电路和用于操作电路的方法
【技术领域】
[0001]各个实施例总体上涉及电路、用于操作电路的方法，以及用于操作电源的方法。
【背景技术】
[0002]电源，例如连接到市电的那些电源，可以具有电磁兼容性(EMC)滤波器，滤波器带有与跨市电输出插头的插脚耦合的电容器。为了防止接触所述插脚时触电，该电容器可以在将所述电源从所述市电插座移除后放电。耦合到所述插脚的交流电流(AC)检测电路可以检测该电源是否连接到市电电流。然而，所述AC检测电路可能需要额外的部件，因此增加电源的成本。更进一步地，AC检测电路可能耗费功率。可能需要周期性地停用AC检测电路来满足备用电源消耗需求。
【发明内容】
[0003]根据一个实施例，本文描述一种电路。所述电路包括晶体管和检测电路。电压跨所述晶体管的两个受控端子耦合，并且所述晶体管被配置为非导通状态。所述检测电路被耦合到所述晶体管的控制端子。该检测电路被配置来检测至少一个:由于跨所述两个受控端子两端耦合的电压引起的信号；由于跨所述两个受控端子两端耦合的所述电压的变化引起的信号；以及由于跨所述两个受控端子两端耦合的所述电压的变化在所述控制端子处的信号引起的变化。
[0004]根据另一个实施例，本文描述了用于操作电路的方法。该方法包括将晶体管配置为导通状态以执行功能。该方法更进一步包括通过监视所述晶体管的控制端子来检测耦合在所述晶体管的两个受控端子之间电压的变化。
[0005]根据又一个实施例，本文描述了一种用于操作电路的方法。所述方法包括利用晶体管将所述电源的功率级的控制器的启动电路耦合到电压，以在所述功率级无法提供功率给所述控制器时，为所述控制器提供功率。该方法更进一步包括在所述功率级能够提供功率给所述控制器之后将所述晶体管配置为非导通状态，并且在所述晶体管处于非导通模式时通过监视所述晶体管的控制端子来检测所述电压的变化。
[0006]根据另一个实施例，本文描述了一种检测电路。所述检测电路被配置为耦合到晶体管的控制端子。该检测电路被配置为检测下列至少一个:由于跨所述晶体管的两个受控端子两端耦合的电压在所述控制端子处引起的信号；由于跨所述晶体管的两个受控端子两端耦合的电压的变化在所述控制端子处引起的信号；由于跨所述晶体管的两个受控端子两端耦合的电压的变化在所述控制端子处引起的信号的变化。
【附图说明】
[0007]在附图中，相同的附图标记在所有不用的视图中一般地指示相同的部件。附图没有必要按比例绘制，而是通常将重点放在说明揭示的原理。在附图中，附图标记最左边的数字可以标识该附图标记首次出现的附图。相同的附图标记可以在所有附图中使用来指示相同的特征或部件。在下面描述中，参考下列附图描述各个实施例，其中:
[0008]图1不出晶体管的等效电路的实施例；
[0009]图2示出取决于晶体管的电容的电压波形的实施例；
[0010]图3示出电路的实施例；
[0011]图4示出电路随时间变化的波形的实施例；
[0012]图5示出电源的实施例；以及
[0013]图6示出用于操作电源的方法的实施例。
【具体实施方式】
[0014]下列详细说明参考了附图，附图以例示的方式示出实施例被实施的细节。词语“示范的”在这里被用来意指“充当例子、实例或例示”。这里描述为“示范的”的任何实施例或设计不必被看作是超过其他实施例或设计的优选或优势。
[0015]图1不出开关102的等效电路图的实施例100。该开关可以例如是尚压开关。尚压可以是处在200V到600V之间的电压。开关102可以例如是金属氧化物半导体(M0S)场效应晶体管(FET)。为例示的目的，M0SFET被用作开关102，然而，其他的晶体管例如绝缘栅双极型晶体管(IGBT)和高电子迀移率晶体管(HEMT)也可以使用。晶体管102可以具有三个端子，栅极G、漏极D和源极S。栅极G可以被称作控制端子，漏极D和源极S可以被称作受控端子。
[0016]晶体管102的等效电路图可以具有栅G和漏极D之间的栅极-漏极电容器104、栅极G和源极S之间的栅极-源极电容器106、漏极D和源极S之间的漏极-源极电容器108。栅极-漏极电容器104可以具有电容C_GD。电容C_GD可以取决于漏极到栅极的电SV_DG。栅极-源极电容器106可以具有电容C_GS。电容C_GS可以被认为到是常数，SP，不依赖于晶体管的偏置或状态。漏极-源极电容器108可以具有电容C_DS，其取决于V_DS并且取决于晶体管的开关状态，即，取决于晶体管是导通的还是非导通。
[0017]电压V_DS可以跨漏极D和源极S两端而施加，S卩，跨两个受控端子两端。栅极-漏极电容器104和栅极-源极电容器106可以形成针对电压V_DS的电容性分压器，从而使得:
[0018]V_DS = V_DG+V_GS, (1)
[0019]其中分别是跨电容器104和106的电压。电容性分压器可以被用来检测V_DS上的变化，例如通过检测V_GS上的变化或通过电容器104和106的电流的变化。
[0020]电容C_GD、C_GS和C_DS可能难以测量。相反，晶体管的数据表可以提供输入电容C_iss，其是在源极S和漏极D被AC电流短路进行测量的:
[0021]C_iss = C_GS+C_GD, (2)
[0022]输出电容C_oss，其是在源极S和栅极G被短路时进行测量的:
[0023]C_oss = C_DS+C_GD,以及(3)
[0024]反向传输电容C_rss:
[0025]C_rss = C_GD.(4)
[0026]图2示出波形202、204和206的实施例200。波形202可以示出输入电容C_iss如何随着电压V_DS改变，波形204可以示出输出电容C_oss如何随着电压V_DS改变，并且波形206可以示出反向传输电容C_rss如何随着电压V_DS改变。C_iss、C_oss和C_rss可以作为V_DS的函数而改变，因为C_GD和C_DS可以作为V_DS的函数而改变。波形202、204和206可以被测量，例如，其中V_GS = 0并且当频率为1MHz时。
[0027]电流I_GD可能流过栅极-漏极电容器104，取决于栅极-漏极电容器104两端的电压V_DG和电容C_GD的乘积对时间的导数:
[0028]I_GD = d (C_GD.V_DG) /dt.(5)
[0029]栅极-漏极电容器104两端的电压V_DG可以为V_DS的函数，由于由栅极-漏极电容器104和栅极-源极电容器106形成的电容性分压器。如图2所示的波形206，电容C_GD(对应于(:_^8，参看等式(4))本身也可以取决于电SV_DS，使得电容性分压器的分压比例也可以取决于电压V_DS，由于电容C_GD取决于V_DS:
[0030]I_GD = d (C_GD (V_DS (t)).V_DG (V_DS (t))) /dt.(6)
[0031 ] I_GD和电压V_DS之间的关系可以是非线性的。可能难于从I_GD确定V_DS的精确值。然而，当V_DS随时间改变时，S卩，当d(V_DS)/dt非零时，I_GD将为非零并且还将随时间变化。这可能已经足够，如果V_DS的精确值是不重要的话，例如，如果它仅被期望用来分辨V_DS是否随时间变化。可以测量电流I_GD或电流I_GD的变化并且可以检测到电压V_DS上的变化。电压V_DS的任何类型的变化可以这样的方式进行检测，由于晶体管102是非导通的，即它是断开的或关断的，因此只需要极低的功率消耗。例如，AC检测电路可以使用不导通的晶体管102来确定AC信号是否存在、例如以确定电路，比如电源，是否插入到市电插座。由于低功率消耗，不必使AC检测电路停用来满足备用功率消耗的需求。
[0032]在一个实施例中，晶体管102可以是导通的。电压，例如V_GS、可以被施加在控制端子和受控端子中的一个之间以将晶体管102设置为导通状态。当晶体管102导通时，它可具有极低的电阻并且在它的受控端子两端出现极低的电压降。供电电压的大部分将降落在负荷的两端。然而，在短路情况下，仅有很小的电压会降落在负荷的两端。供应电压的大部分将降落在晶体管的受控端子两端。晶体管的受控端子两端的电压，例如V_DS，将变化，例如从大约0V到大约为供电电压的值。随着控制端子处的电压和/或电流变化时，可以检测到电压的变化。因而，可以通过监视在控制端子处的例如电流或电压的信号来检测到短路。被监视的信号或该信号的变化可以与阈值进行比较，以检测短路。晶体管102可能被断开，即在短路已经被检测到之后，使之处于非导通状态。
[0033]由于分压，V_GS的变化将小于V_DS的变化，并且可能难以被精确检测到。然而，可能期望检测小电压V_DS周围的变化，例如用于过零点检测。小电压可能例如小于1V、5V、10V、20V 或 30V。
[0034]电容C_GD的变化随着电压V_DS的变化可能对于小电压V_DS来说大。换句话说，电容C_GD在小电压V_DS处朝着V_DS的变化可能具有高灵敏度。举例来说，当V_DS从0V变化到20V时，图2的波形206表示电gC_GD (参看等式(4))可能下降二到三个数量级，从105pF到102PFo高灵敏度可能例如为5，000pF/20V = 250PF/V。它可以处在100…500pF/V、或者50…1，000pF/V或者10…2，000pF/V的范围中。所以C_GD可以在小电压时高，这也意味着低的dV_DS/dt可能导致高的I_GD。
[0035]由于电容性分压器，电压V_DS的小值中的变化可以被反映在电压V_GS上，并且可能进一步通过电容C_GD在电压V_DS的小值上的高灵敏性被放大。V_DS在低电压处的变化，例如处于零电压或附近，例如在AC信号的过零点期间，可以被以高精度检测到。该检测可以被用于检波谷，即，用于确定信号的最低处，因为波谷可能小于信号的其余部分。
[0036]为了检测小电压V_DS上的变化，晶体管102可以具有V_DG和I_GD关于V_DS的高灵敏度。然而，可能期望降低例如在电压V_DS的大值时由于电容器104和106的充电和放电带来的损耗。可能期望用于C_GD，以具有对于较大电压的关于V_DS变化的较低灵敏度。大电压可以例如大于70V、80V、100V、200V或500V。举例来说，图2的波形206表示电容C_GD (参看等式(4))可从4pF增加到13pF，即增加了小于一个数量级，在V_DS = 80V到600V的范围内。低灵敏度可例如为10pF/500V = 0.02pF/V。它可处在0.01…0.05pF/V、或者0.005-0.lpF/V或者0.001-0.2pF/V的范围之内。由于该低灵敏度，电容器104和106中流动的电流可能在V_DS的较大值处降低。
[0037]电容C_GD随着电SV_DS的关系可具有角电压(corner voltage) V_T。该角电压ν_Τ可把电容C_GD与电压V_DS的关系划分成低灵敏度和高灵敏度的区域。针对低于角电压V_T的电压V_DS的电容C_GD可能随着电压V_DS具有高灵敏度(或斜率)。针对高于角电压V_T的电压V_DS的电容C_GD可能随着电压V_DS具有低灵敏度(或斜率)。举例来说，表示电容C_GD(参看等式(4))的图2的波形206可具有角电压V_T = 75V。角电压V_T对于不同的晶体管102来说可能不同。它可能例如在5V…100V或30V-75V的范围内。对于电压V_DS小于角电压V_T，斜率可能是负。对于电压V_DS大于角电压V_T，斜率可能是正。<