电力转换器电路中开关电容器的软充电的制作方法

本公开一般涉及开关电容器装置，并且更具体地涉及在开关电力转换器电路中启动对这种电容器装置的充电。

背景技术

开关电容器dc-dc转换器可以成为基于电感的dc-dc转换器的有用和有利的替代方案。开关电容器dc-dc转换器的优点包括低得多的电磁感应(emi)噪声、较低的元件高度、较小的器件体积、较高的工作效率和较高的功率密度。开关电容器dc-dc转换器的缺点在于，在上电或快速输入电压瞬变期间，其中的飞跨电容器和负载电容器可通过一个或多个开关充电晶体管吸收高涌入电流。这样的电流可以表现出可以缩短开关充电晶体管的平均寿命或损坏晶体管的量值。

一种用于减少开关电路中的浪涌电流的技术包括在开关电容器dc-dc转换器内插入一个或多个专用电流源，以在启动时提供预充电电流的直接馈送给飞行和输出电容器、主开关晶体管开启。该技术的一个缺点可能包括由于输出电容器较大而导致的持续时间较长的预充电时间，对电流源开关晶体管尺寸的实际限制或两者兼而有之。而且，在电容器的预充电期间，开关dc-dc转换器可能不能够提供足够的负载电流。

用于减少开关电路中的浪涌电流的另一种技术包括添加“热插拔”输入转换器以将输入电压(例如，在上电产生的步骤)的阶跃增加转换为缓慢的斜升电压。这种技术需要额外的输入串联功率晶体管，具有较高的安全操作面积和较大的尺寸。因此，热插拔输入转换器可能会增加显着的传导损耗，并且可能以高解决方案成本占用显着的电路板空间。

因此，在上电或快速输入电压瞬变期间，需要一种有效限制开关晶体管上的浪涌电流的机制，而不会增加大量的功率损耗、解决方案尺寸、成本和复杂性。

发明概述

开关电容器功率转换器包括：默认切换路径中的多个开关晶体管；和辅助软充电旁路电路，包括一个或多个辅助晶体管和阻抗元件，并通过辅助晶体管提供辅助电路路径以当辅助软充电旁路电路被激活并且至少有一个开关晶体管失活时对转换器电路内的多个电容器进行充电。相应的控制电路将转换器电路从软充电模式切换到可操作模式，在软充电模式中辅助软充电旁路电路激活和开关晶体管失活，在可操作模式中辅助软充电旁路电路失活，和控制电路周期性切换软充电模式期间的一个或多个辅助晶体管以代替失活的开关晶体管。

根据多个实施方案的开关电容器功率转换器包括：多个电容器；多个开关晶体管，被布置为当根据开关周期进行切换(例如开和关)时从电压源对所述多个电容器进行充电并对所述多个电容器放电以向负载提供调节的功率。切换的功率转换器包括辅助软充电旁路电路。辅助软充电旁路电路包括一个或多个辅助晶体管和阻抗元件，并且通过所述阻抗元件提供与所述多个开关晶体管的第一开关晶体管并联的辅助电路路径，以在所述辅助软充电旁路电路激活和所述第一开关晶体管失活时对所述多个电容器充电。开关电容器功率转换器还可包括：控制电路，被配置为从(2)软充电模式切换到(1)可操作模式，在所述可操作模式中所述辅助软充电旁路电路失活，并且根据开关周期所述多个开关晶体管进行切换，在所述软充电模式中所述辅助软充电旁路电路激活和所述第一开关晶体管失活，并且根据开关周期所述一个或多个辅助晶体管进行切换(例如通过控制电路)替换所述多个开关晶体管中的一个或多个。

在一些实施方案中，系统包括：包括开关电容器功率转换器的电源。开关电容器功率转换器可包括：第一电路中的多个电容器；所述第一电路中的第一多个开关晶体管，在被激活时将所述多个电容器串联连接；设置在所述第一电路中的第二多个开关晶体管，在被激活时将所述多个电容器并联连接，其中在被激活时，所述第一多个开关晶体管的第一开关晶体管或所述第二多个开关晶体管的第二开关晶体管向所述多个电容器中的至少一个提供默认电路路径；辅助软充电旁路电路包括阻抗元件，并且在被激活时提供通过所述阻抗元件到所述多个电容器中的至少一个的替代路径；和控制电路，被配置为在(1)软充电模式和(2)可操作模式之间切换，在所述软充电模式中，在默认切换路径失活时替代路径被周期性激活，并且在所述可操作模式中，在所述替代路径失活时所述默认切换路径被周期性激活，以从电压源对所述多个电容器进行充电并对所述多个电容器进行放电，从而向负载提供调节的功率。

在一些实施方案中，开关电容器功率转换器包括：构件，用于在电压源与负载之间建立默认切换路径，以基于开关周期向所述负载提供调节的功率；构件，用于通过并联于所述默认切换路径的一部分的阻抗元件提供辅助开关路径，以基于所述开关周期对所述默认切换路径中的一个或多个电容器进行充电；和构件，用于在软充电模式和可操作模式之间切换，在所述软充电模式中，所述辅助开关路径能够进行和所述默认切换路径不能进行，并且在所述可操作模式中，所述辅助开关路径不能进行所述默认切换路径能够进行，所述辅助开关路径响应于转换器的上电或者来自电压源的快速输入电压瞬变而能够进行，并且当一个或多个电容器上的电荷达到阈值电荷时所述默认切换路径切换到能够进行。

本文公开的其他方面包括用于实施包括辅助软充电旁路电路的开关电容器功率转换器的相应方法、系统、设备和电子装置产品。应该理解，根据下面的详细描述，其他配置对于本领域技术人员来说将变得显而易见，其中各种示例性配置和实施方式以示例方式示出和描述。

附图简述

呈现附图以帮助描述示例方面，并且提供附图仅用于说明实施例而不是限制其实施例。

图1是示例性软充电电路的图。

图2a和2b示出了图1的电路的两个示例性工作模式的各个电路路径。图2a描述了在初始加电时电路的操作。图2b描述了启动阶段之后电路的操作。

图3是实现辅助脉宽调制器的示例性软充电电路的图。

图4是示例性软充电开关电容器转换器的图，包括辅助旁路软充电电路。

图5a和5b示出了与图4的电路相关联的示例性操作模式的各个电路路径。

图6示出了第一示例性控制信号以及在将控制信号应用于图4所示的示例性软充电开关电容器转换器的模型的第一仿真中获得的结果。

图7示出了第二示例性控制信号以及在将控制信号应用于图4所示的示例性软充电开关电容器转换器的模型的第二仿真中获得的结果。

图8a、8b和8d是示出包括多开关晶体管旁路软充电电路的软充电开关电容器转换器的示例性实施方式的图。图8c说明图8b中所示的示例性实施的示例性控制信号。

图9a和9b是说明软充电开关电容器升压转换器的示例性实施的示意图，包括辅助旁路软充电电路。

图10示出了将控制信号应用于图9所示的软充电开关电容器转换器模型的仿真中得到的示例性控制信号和结果。

图11a至11d是示例性梯型、迪克森型、斐波那契型和串并联型软充电开关电容器转换器的示意图。图11e是示例性辅助旁路软充电电路在示例性较高的n次转换器电路中使用的图。图11f是用于示例性高n次转换器电路的多开关晶体管旁路软充电电路的图。

图12a和12b示出了利用多开关晶体管旁路软充电电路的示例性转换器电路。图12a示出了利用多开关晶体管旁路软充电电路的示例性开关电容器dickson型转换器电路。图12b示出了利用多路开关晶体管旁路软充电电路的示例性共振型迪克森变换器电路。

图13a至图13e是具有改进的l/c输出的梯形、dickson型、fibonacci型，串并联型和分压器型开关电容器转换器的示例性实施方式的图。

图14a和14b是辅助旁路软充电电路用于具有电感器输出的高阶n阶软充电开关电容器混合转换器电路的图。

图15是包括辅助旁路软充电电路(scc)的软充电降压变换器的第一示例性实施方式的图。

图16是包括辅助旁路软充电电路的软充电降压变换器的第二示例性实施方式的图。

图17是包括辅助旁路软充电电路的软起动开关电容器降压转换器的示例性实施方式的图。

图18图示了与图17的电路相关联的示例性操作模式的各个电路路径。

图19示出了在软起动加电操作模式的模拟中，将控制信号应用于图17所示的示例性软起动开关电容器降压转换器的模型的仿真中获得的示例性控制信号和结果。

图20是一个软充电开关电容器转换器实施的示意图，包括连接在地面终端的示例性辅助旁路软充电电路。

图21示出了与图20的scsc降压转换器电路相关联的示例性分量状态。

图22示出了示例性控制信号和在将控制信号应用于图20的示例性软起动开关电容器转换器的模型的模拟中获得的结果，包括在软起动加电操作模式期间。

图23是软电充电开关电容器转换器的示例性实施例的示意图，其包括连接在电源端子上的示例性辅助旁路软充电电路。

图24示出了在将控制信号应用于图23的软启动开关电容器转换器的模型的模拟中获得的示例性控制信号和结果。

图25a和25b分别示出了第一和第二示例性选择电路，用于在主开关晶体管被去激活的第一变换器状态和辅助软充电旁路电路被激活之间进行选择，以及第二转换器状态，其中辅助软充电旁路电路被停用并且主开关晶体管被激活。

图26是用于减小开关电容器转换器电路中的开关晶体管的冲击电流的示例性过程的流程图。

图27是实现软充电开关电容器转换器电路的示例性电子系统的图。

发明详述

在以下描述和相关附图中公开了各方面和特征以及示例性实现方式和应用。在不脱离所公开的概念的范围的情况下可以设计出所公开示例的替代方案。

这里使用的术语“转换器”包括但不限于“调节器”、“dc调节器”、“电压调节器”、“dc电压调节器”、“dc-dc转换器”、“dc转换器”和“转换器”，并且包括但不限于任何一个或多个这些术语的明确含义内的任何内容，如本申请的最早优先权日期。

这里描述的各种示例性系统包括软充电开关电容器功率转换器电路，在输入端子和输出端子之间具有至少一个开关主晶体管和与主开关晶体管并联的辅助软充电旁路电路。在各种实施方式中，输入电容器可以从输入端子耦合到地，并且输出电容器可以从输出端子耦合到地。辅助软充电旁路电路可通过开关控制电路在“开”状态和“关”状态之间切换。在这方面，开关控制电路可以向主开关晶体管提供一个或多个晶体管控制信号，并向辅助软充电旁路电路提供一个或多个预充电控制信号。

开关控制电路可以被配置为在断电时将晶体管控制信号设置为禁用状态。开关控制电路可以进一步被配置为检测或接收软充电开关电容器转换器的上电或快速输入电压瞬变的指示，并且作为响应，将预充电控制信号切换到“接通”状态，同时保持晶体管控制信号处于禁用状态。当加电电压到达输入端子时，辅助软充电旁路电路处于其“导通”状态，提供与一个或多个禁用主开关晶体管并联的启用路径，以使预充电电流从输入端子流出连接到输出端连接的输出电容器。开关控制电路可以被配置为维持辅助软充电旁路电路处于其“导通”状态，并且主开关晶体管处于禁用状态持续一段时间，使得输出电容器给定预充电，并且然后切换辅助软充电旁路电路，并启动主开关晶体管操作为输出电容器充电。

除了其他特征和益处之外，上述转换器及其所描述的操作可以提供对先前描述的高浪涌电流问题的技术解决方案。上电时，代替最初耦合到完全放电输出电容器的主开关晶体管，并且因此必须携带所产生的浪涌电流，主开关晶体管被禁用，直到辅助软充电旁路电路充分预充电输出电容器。因此，减少或避免了来自大的浪涌电流对主开关晶体管和电容器的压力。

在一个或多个实施方式中，其实例将被更详细地描述，主开关晶体管可以是包括多个开关电容器的开关电容器dc-dc转换器的开关网络中的第一开关晶体管。开关网络可以包括与第一开关晶体管串联的第二开关晶体管。辅助软充电旁路电路和第一开关晶体管可以并联在输入端和第二开关晶体管之间。

上电时，开关控制电路可以启用一种软充电模式，其中在第一开关晶体管被禁用时启用辅助软充电旁路电路。在软充电模式中，转换器电路被配置成使得预充电电流(幅度由辅助软充电旁路电路控制)从输入端子流出，通过辅助软充电旁路电路，通过第二开关晶体管并进入开关网络以适当地预充电容器。开关控制电路可以启用其中辅助软充电旁路电路被禁用的可操作模式，并且包括第一开关晶体管的开关网络的操作开关状态被启用。

图1示出软充电电路100的示例性实施。软充电电路100可以包括连接在电压输入端子in和充电输出端子out之间的主开关晶体管102，并且可以包括辅助软充电旁路电路104，辅助软充电旁路电路104连接在与主开关晶体管102并行的in和out端子之间。可以实现辅助软充电旁路电路104，例如，作为与辅助晶体管108串联的限流电阻器106。输入电容器110可以耦合在in端子和本地地gnd之间，并且输出电容器112可以耦合在out端子和gnd之间。

主开关晶体管102和辅助软充电旁路电路104可以例如从开关控制电路114接收任意标记为“tc”的相应晶体管控制信号和任意标记为“bc”的旁路控制信号。开关控制电路114的更多所描述的功能可以例如通过分布式硬件设备(例如，金属迹线和逻辑门(图1中不可见))来实现。

主开关晶体管102在被激活时(例如，通过施加tc)在in端子和out端子之间提供第一电路路径，以结合连接到out端子的输出电容器112向负载提供调节的功率。辅助软充电旁路电路104，当辅助晶体管108被激活并且主开关晶体管102被去激活时，提供平行于in端子和out端子之间的第一电路路径的第二电路路径，以为输出电容器112充电。

开关控制电路114可以将tc切换到“晶体管禁用”状态，例如，响应于给定的触发事件而停用主开关晶体管102(例如，断电或上电事件，或响应于快速输入电压瞬变)，并维持该晶体管禁用状态，直到经过给定时间或检测到预充电完成事件(例如，输出电容器上的电荷达到给定电压)。在保持主晶体管禁用状态的同时，开关控制电路114可以将bc切换到“预充电启动”状态，例如，响应于检测到或通知上电输入瞬变而激活辅助软充电旁路电路104，以及保持预充电启动状态直到检测或通知，例如预充电完成。

如上所述配置的开关控制电路114在加电时建立第一转换器状态，其中主开关晶体管102处于其去激活状态并且辅助软充电旁路电路104处于其激活状态。当来自电压源vin的输入电压到达in端子时，处于其激活状态的辅助软充电旁路电路104提供与禁用的主开关晶体管102并联的电路路径，用于预充电电流(在图1中不可见)以从in端子流到耦合在out端子的输出电容器112。

开关控制电路114可以被配置为将tc维持在晶体管禁用状态并且bc处于预充电启动状态，直到从预充电开始起经过给定的持续时间，或者直到检测到或通知给定电压(例如，在out端子和/或电容器112)或其他预充电完成事件。开关控制电路114可以被配置为然后切换到第二转换器状态，其中辅助软充电旁路电路104被去激活并且主开关晶体管102被激活。在这点上，bc切换到预充电禁止状态并且tc切换到晶体管启动状态。作为响应，辅助软充电旁路电路104关断，并且主开关晶体管102可启动开关晶体管操作以结合输出电容器112对输出负载供电。

图2a和2b示出与图1软充电电路100的上述断电和上电相关联的示例性分量状态和电流流动。产品编号在可见度方面被省略。图2a的虚线图表示开关晶体管102处于去激活状态，而图2a的实线图表示辅助软充电旁路电路104处于激活状态。假设vin位于in端，预充电电流icharge流经辅助软充电旁路电路104到达输出电容器。图2b的实线图表示处于激活状态的开关晶体管102，图2b的虚线图形表示处于非激活状态的辅助软充电旁路电路104。

图3是示出辅助软充电旁路电路104的脉宽调制(pwm)辅助旁路302实施方式的图。在一个或多个实施方式中，开关控制电路114被配置为提供bc预充电启动状态作为pwm信号。pwmbc信号可以与提供给相应主开关晶体管的pwmtc信号相同。

图4是示出软充电开关电容器转换器400的示例性实现的图。为了简洁起见，在此使用任意缩写“scsc”作为字符串“软充电开关电容器”的替代形式。

scsc转换器400的一个或多个组件可以包括主开关桥电路402、若干电容器和辅助旁路电路404。在所描绘的例子中，开关桥电路402被配置为分别从软充电开关控制电路406接收开关控制信号g1-4和一个或多个旁路控制信号bc。根据各种实施方式，开关控制电路406可被配置为开启和关闭控制信号g1-4(例如根据开关周期)。开关桥电路402可以被构造为开关晶体管的串联连接，包括第一开关晶体管408-1、第二开关晶体管408-2、第三开关晶体管408-3和第四开关晶体管408-4。开关晶体管408-1、408-2、408-3和408-4(统称为“开关晶体管408”)具有分别接收开关控制信号g1、g2、g3以及g4的门(可见但未分别编号)。

示例性转换器400的电路可以用作降压转换器电路。电压源vin在端子in上提供电压源。在一些实施方式中，lcable代表输入电源vin和输入电容cin在端子in1之间的寄生输入电缆或pcb走线电感。第一开关晶体管408-1可以连接在in1和第一节点410之间。第二开关晶体管408-2可以连接在第一节点410和第二节点412之间。第三开关晶体管408-3可以连接在第二节点412和第三节点414，并且第四开关晶体管408-4可以连接在第三节点414和本地接地之间。飞行电容器cf可以耦合在第一节点410和第三节点414之间，并且输出缓冲电容器cm可以耦合在第二节点412和本地地之间。在这点上，开关晶体管408被布置成从电压源vin向电容器充电(切换时(例如，根据开关周期打开和闭合))，并对电容器放电(例如，在vout)，以为连接的负载提供调节的功率。

辅助旁路电路404与开关晶体管408-1平行排列，并且包括晶体管416和阻抗元件418。以此方式，辅助旁路电路404通过阻抗元件418提供辅助电路路径，以在辅助软充电旁路电路被激活并且开关晶体管408-1被去激活时给电容器充电。可以实现阻抗元件418，例如，作为与晶体管416串联的限制电阻。在一个或多个实施方式中，辅助旁路电路404可以实现为pwm控制元件，例如图3的pwm辅助旁路302。

在各种实施方式中，软充电开关控制电路406可以被配置为根据默认开关周期生成信号g1、g2、g3和g4。根据各种实施方式，开关周期可以包括周期性地将第一开关晶体管408-1和第三开关晶体管408-3切换到“导通”状态，同时周期性地将第二晶体管408-2和第四开关晶体管408-4切换到互补的“断开”状态，反之亦然。在所描绘的例子中，当第一和第三开关晶体管接通，第二和第四开关晶体管关断时，这个开关周期将cf和cm串联在vin和地之间，并将cf和cm在第二和第四开关晶体管被接通并且第一和第三开关晶体管被关断时并联。

控制电路406还可以被配置为在其中辅助旁路电路404被激活并且开关晶体管408-1被去激活的软充电模式(例如，在加电期间或快速vin瞬变期间)，以及其中辅助旁路电路404被去激活并且开关晶体管408-1被激活的稳态可操作模式(例如，在暂态结束之后)。软充电模式可以包括，例如，将第一开关晶体管控制信号g1置于晶体管禁用状态，并且根据开关周期以各自的晶体管启动和开关状态产生bc、g2、g3和g4，其中生成bc代替g1。稳态可操作模式可以包括禁用bc，并产生具有各自pwm参数和时序的g1、g2、g3和g4。在两个例子中，开关桥电路402(有或没有bc)根据开关电容器转换器的开关周期切换飞行电容器cf和缓冲电容器cm的互连。

软充电开关控制电路406也可以被配置成响应于scsc转换器400的断电而将g1置于晶体管禁用状态并且在scsc转换器400的加电期间将g1维持在晶体管禁用状态。scsc转换器400通过软充电模式保持在晶体管禁用状态，直到由开关控制电路406切换到稳态可操作模式。

因此，在示例性操作中，在scsc转换器400加电时，第一开关晶体管408-1处于禁用状态并且辅助旁路电路404处于启用状态。上电时，软充电开关控制电路406将g1保持在晶体管禁用状态，同时根据转换器的开关周期启动bc与g2、g3和g4的切换。由于辅助旁路电路404、第二开关晶体管408-2、第三开关晶体管408-3和第四开关晶体管408-4被启用，在in端子处接收到电压源vin导致器件预充电电流(图4中不可见)从in端子流经启用的辅助旁路电路404到第一节点410并流向飞跨电容器cf，并且输出电容器cm。在这点上，电容器cf和/或cm与vin和地之间的电阻器418串联放置，并且根据充电周期切换g2、g3和g4以对电容器进行软充电。

软充电开关控制电路406可被配置为将scsc转换器维持在软充电加电模式，直到自从切换到该模式起经过给定时间为止，或直到电容器cm(或cf)上的输出电压达到所需水平时检测或通知预充电完成事件。然后开关控制电路406可以切换到稳定状态可操作模式，其中它禁止bc，并且产生具有各自pwm参数和时序的g1、g2、g3和g4信号。在这方面，开关桥电路402切换飞行电容器cf和缓冲电容器cm的互连，例如，以在vout端子处提供来自电压源的分压。

图5a和5b分别示出了scsc转换器400的软充电上电模式操作和稳态可操作模式操作。为了可见性省略了一些项目号。参照图5a，第一开关晶体管408-1的虚线图形表示其禁用状态，而辅助旁路电路404的实线图表示其启用状态。假设in1端子处为vin，上述装置预充电电流(在图5a中标记为“icharge”)从in1端子流经启用的辅助旁路电路404流向第一节点410。该充电电流受到串联电阻210的限制，以在pwm操作下切换的bc、g2、g3和g4信号对电容器cf和cm进行软充电。图5b描绘了在cm上的输出电压达到其期望电平之后处于工作状态的电路。在所描绘的例子中，当cm接近vin/2时，辅助旁路信号bc被禁止，主开关信号g1被启动。一旦主开关信号g1被启动，转换器电流流过主开关。转换器然后可以根据其默认开关周期进行操作。由于辅助旁路电路具有更高的电阻，因此在cm电压达到其所需电平后，bc和g1信号之间可能会有一些重叠。

图6示出了在将控制信号应用于图4所示的示例性scsc转换器400的模型的第一仿真中获得的第一示例性控制信号和结果。所描绘的示例示出根据关于图5a和图5b描述的顺序，cf电容器电压(vcf)和cm电容器电压(vout)被软充电。充电电流(icharge)的峰值小于9a。输入浪涌电流(i(vin))被限制在期望的容差范围内。在所描述的情况下，bc在软充电时间段内是pwm启动脉冲。

图7示出第二示例性控制信号以及在将控制信号应用于图4所示的示例性scsc转换器400的模型的第二模拟中获得的结果。该仿真包括关于图5a和5b描述的序列。在所描述的情况下，bc在软充电时间段内是长时间持续开启的脉冲。

图8a和图8b是示出包括多开关晶体管旁路软充电电路的scsc转换器800的示例性实施例的图。为了关注可能对于多开关晶体管旁路软充电电路的方面特定的某些特征和技术优点，scsc转换器800被示出为图4scsc转换器400的改编。应该理解，这这并不意图将所描述的多开关晶体管旁路软充电电路的应用和实施的范围限制到图4的scsc转换器400。相反，应理解，多开关晶体管旁路软充电电路的特征可适用于此处描述的开关电容器转换器的各种类型和体系结构。

参考图8a，多开关晶体管旁路软充电电路包括耦合到in端子的第一辅助旁路子电路804和耦合在第一辅助旁路子电路804和缓冲电容器cm之间的第二辅助旁路子电路806。在所示的实施例中，第一辅助旁路元件804包括与第一阻抗元件(例如，第一限制电阻器810)串联的第一旁路晶体管808，并且第二辅助旁路子电路806包括与第二阻抗元件串联(例如，第二限制电阻器814)的第二旁路晶体管812。虽然阻抗元件在所描绘的例子中是阻抗元件，但阻抗元件可以是或包含其他元件，例如电感。

除了上述图4的第一开关晶体管408-1的上电禁用之外，多旁路软充电预充电器800的操作还要求第二开关晶体管408-2的上电禁用。软充电开关控制电路816可以将第一旁路控制bc1提供给第一旁路晶体管808，第二旁路控制bc2提供给第二旁路晶体管812，这与第一开关晶体管控制信号g1和第二开关晶体管控制信号g2的禁用有关。

软充电开关控制电路816可以配置为在加电或快速输入电压瞬变期间在多旁路软充电模式和稳态可操作模式之间切换。多旁路软充电模式可以包括禁用第一开关晶体管控制信号g1和第二开关晶体管控制信号g2，同时在第一旁路晶体管808和第二旁路晶体管812产生各自的bc1和bc1开关信号。以这种方式，控制电路816代替第一开关晶体管408-1而将第一旁路晶体管808切换为断开(在软充电模式期间)，并且将第二辅助晶体管接通和断开(在软充电模式)与第一旁路晶体管808的切换互补并代替第二开关晶体管408-2。可操作模式可以包括禁用bc1和bc2，同时用相应的pwm参数和时序生成g1、g2、g3和g4。在这点上，开关电桥电路402可以根据开关电容器转换器的默认开关周期来切换飞行电容器cf和缓冲电容器cm的连接。

软充电开关控制电路816可以响应于scsc转换器800的断电而切换到多旁路软充电模式，使得在scsc转换器800的加电期间禁用g1和g2。软充电开关控制电路816可以在上电时保持多旁路软充电模式，并在输出电容器cm电压充电到所需电平后切换到稳态可操作模式。

在一些实施方式中，软充电开关控制电路816可以在加电时切换到软充电模式，禁用g1和g2，同时启用bc1、bc2、g3和g4切换信号。vin电压导致总的器件预充电电流(图8中不可见)从in端子流过第一限制电阻器810和启用的第一旁路晶体管808，然后流到第一节点410，然后流到飞行电容器cf和输出电容器cm。当第一开关晶体管408-1和第三开关晶体管408-3被关断，第二开关晶体管408-2和第四开关晶体管408-4被切换为on时，cm和cf并联并且电流可以从一个电容器流到另一个。例如，如果cf上的初始电压远高于加电时cm上的初始电压，则第二限流电阻器814限制晶体管812导通时cf和cm之间的电流。

软充电开关控制电路816可以将scsc转换器800保持在多旁路软充电模式中，直到自从切换到该模式起或者直到阈值检测(例如，具有给定的充电电压)或者通知预充电完成事件(例如，当电容器cm上的输出电压达到其期望水平时)。然后，软启动开关控制电路816可以切换到稳定状态可操作模式，其中它禁用bc1和bc2，并且产生具有相应pwm参数和时序的g1、g2、g3和g4，使得开关电桥电路402根据开关周期切换飞行电容器cf和输出电容器cm的互连。

在图8b中，两个辅助旁路子电路共享单个阻抗元件(例如，限流电阻器rs)，而不是在图8a所示的实施方式中使用的两个阻抗元件。在所描绘的例子中，阻抗元件连接在连接第一和第二旁路晶体管(qa和qb)的第一节点和连接第一和第二开关晶体管的第二节点之间。在这方面，阻抗元件由两个旁路电路共用，以便在软充电和可操作模式中限制电流到cf和cm之间或之间。虽然阻抗元件在所描绘的例子中是一个电阻，但阻抗元件可能是或包含其他元件，例如电感。图8c显示了图8b中实现的概念控制信号。图8d示出了图8a的scsc转换器的实现，其具有与飞行电容器cfly串联的谐振电感器ls。

图9a是示出包括示例辅助旁路电路902的scsc升压转换器的第一示例性实施方式的图。在所描绘的实施方式中，在稳态模式下输出电压可以是输入电压的两倍。辅助旁路电路902与主晶体管408-4并联。在上电期间的软充电模式中，bc处于开关启动状态，并且g4处于禁用状态，并且阻抗元件906限制充电电流。虽然阻抗元件是所描绘的例子中的一个电阻，但阻抗元件可以是或包含其他元件，例如电感。

在所描绘的配置中，执行开关周期的控制电路908可以同时将第一开关晶体管408-1和第三开关晶体管408-3切换到“导通”状态，同时将第二晶体管408-2和第四开关晶体管408-4至互补的“断开”状态，反之亦然。在所描绘的例子中，当第一和第三开关晶体管接通，第二和第四开关晶体管关断时，这个开关周期将cf和cm串联在vout和地之间，并且当第二和第四开关晶体管接通并且第一和第三开关晶体管关闭时，将cf和cm并联在vin和地之间。在这方面，提供给vout的调节的功率是vin的两倍电压。

控制电路908可以在其中辅助旁路电路902被激活的软充电模式和主开关晶体管408-4被去激活之间切换转换器电路，以及其中辅助旁路电路902被去激活的可操作模式，并且主开关晶体管408-4被激活。在软充电模式期间，辅助旁路电路902根据开关周期周期性地开关晶体管904以代替第四开关晶体管408-4。控制电路908可以响应于转换器电路的上电或者响应于第一端子处的快速输入电压瞬变而将转换器电路维持在软充电模式中，并且当输出电容器达到阈值电荷时，将转换器电路切换到可操作模式。

当转换器电路处于软充电模式时，控制电路908将电容器cf与阻抗元件906串联放置在地与vin之间，并且根据第一pwm周期切换晶体管以对电容器cf充电。当转换器电路处于可操作模式时，控制电路908可以根据第二pwm周期来切换晶体管，以在vout端子处提供两倍的电压源电压。

图9b是第二示例性scsc升压转换器的图，包括多开关晶体管旁路软充电电路910。类似于图9a所示的例子，在软充电模式期间，第一旁路晶体管904被接通和断开以取代第四开关晶体管408-4。另外，旁路软充电电路910包括连接在节点412和连接第一旁路晶体管904和阻抗元件906的节点之间的第二旁路晶体管910。依照开关周期，第二旁路晶体管910接通并接通，代替第三开关晶体管408-3。没有限制，可以添加第二阻抗元件(未示出)，如图8a所示。

图10示出了在将控制信号应用于图9的示例性scsc转换器的模型的模拟中获得的示例性控制信号和结果。图10示出了利用多个开关晶体管旁路软充电电路910在输出电容器cf预充电期间引入到电路的低浪涌电流。

图11a-11d是阶梯型、dickson型、fibonacci型和串并联型scsc变换器的示意图。图中的元件“scc”代表辅助旁路软充电电路，与vin端子上的相应晶体管并联。图11e是代表在较高n次scsc转换器电路中使用的辅助旁路软充电电路的图。在软充电模式期间，当辅助旁路软充电电路的辅助晶体管(未示出)根据转换器的开关周期被切换到q1的位置时，所描述的电容器被预充电。图11f示出了示例性n阶scsc转换电路，包括一个多开关晶体管旁路软充电电路。在软充电模式期间，当辅助旁路软充电电路的qa和qb分别代替q1和q2时，根据变换器的开关周期，对所描述的电容器进行预充电。尽管所描绘的多开关晶体管旁路软充电电路包括两个旁路晶体管和一个限流电阻器，但该电路可以包括两个电阻器和/或一个或多个电感器。

图12a示出了利用前述多开关晶体管旁路软充电电路的示例性开关电容器dickson型scsc转换器电路。图12b示出了利用前述多开关晶体管旁路软充电电路的示例性共振型dicksonscsc转换器电路。在这些例子中，利用了八个主开关晶体管q1至q8，根据开关周期采用开关控制电路开关晶体管q1至q8。在软充电模式，辅助晶体管qa和qb分别被切换代替q1和q2。

图13a-13e是具有改进的l/c输出的梯形、dickson型，fibonacci型，串并联和分压器型开关电容器转换器的示例性实施图。在所描绘的每个配置中，辅助软充电旁路电路与连接到vin的开关晶体管并联。如前所述，每个辅助软充电旁路电路包括一个或多个辅助晶体管和至少一个阻抗元件(例如电阻器和/或电感器)，并且通过阻抗元件提供辅助电路路径以便当辅助软充电旁路电路被激活并且连接到vin的开关晶体管被去激活时，在相应电路中给所描述的电容器充电。在每个所描绘的配置中，输出电容器连接到接地端子，并且vout位于连接在输出电容器和连接到交换网络中的另一个节点的电感器之间的节点处。

图14a是表示辅助旁路软充电电路用于具有电感器输出的较高n次scsc混合转换器电路的图。在软充电模式期间，当根据转换器的开关周期将辅助旁路软充电电路的辅助晶体管(未示出)切换到q1的位置时，所描述的电容器被预充电。图14b是较高n次scsc混合转换器电路的示例性实施，包括多开关晶体管旁路软充电电路。在软充电模式期间，根据转换器的开关周期，当辅助旁路软充电电路的qa和qb分别代替q1和q2时，所描述的电容器被预充电。显示两个旁路子电路共用一个阻抗元件。然而，其他实现可以包括具有一个或多个阻抗元件的每个子电路，如图8a所示。

图15是软充电buck变换器1500的第一示例性实施的附图，包括辅助旁路软充电电路。在所描绘的例子中，第一晶体管q1在第一端子in1和第二端子n2之间建立第一电路路径，以向负载(例如，从n2向下)提供调节的功率。输出电容器(未示出)可以在n2处和/或在负载处连接。辅助软充电旁路电路1502包括限流电感器l1和第二晶体管qa。在所描绘的例子中，二极管d1和电容c1与电感l1并联。当辅助软充电旁路电路1502被激活并且第一晶体管被去激活时，电路1502提供与第一端子和第二端子之间的第一电路路径并联的第二电路路径，以给输出电容器充电。如前所述，控制电路在其中辅助软充电旁路电路1502被激活(例如，通过启动切换信号bc)和第一晶体管q1被去激活的软充电模式与其中辅助软充电旁路电路1502被去激活并且第一晶体管q1被激活(例如，根据默认开关周期进行切换)的可操作模式之间切换转换器电路。控制电路响应于变换器电路的上电或在第一端子in1处的快速输入电压瞬变以将变换器电路保持在软充电模式中，并且在输出电容器达到阈值电荷时将转换器电路切换到可操作模式。

图16是包含辅助旁路软充电电路的软充电buck变换器1600的第二示例性实施的附图。在所描绘的例子中，c1被去除并且二极管d1被置于节点n3和地之间。

图17是包括辅助软充电旁路电路1702的scsc降压转换器1700的示例性实施的附图。scsc转换器1700被示出为图4scsc转换器400的改编。辅助旁路电路1702可以包括与限制电阻器1706串联的旁路晶体管1704，并且连接在in1端子和第二节点412之间。因此，在加电软充电模式中，辅助多路旁路装置1702形成用于预充电电流从in1端子流到输出电容器cm的直接路径。如上所述，辅助旁路器件1702还可以向缓冲电容器cm提供与上述预充电电流同时的飞行电容器cf的预充电电流。cf和cm可以通过将第四开关晶体管408-4保持在切换启动状态同时被预充电，同时在整个软启动预充电时间段内将第一开关晶体管408-1和第三开关晶体管408-3保持在禁用切换状态。

为了提供开关晶体管408的前述状态，软充电开关控制电路1708可以在晶体管禁用状态下产生第一开关晶体管控制信号g1和第三开关晶体管控制信号g3的上电期间的软充电模式之间切换，同时第二开关晶体管控制信号g2和第四开关晶体管控制信号g4处于晶体管开关状态(例如，使用pwm开关定时)，同时旁路装置控制信号bc处于启用状态。稳态可操作模式可以包括禁用bc并且产生具有各自的pwm参数和时序的g1、g2、g3和g4，使得开关桥电路402按照默认的开关周期切换飞行电容器cf和输出电容器cm的互连。

因此，在in1端子处接收到电压vin时，第一和第三开关晶体管408-1和408-3被禁用(例如关闭)，而辅助多路旁路器件1702以及第二和第四开关晶体管408-2和408-4被启动(例如，根据开关周期进行切换)。vin电压因此导致总的器件预充电电流(在图17中不可见)从in端子流经限制电阻器1706和启动的旁路晶体管1708以给飞行电容器cf和输出电容器cm充电。启用的第四开关晶体管408-4将飞行电容器cf的下端连接到本地。

软充电开关控制电路1708可以保持上述软充电模式(例如，根据开关周期切换启动的晶体管)，直到从切换到该模式起经过给定时间，或直到检测(例如检测给定的充电电压)，或在输出电容器cm电压达到所需电平后通知预充电完成事件。软充电开关控制电路1708然后可以切换到稳态可操作模式，其中它禁用信号bc，并且产生具有相应pwm参数和时序的信号g1、g2、g3和g4，使得开关桥电路402根据默认开关周期切换飞行电容器cf和输出电容器cm的互连。

图18示出了图17scsc降压转换器1700的与断电和软启动加电相关的示例性分量状态和电流流程。参照图18，在上电软充电模式期间，在上述禁用晶体管状态g1和g3中示出第一和第三开关晶体管408-1和408-3。第一开关晶体管408-1和第三开关晶体管408-3的虚线图表示每个被禁用的开关。旁路晶体管1708的实线图表示其启用状态。假设in1端为vin，上述装置总预充电电流(在图18中标记为“icharge”)从in1端流经限流电阻1706，流经启动的旁路晶体管1708，在那里它分成分离的电流，分别输出到输出电容器cm和飞行电容器cf。

图19例示了在图18所示的软充电上电的模拟中，将控制信号应用于图17所示的示例性scsc降压转换器1700的模型的仿真中获得的示例性控制信号和结果。

图20是示出scsc降压转换器2000的示例性实施方式的图，其包括连接在接地端的示例性修改的旁路软充电电路。在所描绘的例子中，旁路软充电电路被实现为分流的浪涌限流器2002，其被布置为提供输出电容器cm的下端到地的可切换阻抗耦合。分流的浪涌限流器2002包括与限流电阻器2006并联布置的可切换的分流晶体管2004。开关控制电路2008可以被配置为向可切换的分流晶体管2004提供旁路控制信号bc。该配置可以在scsc降压转换器2000的正常操作期间提供bc作为晶体管启动信号。可切换分流晶体管2004可以具有低漏极到源极导通电阻(rds)，因此它不会在稳定状态下消耗大量功率可操作模式。开关控制电路2008可以被配置成使得在检测到或通知加电时，它将bc切换到禁用可切换分流晶体管2004的状态。缓冲电容器cm的下端的接地路径然后变成电流限制电阻器2006。限流电阻器2006的电阻值限制了在加电期间发生的通过第一开关晶体管408-1的涌入电流的大小。图20的scsc降压转换器2000的优点在于，在一些实施方式中，当旁路软充电电路被激活时(例如，当分流晶体管2004被禁用时)，g1-4开关晶体管控制信号可保持不中断并且根据默认开关周期进行切换。

图21示出了与scsc降压转换器2000相关联的示例性分量状态。图21示出了开关控制电路2008禁用分路晶体管2004的软充电上电状态。用于可开关分路晶体管2004的虚线图形表示其禁用状态。缓冲电容器cm的下端的接地路径然后变成电流限制电阻器2006。正常稳定状态可操作模式在加电之后启动，其中开关控制电路2008将bc切换到启用模式。在稳态可操作模式期间，可切换分路晶体管2004被接通以绕过限流电阻器2006。

图22示出了将控制信号应用于图21所示的软起动开关电容器转换器的模型的仿真中得到的示例性控制信号和结果。

图23是示出scsc降压转换器2300的示例性实施方式的图，其包括连接在电源端子处的示例性修改的旁路软充电电路。软启动开关电容器dc-dc转换器2300可以包括耦合在开关电路404的vin电源和第一开关晶体管408-1之间的可开关软充电限流器2302(例如，如上参照图4)。在所描绘的例子中，软充电限流器2302与第一开关晶体管408-1串联。可切换软充电限流器2302可以包括与可切换旁路晶体管2304并联的限流电阻器2306。开关控制电路2308可根据默认的开关周期向开关电路404的开关晶体管提供开关晶体管控制信号g(包括g1、g2、g3和g4)。

开关控制电路2308可以向可切换旁路晶体管2304的栅极提供旁路信号bc。在一方面，开关控制电路2308可以在软充电模式期间在加电时禁用可切换旁路晶体管2304，并且在启动之后，使可切换旁路晶体管2304绕过限流电阻器2306。由于可切换旁路晶体管2304在加电或快速vin瞬变期间被禁用，因此限流电阻器2306限制来自vin的电流通过第一开关晶体管408-1。因此，限流电阻器2306由于初始连接到完全放电的飞行电容器cf和输出电容器cm而防止了通过第一开关晶体管408-1的过量涌入电流。可切换旁路晶体管2304可以以低漏极至源极电阻来实现，使得当转换器处于稳定状态时，晶体管2304上的传导功率损耗可以较低。

图24示出了将控制信号应用于图23的scsc转换器的模型的仿真中获得的示例性控制信号和结果。在转换器的软充电模式期间，旁路控制信号显示为保持低电平(例如，关断)。

图25a示出了根据本文描述的各种实施方式的第一示例性选择电路2500a，其包括比较器2502a和多路复用器2504a，用于在其中主开关晶体管被去激活的第一转换器模式和辅助软充电旁路电路被激活和其中辅助软充电旁路电路被去激活并且主开关晶体管被激活的第二转换器模式之间选择。

出于示例性目的，图25的选择电路2500a被描述为在图4的scsc转换器400中实现。选择电路2500可以在但不限于本文描述的任何转换器电路中实现。在所描绘的例子中，比较器2502a将输出电压vout与期望参考值ref进行比较。根据各种实施方式，当输出电容器的软充电完成时，参考值ref被设置为表示何时应该将转换器从第一转换器状态切换到第二转换器状态的值。

开关控制电路406产生一个或多个开关信号。在所描绘的例子中，从产生所有的信号中提供了一个单一的输出信号。g1和g3与g2和g3互补。相应地，信号g2和g4通过将反相器应用于输出信号而产生。多路复用器2504a从软充电开关控制电路406接收一个或多个开关信号，并且基于选择信号，将信号引导至对应的默认开关晶体管(例如开关晶体管408-1)或旁路晶体管416。在所描绘的例子中，当辅助旁路软充电电路被激活时，多路复用器2504接收g1(重新标记的pwm1)，将其重路由到旁路晶体管416。

在所描绘的例子中，参考值ref设置为vin/2。该参考值通过在第一电阻器r1和第二电阻器r2之间分压vin来设置，然后被提供给比较器2502a的参考输入端ref。可以提供偏移电路2506a以将分压电压偏移δv以确保输出电容器被充电到期望的电荷量。在所描绘的例子中，比较器2502a将开关电容器转换器(分压器)vout与vin/2进行比较，并将选择信号sel提供给多路复用器2504a。如果vout高于vin/2-δv(小偏移)，则表示预充电模式结束，并且多路复用器2504a将输入pwm1信号引导至g1以激活主开关晶体管q1。在此之前，可以禁用g1，并将pwm1信号导向bc(旁路控制)以激活q5。

根据各种实施方式，选择电路2500a也可以检测触发事件以将转换器从其中主开关晶体管被去激活并且辅助软充电旁路电路被激活的第一转换器模式和其中辅助软充电旁路电路被去激活并且主开关晶体管被激活的第二转换器模式切换。例如，vin处的快速输入电压瞬变将导致参考电压ref改变，产生vout<vin/2-δv条件，并使比较器2502a强制sel为低。复用器2504然后可以通过将输入pwm1信号引导至bc来激活q5并禁用g1来响应vin处的快速改变。上电时，vout<vin/2-δv条件也会导致bc被启动且g1被禁止。

图25b图示了根据本文描述的各种实施方式的第二示例性选择电路2500b，其包括比较器2502b和多路复用器2504b。出于示例性目的，图25的选择电路2500b被描绘为在图8b的scsc转换器800中实现。选择电路2500b可以在但不限于本文所述的任何转换器电路中实现。图25b的选择电路2500b以与图25a的选择电路2500a几乎相同的方式操作，除了两个开关信号(例如g1和g2)被重新路由之外。

本领域的技术人员将认识到，可以使用各种不同的技术和技术中的任何一种来表示信息和信号。例如，可以通过电压，电流，电磁波，磁场或粒子，光场或粒子或者任何组合来表示可以在整个上述描述中引用的数据，指令，命令，信息，信号，比特，符号和芯片。

图26是根据本文描述的各种实施方式的用于减小开关电容器转换器电路中的开关晶体管上的浪涌电流的示例性过程的流程图。为了说明的目的，这里参照图1-25描述了示例性过程2600的各种框以及这里描述的组件和/或过程。过程2600的一个或多个框可以通过例如本文描述的各种开关电容器转换器电路中的任何一个来实现。在一些实施方式中，一个或多个块可以与其他块以及一个或多个不同的处理器或设备分开实现。进一步为了解释的目的，示例性过程2600的块被描述为串行或线性地发生。然而，示例性过程2600的多个块可能并行发生。另外，示例性过程2600的块不需要以所示的顺序执行和/或示例性过程2600的一个或多个块不需要执行。

在所示的示例性流程图中，在第一开关晶体管处接收调制信号(2602)，并且作为响应，将第一端子周期性地耦合到输出端子以对电容器充电(2604)。响应于触发事件，第一开关晶体管被禁用(2606)。如前所述，触发事件可以包括转换器电路的上电或在第一端子处检测快速输入电压瞬变。

当第一开关晶体管被禁用时，并且当输入电压施加到第一端子时，与第一开关晶体管并联连接的辅助软充电旁路电路被启用，并且通过启用的辅助软充电旁路电路向电容器提供预充电电流(2608)。在所描绘的例子中，满足预充电条件(2610)。如前所述，预充电条件可以包括满足阈值电荷的输出电容器(或电路中的其他电容器)。例如，可以通过连接到电路的vout的比较器2502来检测预充电条件。在满足预充电条件时，禁用辅助软充电旁路电路并且启用第一开关晶体管(2612)。

根据各种实施方式，第一开关晶体管可以在可切换地连接多个电容器的多个开关晶体管的网络内。在这些实施方式中，电容器可以是所述多个电容器中的第一电容器。在所描绘的例子中，当第一开关晶体管被禁用时，并且当输入电压被施加到所述第一端子时，控制所述多个开关晶体管中的至少一个第二开关晶体管建立预充电电流路径，通过启用的辅助软充电旁路电路，绕过第一开关晶体管，并通过第二开关晶体管并进入所述多个电容器的第二电容器(2614)。

图27是根据本文描述的各种实施方式的实现软充电开关电容器转换器电路的示例性电子系统2700的图。电子系统2700结合关于图1-26的公开内容可以是利用来自电源的电力的任何电子设备。例如，电子系统2700可以代表计算设备(例如，个人计算机或移动设备、诸如智能电话、平板电脑、膝上型电脑、pda、诸如手表或乐队的可穿戴设备，或其组合)或消费家电、电视或其他显示设备、无线电或电话、家庭音频系统、用于通信和/或数据处理系统的设备或电力转换器、用于汽车系统的设备或电力转换器等。

在一些实施方式中，电子系统2700可以包括功率输送装置1002(例如电源)和负载。负载可以包括电子系统2700的各种组件，包括中央处理单元(cpu)2704、各种存储器系统2706、一个或多个输入和/或输出(i/o)设备2708、电力接口2710以及一个或多个电池2712。cpu2704可以是多核处理器、通用微处理器、微控制器、数字信号处理器(dsp)、专用集成电路(asic)、现场可编程门阵列(fpga)、可编程逻辑器件(pld)、控制器、状态机、门控逻辑、分立硬件组件或前述的组合。

存储器系统2706可以包括例如用于临时存储用于管理电子系统2700的数据和信息的易失性存储器、随机存取存储器(ram)、非易失性存储器(例如磁盘、闪存、外围ssd等)。i/o设备2708可以包括诸如键盘、触摸屏、触摸板、语音控制系统或用于输入数据的其他设备的输入设备。i/o设备2708可以包括用于输出数据的输出设备，诸如显示设备、音频设备(例如扬声器)或数据接口(例如，主机数据总线)。在一些实施方式中，电子系统2700的一个或多个元件可以被集成到单个芯片中。在一些实施方式中，元件可以在两个或更多个分立元件上实现。

功率输送装置2702可以包括任何前述的scsc转换器电路(包括辅助旁路电路)，包括相应的软充电开关控制电路。因此，功率输送装置2702可以被配置(例如，作为升压或降压转换器)为将第一电压转换成与第一电压不同的第二电压。功率输送装置2702可以经由功率接口2710从外部电源2714接收输入功率(例如，以电压vin)。输入功率可以是dc功率。在一些实施方式中，输入功率可以是交流电流源，该电流源在由功率输送装置2702使用之前被转换成dc(例如，通过功率接口2710)。另外或者作为替代，输入功率可以是来自电池2712的dc。

电力输送装置2702可以根据电子装置2700的各种部件的负载要求来产生电压。就这一点而言，电力输送装置2700可以实现多种不同类型的转换器电路以适应电子设备2700的各种组件的不同负载要求。另外或作为替代，功率输送装置2702可以被配置为基于来自外部电源2714的功率向电池2712提供电荷(例如，作为电池充电器系统的一部分)。

应该理解，这里描述的说明性块、模块、元件、组件、方法和算法可以被实现为电子硬件、计算机软件或两者的组合。为了说明硬件和软件的这种可互换性，上面已经根据其功能一般性地描述了各种说明性块、模块、元件、组件、方法和算法。这样的功能是以硬件还是软件来实现取决于特定的应用和对整个系统施加的设计约束。熟练的技术人员可以针对每个特定应用以各种方式实现所描述的功能。各种部件和块可以不同的方式布置(例如，以不同的顺序排列，或者以不同的方式划分)，而不脱离本公开的范围。

应该理解，所公开的过程中的步骤的具体顺序或层次被呈现为一些示例性方法的例示。基于设计偏好和/或其他考虑，可以理解的是，可以重新排列处理中的步骤的具体顺序或层次结构。例如，在一些实施方式中，一些步骤可以同时执行。因此，所附方法权利要求以示例顺序呈现各个步骤的元素，并且不意味着限于所呈现的特定顺序或层次。

提供之前的描述是为了使本领域的任何技术人员能够实践本文描述的各个方面。前面的描述提供了本公开的各种示例，并且本公开不限于这些示例。这些方面的各种修改对于本领域技术人员而言将是显而易见的，并且这里定义的一般原理可以应用于其他方面。因此，权利要求不旨在限于本文所示的方面，而是要符合与语言权利要求相一致的全部范围，其中，以单数形式提及的要素并非意在表示“仅有一个”，而是“一个或多个”，除非具体如此陈述。除非另有特别说明，否则术语“一些”是指一个或多个。男性(例如他)的代词包括女性和中性(例如她和她的)，反之亦然。标题和副标题(如果有的话)仅用于方便，并不限制主题内容。

谓词“配置为”、“可操作到”和“编程为”并不意味着对象的任何特定的有形或无形修改，而是旨在互换使用。例如，被配置成监视和控制操作或组件的电路或处理器也可以意味着电路或处理器被编程为监视和控制操作或可操作来监视和控制操作。类似地，被配置成执行代码的电路或处理器可以被解释为被编程为执行代码或可操作来执行代码的电路或处理器。

短语“与...通信”和“耦合”意味着通过本文中命名或未命名的一个或多个组件(例如，存储卡读取器)直接通信或间接通信。

诸如“方面”之类的短语并不意味着这样的方面对于本公开是必不可少的，或者这样的方面适用于本公开的全部构造。涉及一个方面的公开可以适用于所有配置或一个或多个配置。一个方面可以提供一个或多个示例。诸如方面的短语可以指一个或多个方面，反之亦然。诸如“实现”之类的短语并不意味着这种实现对于本公开是必不可少的，或者这种实现适用于本公开的所有配置。涉及实现的公开可以适用于所有方面或者一个或多个方面。一个实现可能会提供一个或多个示例。诸如“实现”之类的短语可以指代一个或多个实现，反之亦然。诸如“配置”之类的短语并不意味着这样的配置对于本公开是必要的，或者这种配置适用于本公开的所有配置。涉及配置的公开可以适用于所有配置或一个或多个配置。配置可以提供一个或多个示例。诸如“配置”之类的短语可以指一个或多个配置，反之亦然。

在此使用词语“示例性”来表示“用作示例、实例或说明”。本文中被描述为“示例性”的任何方面不一定被解释为比其他方面优选或有利。另外，关于方面的示例组合的特征、优点或操作模式的描述不要求根据组合的所有实践都包括所讨论的特征、优点或操作模式。

如本文所使用的，除非上下文另外清楚地指出，否则单数形式“一”、“一个”和“该”旨在也包括复数形式。除非特别说明，否则诸如“第一”、“第二”、“第三”等数字术语在这里并不意味着所使用的所述结构、组件、能力、模式、步骤、操作或其组合的特定顺序。

这里使用的术语“包括”、“包含”、“含有”和“具有”指定一个或多个所列举的结构、组件、能力、模式、步骤、操作或其组合的存在，但不排除存在或添加一个或多个其他结构、组件、能力、模式、步骤、操作或其组合。