトランジスタコンポーネント及び前記センストランジスタから切断する一方、前記コントロールトランジスタをオンにし、前記大きなトランジスタコンポーネントのゲートを前記入力コンポーネントへ短絡させ、前記小さなトランジスタコンポーネント及び前記センストランジスタのゲートは、指定の電流制限レベルをサポートするように調整され、
前記システムは、前記調整可能なコンポーネントに接続されて、信号を送るように動作できる出力コンポーネントをさらに備えた、システム。
【請求項２】
前記調整可能なコンポーネントは、前記第１モード及び前記第２モードの両方で動作するのに安全でない状態になったときにオフにされるように構成できる、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記第１モードでの前記大きなトランジスタコンポーネントは、前記第２モードでの前記小さなトランジスタコンポーネントに比して比較的低いドレイン−ソース間オン抵抗を含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
前記第２モードでの前記小さなトランジスタコンポーネントは、前記第２モードでの前記大きなトランジスタコンポーネントのゲート対ソース電圧に対して増加されたゲート対ソース電圧を有する、請求項１に記載のシステム。
【請求項５】
前記コントロールコンポーネントは、
前記入力コンポーネントに接続された前記増幅器と、
前記増幅器に接続された第１抵抗器及び第２抵抗器と、
前記第１抵抗器に接続された電流ソースと、
前記増幅器に接続された前記コントロールトランジスタと、
前記増幅器に接続された前記センストランジスタと、
前記増幅器に接続された前記スイッチと、
を含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項６】
前記センストランジスタ、前記小さなトランジスタコンポーネント及び前記大きなトランジスタコンポーネントは、ドレイン接続を共有し、前記センストランジスタ及び前記小さなトランジスタのゲートは、互いに接続される、請求項１に記載のシステム。
【請求項７】
前記増幅器は、コントロールループのエラー増幅器である、請求項１に記載のシステム。
【請求項８】
前記スイッチは、通常の動作中に閉じられ、そして前記スイッチは、前記大きなトランジスタコンポーネントのゲートを前記センストランジスタ及び前記小さなトランジスタコンポーネントのゲートに接続する、請求項１に記載のシステム。
【請求項９】
集積されたシステムにおいて実施される保護方法であって、
電流監視プロセスを遂行するステップと、
第１の大きなトランジスタ構成及び第２の小さなトランジスタ構成を含む調整可能コンポーネントを備える前記集積されたシステムの構成プロセスを遂行するステップであり、
前記第１の大きなトランジスタ構成のサイズは前記第２の小さなトランジスタ構成のサイズに対して比較的大きく、
過電流状態が検出された場合に、スイッチが開いて、前記第１の大きなトランジスタ構成を前記第２の小さなトランジスタ構成及びセンストランジスタから切断する一方、コントロールトランジスタをオンにして、前記第１の大きなトランジスタ構成のゲートを入力コンポーネントへ短絡させ、前記第２の小さなトランジスタ構成及び前記センストランジスタのゲートは、指定の電流制限レベルをサポートするように調整され、
該ステップにおいて、前記第２の小さなトランジスタ構成が前記第１の大きなトランジスタ構成において動作するのに安全でない状態での前記集積されたシステムの継続動作を可能にし、動作するのに安全でない前記状態が、前記第１の大きなトランジスタ構成に対する潜在的な熱暴走を含むものであり、
前記第２の小さなトランジスタ構成及び前記第１の大きなトランジスタ構成の実施は、前記電流監視プロセスの結果に基づく、ステップと、
を含む、保護方法。
【請求項１０】
前記構成プロセスは、
前記第１の大きなトランジスタ構成をアクチベートし又は実施する通常のモードにおいて動作するように前記集積されたシステムのコンポーネントを構成し、
前記第２の小さなトランジスタ構成をアクチベートし又は実施する電流保護モードにおいて動作するように前記集積されたシステムのコンポーネントを構成し、及び
前記集積されたシステムのコンポーネントの少なくとも幾つかへの電流を減少させることを含む第３モードにおいて動作するように前記集積されたシステムの前記コンポーネントを構成する、
ことを含む請求項９に記載の保護方法。
【請求項１１】
前記第１の大きなトランジスタ構成は、オン状態（Ｒｄｓ−オン）にあるときには前記電流保護モードでの前記第２の小さなトランジスタ構成に比して比較的低いドレイン−ソース間オン抵抗で実施される、請求項１０に記載の保護方法。
【請求項１２】
前記第２の小さなトランジスタ構成は、前記電流保護モードにおいて前記第１の大きなトランジスタ構成のゲート対ソース電圧に対して増加されたゲート対ソース電圧を含む、請求項１０に記載の保護方法。
【発明の詳細な説明】
【関連出願】
【０００１】
[001]本出願は、参考としてここに援用する２０１２年４月２０日に出願された“CURRENT LIMITING SYSTEMS AND METHODS”と題する仮特許出願第６１／６８７，２２４号（代理人管理番号ＶＩＳＨ８８１３Ｒ）の利益及び優先権を主張する。
【技術分野】
【０００２】
[002]本発明は、電子システム及び方法に関する。より詳細には、本発明は、電子システム及び方法における電流保護に関する。
【背景技術】
【０００３】
[003]電子システム及び回路は、近代社会の進歩に向かって著しく貢献しており、好都合な結果を得るために多数の用途に利用されている。電子システム及び回路において電圧及び電流をコントロールすることは、典型的に、非常に重要であり、電圧及び電流が充分にコントロールされないと、有害な影響が及ぶ。特に、過負荷又は短絡状態は、悪影響を及ぼす。過負荷又は短絡状態に関連した悪影響は、過熱又は温度の問題を含む。しかしながら、電流コントロールにおける慣習的な試みは、ダメージを防止する上で有効でなく、他の望ましからぬ影響又は副作用をしばしば招く。
【０００４】
[004]電流コントロールのための慣習的な解決策は、電流制限の実施を試みている。図１は、規範的な慣習的システムを示す図である。電流制限は、種々のスイッチ用途において益々試みられている特徴である。ソース（例えば、電源、等）及び負荷の両方をうまく保護するためには保護手段をできるだけ素早く連動させねばならない。回路が過負荷又は短絡状態を検出したときに、従来の保護解決策は、典型的に、過負荷又は短絡状態を経験している装置又はシステムを遮断するよう試みる。装置を遮断する従来の解決策は、過負荷保護を与えることができる。しかしながら、装置又はシステムを遮断することは、典型的に、装置又はシステムの利用を中断するという望ましからぬ副作用をもたらす。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
[005]電流を制限するための慣習的な解決策は、典型的に、多数の問題を引き起こす。オン状態（Ｒｄｓ−オン）にあるスイッチとして動作するときにトランジスタのドレインとソースとの間の非常に低いオン抵抗の効果のため、高いトランスコンダクタンスをもつように装置を設計することがしばしば望まれる。しかしながら、高いトランスコンダクタンス（ｇｍ）は、装置が電流制限モードで動作するとき低いゲート対ソース電圧へと変換される。この動作領域（例えば、低いＶＧＳ、高いＶＤＳ、等）では、電力装置が、典型的に、温度上昇によって生じるスレッシュホールド電圧低下に対して改善された感度又は最大感度を示す。局部的な温度上昇がスレッシュホールド電圧の低下を引き起こし、これが、次いで、付加的な電流増加を招いて、温度を更に上昇させるので、積極的な有害なフィードバック作用がしばしば生じる。この積極的なフィードバックは、通常、熱暴走を招き、ＭＯＳＦＥＴの局部領域にダメージが生じる。その結果、慣習的な電流制限モードに入るときには、電力装置が容易にダメージを受け易い。ある従来の解決策は、制約のある又は好ましくない特性（例えば、無効の又は低い性能特性、不充分な利得特性、等）をもつコンポーネントの利用を試みている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
[006]ここに提示するシステム及び方法は、電子システムにおいて効率的で且つ有効なスイッチング及び保護を促進することができる。慣習的な解決策の多数の欠点を克服し又は軽減するために、ここに提示するシステム及び方法は、通常の動作状態における効果的な低抵抗動作の実現を促進すると共に、電流制限状態に関連した悪影響の減少も促進する。このシステム及び方法は、異なるモード（例えば、通常のモード、電流制限モード）の動作に対して動的で且つ融通性のある調整を可能にする。１つの実施形態において、通常のモードは、低抵抗動作を可能にし、そして電流制限モードは、熱暴走を最小にして又はない状態で電流保護を可能にする。１つの規範的な実施形態において、このシステム及び方法は、電流制限モードで動作するときに装置（例えば、電力装置、負荷スイッチ、等）に含まれるＭＯＳＦＥＴのゲート対ソース電圧の有効な増加を可能にし、そしてこのゲート対ソース電圧の増加は、ＭＯＳＦＥＴの動作状態を、熱暴走が減少されるか又はもはや生じない領域へ移動する。
【０００７】
[007]１つの実施形態において、システムは、信号を受けるように動作できる入力コンポーネントと、この入力コンポーネントに接続された調整可能なコンポーネントとを備え、この調整可能なコンポーネントは、低い抵抗を含む第１モードで動作するように構成できると共に、電流制限動作を含む第２モードで動作するように構成でき、電流制限動作において、この第２モードは、第１モードで動作するには安全でない状態における継続動作を可能にし、そして更に、信号を送るように動作できる出力を備えている。調整可能なコンポーネントは、第１モード及び第２モードの両方で動作するのに安全でない状態になったときにオフにされるように構成できる。１つの実施形態において、比較的大きなコンポーネント構成が第１モードにおいてアクチベート（活性化）され、そして比較的小さなコンポーネント構成が第２モードにおいてアクチベートされる。第１モードは、第２モードに比して比較的低いドレイン−ソース間オン抵抗を含む。第２モードで比較的小さなコンポーネント構成を使用することで、第２モードで比較的大きなコンポーネント構成を利用する試みに比して比較的高いゲート対ソース電圧を含むことができる。
【０００８】
[008]１つの実施形態において、システムは、調整可能なコンポーネント及びコントロールコンポーネントを備えている。そのコントロールコンポーネントは、入力コンポーネントに接続された増幅器と；該増幅器に接続された第１抵抗器及び第２抵抗器と；増幅器に接続されたコントロールトランジスタと；増幅器に接続されたセンストランジスタと；増幅器に接続されたスイッチと；を含む。調整可能なコンポーネントは、増幅器に接続された小さなトランジスタコンポーネントと；スイッチに接続された大きなトランジスタコンポーネントとを含み、大きなトランジスタコンポーネントは、小さなトランジスタコンポーネントに対して比較的大きい。電流ソースが第１抵抗器に接続される。センストランジスタ、小さなトランジスタコンポーネント及び大きなトランジスタコンポーネントは、ドレイン接続を共有することができる。センストランジスタ及び小さなトランジスタのゲートは、互いに接続される。増幅器は、コントロールループに含まれるエラー増幅器である。１つの規範的な実施形態では、スイッチは、通常の動作中に閉じられ、そしてスイッチは、大きなトランジスタコンポーネントのゲートをセンストランジスタ及び小さなトランジスタコンポーネントのゲートに接続する。過電流状態が検出された場合には、スイッチが開いて、大きなトランジスタコンポーネントを小さなトランジスタコンポーネント及びセンストランジスタから切断する一方、コントロールトランジスタがオンにされて、大きなトランジスタコンポーネントのゲートを入力コンポーネントへ短絡させる。小さなトランジスタコンポーネント及びセンストランジスタのゲートは、指定の電流制限レベルをサポートするように調整される。
【０００９】
[009]本明細書に組み込まれてその一部分を形成する添付図面は、本発明の実施形態を一例として示すが、それに限定されるものではない。本明細書において参照される添付図面は、特に指示のない限り正しい縮尺で描かれていないと理解されたい。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】慣習的なシステムを例示するブロック図である。
【図２】本発明の一実施形態による規範的なシステムのブロック図である。
【図３】本発明の一実施形態による別の規範的なシステムのブロック図である。
【図４】本発明の一実施形態による別の規範的なシステムのブロック図である。
【図５】本発明の一実施形態による保護方法のブロック図である。
【図６】本発明の一実施形態による規範的な構成プロセスのブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
[0016]添付図面に一例が示された本発明の好ましい実施形態を以下に詳細に説明する。本発明は、好ましい実施形態について説明するが、本発明をそれらの実施形態に限定するつもりはないことを理解されたい。逆に、本発明は、特許請求の範囲に規定された本発明の精神及び範囲内で代替物、変更及び等効物を網羅することが意図される。更に、本発明の以下の詳細な説明において、本発明を完全に理解するために多数の特定の細部について述べる。しかしながら、当業者であれば、それらの特定の細部がなくても、本発明を実施できることが明らかであろう。他の点では、本発明の態様を不必要に不明瞭にしないために、良く知られた方法、手順、コンポーネント及び分析中のコントロールコンポーネントは、詳細に説明しない。
【００１２】
[0017]ここに提示されるシステム及び方法は、電子システムにおける効率的なスイッチング及び保護を促進することができる。１つの実施形態において、過電流又は短絡状態が生じたときに、構成の調整で、コンポーネントは、装置への電力を直ちに完全に遮断するのではなく、用途にとって安全な大きな既定電流レベルで継続動作することができる。１つの規範的な実施形態において、その状態が電流制限モードに対する安全領域に留まる限り、装置は、過電流又は短絡状態が取り除かれ又は解決されるまで、電流制限モードで継続動作することができる。電流制限モードにおいて安全でない状態（例えば、ダイの温度が電流制限モードでもあるレベルを越えるか、過電流の増加が大きくなり過ぎるか、等々）が生じた場合には、電力装置を完全にオフにされることができる。
【００１３】
[0018]図２は、本発明の一実施形態による規範的なシステム２００のブロック図である。１つの実施形態において、システム２００は、効率的なスイッチング（例えば、スイッチがオンであるときには最小の電圧降下で電流供給をコントロールし、スイッチがオフであるときには電流供給を防止し、等）を行う一方、熱暴走状態を回避することを含む効果的な仕方で有害な電流レベル（例えば、過負荷電流、短絡、等）に対して保護することを可能にする。システム２００は、コントロールコンポーネント２１０及び調整可能なコンポーネント２２０を備えている。コントロールコンポーネント２１０は、調整可能なコンポーネント２２０に接続される。
【００１４】
[0019]システム２００のコンポーネントは、効率的なスイッチング及び電流保護を可能にするよう協働する。調整可能なコンポーネント２２０は、異なる特性（例えば、低抵抗特性、電流制限特性、バイアス特性、ゲート対ソース電圧特性、動作領域、サイズ、等）のもとで動作するのに安全でない状態で継続動作できる特性を含む種々の特性を動的に変化させることができる。１つの実施形態において、調整可能なコンポーネント２２０は、通常モード構成と電流制限モード構成との間で動的に変化される。通常モード構成は低抵抗特性を含む。電流制限モード構成は、電流保護及び熱暴走保護を含む。１つの実施形態において、電流保護特性は、有害な又は悪い電流状態を取り扱い、一方、熱暴走保護特性は、熱暴走を受け易い状態を緩和又は回避する。コントロールコンポーネント２１０は、調整可能なコンポーネント２２０による調整のコントロール又は開始を促進する。
【００１５】
[0020]調整可能なコンポーネント２２０は、種々の実施例を含むことが明らかである。通常モードで動作するとき、調整可能なコンポーネント２２０は、第１の構成で構成される。１つの実施形態において、第１の構成は、オン状態（Ｒｄｓ−オン）におけるドレインとソースとの間の低抵抗特性を含む。電流制限モードで動作するときに、調整可能なコンポーネント２２０は、第２の構成で構成される。１つの実施形態において、第１の構成は、第１のトランジスタ構成（例えば、大きなトランジスタの構成、等）を含み、そして第２の構成は、第２のトランジスタ構成（例えば、小さなトランジスタの構成、等）を含む。１つの実施形態において、電流制限モードでの第２の構成は、電流保護モードでの第１の構成のゲート対ソース電圧に対して増加されたゲート対ソース電圧特性を含む。１つの規範的な実施形態において、電流保護モードでの第２のコンポーネント構成（例えば、比較的小さい、等）は、電流保護モードでの第１のコンポーネント構成（例えば、比較的大きな、等）に対して増加されたゲート対ソース電圧特性を有する。
【００１６】
[0021]調整可能なコンポーネント２２０の特性は、調整可能なコンポーネント２２０に含まれるコンポーネントの構成又はサイズに対応する。１つの実施形態において、調整可能なコンポーネント２２０は、第１のトランジスタ構成及び第２のトランジスタ構成を含む。第１のトランジスタ構成は、第１の大きなトランジスタ構成を含み、そして第２のトランジスタ構成は、第２の小さなトランジスタ構成を含む。１つの実施形態において、第１の大きなトランジスタ構成は、第２の小さなトランジスタ構成に対して比較的大きい。１つの規範的な実施形態では、大きなトランジスタ構成は、小さなトランジスタ構成より２倍以上大きい。３アンペアの電流限界を伴う１つの規範的な実施形態では、大きな構成と小さな構成とのサイズ比が１対１０、１対２０、等である（例えば、小さな構成は、大きな構成の１／１０、１／２０、等である）。３００ミリアンペアの電流限界を伴う１つの規範的な実施形態では、大きな構成と小さな構成とのサイズ比が１対５０、１対１００、等である（例えば、小さな構成は、大きな構成の１／５０、１／１００、等である）。１つの実施形態では、ゲート領域スレッシュホールドは、１．７ないし３ボルトである。１つの実施形態において、Ｖｄｓは、１５ボルトより大きい。
【００１７】
[0022]１つの実施形態において、通常の動作中に（例えば、不当に悪い状態ではない、過負荷状態ではない、短絡状態ではない、等）、大きな区分又は構成がオンであり、低いＲｄｓ−オンを達成する。回路が電流制限状態又は電流制限モードで動作するときには、装置の大きな区分又は構成がオフであり、そして小さな区分又は構成がオンであり、電流を「搬送」する。その小さなサイズのために、装置の小さな区分又は構成は、大きな又は高いゲート対ソース電圧を使用して、望ましい電流制限値を達成する。１つの実施形態において、小さな構成は、大きな構成よりも高い電流において著しく安全な動作領域に装置を入れることができる。１つの規範的な実施形態において、大きなゲート対ソース電圧の結果として、小さな装置は、電流制限モードでの動作に関連した種々の悪い影響（例えば、熱暴走、局部的燃焼又はダメージ、等）を受け難くなる。
【００１８】
[0023]第１の大きなトランジスタ構成は、第１の望ましい特性（例えば、低抵抗、等）を可能にするサイズとされ、そして第２の小さなトランジスタ構成は、第１の大きなトランジスタ構成に対して第２の望ましからぬ特性を生じる状態のもとでの動作を可能にするサイズとされる。１つの実施形態において、特定の状態（例えば、電流レベル、電圧レベル、等）のもとでの動作は、大きなトランジスタに対して望ましくなく（例えば、不安定な領域、熱暴走領域、等における動作）、一方、特定の状態のもとでの動作は、第２の小さなトランジスタに対して受け容れられるものである。１つの規範的な実施形態において、小さなトランジスタ構成の特性は（例えば、増加されたゲート対ソース電圧、等）は、第１の大きなトランジスタ構成に対して第２の望ましくない特性を生じる状態のもとでの受け容れられる継続動作を可能にする。
【００１９】
[0024]１つの実施形態において、コントロールコンポーネント２１０は、調整可能なコンポーネント２２０の特性に対する変化をコントロールする。コントロールコンポーネント２１０は、種々の実施形態を含むことが明らかである。コントロールコンポーネント２１０は、コントロールループを含む。コントロールコンポーネント２１０は、感知コンポーネントを含む。１つの実施形態において、コントロールコンポーネント２１０は、悪い電流状態（例えば、過負荷状態、短絡状態、等）を検出し、そしてその悪い電流状態に対して保護を与えるように調整可能なコンポーネント２２０の構成変化を指令するように構成される。大きな及び小さな区分又は構成をコントロールするための種々の技術も考えられる。システムは、電流をより厳密に監視するためにコントロールループにより使用されるセンスＦＥＴを備えている。しかしながら、センスＦＥＴは必要なものではなく、又、コントロールループも必要なものではなく、それらは、ある実施形態には必ずしも含まれない。
【００２０】
[0025]種々の解決策では、比較的大きな及び小さな構成を実施できることが明らかである。１つの規範的実施形態では、小さな区分又は構成をオフにする一方、大きな区分又は構成をオンにする。別の規範的実施形態では、小さな区分又は構成もオンにする一方、大きな区分又は構成をオンにする。１つの実施形態において、２つの個別のゲートコントロール区分が電力装置にあるが、ソース及びドレイン接続は共有される。電力装置の小さな及び大きな区分又は構成は、櫛型形態で設計される。１つの実施形態において、櫛型形態は、電力装置のある区分しか電流を搬送しないときに発熱が最小となるように設計される。
【００２１】
[0026]ここに提示するシステム及び方法は、種々の特徴を伴う種々の構成で柔軟に実施できることが明らかである。又、ここに提示するシステム及び方法は、非常に低いＲｄｓが要求される場合に保護回路の応答時間を改善することができる。１つの規範的実施形態では、電力装置の小さな区分しか電流を搬送しないときにゲートキャパシタンスが低下するために電流制限コントロールループが高速になる。又、装置は、好都合にも、３つ以上の区分又は構成に分割することができる。複数の区分又は構成で、異なる動作モードにおけるゲート対ソース電圧にわたって良好なコントロールを行い又は与えることができる。１つの実施形態において、始動中に装置の一部分だけを使用して出力キャパシタを充電するときと同様に、スイッチの異なる動作モードにおいて装置分割又は異なる構成で効果を与えることができる。
【００２２】
[0027]ここに提示するシステム及び方法は、種々の用途において容易に実施できることが明らかである。考えられる実施形態は、異なるサイズの個別の電力装置の使用、及び全システムと電力装置とのモノリシック集積を含む。このシステム及び方法は、種々の装置又はスイッチ（例えば、負荷スイッチ、電源スイッチ、等）において実施できることが明らかである。
【００２３】
[0028]図３は、本発明の１つの実施形態による規範的なシステム３００のブロック図である。このシステム３００は、入力コンポーネント３０１と、出力コンポーネント３０２と、抵抗器３１１及び３１２と、電流ソース３２１と、増幅器３２２と、スイッチ３２３と、コントロールトランジスタ３３１と、センストランジスタ３３２と、小さなトランジスタコンポーネント３３３と、大きなトランジスタコンポーネント３３４とを備えている。増幅器３２２は、抵抗器３１１及び３１２と、電流ソース３２１と、増幅器３２２と、スイッチ３２３と、スイッチ３２３と、トランジスタ３３１、３３２及び３３３とに接続される。スイッチ３２３は、トランジスタ３３４に接続され、このトランジスタは、入力３０１及び出力３０２に接続される。１つの実施形態において、入力コンポーネント３０１、出力コンポーネント３０２、抵抗器３１１、３１２、電流ソース３２１、増幅器３２２、スイッチ３２３、コントロールトランジスタ３３１、センストランジスタ３３２は、コントロールコンポーネント（例えば、コントロールコンポーネント２１０と同様の）に含まれ、そして小さなトランジスタコンポーネント３３３及び大きなトランジスタコンポーネント３３４は、調整可能なコンポーネント（例えば、調整可能なコンポーネント２２０と同様の）に含まれる。
【００２４】
[0029]システム３００のコンポーネントは、システム３００を通常モード及び電流制限モードにおいて構成できるように協働する。１つの実施形態において、大きなトランジスタコンポーネント３３４は、第１の大きなトランジスタ構成においてアクチベートされ又はオンにされ、そして小さなトランジスタコンポーネント３３３は、第２の小さなトランジスタ構成においてアクチベートされる。大きなトランジスタコンポーネント３３４は、第２の小さなトランジスタ構成においてオフにされる。１つの規範的実施形態では、小さなトランジスタは、通常モードにおいてデアクチベートされ又はオフにされる。１つの規範的実施形態では、小さなトランジスタは、通常モードにおいてアクチベートされ又はオンにされる。トランジスタ３３２、３３３及び３３４は、ｐチャンネル金属酸化物半導体（ＰＭＯＳ）電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）である。大きなトランジスタ３３４は、小さなトランジスタ３３３に対して主たる又は比較的大きなＦＥＴであり、小さなトランジスタ３３３は、大きなトランジスタ３３４に対して比較的小さなＦＥＴであり（例えば、小さなトランジスタ３３３は、大きなトランジスタ３３４の１／１０、１／２、１／１００、等であり）、そしてセンストランジスタ３３２は、感知ＦＥＴである。１つの実施形態において、３つのトランジスタ３３２、３３３及び３３４は、同じドレイン接続（例えば、出力コンポーネント３０２へのドレイン、等）を、互いに接続されたトランジスタ３３２及び３３３のゲートと共有する。１つの規範的実施形態では、増幅器３２２は、コントロールループのエラー増幅器である。
【００２５】
[0030]１つの実施形態において、抵抗器３１１及び３１２、電流ソース３２１、及びセンストランジスタ３３２と小さなトランジスタ３３３との間の比が、電流限界レベルスレッシュホールドをセットする。通常の動作中に、スイッチ３２３が閉じて、大きなトランジスタ３３４のゲートを、センストランジスタ３３２及びトランジスタ３３３のゲートに接続する。１つの規範的実施形態では、過電流状態が検出されると、スイッチ３２３が開いて、大きなトランジスタ３３４を小さなトランジスタ３３３及びセンストランジスタ３３２から切断する。コントロールトランジスタ３３１がオンにされ、そして大きなトランジスタ３３４のゲートを入力コンポーネント３０１へ短絡する。コントロールループは、必要な又は指定の電流限界レベルをサポートするように小さなトランジスタ３３３及びセンストランジスタ３３２のゲートを調整する。システム３００のコンポーネントは、種々のコンポーネント実施形態を含む（例えば、抵抗器３１２は、可変抵抗器コンポーネントであり、電流ソース３２１は、調整可能な電流ソースであり、等々である）ことが明らかである。
【００２６】
[0031]図４は、本発明の１つの実施形態による規範的なシステム４００のブロック図である。１つの実施形態において、システム４００は、システム２００と同様である。システム４００は、入力コンポーネント４０１と、出力コンポーネント４０２と、抵抗器４１１及び４１２と、電流ソース４２１と、増幅器４２２と、スイッチ４２３と、コントロールトランジスタ４３１と、センストランジスタ４３２及び４３５と、小さなトランジスタコンポーネント４３３と、大きなトランジスタコンポーネント４３４とを備えている。増幅器４２２は、抵抗器４１１及び４１２、電流ソース４２１、増幅器４２２、スイッチ４２３、並びにトランジスタ４３１、４３２及び４３３に接続される。スイッチ４２３は、トランジスタ４３４及びトランジスタ４３５に接続され、トランジスタ４３５は、出力４０２に接続される。１つの実施形態において、入力コンポーネント４０１、出力コンポーネント４０２、抵抗器４１１及び４１２、電流ソース４２１、増幅器４２２、スイッチ４２３、コントロールトランジスタ４３１、センストランジスタ４３２及び４３５は、コントロールコンポーネント（例えば、コントロールコンポーネント２１０と同様の）に含まれ、そして小さなトランジスタコンポーネント４３３及び大きなトランジスタコンポーネント４３４は、調整可能なコンポーネント（例えば、調整可能なコンポーネント２２０と同様の）に含まれる。
【００２７】
[0032]システム４００のコンポーネントは、システム４００を通常モード及び電流制限モードで構成できるように協働する。１つの実施形態において、大きなトランジスタコンポーネント４３４は、第１の大きなトランジスタ構成においてアクチベートされ又はオンにされ、そして小さなトランジスタコンポーネント４３３は、第２の小さなトランジスタ構成においてアクチベートされる。１つの実施形態において、センストランジスタ４３５は、電流状態の感知の洗練化を促進する。
【００２８】
[0033]図５は、本発明の１つの実施形態による保護方法のブロック図である。
【００２９】
[0034]ブロック５１０において、電流監視プロセスが遂行される。１つの実施形態において、電流監視プロセスは、過負荷又は短絡状態を検出する。１つの規範的な実施形態では、センスＦＥＴ及びコントロールループが電流監視プロセスに使用される。
【００３０】
[0035]ブロック５２０において、１つの構成で、別の構成において動作するのに安全でない状態での継続動作を可能にするという構成プロセスが遂行される。１つの構成又は別の構成の実施は、ブロック５１０における電流監視プロセスの結果に基づき行われる。１つの実施形態において、１つの構成は、別の構成に比して電流の通過を許すときに比較的低い抵抗を含む。１つの実施形態において、１つの構成は、別の構成に対して高いゲート対ソース電圧状態を含む。１つの規範的実施形態では、比較的大きなコンポーネントを含む通常の構成は、比較的小さなコンポーネントを含む通常の構成に比して、電流の通過を許すときに、比較的低い抵抗を有する。１つの規範的実施形態では、比較的小さなコンポーネントを含む電流保護構成は、比較的大きなコンポーネントを含む電流保護構成に対して増加されたゲート対ソース電圧状態を有する。種々の構成プロセスがあることが明らかであろう。
【００３１】
[0036]図６は、本発明の１つの実施形態による規範的な構成プロセス６００のブロック図である。１つの実施形態において、構成プロセス６００は、ブロック５２０で遂行される構成プロセスの１つの規範的な実施形態である。
【００３２】
[0037]ブロック６１０において、コンポーネントは、比較的大きなコンポーネント構成がアクチベート又は実施される第１モード（例えば、通常モード、等）で動作するように構成される。第１モード（例えば、通常モード、等）は、第２モード（例えば、電流保護モード、等）に比して低抵抗構成又は動作を含む。１つの規範的実施形態では、第１モードで動作するときにドレイン−ソース間オン抵抗（Ｒｄｓ−オン）が低い。
【００３３】
[0038]ブロック６２０において、コンポーネントは、比較的小さなコンポーネント構成がアクチベート又は実施される第２モード（例えば、電流保護モード、等）で動作するように構成される。第２モード（例えば、電流保護モード、等）は、電流制限動作を含む。電流保護モードの比較的小さなコンポーネント構成は、電流保護モードにおいて比較的大きなコンポーネント構成の使用を試みるのに比して、比較的高いゲート対ソース電圧を含む。１つの実施形態において、高いゲート対ソース電圧は、比較的小さなコンポーネント構成の動作を、熱暴走の傾向の低い特性領域へ移動させる。
【００３４】
[0039]ブロック６３０において、装置のコンポーネントは、装置の少なくとも幾つかのコンポーネントへの電流を減少することを含む第３モードで動作するように構成される。１つの実施形態において、第３モードは、コンポーネントをオフにし又は電流の通流を阻止して、過電流又は短絡状態を軽減し又は取り扱う。
【００３５】
[0040]従って、ここに提示するシステム及び方法は、効率的なスイッチング及び電流保護を促進する。１つの実施形態において、通常モードは、低抵抗の動作を可能にし、そして電流制限モードは、熱暴走を最小とするか又は伴わない電流保護を可能にする。過電流又は短絡状態が生じたときには、電流制限モードで構成を調整することにより、装置への電力を直ちに完全に遮断するのではなくて、既定のより大きな電流レベルで安全に継続動作できるようにし、そして電流制限モードにおいて安全でない状態が生じた場合には、電流を完全に阻止し又はオフにする。
【００３６】
[0041]詳細な説明の一部分は、方法に関して提示し説明する。ステップ及びその順序を図面に示してこの方法の動作について述べるが、そのようなステップ及び順序は、例示に過ぎない。実施形態は、種々の他のステップ、又はフローチャートに示されたステップの変形態様を、ここに図示して説明する以外の順序で遂行するのにも適している。
【００３７】
[0042]詳細な説明のある部分は、手順、ステップ、論理的ブロック、処理、及びコンピュータメモリ内の実行可能なデータビットに対する動作の他の記号表現に関して提示される。これらの説明及び表現は、データ処理分野の当業者が自身の仕事の実体を他の当業者に最も効率的に伝えるために使用される手段である。手順、コンピュータで実行されるステップ、論理的ブロック、プロセス、等は、ここでは、一般的に、望ましい結果を招くステップ又はインストラクションの自己矛盾のないシーケンスと考えられる。これらのステップは、物理的な量の物理的な操作を含む。通常は、必要でないが、これらの量は、コンピュータシステムにおいて記憶、転送、合成、比較、その他、操作することのできる電気的、磁気的、光学的又は量子信号の形態をとる。主として一般的に使用できるという理由で、これらの信号を、ビット、値、エレメント、記号、キャラクタ、用語、番号、等として参照することが時々は便利であると分かっている。
【００３８】
[0043]しかしながら、これら及び同様の用語は、全て、適当な物理的な量に関連され、そしてそれらの量に適用される単なる便利な表示に過ぎないことを銘記されたい。特に指示のない限り、以下の説明から明らかなように、全体を通して、「処理」「コンピューティング」「計算」「決定」「表示」「アクセス」「書き込み」「含む」「記憶」「送信」「横断」「関連付け」「識別」、等の用語を使用する検討は、コンピュータシステムのレジスタ及びメモリ内の物理的（電子的）量として表わされたデータを、コンピュータシステムのメモリ又はレジスタ或いは他のそのような情報記憶、送信又は表示装置内の物理的量として同様に表わされる他のデータへと操作し変換するコンピュータシステム又は同様の電子的コンピューティング装置のアクション及びプロセスを指すことが明らかである。
【００３９】
[0044]幾つかの実施形態は、１つ以上のコンピュータ又は他の装置により実行されるプログラムモジュールのようなコンピュータ実行可能なインストラクションの一般的な文脈において説明する。一般的に、プログラムモジュールは、特定のタスクを遂行し又は特定のアブストラクトデータタイプを実施するルーチン、プログラム、オブジェクト、コンポーネント、データ構造、等を含む。典型的に、プログラムモジュールの機能は、種々の実施形態において必要に応じて合成又は分配されてもよい。
【００４０】
[0045]本発明の特定の実施形態の以上の説明は、例示及び説明上、提示されたものに過ぎない。それらは、余すところのないものでもないし、本発明を、ここに開示する正確な形態に限定するものでもなく、以上の教示に鑑み、明らかに、多数の変更や修正が考えられる。それら実施形態は、本発明の原理及びその実際的な応用を最良に説明し、それにより、当業者が本発明及び種々の実施形態を、意図された特定の用途に適した種々の変形と共に、最良に利用できるようにするよう選択され説明されたものである。本発明の範囲は、特許請求の範囲及びその等効物により規定されるものとする。
【００４１】
[0046]本書は、少なくとも次のことを開示する。即ち、ここに提示されるシステム及び方法は、電子システムにおける効率的なスイッチング及び保護を促進することができる。又、システムは、信号を受けるように動作できる入力と；低い抵抗を含む第１モードで動作するように構成可能な調整可能なコンポーネントと；電流制限動作を含む第２モードで動作するように構成可能なコンポーネントであって、この第２モードは、第１モードで動作するのに安全でない状態でも継続動作できるものであるコンポーネントと；信号を送るように動作できる出力と；を備えている。調整可能なコンポーネントは、第１モード又は第２モードのいずれで動作するのも安全でない場合にオフにされるように構成可能である。第１モードは、比較的低いドレイン−ソース間オン抵抗を伴う比較的大きなコンポーネント構成を含む。第２モードで小さなコンポーネント構成を使用することは、第２モードでの大きなコンポーネント構成に比して比較的高いゲート対ソース電圧を含むことができる。
【００４２】
概念
本書は、少なくとも次の概念を開示する。
【００４３】
概念１．
信号を受けるように動作できる入力コンポーネントと、
前記入力コンポーネントに接続された調整可能なコンポーネントと、
を備え、前記調整可能なコンポーネントは、低抵抗を含む第１モード、及び電流制限動作を含む第２モードで動作するように構成でき、電流制限動作において、前記第２モードは、前記第１モードで動作するには安全でない状態における継続動作を可能にし、更に、
前記調整可能なコンポーネントに接続されて、信号を送るように動作できる出力コンポーネントを備えた、システム。
【００４４】
概念２．
前記調整可能なコンポーネントは、前記第１モード及び第２モードの両方で動作するのに安全でない状態になったときにオフにされるように構成できる、概念１に記載のシステム。
【００４５】
概念３．
前記第１モードでは比較的大きなコンポーネント構成がアクチベートされる、概念１に記載のシステム。
【００４６】
概念４．
前記第２モードでは比較的小さなコンポーネント構成がアクチベートされる、概念１に記載のシステム。
【００４７】
概念５．
前記第１モードは、前記第２モードに比して比較的低いドレイン−ソース間オン抵抗を含む、概念１に記載のシステム。
【００４８】
概念６．
前記第２モードは、前記第２モードで比較的大きなコンポーネント構成を利用する試みに比して高いゲート対ソース電圧を有する比較的小さなコンポーネント構成を含む、概念１に記載のシステム。
【００４９】
概念７．
コントロールコンポーネントを更に備え、このコントロールコンポーネントは、
前記入力コンポーネントに接続された増幅器と、
前記増幅器に接続された第１抵抗器及び第２抵抗器と、
前記第１抵抗器に接続された電流ソースと、
前記増幅器に接続されたコントロールトランジスタと、
前記増幅器に接続されたセンストランジスタと、
前記増幅器に接続されたスイッチと、
を含み、前記調整可能なコンポーネントは、
前記増幅器に接続された小さなトランジスタコンポーネントと、
前記スイッチに接続された大きなトランジスタコンポーネントと、
を含み、前記大きなトランジスタコンポーネントは、前記小さなトランジスタコンポーネントに対して比較的大きい、概念１に記載のシステム。
【００５０】
概念８．
前記センストランジスタ、小さなトランジスタコンポーネント及び大きなトランジスタコンポーネントは、ドレイン接続を共有し、前記センストランジスタ及び小さなトランジスタのゲートは、互いに接続される、概念７に記載のシステム。
【００５１】
概念９．
前記増幅器は、コントロールループのエラー増幅器である、概念７に記載のシステム。
【００５２】
概念１０．
前記スイッチは、通常の動作中に閉じられ、そして前記スイッチは、前記大きなトランジスタコンポーネントのゲートを前記センストランジスタ及び小さなトランジスタコンポーネントのゲートに接続する、概念７に記載のシステム。
【００５３】
概念１１．
過電流状態が検出された場合には、前記スイッチが開いて、前記大きなトランジスタコンポーネントを前記小さなトランジスタコンポーネント及びセンストランジスタから切断する一方、前記コントロールトランジスタがオンにされて、前記大きなトランジスタコンポーネントのゲートを前記入力コンポーネントへ短絡させ、前記小さなトランジスタコンポーネント及びセンストランジスタのゲートは、指定の電流制限レベルをサポートするように調整される、概念７に記載のシステム。
【００５４】
概念１２．
電流監視プロセスを遂行し、
１つの構成が別の構成において動作するのに安全でない状態での継続動作を可能にする、構成プロセスを遂行し、前記１つの構成及び別の構成の実施は、前記電流監視プロセスの結果に基づく、保護プロセス。
【００５５】
概念１３．
前記構成プロセスは、
比較的大きなコンポーネント構成をアクチベートし又は実施する通常のモードにおいて動作するように装置のコンポーネントを構成し、
比較的小さなコンポーネント構成をアクチベートし又は実施する電流保護モードにおいて動作するように装置のコンポーネントを構成し、及び
装置のコンポーネントの少なくとも幾つかへの電流を減少させることを含む第３モードにおいて動作するように装置のコンポーネントを構成する、
ことを含む概念１２に記載の保護プロセス。
【００５６】
概念１４．
前記大きなコンポーネント構成は、オン状態（Ｒｄｓ−オン）にあるときには前記第２モードに比して比較的低いドレイン−ソース間オン抵抗で実施される、概念１３に記載の保護プロセス。
【００５７】
概念１５．
前記比較的小さなコンポーネント構成は、前記電流保護モードにおいて比較的大きなコンポーネント構成を利用するのに比して比較的高いゲート対ソース電圧を含む、概念１３に記載の保護プロセス。
【００５８】
概念１６．
前記高いゲート対ソース電圧は、前記比較的小さなコンポーネント構成の動作を、熱暴走の傾向が少ない特性領域へ移らせる、概念１５に記載の保護プロセス。
【００５９】
概念１７．
異なる特性のもとで動作するのに安全でない状態で継続動作できる特性を変化させること含めて種々の特性を動的に変化させるよう構成できる調整可能なコンポーネントと、
前記調整可能なコンポーネントにおける特性変化をコントロールするためのコントロールコンポーネントと、
を備えたシステム。
【００６０】
概念１８．
前記調整可能なコンポーネントは、通常モード構成と電流制限モード構成との間で動的に変化され、前記通常モード構成は、低い抵抗特性を含み、前記電流制限モード構成は、有害電流保護及び熱暴走保護を含む、概念１７に記載のシステム。
【００６１】
概念１９．
前記コントロールコンポーネントは、コントロールループ及び感知コンポーネントを含み、前記コントロールコンポーネントは、悪い電流状態を検出し、そしてその悪い電流状態に対する保護を与えるように前記調整可能なコンポーネントの構成変化を指令するように構成される、概念１７に記載のシステム。
【００６２】
概念２０．
前記調整可能なコンポーネント構成の少なくとも幾つかの構成は、櫛型デザインを含む、概念１７に記載のシステム。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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