专利名称：集成式过驱动与过电压保护装置的制作方法
技术领域：
本说明涉及ー种集成式过驱动与过电压保护装置。
背景技术：
可使用多个装置保护输入电カ端ロ及/或相关组件免受不期望的电カ条件(例如，过电流条件及/或过电压条件)。当使用多个装置保护输入电カ端ロ免受不期望的电カ条件时，不可预测及/或不想要的交互作用可所述装置之间发生。举例来说，选择用于输入电カ端ロ的过电压保护的某些装置可能不以有利方式与选择用于输入电カ端ロ的过电流保护的其它装置交互作用。不匹配及/或独立操作的组件可导致各种不规则失效模式及/或对打算用于输入电カ端ロ处的保护的下游组件的损坏。因此，需要用以解决目前技术的不足且提供其它新颖及创新特征的系统、方法及设备。
发明内容
在ー个一般方面中，一种设备可包括过电流保护装置。所述设备可包括过电压保护装置，所述过电压保护装置耦合到所述过电流保护装置且经配置以在所述过电压保护装置的击穿电压响应于热而増加之后致使所述过电流保护装置降低穿过所述过电压保护装置的电流。在另--般方面中，ー种方法可包括在过电压保护装置处于击穿状态时在所述过
电压保护装置处接收电流，且基于所述电流且基于所述过电压保护装置的击穿电压而产生反馈电压。所述方法可包括将所述反馈电压提供到耦合到所述过电压保护装置的过电流保护装置，且响应于所述过电压保护装置的所述击穿电压超过触发击穿电压而将所述过电流保护装置从接通状态改变为电流限制状态。在另一一般方面中，一种设备可包括过电压保护装置，其具有经配置以响应于所述过电压保护装置的温度的増加而增加的电压限制；及过电流保护装置，其耦合到所述过电压保护装置且偏置到接通状态。所述设备可包括控制电路，所述控制电路经配置以在所述电压限制下将跨越所述过电压保护装置的电压的至少一部分提供到所述过电流保护装置。在附图及以下说明中阐述ー个或ー个以上实施方案的细节。从所述说明及图式且从权利要求书将明了其它特征。
图I是图解说明输入电カ保护装置的框图。图2是输入电カ保护装置的组件的示意图。图3A是图解说明图2中所展示的齐纳ニ极管的击穿电压的曲线图。图3B是图解说明跨越图2中所展示的电阻器的电压的曲线图。
图3C是图解说明穿过图2中所展示的结场效晶体管(JFET)装置的电流的曲线图。图4A到4E是图解说明输入电カ保护装置的组件响应于能量脉冲的行为的曲线图。图5A到5E是图解说明输入电カ保护装置的组件响应于另一能量脉冲的行为的曲线图。图6是包括控制电路的输入电カ保护装置的示意图。图7是包括控制电路的另一输入电カ保护装置的示意图。图8A是包括控制电路的又一输入电カ保护装置的示意图。图SB是图解说明齐纳ニ极管及图8A中所展示的ニ极管的温度特性的曲线图。图SC是图解说明图8A中所展示的输入电カ保护装置的组件的实例性规格的表格。图9是图解说明用于操作输入电カ保护装置的方法的流程图。
具体实施例方式图I是图解说明输入电カ保护装置100的框图。如图I中所展示，输入电カ保护装置100耦合到过电流保护部分110 (其可包括ー个或ー个以上装置)，过电流保护部分110耦合到过电压保护部分130 (其可包括ー个或ー个以上装置)。此外，输入电力保护装置100包括耦合到过电流保护部分110及过电压保护部分130的控制电路120。因此，过电流保护部分110在经由控制电路120耦合时可耦合到过电压保护部分130。在一些实施例中，过电流保护部分110及过电压保护部分130 (及/或其部分)可共同称作输入电カ保护装置100的组件。输入电カ保护装置100经配置以向负载140提供免受ー个或ー个以上不期望的电力条件的电カ保护。在一些实施例中，不期望的电カ条件(其可包括过电压条件及/或过电流条件)(例如，电压尖峰(与电源噪声相关)及/或电流尖峰(由负载切换导致))可由电源150产生。举例来说，负载140可包括可因由电源150在能量脉冲(例如，持续性能量脉冲)中产生的电流及/或电压的相对快速的増加而以不期望的方式受到损坏的电子组件(例如，传感器、晶体管、微处理器、专用集成电路(ASIC)、离散组件、电路板)。因此，输入电カ保护装置100可经配置以检测电流及/或电压的这些相对快速的增加且防止其损坏负载140及/或与负载140相关联的其它组件(例如，电路板)。
在一些实施例中，过电流保护部分110及过电压保护部分130可包括在输入电力保护装置100中，使得过电流保护部分110提供连续过电流保护且过电压保护部分130提供分流到接地过电压保护。在一些实施例中，由过电流保护部分110提供的连续过电流保护及由过电压保护部分130提供的分流到接地过电压保护可集成到输入电カ保护装置100的单个封装中，使得输入电カ保护装置100为单独离散组件。输入电カ保护装置100的过电压保护部分130可经配置以保护负载140免受(举例来说)由电源150产生的电压的突然或持续增加。换句话说，输入电カ保护装置100的过电压保护部分130可经配置以响应于(举例来说)过电压事件而为负载140提供电压保护。在一些实施例中，输入电カ保护装置100的过电压保护部分130可经配置以基于ー个或ー个以上电压条件(例如，电压电平持续指定时间周期、电压超过阈值电压)而保护负载140免受由电源150产生的电压。特定来说，过电压保护部分130可经配置以将跨越过电压保护装置(及下游负载)的电压限制(例如，箝位)于击穿电压(例如，阈值电压、电压限制、箝位电压)处。当过电压保护部分130正将电压限制于所述击穿电压处时，过电压保护部分130可被说成处于击穿状态。 在一些实施例中，输入电カ保护装置100的过电压保护部分130可为或可包括(举例来说)任何类型的耗尽模式装置及/或瞬变电压抑制器(TVS)(还可称作瞬变电压抑制装置)。在一些实施例中，输入电カ保护装置100的过电压保护部分130可为或可包括(举例来说)经配置以击穿且限制(例如，箝位)电压的任何类型的装置。过电压保护部分130可包括具有随着温度及/或电流而改变的限制电压(例如，击穿电压)的任何类型的装置。特定来说，过电压保护部分130可包括具有(举例来说)具有正温度系数特性的限制电压(例如，随着温度増加而增加的限制电压)的任何类型的装置。在一些实施例中，输入电カ保护装置100的过电压保护部分130可包括ー个或ー个以上TVS ニ极管(例如，具有正温度系数的齐纳ニ极管)、ー个或ー个以上金属氧化物变阻器及/或等等。举例来说，如果过电压保护部分130为或包括TVS ニ极管，那么所述TVS ニ极管可经配置以将跨越所述TVS ニ极管的电压限制于TVS击穿电压处。输入电カ保护装置100的过电流保护部分110可经配置以保护负载140(及/或过电压保护部分130)免受(举例来说)由电源150产生的电流的突然或持续增加。换句话说，输入电カ保护装置100的过电流保护部分110可经配置以响应于(举例来说)过电流事件而为负载140(及/或过电压保护部分130)提供电流保护。在一些实施例中，输入电カ保护装置100的过电流保护部分110可经配置以基于ー个或ー个以上电流条件(例如，电流电平持续指定时间周期、电流超过阈值电压、短的高电流脉沖)而保护负载140 (及/或过电压保护部分130)免受由电源150产生的电流。在一些实施例中，过电流保护部分110可为或可包括ー个部分，所述部分经配置以在电流从电源150输出(且穿过过电流保护部分110)时致使导电状态从接通状态(例如，高导电状态、低电阻状态、非饱和状态)改变为电流限制状态(例如，低导电状态、高电阻状态)，其防止或限制(显著限制)电流流动到负载140(及/或穿过过电压保护部分130)。在一些实施例中，过电流保护部分110可在处于电流限制状态时饱和。当处于电流限制状态时，电流可限制到电流限制，所述电流限制可称作饱和电流限制或饱和电流。举例来说，在一些实施例中，过电流保护部分110可为或可包括经配置以限制从电源150到负载140(及/或过电压保护部分130)的电流的任何类型的半导体装置。在一些实施例中，过电流保护部分110可为或可包括经配置以基于电场而限制电流(限制到电流限制)的任何类型的饱和装置。作为特定实例，过电流保护部分110可为或可包括结场效晶体管(JFET)装置、累积沟道场效晶体管(ACCUFET)装置及/或等等。如果过电流保护部分110包括JFET装置，那么所述JFET装置可经配置以在所述JFET装置饱和时将穿过所述JFET装置的电流限制到所述JFET装置的饱和电流。因此，在电流限制状态(其可在JFET装置饱和时发生)中，JFET装置可保护负载140(及/或过电压保护部分130)免受由电源150产生的处于(或超过)饱和电流的电流。换句话说，当处于电流限制状态时，JFET装置可将到负载140(及/或到过电压保护部分130)且由电源150产生的电流限制到饱和电流。在一些实施例中，在过电流条件已结束之后，过电流保护部分110可经配置以将导电状态从电流限制状态(例如，低导电状态、高电阻状态)改变为接通状态(例如，高导电状态、低电阻状态)。在一些实施例中，当处于接通状态时，JFET装置可能不饱和。在一些实施例中，当过电流保护部分110处于电流限制状态时，过电流保护部分110的电流限制能力可变化。举例来说，当过电流保护部分110处于电流限制状态时，穿过 过电流保护部分110的电流可从当所述过电流保护部分处于接通状态(例如，非饱和状态)时穿过过电流保护部分Iio的电流稍微减小。穿过过电流保护部分110的电流的减小可由经由(举例来说)控制引脚施加到过电流保护部分110的电压(还可称作控制电压)触发。施加到过电流保护部分110的电压的改变(例如，降低、増加)可触发穿过过电流保护部分110的电流的进ー步减小。在一些实施例中，过电流保护部分Iio可具有可减小或增加穿过过电流保护部分110的电流的阈值控制电压。作为特定实例，如果过电流保护部分110为JFET装置，那么施加到JFET装置(例如，JFET装置的栅极引脚)的指定栅极电压(例如，栅极电压的指定绝对值、指定负栅极到源极电压(Ves))可导致JFET装置的沟道(例如，导电沟道)的大小的縮小(例如，减小)及穿过JFET装置的电流的对应降低(由于JFET装置的降低的饱和电流)。可縮小(使用施加到JFET装置的栅极的电压)JFET装置的沟道的大小，直到电流不再流动穿过(或实质上不流动穿过)JFET装置。JFET装置是A级半导体装置，其经配置以响应于JFET装置的栅极上的所施加电压(例如，所施加负电压、所施加控制电压)而调制JFET装置内的沟道的电阻。在一些实施例中，输入电カ保护装置100的过电流保护部分110可为或可包括(举例来说)经配置以在导电状态之间改变(例如，从接通状态到电流限制状态)的任何类型的装置。换句话说，过电流保护部分110可包括具有电流限制状态(例如，高电阻状态)的任何类型的电流敏感切換装置。在一些实施例中，过电流保护部分110可为或可包括ー个部分，所述部分经配置以导致开路电路(例如，熔化以产生开路电路、熔断以产生开路电路)，其在来自电源150 (且穿过过电流保护部分110)的电流输出超过阈值电流(在指定时间周期内)时防止电流流动到负载140。举例来说，在一些实施例中，输入电カ保护装置100的过电流保护部分110可为或可包括(举例来说)熔丝、硅电流限制开关、基于多晶硅的熔丝、电子熔丝(e熔丝)、聚合物正温度系数(PPTC)装置、陶瓷正温度系数(CPTC)装置及/或等等。作为特定实例，熔丝可结合过电流保护部分110内的JFET装置使用。
在一些实施例中，过电流保护部分110及过电压保护部分130可经配置以互操作(例如，可匹配)。换句话说，过电流保护部分110及过电压保护部分130可经配置(例如，定大小)以使得过电流保护部分110及过电压保护部分130共同以期望的方式操作。举例来说，过电压保护部分130可经配置以致使过电流保护部分110从接通状态改变为电流限制状态。在一些实施例中，过电压保护部分130可经配置以响应于过电压保护部分130被加热(例如，温度增加、响应于电流而温度增加)而致使过电流保护部分110改变为电流限制状态。过电压保护部分130的加热可由穿过过电压保护部分130的电流(例如，经由过电压保护部分130分流的电流)导致及/或可由从输入电カ保护装置100的其它组件转移到过电压保护部分130的热(例如，来自过电流保护部分110的热)导致。因此，在ー些实施例中，过电压保护部分130可经配置以响应于穿过过电压保护部分130的电流而致使过电流保护部分110改变为电流限制状态。作为特定实例，包括在过电压保护部分130中的齐纳ニ极管可具有随着温度的増加而增加的击穿电压。可利用过电压保护部分130内的齐纳ニ极管的击穿电压增加来触发过电流保护部分110改变为电流限制状态且限制穿过过 电流保护部分110的电流。在一些实施例中，过电流保护部分110可为或可包括经偏置而以接通状态操作的装置。换句话说，过电流保护部分110可以接通状态操作，直到被触发改变为电流限制状态。在此些实施例中，过电压保护部分130可经配置以致使过电流保护部分110从接通状态改变为电流限制状态，且保持处于电流限制状态。此外，在此些实施例中，过电流保护部分110可在过电压保护部分130不再触发过电流保护部分110保持处于接通状态时从电流限制状态改变回为接通状态。举例来说，过电流保护部分Iio可为或可包括JFET装置，其经偏置(及经配置)而以接通状态操作(在正常的负载140及/或电源150操作期间不限制电流)，直到将指定栅极电压(例如，控制电压、指定负栅极到源极电压(Ves))施加到JFET装置以将JFET装置内的导电沟道的至少一部分降低(例如，减小、压制)到JFET装置限制电流的点。如图I中所展示，输入电カ保护装置100包括控制电路120。控制电路120可经配置以促进过电压保护部分130与过电流保护部分110之间的交互作用。举例来说，控制电路120可经配置以界定反馈信号(例如，反馈电压及/或反馈电流)，所述反馈信号可经配置以触发过电流保护部分110改变导电状态。所述反馈信号可由控制电路120基于过电压保护部分130的行为而界定(例如，产生)。在一些实施例中，控制电路120可为任何种类的控制电路，其经配置以响应于跨越过电压保护部分130的电压(例如，控制电压)而将反馈信号提供到过电流保护部分HO使得过电流保护部分110以电流限制状态操作(例如，控制电流、减小电流)。在一些实施例中，控制电路120可包括各种类型的装置，例如电阻器、晶体管、控制电路及/或等等。举例来说，结合以下各图来描述与输入电カ保护装置100的组件之间的交互作用相关的更多细节。在一些实施例中，输入电カ保护装置100的组件之间的交互作用可为保护性交互作用。换句话说，来自输入电カ保护装置100的ー个组件可经配置以保护输入电力保护装置100的另ー组件。举例来说，过电流保护部分110可经配置以从接通状态(非饱和状态)改变为电流限制状态，使得穿过过电压保护部分130的电流可由过电流保护部分110限制。此外，过电压保护部分130可经配置以限制电压，使得跨越过电流保护部分110的电压降也可受到限制。在一些实施例中，过电流保护部分110(其降低由过电压保护部分130吸收的电力)与过电压保护部分130 (其关断过电流保护部分110)的交互作用可导致吸收比在没有上文所描述的过电流保护部分110与过电压保护部分130之间的交互作用的情况下原本将吸收的更少的电カ的输入电力保护组件。举例来说，结合以下各图更详细地描述与由输入电カ保护装置100内的组件提供的相互保护相关的更多细节。在一些实施例中，过电流保护部分110、控制电路120及/或过电压保护部分130可集成为单个组件。换句话说，过电流保护部分110、控制电路120及/或过电压保护部分130可集成为输入电カ保护装置100，使得输入电カ保护装置100为单个集成组件(例如，单个离散组件)。换句话说，输入电カ保护装置100可为包括过电流保护部分110、控制电路120及/或过电压保护部分130的单个集成组件。举例来说，控制电路120及过电压保护部分130可集成为单个离散装置，且过电流保护部分110可集成为单独的单个离散装置。特定来说，过电流保护部分110、控制电路120及/或过电压保护部分130可集成到具有三个端子-输入端子102、输出端子104及接地端子106 (其可共同称作端子)的输入电力保 护装置100的单个封装中。在一些实施例中，所述端子可称作端ロ、引脚、部分及/或等等(例如，输入端ロ 102可称为输入引脚102或输入部分102)。由于过电流保护部分110、控制电路120及/或过电压保护部分130可集成为单个组件，因此可简化组装且可降低生产成本。在一些实施例中，过电流保护部分110、控制电路120及/或过电压保护部分130可集成为单个组件(即，输入电カ保护装置100)，使得単独的过电流保护装置及过电压保护装置到计算装置(例如，例如计算装置10)中的安装可不必要。而是，过电流保护及过电压保护可由输入电カ保护装置100提供，输入电カ保护装置100包括过电流保护部分110及过电压保护部分130两者。在一些实施例中，通过使用输入电カ保护装置100(其可为单个组件)可比在使用多个单独组件来实现过电流保护及过电压保护的情况下更高效地分配电路板空间。在一些实施例中，可通过将输入电カ保护装置100的组件中的一者或一者以上集成为单个离散组件而促进输入电カ保护装置100的组件之间的热转移。总之，跨越过电压保护部分130的电压可响应于热(其可由穿过过电压保护部分130的电流导致)及/或电流(如果电流迅速地上升，其可能不导致过电压保护部分130的加热)而增加且触发过电流保护部分Iio改变为电流限制状态。跨越过电压保护部分130的电压响应于电流(例如，只是电流)而上升可至少部分归因于过电压保护部分130的电阻。此外，过电流保护部分110可响应于跨越过电压保护部分130的相对高的电压及/或穿过负载140的相对大的电流(其可致使过电流保护部分110饱和)而改变为(或可处于)电流限制状态。因此，情景的组合(包括以上中的任一者)可触发输入电カ保护装置100的操作。如图I中所展示，输入电カ保护装置100、电源150及负载140可包括在(例如，集成到)计算装置10中。在一些实施例中，计算装置10可为(举例来说)计算机、个人数字助理(PDA)、主机计算机、存储器组件(例如，硬磁盘驱动器)、适配器、电子测量装置、数据分析装置、蜂窝电话、电子装置及/或等等。在一些实施例中，电源150可为任何类型的电源，例如，举例来说，切换模式电カ供应源、直流电(DC)电カ供应源、交流电(AC)电カ供应源及/或等等。在一些实施例中，电源150可包括电源，所述电源可为任何类型的电源，例如，举例来说，直流电(DC)电源，例如电池、燃料単元及/或等等。在一些实施例中，电源150可为经配置以发射ー个或ー个以上信号(例如，数据信号)的信号源，例如发射器。在一些实施例中，电源150可经由线或以无线方式耦合到输入电カ保护装置100。在此些实施例中，输入电カ保护装置100的ー个或ー个以上部分可包括在经配置以从电源150接收ー个或ー个以上信号的收发器中。图2是输入电カ保护装置200的组件的示意图。如图2中所展示，输入电力保护装置200包括JFET装置210，JFET装置210充当输入电カ保护装置200的过电流保护部分。输入电カ保护装置200还包括齐纳ニ极管230 (其可为ー类型的TVS ニ极管且可通常称作齐纳ニ极管装置)，齐纳ニ极管230充当输入电カ保护装置200的过电压保护部分。JFET装置210可经配置以充当输入电カ保护装置200内的电子控制开关或压控 电阻。在一些实施例中，JFET装置210及/或齐纳ニ极管230可为使用任何类型的半导体材料(例如，举例来说，硅(例如，经掺杂硅)、神化镓、锗、碳化硅及/或等等)中的PN结(其用P型半导体及η型半导体形成或与ρ型半导体及η型半导体相关联)形成的半导体装置。换句话说，JFET装置210及/或齐纳ニ极管230可包括硅衬底，所述硅衬底包括PN结的至少一部分(或与PN结的至少一部分相关联)。在一些实施例中，PN结可(举例来说)通过使用离子植入、掺杂剂的扩散、外延生长及/或等等进行掺杂而在半导体的单个晶体或多个晶体中产生。如图2中所展示，输入电カ保护装置200包括控制电路220。特定来说，在此实施例中，控制电路220为包括电阻器R21及电阻器R22的分压器。电阻器R21耦合于JFET210的栅极212与源极211之间。电阻器R22耦合于JFET 210的栅极212与接地端子206 (还可称作接地节点)之间。在此实施例中，输入电カ保护装置200包括三个端子-输入端子202、输出端子204及接地端子206。如图2中所展示，输入端子202耦合到(例如，电耦合到)JFET装置210的漏极213。齐纳ニ极管230耦合到(例如，电耦合到)JFET装置210的源极211，源极211也耦合到(例如，电耦合到)输出端子204。因此，JFET装置210的源极211及齐纳ニ极管230两者均耦合到输出端子204且充当单个节点。齐纳ニ极管230还耦合到接地端子206。在此实施例中，齐纳ニ极管230可具有在(举例来说)过电压事件期间随着温度的増加而增加的击穿电压(即，具有正电压系数)。可经由控制电路220利用齐纳ニ极管230的击穿电压增加来触发JFET装置210从接通状态(JFET装置210被偏置到的状态)改变为电流限制状态。特定来说，在过电压事件期间，齐纳ニ极管230可经配置以将跨越输入电カ保护装置(例如，跨越齐纳ニ极管230)的电压限制(例如，箝位)到齐纳ニ极管230的击穿电压。齐纳ニ极管230可将与所述过电压事件相关联的电流分流到接地节点。在将电流分流到接地节点时，齐纳ニ极管230 (例如，齐纳ニ极管230内的PN结)可响应于流动穿过齐纳ニ极管230的电流而温度増加。因此，齐纳ニ极管230的击穿电压将响应于温度増加而增カロ。
控制电路220的电阻器R21、R22可经配置以将电压(例如，控制电压)施加到JFET装置210 (例如，施加到JFET装置210的栅极212)，此将致使被偏置到接通状态的JFET装置210从接通状态改变为电流限制状态(其可在JFET装置210饱和时发生)。特定来说，电阻器R21、R22可经定大小以使得在齐纳ニ极管230的击穿电压达到指定值时，JFET装置210将从接通状态改变(例如，开始改变)为电流限制状态(针对穿过JFET装置210的给定电流)。在一些实施例中，JFET装置210将改变为电流限制状态的齐纳ニ极管230的击穿电压可称作触发击穿电压或触发击穿点。在一些实施例中，施加到JFET装置210的栅极212的电压(例如，控制电压)可称作反馈电压或反馈信号。如图2中所展示，跨越JFET装置210的电压(S卩，跨越电阻器R21的电压)将为从JFET装置210的源极211到栅极212的电压降(即，负电压)。齐纳ニ极管230的击穿电压可随着齐纳ニ极管230的温度增加而增加。如果參考为绝对电压那么JFET的栅极到源极电压可在跨越齐纳ニ极管230的増加的电压(其将被箝位于齐纳ニ极管230的击穿电压处)内増加(或如果參考为负电压则降低)。JFET装置 210的电阻将随着增加的栅极电压(例如，控制电压)而增加且穿过JFET装置210的电流将降低。穿过JFET装置210的电流将降低，因为当JFET装置210处于电流限制状态时，JFET装置210的沟道将随着栅极到源极电压(即，栅极到源极电压的绝对值)増加而关闭(例如，继续关闭、逐渐关闭、关断、变为受限制)。图3A到3C是图解说明输入电カ保护装置200的操作的曲线图。特定来说，图3A是图解说明图2中所展示的齐纳ニ极管的击穿电压30的曲线图。图3B是图解说明跨越图2中所展示的电阻器的电压Vk21及Vk22的曲线图。图3C是图解说明穿过图2中所展示的JFET装置的电流35的曲线图。如图3A到3C中所展示，所述曲线图中的每ー者的X轴为齐纳ニ极管的温度且齐纳ニ极管的温度正向右增加。所述曲线图中的每ー者在齐纳ニ极管的温度Tl处开始且假设齐纳ニ极管响应于能量脉冲(例如，过电压事件及/或过电流事件)而处于击穿状态。如图3A中所展示，随着齐纳ニ极管的温度増加，齐纳ニ极管的击穿电压30增加。在此实施例中，齐纳ニ极管的击穿电压30以大约线性方式増加。在一些实施例中，齐纳ニ极管的击穿电压30可不以大约线性方式增加。在一些实施例中，齐纳ニ极管的击穿电压30可响应于经由齐纳ニ极管分流的电流而増加(当齐纳ニ极管处于击穿状态时)。在ー些实施例中，经由齐纳ニ极管分流的电流可与能量脉冲相关联。在一些实施例中，温度Tl可约为0°C且温度T2可为大于Tl的温度。在一些实施例中，温度Tl可大于0°C (例如，25°C)或小于0°C (例如，-25 0C ) O在一些实施例中，温度T2可为50°C或更高(例如，100で、200で、300で、800で)。在一些实施例中，击穿电压可(举例来说)介于毫伏与伏之间。举例来说，击穿电压可为5伏、50伏及等等。在图3B中，相对于接地描绘分别与电阻器R21及R22对应的电压Vk21及VK22。因此，电压Vk21跟随齐纳ニ极管的击穿电压30,且跨越电阻器R21的电压为电压Vk21与电压Ve22之间的差。如图3B中所展示，当齐纳ニ极管的击穿电压30随着齐纳ニ极管的温度的增加而增加时，电压Vk21及Vk22也增カロ。在此实施例中，JFET装置的栅极到源极电压(其为负值)(即，栅极到源极电压的绝对值)为跨越电阻器R21的电压，所述电压为电压Vk21与电压Vk22之间的差。
如图3C中所展示，穿过JFET装置的电流37为JFET装置的饱和电流37。电流37表示为虚线，因为电流37表示当JFET装置饱和时穿过JFET装置的理论最大电流。JFET装置的饱和电流37为JFET装置的栅极到源极电压的函数。如图3C中所展示，饱和电流37随着JFET装置的栅极到源极电压増加(其展示于图3B中)而降低，因为JFET装置的沟道随着栅极到源极电压增加而降低(或穿过JFET装置的电阻增加)。此外，如图3C中所展示，在此说明性实例中，假设穿过JFET装置的电流35恒定(或实质上恒定)(且正恰好低于电流37而操作(至少在最初))，直到齐纳ニ极管的温度处于温度T2。在温度T2处，当JFET装置饱和时穿过JFET装置的电流35 (其为经由JFET装置获得的实际电流)与穿过JFET装置的电流37相交。当齐纳ニ极管的温度达到温度T2时，齐纳ニ极管的击穿电压30处于触发击穿电压VTR，如图3A中所展示。当在温度T2处达到触发击穿电压VTR吋，JFET装置的栅极到源极电压为Q，其为电压Vk21与电压Vk22之间的差，如图3B中所展示。当JFET装置的栅极到源极电压为Q吋，JFET装置从接通状态改变为电流限制状态，如图3C中所展示。如图3C中 所展示，穿过JFET装置的电流35未开始降低且不被视为处于电流限制状态，直到JFET装置饱和。当处于电流限制状态时，穿过JFET装置的电流35沿饱和电流37曲线降低。当齐纳ニ极管的击穿电压30随着齐纳ニ极管的温度増加超出温度T2而继续増加(展示于图3A中)吋，JFET装置的栅极到源极电压(Ves)的绝对值继续增加(或如果參考为负电压则降低)(如图3B中所展示)。因此，JFET装置的电阻增加且穿过JFET装置的电流30降低，如图3C中所展示。穿过JFET装置的电流30降低，因为当JFET装置处于电流限制状态时，穿过JFET装置的沟道随着栅极到源极电压(即，栅极到源极电压的绝对值)増加而关闭(例如，继续关闭、关断、限制)。在此实施例中，穿过JFET装置的电流35在温度Tl与T2之间是恒定的(例如，实质上恒定)。在一些实施例中，穿过JFET装置的电流可基于耦合到输入电カ保护装置的能量脉冲及/或组件的特性而变化(例如，増加、降低)。尽管未展示，但如果穿过JFET装置的电流35高于图3C中所展示的电流，那么穿过JFET装置的电流35将受限制的齐纳ニ极管的温度将低于温度T2。因此，JFET装置将在低于温度T2的温度下从接通状态改变为电流限制状态。此外，归因于较高的电流35(其将也流动穿过齐纳ニ极管)，齐纳ニ极管的温度可比与图3A相关联更快速地増加(例如，在较短的时间周期期间)。因此，齐纳ニ极管及JFET装置可针对相对高的能量脉冲(例如，相对高的电流)比针对相对低的能量脉冲(例如，相对低的电流)提供更快速的电カ保护。返回參照图2，JFET装置210经配置以经由电阻器R22高于接地浮动。因此，JFET装置210不需要经配置以处置全轨道对接地电压，其由齐纳ニ极管230处置。因此，在ー些实施例中，JFET装置210可配置有比在系结到接地的情况下将需要的更低的电压额定值。此外，由于穿过齐纳ニ极管230的电流将限制到JFET装置210的饱和电流(且由于齐纳ニ极管230响应于齐纳ニ极管230的温度上升而热触发JFET装置210以减小其电流)，可根据JFET装置210的饱和电流将齐纳ニ极管230定大小(例如，大小缩小)。此外，随着JFET装置210的电阻增加，穿过JFET装置210的电流将降低且导致穿过齐纳ニ极管230的较低电流。在一些实例中，穿过齐纳ニ极管230的所述较低电流将导致齐纳ニ极管230的较低温度(如果电流降低持续充足的时间周期)及跨越齐纳ニ极管230的较低电压。跨越齐纳ニ极管230的所述较低电压将抵消JFET装置210的电阻的增加。这些相反力可导致输入电カ保护装置200的稳定状态操作。当输入电カ保护装置200正以稳定状态操作时，齐纳ニ极管230的加热速率将处于稳定状态(当穿过齐纳ニ极管230的电流固定时)。在一些实施例中，这些相反力可导致输入电カ保护装置200的操作的振荡，直到达到输入电カ装置200的稳定状态操作点。结合图5A到5E更详细地论述输入电カ装置的稳定状态操作。尽管在齐纳ニ极管及JFET装置的背景下论述此实施例及本文所描述的实施例中的许多实施例，许多类型的过电压保护部分及/或过电流保护部分可与齐纳ニ极管及/或JFET装置一起使用或替代齐纳ニ极管及/或JFET装置来使用。举例来说，输入电カ保护装置200的过电压保护部分可为具有随着温度而改变(例如，随着温度而增加)的击穿电压的任何类型的装置。输入电カ保护装置200的过电流保护部分可为任何类型的装置，其在处于电流限制状态时可被偏置到接通状态、从接通状态改变为电流限制状态且可限制穿过装置的电流。 图4A到4E是图解说明输入电カ保护装置的组件响应于能量脉冲的行为的曲线图。输入电カ保护装置包括过电压保护装置、控制电路及过电流保护装置，例如图I及2中所展示的那些。所述曲线解说明由输入电カ保护装置的组件响应于能量脉冲而提供的电カ保护。图4A是图解说明跨越过电压保护装置的电压的曲线图，图4B是图解说明过电压保护装置的状态的曲线图，且图4C是图解说明过电压保护装置的温度的曲线图。图4D是图解说明过电流保护装置的状态的曲线图，且图4E是图解说明穿过过电流保护装置的电流的曲线图。在图4A到4E中，时间正向右增加，且能量脉冲大约在时间Ul处开始且大约在时间U2处结束。如图4A中所展示，响应于大约在时间Ul处开始的能量脉冲，跨越过电压保护装置的电压大约在时间Ul处陡峭増加。在此实施例中，过电压保护装置(其可为齐纳ニ极管)响应于能量脉冲而大约在时间Ul与U2之间从非击穿状态(例如，正常操作状态、关断状态)改变为击穿状态，如图4B中所展示。因此，在时间Ul与U2之间(在时间Ul与U2之间的时间周期期间)跨越过电压保护装置的电压大约为过电压保护装置的击穿电压。此外，响应于能量脉冲，过电压保护装置的温度(例如，过电压保护装置的半导体衬底的结的温度、过电压保护装置的半导体衬底的温度)大约在时间Ui处开始増加，如图4C中所展示。在此实施例中，过电压保护装置的温度大约线性地增加。如图4A中所展示，响应于展示于图4C中的过电压保护装置的温度増加，跨越过电压保护装置的电压大约在时间Ul与U2之间大约线性地増加。换句话说，过电压保护装置的击穿电压响应于温度増加而增加。因此，跨越过电压保护装置的电压(其被箝位于击穿电压处)也增加。如图4A中所展示，跨越电压保护装置的电压不上升到触发击穿电压VTX。尽管未展示，但在ー些实施例中，当齐纳ニ极管处于击穿状态时，跨越齐纳ニ极管的电压可响应于经由齐纳ニ极管分流的电流而在时间Ul与U2之间增加。经由齐纳ニ极管分流的电流可与能量脉冲相关联。尽管未展示，但在ー些实施例中，如果能量脉冲的持续时间比时间Ul与U2之间的时间周期长(如图4A中所展示)，那么跨越过电压保护装置的电压已増加超出击穿电压VTX。还如图4C中所展示，过电压保护装置的温度保持低于失效温度FT(也可称作击穿温度)。在一些实施例中，过电压保护装置可在过电压保护装置的温度超过失效温度FT时失效。举例来说，如果过电压保护装置为齐纳ニ极管，那么响应于高于齐纳ニ极管的失效温度FT的温度而跨越齐纳ニ极管的PN结的金属迁移可导致齐纳ニ极管内(例如，跨越PN结)的短路。在一些实施例中，过电压保护装置的温度增加速率可取决于(举例来说)过电压保护装置周围的封装(或其缺少)、来自过电压保护装置周围的其它装置的热(或其缺少)及/或等等。举例来说，在一些实施例中，与过电压保护装置相关联(例如，耦合到其、在其周围)的ー个或ー个以上散热器(例如，半导体组件、封装)可经配置以使得其吸收原本将被引导到过电压保护装置的热。在此些实例中，过电压保护装置响应于能量脉冲的温度增 加的速率可比在没有散热器的情况下更快速。在一些实施例中，过电压保护装置可与ー个或ー个以上热源(例如，装置、电阻器)(及/或绝缘体)相关联，所述ー个或ー个以上热源经配置以引导(及/或含纳)到过电压保护装置的热，使得过电压保护装置的温度增加以及跨越电压保护装置的所得电压(在处于击穿状态时)将以相对迅速的速率増加(例如，在阈值时间周期内增加超出触发击穿电压VTX)。如图4D中所展示，过电流保护装置保持处于非饱和接通状态，因为来自控制电路的反馈信号未响应于跨越过电压保护装置的电压而致使过电流保护装置改变为电流限制状态。在此实施例中，控制电路经配置以响应于跨越过电压保护装置的电压上升到触发击穿电压VTX而致使过电流保护装置改变为接通状态。尽管未展示，但如果跨越过电压保护装置的电压已上升到或超过触发击穿电压VTX，那么过电流保护装置可从接通状态改变为电流限制状态。所述改变可由控制电路响应于跨越过电压保护装置的电压上升到或超过触发击穿电压VTX而触发。在此些实例中，当过电流保护装置处于电流限制状态时，穿过过电流保护装置及/或过电压保护装置的电流可受到限制(例如，减小)。如图4E中所展示，穿过过电流保护装置的电流大约在时间Ul处增加且在时间Ul与U2之间的能量脉冲期间保持处于增加的电平。如图4E中所展示，在此实施例中与能量脉冲相关联的电流实质上恒定。尽管未展示，但在ー些实施例中，与能量脉冲相关联的电流(及/或电压)可变化。在此些实例中，穿过过电流保护装置的电流可变化，过电压保护装置的温度(展示于图4A中)可以非线性方式増加，且/或跨越过电压保护装置的电压(展示于图4C中)也可以非线性方式増加。尽管未展示饱和电流，但穿过过电流保护装置的电流未达到过电流保护装置的饱和电流。因此，过电流保护装置不改变为电流限制状态。在一些实施例中，当过电流保护装置(例如，例如JFET)饱和时，与能量脉冲相关联的电流可限制到饱和电流。此外，尽管未展示，但过电流保护装置的温度也保持低于过电流保护装置的失效温度。图5A到5E是图解说明输入电カ保护装置的组件响应于另一能量脉冲的行为的曲线图。输入电カ保护装置包括过电压保护装置、控制电路及过电流保护装置，例如图I及2中所展示的那些。所述曲线解说明由输入电カ保护装置的组件响应于能量脉冲而提供的电カ保护。
特定来说，图5A是图解说明跨越过电压保护装置的电压的曲线图，图5B是图解说明穿过过电压保护装置的电流的曲线图，且图5C是图解说明过电压保护装置的温度的曲线图。图是图解说明穿过过电流保护装置的电流的曲线图，且图5E是图解说明跨越过电流保护装置的电压的曲线图。在图5A到5E中，时间正向右増加，且能量脉冲大约在时间SI处开始且超出(例如，持续超出)时间S3而继续。如图5A中所展示，响应于大约在时间SI处开始的能量脉冲，跨越过电压保护装置的电压大约在时间Si处陡峭増加。在此实施例中，过电压保护装置(其可为齐纳ニ极管)响应于能量脉冲而大约在时间SI处从非击穿状态(例如，正常操作状态、关断状态)改变为击穿状态。因此，超出时间Si的跨越过电压保护装置的电压大约为过电压保护装置的击穿电压。如图5B中所展示，来自能量脉冲的电流响应于过电压保护装置大约在时间SI处从非击穿状态(例如，正常操作状态、关断状态)改变为击穿状态而开始流动穿过过电压保护装置。换句话说，当过电压保护装置响应于能量脉冲而改变为击穿状态时，过电压保护装 置开始经由过电压保护装置分流与能量脉冲相关联的电流。经由过电压保护装置对电流的分流导致过电压保护装置的温度的増加(大约在时间SI处开始，如图5C中所展示)。过电压保护装置的温度(例如，过电压保护装置的半导体衬底的结的温度、过电压保护装置的半导体衬底的温度)大约在时间SI处开始増加，直到时间S2之后不久，如图5C中所展示。在此实施例中，过电压保护装置的温度在时间SI与S2之间大约线性地增加。如结合图4A到4E所描述，过电压保护装置的温度増加的速率可取决于散热器、热源及/或
坐坐寸寸ο如图5A中所展示，当处于击穿状态时，跨越过电压保护装置的电压随着过电压保护装置的温度增加而增加，如图5C中所展示。在此实施例中，跨越过电压保护装置的电压(其大约等于过电压保护装置的击穿电压)大约在时间S2处达到或超过触发击穿电压VTX。还如图5C中所展示，过电压保护装置的温度保持低于失效温度FT(也可称作击穿温度)。在一些实施例中，过电压保护装置可在过电压保护装置的温度超过失效温度FT时失效。举例来说，如果过电压保护装置为齐纳ニ极管，那么响应于高于齐纳ニ极管的失效温度FT的温度而跨越齐纳ニ极管的PN结的金属迁移可导致齐纳ニ极管内(例如，跨越PN结)的短路。如图中所展示，穿过过电流保护装置的电流大约在时间SI处增加且在时间SI与S2之间保持处于增加的电平。如图中所展示，在此实施例中与能量脉冲相关联的电流实质上恒定。尽管未展示，但在ー些实施例中，与能量脉冲相关联的电流(及/或电压)可变化。在此些实例中，穿过过电流保护装置的电流可变化，过电压保护装置的温度(展示于图5A中)可以非线性方式増加，且/或跨越过电压保护装置的电压(展示于图5B中)也可以非线性方式増加。尽管未展示饱和电流，但穿过过电流保护装置的电流在时间SI与S2之间未达到过电流保护装置的饱和电流。此外，尽管未展示，但过电流保护装置的温度也保持低于过电流保护装置的失效温度。如图中所展示，过电流保护装置大约在时间S2处从接通状态(在处于非饱和状态时)改变为电流限制状态。在此实施例中，过电流保护装置响应于跨越过电压保护装置的电压上升到触发击穿电压VTX而改变为电流限制状态。在一些实施例中，过电流保护装置可经由控制电路大约在时间S2处被触发以从接通状态改变为电流限制状态，所述控制电路基于过电压保护装置的电压达到或超过触发击穿电压VTX而产生反馈信号。当处于电流限制状态时(大约在时间S2之后)，过电流保护装置饱和。因此，穿过过电流保护装置的电流受过电流保护装置的饱和限制。如图中所展示，穿过过电流保护装置的电流大约在时间S2处开始降低，直到大约时间S3。如图5E中所展示，随着能量脉冲的开始，跨越过电流保护装置的电压大约在时间SI处初始增加(从标称或零电压)。穿过过电流保护装置的降低的电流与跨越过电流保护装置的电压的额外增加(大约在时间S2处开始)对应(如图5E中所展示)，其导致过电流保护装置的降低的饱和电流。换句话说，跨越过电流保护装置的电压降增加且致使过电流保护装置限制电流(在处于电流限制状态时)(限制到过电流保护装置的饱和电流)。响应于过电流保护装置在处于电流限制状态时降低电流(如图中所展示)，穿 过过电压保护装置的电流也大约在时间S2处开始降低，如图5B中所展示。穿过过电压保护装置的降低的电流导致过电压保护装置的温度增加速率的降低，如图5C中所展示。尽管未展示，但在一些实施例中，过电压保护装置(及/或输入电力保护装置的其它组件)的温度降低的时间延迟可在输入电力保护装置的操作期间发生。在一些实施例中，时间延迟可由储存于过电压保护装置及/或过电流保护装置周围的组件中的热导致以实现滞后效应。在一些实施例中，过电压保护装置的温度可响应于电流受过电流保护装置限制(当处于电流限制状态时)而立即(实质上立即)降低。如图5C中所展示，过电压保护装置的温度的降低可导致图5A中所展示的跨越过电压保护装置的电压的降低。然而，由于能量脉冲超出时间S3继续，因此过电压保护装置保持处于击穿状态(且具有大约处于击穿电压的电压)。在此实施例中，输入电力保护装置在跨越过电压保护装置的电压超过触发击穿电压VTX之后达到稳定状态操作点。在此实施例中，大约在时间S3处渐近地地获得装置的稳定状态操作点，如图5A到5E中所展示。通过输入电力保护装置的组件之间的电压、电流及温度交互作用获得输入电力保护装置的稳定状态操作点。此稳定状态操作能力优于可能在瞬变事件(例如，能量脉冲事件)期间不继续操作的硅开关型装置。特定来说，当跨越过电压保护装置的电压随着由穿过过电压保护装置的电流(展示于图5B中)导致的温度增加(展示于图5C中)而增加超出触发击穿电压VTX(展示于图5A中)时，穿过过电流保护装置的电流(展示于图中)降低。以反馈方式，过电流保护装置降低穿过过电流保护装置的电流(展示于图中)，其还降低流动穿过过电压保护装置的电流(展示于图5B中)，此导致降低的温度(展示于图5C中)及跨越过电压保护装置的降低的电压(展示于图5A中)(其可保持高于触发击穿电压VTX)。最终，输入电力保护装置的组件基于这些抵消的交互作用而固定于稳定状态操作点处。在一些实施例中，输入电力保护装置可在固定于稳定状态操作点处之前振荡。尽管图5A到5E中未展示，但在一些实施例中，在大约在时间S3处获得稳定状态操作点之前振荡可发生。尽管未明确展示，跨越过电压保护装置的电压是电流及温度两者的函数。因此，较高电流脉冲可导致较低温度下的电流限制(例如，比所展示更快速的电流限制)(其可导致改善的电力保护)。在此些实施例中，电力保护可在比如图5A到5E中所图解说明的时间S2更早的时间发生(或可被触发)。尽管结合图3A到5E所描述的组件的行为被描述为(举例来说)在指定电压、电流下及/或在指定时间进行转变，但当经实施(例如，使用半导体装置实施)时，所述组件的转变可稍微在所述指定电压、电流及/或指定时间之前发生或稍微在所述指定电压、电流及/或指定时间之后发生。特定来说，击穿电压的变化、热传导性、处理变化、温度变化、装置的切换时间、电路转变延迟及/或等等可导致可稍微在3A到5E中所展示的电压、电流、温度及/或时间之前或稍微在3A到5E中所展示的电压、电流、温度及/或时间之后触发组件的转变的条件(例如，非理想条件)。图6是包括控制电路620的输入电力保护装置600的示意图。如图6中所展示，输入电力保护装置600包括JFET装置610，JFET装置610充当输入电力保护装置600的过电流保护部分。输入电力保护装置600还包括齐纳二极管630 (其可为一类型的TVS 二极管且可通常称作齐纳二极管装置)，齐纳二极管630充当输入电力保护装置600的过电压保护部分。 图6中所展示的控制电路620可为经配置以响应于跨越齐纳二极管630的电压而将反馈信号提供到JFET装置610使得JFET装置610以电流限制状态操作的任何种类的控制电路。在一些实施例中，控制电路620可为或可包括(举例来说)电子组件、传感器、晶体管、微处理器、专用集成电路(ASIC)、离散组件及/或等等。图7是包括控制电路720的另一输入电力保护装置700的示意图。如图7中所展示，输入电力保护装置700包括JFET装置710，JFET装置710充当输入电力保护装置700的过电流保护部分。输入电力保护装置700还包括齐纳二极管730(其可为一类型的TVS二极管且可通常称作齐纳二极管装置)，齐纳二极管730充当输入电力保护装置700的过电压保护部分。图7中所展示的控制电路720包括电阻器724及齐纳二极管722。电阻器724耦合于JFET装置710的栅极712与源极711之间。在此实施例中，齐纳二极管722经配置以响应于齐纳二极管722失效短路而致使JFET装置710改变为电流限制状态且完全(或几乎完全)关断JFET装置710的沟道(使得电流不流动穿过JFET装置710)。特定来说，齐纳二极管722可经配置以将导电状态从电压调节状态改变为短路状态(例如，高导电/低电阻状态)，其为热诱发短路状态(例如，不可逆短路状态)。当处于电压调节状态时，齐纳二极管722可经配置以将电压限制(例如，箝位)于击穿电压(例如，电压限制、箝位电压)处，从而增加JFET装置710对齐纳二极管730的电压变化的敏感性。在一些实施例中，电阻器724的电阻及/或齐纳二极管722的电力容量可经配置(例如，使用掺杂浓度及/或金属结构来配置)以使得齐纳二极管722的短路状态可为装置的失效模式，在所述失效模式中齐纳二极管722的结构中的物理改变导致短路。特定来说，齐纳二极管722可经配置以响应于齐纳二极管722的温度增加超出阈值温度(例如，失效温度、短路温度)而从电压调节状态改变为短路状态。举例来说，响应于高于齐纳二极管722的阈值温度BT的温度(由内部加热及/或来自JFET装置710、电阻器724及/或齐纳二极管730的热产生)而跨越齐纳二极管722的PN结的金属迁移可导致齐纳二极管722内(例如，跨越PN结)的短路。在一些实施例中，阈值温度BT可介于(举例来说)华氏200与700度之间(例如，华氏350度、华氏400度、华氏450度)。在一些实施例中，一旦齐纳二极管722已改变为短路状态，那么齐纳二极管722不能改变回为电压调节状态。换句话说，从电压调节状态到短路状态的改变可为不可逆改变(例如，物理改变)。图7中所展示的输入电力保护装置700的不可逆操作与上文所描述的输入电力保护装置的可逆操作相对。在一些实施例中，齐纳二极管722的操作可与齐纳二极管730的短路状态操作分离。换句话说，齐纳二极管730可经配置以在齐纳二极管722不失效短路的情况下触发JFET装置710改变为电流限制状态。同样，齐纳二极管722可经配置以改变为短路状态且可在齐纳二极管730 (举例来说)不超过齐纳二极管730的击穿电压的情况下致使JFET装置710改变为电流限制状态(及关断)。在一些实施例中，齐纳二极管722可经配置以归因于热诱发的第二击穿机制而改变为可逆热短路(或高导电)状态。可使用(举例来说)齐纳二极管722内的掺杂浓度来界定可逆热短路状态的温度。图8A是包括控制电路820的又一输入电力保护装置800的示意图。如图8A中所 展示，输入电力保护装置800包括JFET装置810，JFET装置810充当输入电力保护装置800的过电流保护部分。输入电力保护装置800还包括齐纳二极管830(其可为一类型的TVS二极管且可通常称作齐纳二极管装置)，齐纳二极管830充当输入电力保护装置800的过电压保护部分。图8A中所展示的控制电路820包括电阻器824及正向偏置二极管822 (其包括二极管Dl到DN)。电阻器824耦合于JFET装置810的栅极812与源极811之间。在此实施例中，二极管822经配置以与齐纳二极管830 —起操作以加速JFET装置810到电流限制状态的改变。特定来说，二极管822可经配置以响应于二极管822的温度增加而朝向接地拉动JFET装置810的栅极812的电压。在一些实施例中，二极管822可包括3个以上二极管(例如，25个二极管、100个二极管)。在一些实施例中，二极管822可包括3个以下二极管(例如，一个二极管、两个二极管)。如图8A中所展示，二极管822的温度可响应于从JFET装置810转移到二极管822的热Hl而增加。此外，二极管822的温度可响应于从齐纳二极管830转移到二极管822的热H2而增加。在一些实施例中，热H2可响应于流动穿过齐纳二极管830的电流而产生。在一些实施例中，二极管822的温度可响应于流动穿过二极管822的电流而增加，当电流正流动穿过二极管822时其可被正向偏置。在一些实施例中，电阻器724(其可热耦合到JFET装置810及/或齐纳二极管830)可具有正温度系数(PTC)以促进(或主要导致)JFET装置810的加速关断。在一些实施例中，可替代二极管822中的一者或一者以上使用具有负温度系数(NTC)的电阻器(其可热耦合到JFET装置810及/或齐纳二极管830)，以产生由二极管822产生的加速关断效果。在一些实施例中，使用一个或一个以上NTC及/或PTC电阻装置消除对齐纳二极管830的需要以展现PTC特性。图8B是图解说明齐纳二极管830及图8A中所展示的二极管822的温度特性的曲线图。图SB中的曲线图假设二极管822包括24个二极管(具有大约0. 7V的室温正向电压降)。如图SB中所展示，跨越二极管822的电压82随着温度增加而降低，且跨越齐纳二极管的电压84随着温度增加而增加。跨越齐纳二极管830的电压84在大于25°C下大约为13. 2V，且跨越二极管822的电压82在大约25°C下大约为16. 6V。如图8B中所展示，在大约160°C下JFET装置810的栅极到源极电压(Ves)大约为0V，因为其为跨越二极管822的电压等于跨越齐纳二极管830的电压的点(假设输入电力保护装置800正接收能量脉冲且电阻824相对小)。在超出160°C的温度下，跨越齐纳二极管830的电压84与跨越二极管822的电压82之间的差可驱动施加到JFET装置810的栅极电压的增加。在一些实施例中，即使JFET装置810的沟道可在大于大约160°C的温度下开始关断。JFET装置810可能不限制穿过JFET装置810的电流，因为JFET装置810可能尚未饱和。如图SB中所展示，结合二极管822的负温度系数使用齐纳二极管830的击穿电压的正温度系数，以触发JFET装置810限制穿过JFET装置810的电流。图SC是图解说明图8A中所展示的输入电力保护装置800的组件的实例性规格的表格。在此实施例中，当超过齐纳二极管830的VGS时，JFET装置810将完全关断(或几乎完全关断)。尽管未展示，但可通过增加齐纳二极管830的击穿电压及/或通过减小二极管822的总电压降(经由较少二极管或降低二极管822中的至少一些的正向降电压)来降低JFET装置810关断(或几乎完全关断)的温度。。由此得出，可通过降低齐纳二极管830 的击穿电压及/或通过增加二极管822的总电压降(经由较多二极管或增加二极管822中的至少一些的正向降电压)来增加JFET装置810关断(或几乎完全关断)的温度。类似地，JFET装置810可经配置以饱和且分别在JFET装置810的Vffi关断电压降低或增加的情况下在较低或较高电压下关断(或几乎完全关断)。仅通过举例的方式呈现图8C中所展示的参数。在一些实施例中，JFET装置810的参数可不同于图SC中所展示的那些参数。举例来说，最小BVais可高于26V或低于26V。作为另一实例，\ (关断)可高于-2V或低于-2V。图9是图解说明用于操作输入电力保护装置的方法的流程图。输入电力保护装置可与上文所描述的输入电力保护装置(例如，结合图I所描述的输入电力保护装置100)中的一者或一者以上类似或相同。如图9中所展示，在过电压保护装置处于击穿状态时在所述过电压保护装置处接收电流(框910)。在一些实施例中，所述电流可与瞬变事件(例如，能量脉冲)相关联。在一些实施例中，瞬变事件可经配置以触发过电压保护装置改变为击穿状态。在一些实施例中，过电压保护装置可为齐纳二极管。基于所述电流且基于所述过电压保护装置的击穿电压而产生反馈电压(框920)。在一些实施例中，反馈电压是基于温度(其为穿过过电压保护装置的电流的函数)的过电压保护装置的电压上升的函数。在一些实施例中，反馈电压可由控制电路产生。在一些实施例中，控制电路可包括一个或一个以上电阻器、二极管、齐纳二极管及/或等等。在一些实施例中，控制电路可包括具有响应于温度而降低的电压的一个或一个以上组件。因此，控制电路的至少一个或一个以上部分可具有负温度系数。将反馈电压提供到耦合到过电压保护装置的过电流保护装置(框930)。在一些实施例中，过电流保护装置可为JFET装置、ACCUFET装置及/或等等。在一些实施例中，过电流保护装置可串联安置于输入电力保护装置内且可具有耦合到过电压保护装置的输出端子。在一些实施例中，反馈电压可由耦合到过电流保护装置及过电压保护装置的控制电路提供。
将过电流保护装置从接通状态改变为电流限制状态或响应于温度而减小电流限制状态的电流限制(框940)。在一些实施例中，过电流保护装置可经配置以在处于电流限制状态时以饱和状态操作。在一些实施例中，过电压保护装置的击穿电压可响应于热而增力口。因此，过电压保护装置可具有具有正温度系数的击穿电压。在一些实施例中，过电流保护装置改变为电流限制状态的点可取决于与能量脉冲相关联的能量的等级(例如，电流的电平、热的等级)。在一些实施例中，输入电力保护装置的一个或一个以上部分可集成为单个离散组件，以促进输入电力保护装置的部分之间的热转移。在一个一般方面中，一种设备可包括过电流保护装置及过电压保护装置，所述过电压保护装置耦合到所述过电流保护装置且经配置以在所述过电压保护装置的击穿电压响应于热而增加之后致使所述过电流保护装置降低穿过所述过电压保护装置的电流。本文所描述的各种技术的实施方案可以数字电子电路或者以计算机硬件、固件、软件或其组合来实施。方法的部分可由专门用途逻辑电路(例如，FPGA(现场可编程门阵列或ASIC(专用集成电路))执行，且设备(例如，输入电力保护装置)可实施于专门用途逻辑电路(例如，FPGA(现场可编程门阵列或ASIC(专用集成电路))内。 一些实施方案可使用各种半导体处理及/或封装技术来实施。一些实施例可使用与半导体衬底(包括但不限于(举例来说)硅(Si)、砷化镓(GaAs)、碳化硅(SiC)及/或等等)相关联的各种类型的半导体处理技术。虽然已如本文所描述图解说明了所描述实施方案的某些特征，但所属领域的技术人员现在将能想出许多修改、替代、改变及等效形式。因此，应理解，所附权利要求书既定涵盖归属于所述实施例的范围内的所有此些修改及改变。应理解，已仅通过举例而非限制方式呈现所述实施例，且可做出形式及细节的各种改变。本文所描述的设备及/或方法的任一部分可以任一组合形式来组合，除互斥的组合外。本文所描述的实施例可包括所描述的不同实施例的功能、组件及/或特征的各种组合及/或子组合。
权利要求
1.一种设备，其包含 过电流保护装置，其经配置以响应于控制电压而控制穿过所述过电流保护装置的电流；及 过电压保护装置，其耦合到所述过电流保护装置且经配置以响应于所述过电压保护装置的热诱发改变而致使所述过电流保护装置降低电流。
2.根据权利要求I所述的设备，其进一步包含 控制电路，其耦合到所述过电流保护装置且耦合到所述过电压保护装置，所述过电流保护装置的控制电压是基于所述控制电路的热响应而控制的。
3.根据权利要求I所述的设备，其中所述过电压保护装置经配置以在所述过电压保护装置处于击穿状态时响应于所述过电压保护装置的击穿电压超过触发击穿电压而致使所述过电流保护装置降低所述电流。
4.根据权利要求I所述的设备，其中所述过电压保护装置经配置以经由基于跨越所述过电压保护装置的电压而产生的反馈信号致使所述过电流保护装置降低所述电流。
5.根据权利要求I所述的设备，其进一步包含 分压器，其并联耦合到所述过电压保护装置且包括至少一个电阻器，所述过电压保护装置经配置以基于经由所述分压器产生的反馈电压而致使所述过电流保护装置降低所述电流。
6.根据权利要求I所述的设备，其进一步包含 分压器，其并联耦合到所述过电压保护装置且包括至少一个电阻器及多个二极管， 当所述过电流保护装置降低穿过所述过电压保护装置的所述电流时，所述过电流保护装置饱和。
7.根据权利要求I所述的设备，其进一步包含 分压器，其并联耦合到所述过电压保护装置且包括至少一个电阻器及多个二极管。
8.根据权利要求I所述的设备，其进一步包含 分压器，其与所述过电压保护装置及所述过电流保护装置一起集成到一封装中，所述分压器热耦合到所述过电压保护装置或所述过电流保护装置中的至少一者。
9.根据权利要求I所述的设备，其中所述过电流保护装置具有经配置以耦合到电源的第一端子，所述过电流保护装置具有耦合到所述过电压保护装置的第二端子。
10.根据权利要求I所述的设备，其中所述过电流保护装置包括结场效晶体管装置，所述结场效晶体管装置具有安置于电源与所述过电压保护装置之间的沟道。
11.根据权利要求I所述的设备，其中所述过电压保护装置包括齐纳二极管，所述齐纳二极管的击穿电压具有正温度系数。
12.根据权利要求I所述的设备，其进一步包含 控制电路，其热耦合到所述过电压保护装置或所述过电流保护装置中的至少一者，来自所述过电压保护装置或过电流装置中的所述至少一者的热致使所述控制电路减小穿过所述过电流保护装置的电流降低时的所述控制电压。
13.根据权利要求12所述的设备，其中所述控制电路包括负温度系数装置、正温度系数装置或多个二极管中的至少一者。
14.根据权利要求I所述的设备，其中所述过电流保护装置包括经配置以从接通状态改变为电流限制状态的半导体切换装置，所述过电流保护装置经配置以在处于所述电流限制状态时基于到所述半导体切换装置的控制引脚的电压反馈而降低所述电流。
15.—种方法,其包含 在过电压保护装置处于击穿状态时在所述过电压保护装置处接收电流； 基于所述电流且基于所述过电压保护装置的击穿电压而产生反馈电压； 将所述反馈电压提供到耦合到所述过电压保护装置的过电流保护装置；及 将所述过电流保护装置从接通状态改变为电流限制状态或响应于温度而减小所述电流限制状态的电流限制。
16.根据权利要求15所述的方法，其进一步包含 响应于所述过电压保护装置的所述击穿电压的改变而修改所述电流限制状态的电流限制。
17.根据权利要求15所述的方法，其中当所述击穿电压从低于触发击穿电压的第一电压改变为高于所述触发击穿电压的第二电压时，所述过电压保护装置的所述击穿电压超过所述触发击穿电压。
18.根据权利要求15所述的方法，其中所述过电压保护装置的温度响应于穿过所述过电压保护装置的电流而增加，所述过电压保护装置的所述击穿电压响应于温度的增加而增加，直到所述击穿电压超过所述触发击穿电压。
19.根据权利要求15所述的方法，其中来自所述过电压保护装置或所述过电流装置中的至少一者的热致使控制电路减小所述触发击穿电压。
20.根据权利要求15所述的方法，其中响应于所述过电流保护装置从所述接通状态到所述电流限制状态的所述改变而降低穿过所述过电压保护装置的所述电流。
21.根据权利要求15所述的方法，其中在第一时间处执行所述改变，响应于所述过电流保护装置在所述第一时间处从所述接通状态到所述电流限制状态的所述改变而降低穿过所述过电压保护装置的所述电流，所述过电压保护装置的所述温度响应于电流的所述降低而降低，所述过电压保护装置的所述击穿电压响应于温度的所述降低而下降到低于所述触发击穿电压， 所述方法进一步包含 响应于所述过电压保护装置的所述击穿电压下降到低于所述触发击穿电压而在所述第一时间之后的第二时间处将所述过电流保护装置从所述电流限制状态改变为所述接通状态。
22.根据权利要求15所述的方法，其中将在所述过电压保护装置处接收的所述电流与过电压事件相关联。
23.—种设备,其包含 过电压保护装置，其具有经配置以响应于所述过电压保护装置的温度的增加而增加的电压限制； 过电流保护装置，其耦合到所述过电压保护装置且偏置到接通状态；及 控制电路，其经配置以将跨越所述过电压保护装置的电压的至少一部分提供到所述过电流保护装置，跨越所述过电压保护装置的所述电压的至少所述部分经配置以触发过电流保护部分从所述接通状态改变为电流限制状态，或响应于温度而减小所述电流限制状态的电流限制。
24.根据权利要求23所述的设备，其中跨越所述过电压保护装置的所述电压的所述至少所述部分经配置以在所述电压限制响应于热而增加且超过触发阈值电压时触发所述过电流保护部分从所述接通状态改变为电流限制状态。
25.根据权利要求23所述的设备，其中所述控制电路包括并联耦合到所述过电压保护装置的分压器，所述过电流保护装置包括结场效晶体管装置，且所述过电压保护装置包括齐纳二极管。
26.根据权利要求23所述的设备，其中所述控制电路经配置以响应于来自所述过电流保护装置或所述过电压保护装置中的至少一者的热而降低所述触发阈值电压。
27.根据权利要求23所述的设备，其中所述过电流保护装置包括半导体装置，所述半导体装置经配置以响应于控制电压而从所述接通状态改变为电流限制状态或减小其电流限制状态。
28.根据权利要求23所述的设备，其中所述控制电路包括经配置以从电压调节状态改变为短路状态的齐纳二极管。
全文摘要
在一个一般方面中，一种设备可包括过电流保护装置。所述设备可包括过电压保护装置，所述过电压保护装置耦合到所述过电流保护装置且经配置以在所述过电压保护装置的击穿电压响应于热而增加之后致使所述过电流保护装置降低穿过所述过电压保护装置的电流。
文档编号H02H3/20GK102684142SQ20121002822
公开日2012年9月19日 申请日期2012年2月3日 优先权日2011年2月4日
发明者安德里安·米科莱伊恰克 申请人:飞兆半导体公司