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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-04-09
(45)【発行日】2024-04-17
(54)【発明の名称】適応型電圧クランプ及び関連方法
(51)【国際特許分類】
H03K 17/08 20060101AFI20240410BHJP
G05F 1/44 20060101ALI20240410BHJP
H03K 17/0814 20060101ALI20240410BHJP
H03K 17/687 20060101ALI20240410BHJP
【ＦＩ】
H03K17/08 C
G05F1/44
H03K17/0814
H03K17/687 A
【請求項の数】
16
(21)【出願番号】P 2020538581
(86)(22)【出願日】2019-01-10
(65)【公表番号】
(43)【公表日】2021-04-22
(86)【国際出願番号】 US2019013080
(87)【国際公開番号】W WO2019140109
(87)【国際公開日】2019-07-18
【審査請求日】2022-01-11
(31)【優先権主張番号】16/001,551
(32)【優先日】2018-06-06
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(31)【優先権主張番号】62/615,696
(32)【優先日】2018-01-10
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(73)【特許権者】
【識別番号】507107291
【氏名又は名称】テキサス インスツルメンツ インコーポレイテッド
(74)【代理人】
【識別番号】230129078
【弁護士】
【氏名又は名称】佐藤 仁
(72)【発明者】
【氏名】エウン ジュン キム
(72)【発明者】
【氏名】スアルプ アラス
(72)【発明者】
【氏名】アビドゥール ラフマン
【審査官】工藤 一光
(56)【参考文献】
【文献】米国特許出願公開第２００２／００７９９４４（ＵＳ，Ａ１）
【文献】特開２０１４－１３８３０３（ＪＰ，Ａ）
【文献】特表２０１０－５３７２７３（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１５－９１２１１（ＪＰ，Ａ）
【文献】特表２００５－５０６７０７（ＪＰ，Ａ）
【文献】独国特許出願公開第１０２００５０５７７６５（ＤＥ，Ａ１）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ０３Ｋ１７／０８－１７／０８２
Ｈ０３Ｋ１７／６８７－１７／６９５
Ｈ０２Ｍ１／０８－１／０９６
Ｇ０５Ｆ１／４４－１／４５５
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
装置であって、コントローラであって、
障害信号を受信し、
前記障害信号に応答して少なくとも１つの制御信号を生成する、
ように構成される、前記コントローラと、
前記コントローラに結合され、第１のトランジスタと前記第１のトランジスタにバック・ツー・バックダイオード構成で直列に結合される第２のトランジスタとを含む電圧クランプ回路であって、
前記少なくとも１つの制御信号を受信し、
前記少なくとも１つの制御信号が第１の値を有することを判定することに応答してクランプ電圧を第１の電圧値に設定し、
前記少なくとも１つの制御信号が第２の値を有することを判定することに応答して前記クランプ電圧を第２の電圧値に設定する、
ように構成される、前記電圧クランプ回路と、
供給電圧ノードと出力ノードとの間に前記電圧クランプ回路と並列に結合されるパワートランジスタであって、ゲートとソースとドレインとを有する、前記パワートランジスタと、
前記コントローラに結合されるゲートドライバであって、
前記パワートランジスタのゲートに結合されるゲートプルアップ出力を有するゲートプルアップドライバであって、前記ゲートプルアップ出力に供給電圧を提供するように構成される、前記ゲートプルアップドライバと、
前記パワートランジスタのソースに結合されるゲートプルダウン出力を有するゲートプルダウンドライバと、
を含む、前記ゲートドライバと、
前記ゲートプルアップ出力と前記ゲートプルダウン出力との間に結合される抵抗器と、
を含む、装置。
【請求項2】
請求項１に記載の装置であって、前記障害信号を生成するように構成される障害状態検出器を更に含む、装置。
【請求項3】
請求項１に記載の装置であって、前記電圧クランプ回路が、前記第２のトランジスタに結合されるインバータであって、前記第２のトランジスタをオンにするために前記少なくとも１つの制御信号の１つの制御信号を反転させるように構成される、前記インバータを更に含む、装置。
【請求項4】
請求項３に記載の装置であって、前記制御信号が第１の制御信号であり、
前記コントローラが、前記障害信号に基づいて前記少なくとも１つの制御信号の第２の制御信号を生成するように更に構成され、
前記電圧クランプ回路が、前記第２の制御信号に基づいて前記クランプ電圧を第３の電圧値にクランプするように更に構成される、装置。
【請求項5】
請求項４に記載の装置であって、前記インバータが第１のインバータであり、
前記電圧クランプ回路が、第３のトランジスタと、前記第３のトランジスタに結合される第４のトランジスタと、前記コントローラと第３のトランジスタとに結合される第２のインバータとを更に含み、
前記第２のインバータが、前記第３のトランジスタをオンにするために前記第２の制御信号を反転させるように構成される、装置。
【請求項6】
請求項５に記載の装置であって、前記第１のトランジスタと前記第２のトランジスタと前記第３のトランジスタと前記第４のトランジスタとの少なくとも１つが、Ｐチャネル金属酸化物半導体電界効果トランジスタである、装置。
【請求項7】
請求項１に記載の装置であって、前記電圧クランプ回路が、第３のトランジスタと、バック・ツー・バックダイオード構成で第３のトランジスタに直列に結合される第４のトランジスタとを更に含む、装置。
【請求項8】
請求項７に記載の装置であって、前記第３のトランジスタと前記第４のトランジスタとに結合されるダイオードスタックであって、２つ又はそれ以上のダイオードを含む、前記ダイオードスタックを更に含む、装置。
【請求項9】
請求項７に記載の装置であって、前記第３のトランジスタと前記第４のトランジスタとが、Ｎチャネル金属酸化物半導体電界効果トランジスタである、装置。
【請求項10】
請求項１に記載の装置であって、前記出力ノードに結合されるデバイスを更に含む、装置。
【請求項11】
請求項１０に記載の装置であって、前記少なくとも１つの制御信号が第１の制御信号と第２の制御信号とを含み、
前記コントローラが、前記ゲートプルアップドライバ又は前記ゲートプルダウンドライバをイネーブルするために前記第２の制御信号を生成するように更に構成される、装置。
【請求項12】
システムであって、クランプ電圧に基づいて電圧を生成するように構成される第１のトランジスタであって、ゲートとソースとドレインとを有する、前記第１のトランジスタと、
前記第１のトランジスタのゲートに結合されるゲートプルアップ出力を有するゲートプルアップドライバであって、前記ゲートプルアップ出力に供給電圧を提供するように構成される、前記ゲートプルアップドライバと、
前記第１のトランジスタのソースに結合されるゲートプルダウン出力を有するゲートプルダウンドライバと、
前記ゲートプルアップ出力と前記ゲートプルダウン出力との間に結合される抵抗器と、
コントローラであって、
障害信号を受信し、
前記障害信号に応答して少なくとも１つの制御信号を生成する、
ように構成される、前記コントローラと、
前記コントローラと前記第１のトランジスタとに結合され、第２のトランジスタと前記第２のトランジスタにバック・ツー・バックダイオード構成で直列に結合される第３のトランジスタとを含む電圧クランプ回路であって、
前記少なくとも１つの制御信号を受信し、
前記少なくとも１つの制御信号が第１の値を有することを判定することに応答して前記クランプ電圧を第１の電圧値に設定し、
前記少なくとも１つの制御信号が第２の値を有することを判定することに応答して前記クランプ電圧を第２の電圧値に設定する、
ように構成される、前記電圧クランプ回路と、
を含む、システム。
【請求項13】
請求項１２に記載のシステムであって、前記第１のトランジスタが、
前記クランプ電圧が前記第１の電圧値を有するときに、安全動作領域マージンにおいて第１の電流制限で動作し、
前記クランプ電圧が前記第２の電圧値を有するときに、前記安全動作領域マージンにおいて前記第１の電流制限より高い第２の電流制限で動作する、
ように更に構成される、システム。
【請求項14】
請求項１２に記載のシステムであって、前記第１のトランジスタが、
前記クランプ電圧が前記第１の電圧値を有するときに、第１の安全動作領域マージンにおける電流制限で動作し、
前記クランプ電圧が前記第２の電圧値を有するときに、前記第１の安全動作領域マージンより高い第２の安全動作領域マージンにおいて前記電流制限で動作する、
ように更に構成される、システム。
【請求項15】
請求項１２に記載のシステムであって、前記第１のトランジスタの状態に基づいて前記障害信号を生成するように構成される障害状態検出器を更に含む、システム。
【請求項16】
請求項１２に記載のシステムであって、前記電圧クランプ回路が、前記第２のトランジスタと前記第３のトランジスタとを制御することによって前記第１のトランジスタのドレイン・ソース間電圧を前記第２の電圧値にクランプするように更に構成される、システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本願は、全般的に、パワースイッチに関し、特に、適応型電圧クランプ及び関連方法に関する。
【背景技術】
【0002】
パワーＭＯＳＦＥＴ（金属酸化物半導体電界効果トランジスタ）がＳＯＡ（安全動作領域）内で動作するためには、印加された電圧及び電流からパワーＭＯＳＦＥＴがエネルギーを蓄積するとき、そのドレイン・ソース間電流及びドレイン・ソース間電圧はＳＯＡ境界内に収まらなければならない。印加された電圧及び電流が安全動作レベルを超えることにより、パワーＭＯＳＦＥＴが熱的不安定領域に入ると、典型的に、パワーＭＯＳＦＥＴは熱的保護に依存する。パワーＭＯＳＦＥＴがスイッチング非効率性を生じる熱暴走問題に遭遇する前に、パワーＭＯＳＦＥＴはオフにされなければならない。
【発明の概要】
【0003】
例示の装置は、ドレイン・ソース間電圧が第１の電圧を超えると、トランジスタのドレイン・ソース間電圧を第１の電圧までクランプする電圧クランプと、障害信号に基づいて、電圧クランプに、ドレイン・ソース間電圧を第１の電圧とは異なる第２の電圧までクランプするように指示するための制御信号を生成するコントローラとを含む。
【図面の簡単な説明】
【0004】
【図1】本明細書で説明される例を実装するための例示の適応型ドレイン・ソース間電圧（ＶＤＳ）クランプを含む例示のパワースイッチングシステムの概略図である。
【0005】
【0006】
【0007】
【0008】
【0009】
【0010】
【0011】
【0012】
【0013】
【0014】
【0015】
【0016】
【発明を実施するための形態】
【0017】
図は一定の縮尺で描かれているわけではない。概して、図面及び付随する説明において、同一又は類似の部分を示すために一貫して同じ参照番号が用いられる。
【0018】
パワーＭＯＳＦＥＴは、その高速スイッチング速度、低ゲート駆動電力、及び卓越した並列化能力のため一般的に用いられているパワーデバイスである。パワーＭＯＳＦＥＴがＳＯＡ内で動作するためには、印加された電圧及び電流からパワーＭＯＳＦＥＴがエネルギーを蓄積するとき、そのドレイン・ソース間電流（ＩＤＳ）及びドレイン・ソース間電圧（ＶＤＳ）はＳＯＡ範囲内に収まらなければならない。通常、集積回路（ＩＣ）パッケージに含まれるパワーＭＯＳＦＥＴは、ソースとドレインの間に流れる最大電流（例えば、ＩＤＳＳ）及び／又は最大ＢＶＤＳＳに制限されるとき、安全に動作する。
【0019】
オートモーティブ応用例（例えば、オートモーティブ照明応用例）等の幾つかの例において、ロードダンプの間の供給電圧サージのため、ＶＤＳ及びＩＤＳを制限することは困難である。電源から電力が供給されている負荷が急に切断されると、ロードダンプが起こり得る。例えば、オートモーティブ応用例において、車載バッテリが、車載オルタネータによって充電されている間に切断されると、車載オルタネータに接続された他の負荷が、供給電圧におけるサージ（例えば、６０Ｖ、８０Ｖ、１００Ｖ等）及び／又は実質的に高い過渡電流（例えば、８０Ａ（アンペア）、９０Ａ、１００Ａ等）に遭遇する。
【0020】
電球等のデバイスを（例えば、寒冷気候下で）オンにすることは、その高い突入電流のため問題となる。例えば、－４０℃において車の電球を駆動する場合、６５ワット（Ｗ）電球を特定の時間期間内にオンにするには、約８０アンペア（Ａ）を必要とし得る。ロードダンプの間、高電圧と、その高電圧が続く相対的に長い持続期間とにより、ドレイン・ソース間クランプが供給電圧をクランプすることはない。しかしながら、そのような例では、その時間期間の間、高いＶＤＳ及び対応するＩＤＳにより、パワーＭＯＳＦＥＴに対する電力蓄積がＳＯＡを超え得る。
【0021】
同様に、オートモーティブ照明応用例では、低温下でのライトインジケータ（例えば、ヘッドライト電球等）の突入電流は、短絡回路状態に関連する電流と同程度に高くなり得る。短絡回路緩和手段の起動を回避するため、ライトインジケータを付勢し、所望とされるオン時間仕様制限内にオンにするように、高側スイッチの電流制限は、ライトインジケータの突入電流より高い固定レベルに設定されなければならない。
【0022】
従来例では、ライトインジケータの突入電流より高い電流制限とロードダンプ供給電圧サージより高いドレイン・ソース間クランプ電圧との両方を取り扱うパワースイッチング回路を設計するために、パワーＭＯＳＦＥＴにおいて有意なシリコン領域オーバーヘッドが必要である。例えば、従来の実装は、１つ又は複数のパワーＭＯＳＦＥＴがＳＯＡ境界内で確実に動作するように、固定されたドレイン・ソース間クランプ電圧を用いていた。
【0023】
本明細書で説明される例は、パワースイッチングシステムにおけるドレイン・ソース間電圧クランプレベルに対して適応型の調節又は動的な調節を提供する。幾つかの説明される例において、適応型電圧クランプコントローラは、１つ又は複数のＭＯＳＦＥＴの動作状態に基づいて、１つ又は複数のＭＯＳＦＥＴのドレイン・ソース間電圧（ＶＤＳ）に対し、クランプ電圧（ＶＣ）（例えば、クランプ電圧レベル、クランプ電圧閾値等）を動的に制御する。幾つかの説明される例において、適応型電圧クランプコントローラは、非障害状態、又は非障害正規負荷状態の間、実質的に高いクランプ電圧（例えば、４０Ｖ、４５Ｖ、５０Ｖ等）を維持する。
【0024】
幾つかの説明される例において、適応型電圧クランプコントローラは、１つ又は複数のＭＯＳＦＥＴが障害状態であるとき、クランプ電圧を通常動作状態からフォールドされた状態（例えば、２５Ｖ、３０Ｖ、３５Ｖ、等）に低下させる。例えば、熱的シャットダウンの間及び／又はＭＯＳＦＥＴが（例えば、短絡回路保護手法を起動する）電流制限を超えるとき、パワースイッチングシステムに電気的に結合されたデバイスに電力を提供するＭＯＳＦＥＴが、障害状態になり得、即時にオフになり得る。障害状態の間に、クランプ電圧を下げることによって、１つ又は複数のパワーＭＯＳＦＥＴにおけるピーク電力消失が低減され得、その結果、信頼性が向上し、並びに／或いは、パワーＭＯＳＦＥＴの動作寿命がその他の方式で延長される。
【0025】
図１は、例示のデバイス１０４に電力を提供する例示のトランジスタ１２４の動作状態に基づいて、ＶＤＳクランプレベル又はクランプ電圧を動的に制御するための、例示の電圧クランプ１０２、又は例示の適応型ドレイン・ソース間電圧（ＶＤＳ）クランプ１０２を含む例示のパワースイッチングシステム１００の概略図である。適応型ＶＤＳクランプ１０２は、従来の固定ＶＤＳクランプに対する改善であり、適応型ＶＤＳクランプ１０２の例示の実装をこれ以降に説明する。図１において、パワースイッチングシステム１００は、例示のパワースイッチングダイ１１０を介して、例示の電源１０８からデバイス１０４に電力（例えば、電流、電圧等）をいつ提供するかを決定するための例示のコントローラダイ１０６を含む。図１において、コントローラダイ１０６は、１つ又は複数の電気的回路を含む集積回路（ＩＣ）チップである。或いは、コントローラダイ１０６は、ハードウェアロジック、機械可読命令、ハードウェア実装状態機械等、及び／又はそれらの任意の組み合わせを用いて実装され得る。
【0026】
図１において、デバイス１０４は、乗り物（例えば、航空機、自動車、海上乗り物等）のライトインジケータ（例えば、ハロゲンバルブ、発光ダイオード、キセノンバルブ等）である。例えば、デバイス１０４は、車外照明に対応する自動車のヘッドライトであり得る。或いは、デバイス１０４は、切り替え可能な電源から電力を要求する任意の他のデバイスであり得る。図１のデバイス１０４は、出力電圧（ＶＯＵＴ）１１３を受け取るために、出力ノード１１２においてパワースイッチングダイ１１０に電気的に結合される。図１において、パワースイッチングダイ１１０は、第１の例示のインダクタ（Ｌ１）１１４及び第１の例示の抵抗器（Ｒ１）１１６を介して出力ノード１１２に結合される。第１のインジケータ１１４及び第１の抵抗器１１６は別個の要素として図示されているが、それらは物理的な要素ではなく、デバイス１０４とパワースイッチングダイ１１０との間の結合の等価インダクタンス及び抵抗（例えば、配線インダクタンス及び抵抗）を表すものである。
【0027】
図１において、パワースイッチングダイ１１０は、パワー入力ノード１２２における第２の例示のインダクタ（Ｌ２）１１８及び第２の例示の抵抗器（Ｒ２）１２０を介して電源１０８に電気的に結合される。パワースイッチングダイ１１０は、トランジスタ１２４の例示のゲート電圧１２８に基づいて、例示の供給電圧（ＶＢＢ）（例えば、ソース電圧）１２６をデバイス１０４に交互に提供するための例示のトランジスタ１２４を含む。図１において、電源１０８は車載バッテリである。或いは、電源１０８は、任意の他の電力の供給であり得る。第２のインダクタ１１８及び第２の抵抗器１２０は別個の要素として描かれているが、それらは、物理的な要素ではなく、電源１０８とパワースイッチングダイ１１０との間の結合の等価インダクタンス及び抵抗を表している。
【0028】
図１において、トランジスタ１２４は第１のトランジスタ１２４である。図１の第１のトランジスタ１２４はＮチャネルＭＯＳＦＥＴである。例えば、第１のトランジスタ１２４はパワートランジスタであり得る。或いは、パワースイッチングダイ１１０は、複数のトランジスタ１２４を用いて実装され得る。或いは、パワースイッチングダイ１１０は、１つ又は複数のＰチャネルＭＯＳＦＥＴを用いて実装され得る。
【0029】
図１において、コントローラダイ１０６は、ＶＤＳクランプ１０２、例示のコントローラ１３０、例示のゲートドライバ１３２、及び第３の例示の抵抗器（Ｒ３）１３４を含む。図１において、第１の閾値電圧（ＶＴＨ１）１３５が第３の抵抗器１３４に増大し、第１のトランジスタ１２４をオンにする。図１において、ゲートドライバ１３２は例示のゲートプルアップドライバ１３６及び例示のゲートプルダウンドライバ１３８を含む。図１において、ゲートプルアップドライバ１３６及びゲートプルダウンドライバ１３８の各々は、１つ又は複数の抵抗器に対応し得る。或いは、ゲートプルアップドライバ１３６、ゲートプルダウンドライバ１３８、及び／又はゲートドライバ１３２は、ハードウェアロジック、機械可読命令、ハードウェア実装状態機械等、及び／又はそれらの任意の組み合わせを用いて実装され得る。
【0030】
幾つかの例において、ゲートプルアップドライバ１３６は、ゲート電圧１２８を例示のプルアップ電圧（ＶＣＰ）１４０までプルアップする。他の例において、ゲートプルダウンドライバ１３８は、ゲート電圧１２８を供給電圧１２６にプルダウンする。或いは、コントローラダイ１０６は、ＶＤＳクランプ１０２、コントローラ１３０、及び／又はゲートドライバ１３２の１つ以上を含み得る。図１において、コントローラ１３０は、１つ又は複数の電気回路を含むＩＣチップである。或いは、コントローラ１３０は、ハードウェアロジック、機械可読命令、ハードウェア実装状態機械等、及び／又はそれらの任意の組み合わせを用いて実装され得る。
【0031】
図１のコントローラ１３０は、第２の例示の入力ノード１４６又はコントローラダイ入力ノード１４６において、第１の例示の入力ノード１４４から例示のイネーブル信号（ＥＮ ＰＡＤ）１４２を得る。幾つかの例において、イネーブル信号１４２の高値が、コントローラ１３０をトリガしてパワースイッチングシステム１００を初期化する。幾つかの例において、イネーブル信号１４２の低値がコントローラ１３０をトリガして、電力スイッチングシステム１００の動作をアイドリングさせ、中断させ、並びに／或いは停止させる。
【0032】
図１において、第１の入力ノード１４４は、例示の回路インタフェース１４８上の第２の入力ノード１４６に電気的に結合される。例えば、第２の入力ノード１４６は、回路インタフェース１４８上に配置される、１つ又は複数の電気回路、コントローラ、及び／又はハードウェアに結合され得る。図１において、回路インタフェース１４８は、シリコン基板である。或いは、回路インタフェース１４８は、ガリウム砒素基板又は任意の他のタイプの半導体基板であり得る。図１において、回路インタフェース１４８は、異なる回路又は電気的インタフェース間の別個のものとして描かれている。図１において、出力ノード１１２、パワー入力ノード１２２、及び第１の入力ノード１４４は、互いに直接的に結合されていない。例えば、出力ノード１１２、パワー入力ノード１２２、及び第１の入力ノード１４４は、互いに電気的に短絡されていない。幾つかの例において、回路インタフェース１４８は、コントローラダイ１０６及び／又はパワースイッチングダイ１１０を含むマルチチップモジュール（ＭＣＭ）パッケージである。
【0033】
動作において、コントローラ１３０は、第１のトランジスタ１２４の状態に基づいて、第１の例示の制御信号（ＶＤＳ＿Ｃｌａｍｐ＿Ｆｏｌｄ）１５０及び第２の例示の制御信号（ＥＮ＿ＧＡＴＥ）１５２を生成する。例えば、コントローラ１３０は、第１のトランジスタ１２４の動作状態（例えば、図３及び図４に関連して説明される例示の障害信号３０２）に関連する情報を取得し得る。例えば、コントローラ１３０は、第１のトランジスタ１２４が非障害正規負荷状態にあるとき、第１の制御信号１５０の第１の値及び第２の制御信号１５２の第２の値を生成し得る。例えば、第１の制御信号１５０の第１の値は、ＶＤＳクランプ１０２が供給電圧１２６を早まってクランプすることを防止するために、第１のトランジスタ１２４の例示のＶＤＳ１５４を第１の電圧（例えば、第１の閾値、第１の電圧クランプレベル、第１の電圧閾値等）にクランプするように、ＶＤＳクランプ１０２を制御し得る。第２の制御信号１５２の第２の値は、ゲートプルアップドライバ１３６を起動、並びに／或いは、その他の方式でイネーブルし、ゲートプルダウンドライバ１３８を停止、並びに／或いはその他の方式でディセーブルして、第１のトランジスタ１２４をオンにするように、ゲートドライバ１３２を制御し得る。
【0034】
幾つかの例において、コントローラ１３０は、第１のトランジスタ１２４が障害状態にあるとき、第１の制御信号１５０の第３の値及び第２の制御信号１５２の第４の値を生成する。例えば、第１のトランジスタ１２４のＶＤＳ１５４が安全でない動作レベルに延伸するとき、並びに／或いは安全でない動作レベルで動作するときに、第１の制御信号１５０の第３の値は、ＶＤＳ１５４を第２の電圧（例えば、第２の閾値、第２の電圧クランプレベル、第２の電圧閾値等）にクランプさせ、ＶＤＳクランプ１０２をイネーブルさせ、ＶＯＵＴ１１３をクランプするように、ＶＤＳクランプ１０２を制御し得る。第２の制御信号１５２の第４の値は、第１のトランジスタをオフにするように、ゲートプルアップドライバ１３６をディセーブルし、ゲートプルダウンドライバ１３８を起動させ、ゲートドライバ１３２を制御し得る。
【0035】
コントローラダイ１０６及び電パワースイッチングダイ１１０を実装する例示の手法が図１に図示されているが、図１に図示されている要素、プロセス、及び／又はデバイスの１つ又は複数が、任意の他の手法で、結合、分割、再配置、省略、削除、及び／又は実装され得る。また、例示のＶＤＳクランプ１０２、例示のコントローラ１３０、例示のゲートドライバ１３２、及び／又は、より一般的に図１の例示のコントローラダイ１０６及び／又は例示のトランジスタ１２４、及び／又は、より一般的に図１の例示のパワースイッチングダイ１１０は、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、及び／又はハードウェア、ソフトウェア、及び／又はファームウェアの任意の組み合わせによって実装され得る。このように、例えば、例示のＶＤＳクランプ１０２、例示のコントローラ１３０、例示のゲートドライバ１３２、及び／又は、より一般的に、例示のコントローラダイ１０６、及び／又は第１のトランジスタ１２４、及び／又は、より一般的に、例示のパワースイッチングダイ１１０は、いずれも、１つ又は複数のアナログ又はデジタル回路、ロジック回路、プログラマブルコントローラ、グラフィック処理ユニット（ＧＰＵ）、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、プログラマブルロジックデバイス（ＰＬＤ）、及び／又はフィールドプログラマブルロジックデバイス（ＦＰＬＤ）によって実装され得る。純粋にソフトウェア及び／又はファームウェア実装を網羅するためにこの特許の装置又はシステムの任意の請求項を読む場合、例示のＶＤＳクランプ１０２、例示のトランジスタ１２４、例示のコントローラ１３０、及び／又は例示のゲートドライバ１３２の少なくとも１つが、ソフトウェア及び／又はファームウェアを含むメモリ、デジタルバーサタイルディスク（ＤＶＤ）、コンパクトディスク（ＣＤ）、ブルーレイディスク等の固定コンピュータ可読ストレージデバイス又はストレージディスクを含むように明示的に定義される。また更に、例示のコントローラダイ１０６及び／又はパワースイッチングダイ１１０は、図１に図示されたものに加えて又はその代わりに、１つ又は複数の要素、プロセス、及び／又はデバイスを含み得、及び／又は、図示された要素、プロセス、及びデバイスの任意の又は全ての１つ以上を含み得る。本明細書で用いられるように、用語「通信」は、その変形も含めて、直接的な通信、及び／又は１つ又は複数の介在構成要素を介しての間接的な通信を包含し、直接の物理的な（例えば、有線の）通信及び／又は恒常的な通信を必要とせず、付加的に、周期的間隔、スケジュールされた間隔、非周期的間隔、及び／又は、単発的事象における選択的通信を含む。
【0036】
図２は、図１のＶＤＳクランプ１０２の例示の動作を図示する例示のグラフ２００である。図２において、グラフ２００は、供給電圧（ＶＢＢ）１２６及びＶＤＳ１５４を時間に対して描いている。図２において、供給電圧１２６は実線を用いて描かれ、ＶＤＳ１５４はクロスハッチ付きの実線を用いて描かれている。図２において、グラフ２００はＶＤＳクランプ１０２のＶＣを図示し、ＶＤＳクランプ１０２のＶＣは第１のトランジスタ１２４の状態に基づいて、第１の例示の閾値２０２又は第１の例示のクランプ電圧２０２から第２の例示の閾値２０４又は第２の例示のクランプ電圧２０４に調節されている。
【0037】
図２の図示された例において、第１の時間（Ｔ１）２０６に、供給電圧１２６及びＢＶＤＳＳは、第１のトランジスタ１２４の非障害正規負荷動作の間、約２４Ｖである。図２において、第１の時間２０６に、ＶＤＳクランプ１０２のＶＣは第１の閾値２０２にある。図２において、第１の閾値２０２は４４Ｖである。或いは、第１の閾値２０２は、任意の他の電圧であり得る。
【0038】
第２の時間（Ｔ２）２０８に、ＶＤＳ１５４は、電圧サージ（例えば、ロードダンプ）状態にある。第２の時間２０８に、図１のコントローラ１３０は、第１のトランジスタ１２４が障害状態にないので、ＶＤＳクランプ１０２を第２の閾値に調節しない。４０ＶのＶＣを備える固定ＶＤＳクランプを用いていた従来の実装では、供給電圧１２６は、４０Ｖにクランプされ得、第１のトランジスタ１２４の動作を阻害し得た。図２では、ＶＤＳ１５４は約４２Ｖまでサージしているが、ＶＣが４４Ｖの第１の閾値２０２にあるので、ＶＤＳクランプ１０２は、ＶＤＳ１５４をクランプしていない。このように、ＶＤＳ１５４は、ＶＤＳサージが低下すると、第２の時間２０８から第３の時間（Ｔ３）２１０まで、供給電圧１２６に相関する。
【0039】
図２の図示された例において、ＶＤＳ１５４は、第４の時間（Ｔ４）２１２において、約４９Ｖまでサージする。第４の時間２１２に、第１のトランジスタ１２４は、障害状態にないので、コントローラ１３０はＶＤＳクランプ１０２のＶＣを調節するための第１の制御信号１５０を生成しない。第４の時間２１２から第５の時間（Ｔ５）２１４まに、ＶＤＳクランプ１０２は、ＶＤＳ１５４を、４９Ｖから第１の閾値の４４Ｖにクランプする。
【0040】
図２において、第１のトランジスタ１２４は、第６の時間（Ｔ６）２１６において、障害状態にある。コントローラ１３０が障害状態を判定することに応答して、コントローラ１３０は、ＶＤＳクランプ１０２を第１の閾値２０２から第２の閾値２０４に調節するための第１の制御信号１５０を生成する。図２において、ＶＤＳクランプは、約６０ＶのＶＤＳ１５４を３３Ｖの第２の閾値２０４にクランプする。コントローラ１３０は、ＶＤＳフォールディングタイマによって定義された時間期間、第１の制御信号１５０を生成する。ＶＤＳフォールディングタイマは、デバイス１０４への出力電流が消失して約０Ａになるまでの時間量を示す。
【0041】
図２の図示された例において、ＶＤＳフォールディングタイマが満了した後、コントローラ１３０は第１の制御信号１５０を生成して、ＶＤＳクランプ１０２のＶＣを第２の閾値２０４から第１の閾値２０２に戻すように調節する。例えば、ＶＤＳフォールディングタイマは、第７の時間（Ｔ７）２１８に、又は第８の時間（Ｔ８）２２０の前の任意の時間に満了し得る。図２において、供給電圧１２６は、第８の時間２２０において、約４０Ｖまでサージする。第８の時間２２０において、第１のトランジスタ１２４は、障害状態ではない。ＶＤＳフォールディングタイマが満了したとき、ＶＤＳクランプ１０２のＶＣが第１の閾値２０２に戻っているので、第８の時間２２０から第９の時間（Ｔ９）２２２まで、ＶＤＳクランプ１０２はＶＤＳ１５４をクランプしない。
【0042】
図３は、図１のＶＤＳクランプ１０２の例示の実装の概略図である。図３のＶＤＳクランプｌ０２ａは、図１のＶＤＳクランプ１０２に対応する。図３において、図１のコントローラ１３０は、例示の障害状態検出器３０４によって生成される例示の障害信号３０２（ＩＮ＿ＦＡＵＬＴ）に基づいて、ＶＤＳクランプｌ０２ａのＶＣを制御する。図３において、障害状態検出器３０４は、電流制限回路及び／又は熱的保護回路である。例えば、電流制限回路は、出力電流が電流閾値より高いか否かを検出し得る。熱的保護回路は、ダイ（例えば、図１のパワースイッチングダイ１１０）の温度が温度閾値より高いか否かを検出し得る。幾つかの例において、電流制限回路及び／又は熱的保護回路は、図１のコントローラダイ１０６と統合され、並びに／或いは図１のコントローラダイ１０６内に含まれる。他の例において、電流制限回路及び／又は熱的保護回路は、コントローラダイ１０６に含まれない。幾つかの例において、障害状態検出器３０４は、第１のトランジスタ１２４に対して障害状態が検出されると、障害信号３０２に対して高値を生成する。例えば、第１のトランジスタ１２４が、電流制限を超えると及び／又は熱的シャットダウンを経験すると、障害状態検出器３０４は、障害信号３０２に対して高値を生成し得る。
【0043】
図３の図示された例において、コントローラ１３０は、障害信号３０２に基づいて、第１の制御信号１５０を生成する。幾つかの例において、障害信号３０２が第１のトランジスタ１２４に関連する障害状態を示さないとき、コントローラ１３０は、低値又は第１の電圧（例えば、デジタル０、０の論理値、約０Ｖの信号等）を有するように、第１の制御信号１５０を生成する。幾つかの例において、障害信号３０２が第１のトランジスタ１２４に関連する障害状態を示すとき、コントローラ１３０は、高値又は第２の電圧（例えば、デジタル１、１の論理値、約５Ｖの信号等）を有するように、第１の制御信号１５０を生成する。
【0044】
図３において、ＶＤＳクランプｌ０２ａは、第１の制御信号１５０を受け取り反転させるため、コントローラ１３０に結合される例示のインバータ３０６を含む。例えば、インバータ３０６は、第１の電圧を第２の電圧に反転させ得るか又は第２の電圧を第１の電圧に反転させ得る。図３において、インバータ３０６は、第２の例示のトランジスタ（ＭＰ１）３０８のゲート端子に結合される。図３のＭＰ１ ３０８は、バック・ツー・バックダイオード構成で第３の例示のトランジスタ（ＭＰ２）３１０に結合される。例えば、ＭＰ１ ３０８のドレインはＭＰ２ ３１０のドレインに結合され、ＭＰ１ ３０８のボディダイオードはＭＰ２ ３１０のドレインに結合され、ＭＰ１ ３０８のボディダイオードはＭＰ２ ３１０のボディダイオードに結合される、などとなる。図３において、ＭＰ２ ３１０がＭＰ１ ３０８に対してブロッキングダイオードを提供するので、ＭＰ２ ３１０は常にオフにされる。例えば、ＭＰ１ ３０８がオンにされると、ＭＰ２ ３１０の例示のボディダイオード３０９を介して電流が流れる。
【0045】
図３において、ＭＰ１ ３０８及びＭＰ２ ３１０は、これ以降に更に詳細に説明するように、第１の例示のノード３３２及び第２の例示のノード３３４を短絡させることによって、ＶＤＳクランプ電圧レベルを下げることにより、ＶＤＳクランプｌ０２ａのフォールドバックを提供する。図３において、ＭＰ１ ３０８及びＭＰ２ ３１０はＰチャネルＭＯＳＦＥＴである。図３において、ＭＰ１ ３０８及びＭＰ２ ３１０は、互いに実質的に類似している（例えば、ＭＰ１ ３０８及びＭＰ２ ３１０は、同じタイプであり、或る公差範囲内で、同じ電気的及び／又は機械的パラメータ、構造等を有する）。或いは、ＭＰ１ ３０８及びＭＰ２ ３１０は互いに異なっていてもよい。
【0046】
第１のトランジスタ１２４の非障害正規負荷動作の間、コントローラ１３０は、第１の制御信号１５０に対して第１の電圧を生成する。インバータ３０６は、第１の電圧を第２の電圧に反転させて、ＭＰ１ ３０８をオンにする。図３において、第４の例示のトランジスタ（ＭＮ１）３１２が、供給電圧１２６、ＭＰ１ ３０８、及び直列接続ダイオードスタック３１４に接続される。図３において、ＭＮ１ ３１２はＮチャネルＭＯＳＦＥＴである。或いは、ＶＤＳクランプｌ０２ａは、ＭＮ１ ３１２の代わりにＰチャネルＭＯＳＦＥＴを用いて実装され得る。図３において、ＭＮ１ ３１２のゲートが、供給電圧１２６に結合され、そのため常にオフにされる。図３において、第１のトランジスタ１２４のゲート電圧１２８が供給電圧１２６を上回る通常のターンオンに対して、ＭＮ１ ３１２は、ブロッキングダイオード（例えば、ＭＮ１のボディダイオード（ＶＤ，ＭＮ１））を提供する。
【0047】
図３において、直列接続ダイオードスタック３１４は、第１の例示のダイオード（Ｄ１）３１６、第２の例示のダイオード（Ｄ２）３１８、第３の例示のダイオード（Ｄ３）３２０、及び第４の例示のダイオード（Ｄ４）３２２を含む。幾つかの例において、ダイオードスタック３１４は、２つ又はそれ以上のダイオードを含む。第４の例示の抵抗器（Ｒ４）３２４が、第１の例示のダイオード３１６と第２の例示のダイオード３１８との間に結合される。図３において、第１、第３、及び第４のダイオード３１６、３１８、３２２は、各々、約９．８Ｖの降伏電圧を有する。或いは、第１、第３、及び第４のダイオード３１６、３１８、３２２は、異なる降伏電圧を有し得、及び／又は互いに異なる降伏電圧を有し得る。図３の第２のダイオード３１８は、約５．９Ｖの降伏電圧を持つツェナダイオードである。或いは、第２のダイオード３１８は、異なる降伏電圧を有し得る。
【0048】
図３の図示された例において、直列接続ダイオードスタック３１４の降伏に応答して、供給電圧１２６からＭＮ１ ３１２のＶＤ，ＭＮ１、ダイオードスタック３１４、及び第５の例示の抵抗器（Ｒ５）３２６を介して電流が流れる。図３において、その電流は、ＭＮ２ ３２８のゲート電圧を第５の抵抗器３２６の第２の例示の閾値電圧（ＶＴＨ２）３３０より大きくなるように誘導することによって、充分高くなって第５の例示のトランジスタ（ＭＮ２）３２８をオンにする。ＭＮ２ ３２８がオンになると、ＭＮ１ ３１２及びＭＮ２ ３２８は電流経路を形成して、電流が供給電圧１２６から図１の第１のトランジスタ１２４のゲートに流れるように促進する。電流は、図１の第３の抵抗器１３４に第１の閾値電圧１３５を増大させ、それが図１の第１のトランジスタ１２４をオンにする。
【0049】
図３において、非障害正規負荷状態（例えば、障害信号３０２が低値である、障害信号３０２が障害状態を示していない、等）の間、第１のトランジスタ１２４のＶＤＳ１５４は、図２の第１の電圧閾値２０２にクランプされる。図３において、ＶＤＳクランプｌ０２ａのＶＣは、第１のトランジスタ１２４が非障害正規負荷状態にあるとき、下記式（１）に記載されるように近似され得る。
VC=VD,MN1+VD1+VD2+VD3+VD4+VTH1+VTH2+R4×(VTH2/5R) 式（１）
VC=VD,MN1+VD1+VD2+VD3+VD4+VTH1+VTH2+R4×(VTH2/5R) 式（１）
【0050】
上記式（１）の例において、ＶＤ，ＭＮ１は、ＭＮ１ ３１２の順バイアスボディダイオード電圧を指し、ＶＤ１，ＶＤ２，ＶＤ３，及びＶＤ４は、それぞれ、第１のダイオード３１６、第２のダイオード３１８、第３のダイオード３２０、及び第４のダイオード３２２の逆降伏電圧を指す。上記式（１）の例において、ＶＴＨ１は第１の閾値電圧１３５を指し、ＶＴＨ２は第２の閾値電圧３３０を指し、Ｒ４は第４の抵抗器３２４の抵抗を指し、Ｒ５は第５の抵抗器３２６の抵抗を指す。図３の例において、第１のトランジスタ１２４の非障害正規負荷動作の間、式（１）の例は、約４４Ｖであると評価され得る。
【0051】
幾つかの例において、第１のトランジスタ１２４が障害状態にあるとき、コントローラ１３０は第１の制御信号１５０に対して第２の電圧を生成し、インバータ３０６は第２の電圧を第１の電圧に反転させる。図３において、第１の電圧は、ＭＰ１ ３０８のゲートを低にプルすることによって、ＭＰ１ ３０８をオンにする。ＭＰ１ ３０８がイネーブルされると、供給電圧１２６に結合された第１の例示のノード３３２が、第２の例示のノード３３４へ分流される。図３において、第２のノード３３４は、ＭＰ２ ３１０、第２のダイオード３１８のカソード、及び第４の抵抗器３２４に結合される。ＭＰ１ ３０８をイネーブルすることに応答して、ＭＰ１ ３０８及びＭＰ２ ３１０は、供給電圧１２６から、第２のノード３３４における第２のダイオード３１８のカソードへの電流経路を提供する。第２のダイオード３１８への電流経路は、第１のトランジスタ１２４が非障害正規負荷状態にあるときと比較して、ＶＤＳクランプｌ０２ａの早期降伏を生じる。
【0052】
図３において、障害状態の間のＶＤＳクランプｌ０２ａのＶＣは、式（２）において下記に記載されるように、近似され得る。
ＶＣ＝ＶＤ，ＭＰ２＋ＶＤ２＋ＶＤ３＋ＶＤ４＋ＶＴＨ１＋ＶＴＨ２ 式（２）
ＶＣ＝ＶＤ，ＭＰ２＋ＶＤ２＋ＶＤ３＋ＶＤ４＋ＶＴＨ１＋ＶＴＨ２ 式（２）
【0053】
上記の式（２）の例において、ＶＤ，ＭＰ２はＭＰ２ ３１０の順バイアスボディダイオード電圧を指す。図３の例において、第１のトランジスタ１２４の障害状態の間、式（２）の例は、約３３Ｖであると評価され得る。
【0054】
図４は、２レベルのクランプ制御構造４００を含む、図１の適応型ＶＤＳクランプ１０２の代替的な例示の実装の概略図である。図４のＶＤＳクランプｌ０２ｂは、図１のＶＤＳクランプ１０２に対応する。図４において、ＶＤＳクランプｌ０２ｂは、図３のインバータ３０６、又は図３の第１のインバータ３０６、ＭＰ１ ３０８、及びＭＰ２ ３１０を含む。図４のＶＤＳクランプｌ０２ｂは、コントローラ１３０に結合される第２のインバータ４０２、及び第６の例示のトランジスタ（ＭＰ１１）４０４を含む。図４において、ＭＰ１１ ４０４は第７の例示のトランジスタ（ＭＰ２２）４０６に結合される。図４において、ＭＰ１１ ４０４は第１のノード３３２を介して供給電圧１２６に結合される。図４のＭＰ２２ ４０６は、第２のダイオード３１８のカソード及び第３の例示のノード４０８において第４の抵抗器３２４に結合される。図４において、ＭＰ２２ ４０６はＭＰ１１ ４０４に対してブロッキングダイオードを提供するので、ＭＰ２２ ４０６は常にオフにされる。例えば、ＭＰ１１ ４０４がオンにされると、ＭＰ２２ ４０６の例示のボディダイオード４０５を介して電流が流れる。
【0055】
図４において、ＭＰ１１ ４０４及びＭＰ２２ ４０６はＰチャネルＭＯＳＦＥＴである。或いは、ＶＤＳクランプｌ０２ｂは、ＭＰ１１ ４０４及びＭＰ２２ ４０６の代わりにＮチャネルＭＯＳＦＥＴを用いて実装され得る。図４において、ＭＰ１１ ４０４及びＭＰ２２ ４０６は、互いに実質的に類似している（例えば、ＭＰ１１ ４０４及びＭＰ２２ ４０６は、同じタイプであり、或る公差内において、同じ電気的及び／又は機械的パラメータ、構造、等を有する）。或いは、ＭＰ１１ ４０４及びＭＰ２２ ４０６は、互いに異なり得る。図４において、ＭＰ１１ ４０４及びＭＰ２２ ４０６は、ＭＰ１ ３０８及びＭＰ２ ３１０に実質的に類似している。或いは、ＭＰ１１ ４０４及びＭＰ２２ ４０６は、ＭＰ１ ３０８及びＭＰ２ ３１０とは異なり得る。
【0056】
図４において、図１のコントローラ１３０は、ＶＤＳクランプｌ０２ｂのＶＣを、少なくとも、第２の制御信号１５２、障害信号３０２、第１の例示のクランプ制御信号（ＶＤＳ＿ＣＬＡＭＰ＿ＦＯＬＤ１）４１０、又は第２の例示のクランプ制御信号（ＶＤＳ＿ＣＬＡＭＰ＿ＦＯＬＤ２）４１２の一つに基づいて、異なるクランプ電圧に調節し得る。第１のクランプ制御信号４１０は、図１の第１の制御信号１５０に対応し得る。幾つかの例において、コントローラ１３０は、第１のトランジスタ１２４の非障害正規負荷動作の間、第１及び第２のクランプ制御信号４１０、４１２に対して低値を生成すること、並びに／或いは、第１及び第２のクランプ制御信号４１０、４１２をディセーブルすることによって、ＶＤＳクランプｌ０２ｂのＶＣを第１のクランプ電圧又は第１の閾値に調節する。コントローラ１３０は、障害信号３０２に基づいて、第１のトランジスタ１２４の非障害正規負荷状態を決定し得る。例えば、コントローラ１３０は、障害信号３０２に対する低値に基づいて、非障害正規負荷動作の間に第１及び第２のクランプ制御信号４１０、４１２に対して低値を生成し得る。第１のインバータ３０６は、第１のクランプ制御信号４１０の低値を取得して、それを高値に反転させ、ＭＰ１ ３０８をオフにする。第２のインバータ４０２は第２のクランプ制御信号４１２の低値を取得し、それを、ＭＰ１１ ４０４をオフにする高値に反転させる。ＭＰ１ ３０８及びＭＰ１１ ４０４をオフにすることに応答して非障害正規負荷動作の間のＶＤＳクランプｌ０２ｂのＶＣは、上述のように、式（１）において、約４４Ｖと評価され得る。
【0057】
幾つかの例において、コントローラ１３０は、第１のトランジスタ１２４の第１の障害状態の間に、第１のクランプ制御信号４１０に対して高値を生成すること、並びに／或いは第１のクランプ制御信号４１０をイネーブルすること及び第２のクランプ制御信号４１２をディセーブルすることによって、ＶＤＳクランプｌ０２ｂのＶＣを第２のクランプ電圧又は第２の閾値に調節する。第１のトランジスタ１２４の第１の障害状態は、完全な熱的シャットダウンに、及び／又は、第１のトランジスタ１２４を監視する電流制限器の完全な使用に対応し得る。コントローラ１３０は、障害信号３０２に基づいて第１のトランジスタ１２４の第１の障害状態を判定し得る。例えば、コントローラ１３０は、第１の障害状態の間に、第１のクランプ制御信号４１０に対して高値を、及び第２のクランプ制御信号４１２に対して低値を生成し得る。第１のインバータ３０６は、第１のクランプ制御信号４１０の高値を取得し、それを、ＭＰ１ ３０８をオンにする低値に反転させる。第２のインバータ４０２は、第２のクランプ制御信号４１２の低値を取得し、それを、ＭＰ１１ ４０４をオフにする高値に反転させる。
【0058】
ＭＰ１ ３０８をオンにすること及びＭＰ１１ ４０４をオフにすることに応答して、第１の障害状態の間のＶＤＳクランプｌ０２ｂのＶＣは、式（３）において、下記のように、約２７Ｖとして評価され得る。
ＶＣ＝ＶＤ，ＭＰ２＋ＶＤ３＋ＶＤ４＋ＶＴＨ１＋ＶＴＨ２ 式（３）
例えば、第１のノード３３２及び第２のノード３３４を分流させることによって、ＭＰ１ ３０８、及びＭＰ２ ３１０のボディダイオード３０９を介して電流経路が形成され得る。
ＶＣ＝ＶＤ，ＭＰ２＋ＶＤ３＋ＶＤ４＋ＶＴＨ１＋ＶＴＨ２ 式（３）
例えば、第１のノード３３２及び第２のノード３３４を分流させることによって、ＭＰ１ ３０８、及びＭＰ２ ３１０のボディダイオード３０９を介して電流経路が形成され得る。
【0059】
幾つかの例において、コントローラ１３０は、第１のトランジスタ１２４の第２の障害状態の間に、第１のクランプ制御信号４１０をディセーブルすること及び第２のクランプ制御信号４１２をイネーブルすることによって、ＶＤＳクランプｌ０２ｂのＶＣを第３のクランプ電圧又は第３の閾値に調節する。第１のトランジスタ１２４の第２の障害状態は、部分的熱的シャットダウンに、及び／又は、第１のトランジスタ１２４を監視する電流制限器の部分的使用に対応し得る。コントローラ１３０は、障害信号３０２に基づいて、第１のトランジスタ１２４の第２の障害状態を判定し得る。例えば、コントローラ１３０は、第２の障害状態の間に、第１のクランプ制御信号４１０に対して低値を、及び第２のクランプ制御信号４１２に対して高値を生成し得る。第１のインバータ３０６は、第１のクランプ制御信号４１０の低値を取得し、それを、ＭＰ１ ３０８をオフにする高値に反転させる。第２のインバータ４０２は、第２のクランプ制御信号４１２の高値を取得し、それを、ＭＰ１１ ４０４をオンにする低値に反転させる。
【0060】
ＭＰ１ ３０８をオフにすること及びＭＰ１１ ４０４をオンにすることに応答して、第２の障害状態の間のＶＤＳクランプｌ０２ｂのＶＣは、下記のように、式（４）において、３３Ｖとして近似され得る。
ＶＣ＝ＶＤ，ＭＰ２２＋ＶＤ２＋ＶＤ３＋ＶＤ４＋ＶＴＨ１＋ＶＴＨ２ 式（４）
例えば、第１のノード３３４及び第３のノード４０８を分流させることによって、ＭＰ１１ ４０４、及びＭＰ２２ ４０６のボディダイオード４０５を介して、電流経路が形成され得る。或いは、式（４）の例は、第１及び第２のクランプ制御信号４１０、４１２に対して高値を生成し、ＶＤＳクランプｌ０２ｂのＶＣを約２７Ｖにすることにより、ＭＰ１ ３０８をオンにし、ＭＰ１１ ４０４をオフにすることによって用いられ得る。
ＶＣ＝ＶＤ，ＭＰ２２＋ＶＤ２＋ＶＤ３＋ＶＤ４＋ＶＴＨ１＋ＶＴＨ２ 式（４）
例えば、第１のノード３３４及び第３のノード４０８を分流させることによって、ＭＰ１１ ４０４、及びＭＰ２２ ４０６のボディダイオード４０５を介して、電流経路が形成され得る。或いは、式（４）の例は、第１及び第２のクランプ制御信号４１０、４１２に対して高値を生成し、ＶＤＳクランプｌ０２ｂのＶＣを約２７Ｖにすることにより、ＭＰ１ ３０８をオンにし、ＭＰ１１ ４０４をオフにすることによって用いられ得る。
【0061】
図５は、図１の第１のトランジスタ１２４の例示の安全動作領域（ＳＯＡ）５０２に対応する例示のグラフ５００を示す。ＳＯＡ５０２は、図１の第１のトランジスタ１２４が自己損傷無しに動作することを期待され得る電圧及電流状態に対応する。図５において、グラフ５００は、例示の熱的不安定領域５０４を図示する。例示の熱的不安定領域５０４は、そのような状態における動作に起因して第１のトランジスタ１２４が損傷を受け得る電圧及び電流状態に対応する。
【0062】
図５の図示された例において、第１のトランジスタ１２４は、例示の時間ウィンドウの間、第１の例示の熱的不安定ライン５０６上で動作している。第１の熱的不安定ライン５０６は、図６に関連して説明されるように、所与の時間ウィンドウの間に消失され得る電力の量に基づいて決定される。図６は、図１の第１のトランジスタ１２４のＶＤＳ及びドレイン電流ＩＤの関数として例示の熱的不安定制限のグラフ６００を描いている。図６に描かれているように、第１のトランジスタ１２４は、第１のトランジスタ１２４の一層短いパルス幅が可能とされている場合に、一層高いＶＤＳ及びＩＤ制限で動作し得る。例えば、１００ミリ秒（ｍｓ）のパルス幅と比べて、第１のトランジスタ１２４のパルス幅が１００マイクロ秒（μｓ）であるときに、第１のトランジスタ１２４は一層高いＶＤＳ及びＩＤ制限で動作し得る。例えば、第１のトランジスタ１２４は、パルス幅が短いと、時間が短いため、第１のトランジスタ１２４上に少ないエネルギーしか蓄積しないので、一層高い制限で動作し得る。
【0063】
図５を再び参照すると、図１のコントローラ１３０は、図１の第１のトランジスタ１２４に、ピーク電力消失時間ウィンドウの間、一層高い信頼性マージンを有して動作すること及び／又は一層高いＩＤＳをプッシュ（例えば、より高いＩＤＳ電流制限を操作）することを可能にし得る。例えば、第１のトランジスタ１２４が非障害正規負荷状態にあるときに、コントローラ１３０は、図１のＶＤＳクランプ１０２に、図２の第１の電圧閾値２０２に調節するように指示し得る。第１のトランジスタ１２４の障害状態に応答して、コントローラ１３０は、ＶＤＳクランプ１０２に、図２の第２の電圧閾値２０４に調節するように指示し得る。
【0064】
幾つかの例において、ＶＤＳクランプ１０２のＶＣを第１の電圧閾値２０２（例えば、４４Ｖ）から第２の電圧閾値２０４（例えば、２７Ｖ、３３Ｖ等）に低下させることによって、コントローラ１３０は、第１のトランジスタ１２４を、同じ熱的不安定制限ライン５０６上に留めることによって（例えば、グラフ５００上でポジション１からポジション２に動かすことによって）より高い電流制限で動作するようにイネーブルし得る。例えば、第１のトランジスタ１２４は、ＶＣが第１の電圧であるとき、ＳＯＡマージンにおいて、第１の電流制限（例えば、ＩＤＳの第１の電流制限）に基づいて動作し得る。そのような例において、コントローラ１３０は、ＶＣが第２の電圧であるとき、同じＳＯＡマージンで第２の電流制限（例えば、ＩＤＳの第２の電流制限）に基づいて動作するように、第１のトランジスタ１２４に指示、並びに／或いは、第１のトランジスタ１２４をイネーブルし得る。第２の電流制限は第１の電流制限より高い。
【0065】
幾つかの例において、ＶＤＳクランプ１０２のＶＣを第１の電圧閾値２０２（例えば、４４Ｖ）から第２の電圧閾値２０４（例えば、２７Ｖ、３３Ｖ等）に低下させることによって、コントローラ１３０は、第１の熱的不安定ライン５０６から第２の例示の熱的不安定ライン５０８に移動させることにより（例えば、グラフ５００上で、ポジション１からポジション２に移動させることによって）、第１のトランジスタ１２４を、同じ電流制限であるが、より高いＳＯＡマージンで、動作するようにイネーブルし得る。例えば、第１のトランジスタ１２４は、ＶＣが第１の電圧であるとき、第１のＳＯＡマージンで、電流制限（例えば、ＩＤＳの電流制限）に基づいて、動作し得る。そのような例において、コントローラ１３０は、ＶＣが第２の電圧であるとき、第２のＳＯＡマージンで同じ電流制限に基づいて動作するように、第１のトランジスタ１２４に指示、並びに／或いは、第１のトランジスタ１２４をイネーブルし得る。第２のＳＯＡマージンは、第１のＳＯＡマージンより高い。
【0066】
図７は、図１の第１のトランジスタ１２４が障害状態にあるときの図１の第１のトランジスタ１２４の電気的パラメータを示す。図７において、第１の例示の曲線７００は、図１の第１のトランジスタ１２４のＶＤＳを時間の関数として描いている。図７において、第２の例示の曲線７０２は、第１のトランジスタ１２４のＩＤＳを時間の関数として描いている。０μｓの第１の時間７０４において、第１のトランジスタ１２４はオフにされ、ＶＤＳを図１の供給電圧１２６（例えば、車載オルタネータ、車載バッテリ等からの約１４Ｖ）に対応させる。約２８０μｓの第２の時間７０６において、第１のトランジスタ１２４はオンにされ、ＶＤＳを約０Ｖに近づけさせ、ＩＤＳを増加させる。約４６０μｓの第３の時間７０８において、第１のトランジスタ１２４がオフにされ、第１のトランジスタ１２４のインピーダンスを増加させ、ＩＤＳを低下させ、ＶＤＳを図２の第２の電圧閾値２０４まで増加させる。
【0067】
図７において、ＶＤＳは、ＩＤＳが約０Ａに到達するまで、フォールド時間τ７１０の間、第２の電圧閾値２０４のままである。また、図７に示すように、第３の例示の曲線７１２は、第１のトランジスタ１２４の電力消失を時間の関数として描いている。第３の時間７０８において、電力消失は、約５．４キロワット（ｋＷ）に到達し、フォールド時間７１０の間に、約０ｋＷまで低下する。
【0068】
図８は、図１の第１のトランジスタ１２４が非障害正規負荷状態にあるときの図１の第１のトランジスタ１２４の電気的パラメータを示す。図８において、第１の例示の曲線８００は、図１の第１のトランジスタ１２４を時間の関数として描いている。図８において、第２の例示の曲線８０２は、第１のトランジスタ１２４の損失を時間の関数として描いている。０μｓの第１の時間８０４において、第１のトランジスタ１２４はオフにされて、ＶＤＳを図１の供給電圧１２６（例えば、車載オルタネータ、車載バッテリ等からの約１４Ｖ）に対応させる。約２８０μｓの第２の時間８０６において、第１のトランジスタ１２４はオンにされて、ＶＤＳを約０Ｖに近づかせ、ＩＤＳを増加させる。約４６０μｓの第３の時間８０８において、第１のトランジスタ１２４はオフにされて、第１のトランジスタ１２４のインピーダンスを増加させ、ＩＤＳを低下させ、ＶＤＳを図２の第１の電圧閾値２０２まで増加させる。
【0069】
図８において、ＶＤＳは、ＩＤＳが約０Ａに到達するまで、フォールド時間τ８１０の間、第１の電圧閾値２０２に留まる。図８に更に示されるように、第３の例示の曲線８１２は、第１のトランジスタ１２４の電力消失を時間の関数として描いている。第３の時間８０８において、電力消失は、約７．０キロワット（ｋＷ）に到達し、フォールド時間８１０の間に、約０ｋＷまで低下する。
【0070】
図９は、図１のＶＤＳクランプ１０２の動作に対応する例示のタイミング図９００を示す。第１の時間（Ｔ１）９０２において、コントローラ１３０は、図３の障害状態検出器３０４からの障害信号３０２に対する低値を受け取ることに基づいて、図１の第１のトランジスタ１２４が非障害正規負荷状態にあると判定する。非障害正規負荷状態を判定することに応答して、コントローラ１３０は、図１のＶＤＳクランプ１０２のＶＣを図２の第１の電圧閾値２０２（例えば、４４Ｖ）に調節するために、第１の制御信号１５０に対して低値を生成する。
【0071】
図９の図示された例において、第２の時間（Ｔ２）９０４に、図１のコントローラ１３０は、図１の第１のトランジスタ１２４をオンにするために、イネーブル信号１４２及び第２の制御信号１５２に対して高値を生成する。第３の時間（Ｔ３）９０６において、コントローラ１３０は、障害信号３０２に対して高値を受け取る。障害信号３０２に対して高値を受け取ることに応答して、コントローラ１３０は、第１のトランジスタ１２４が障害状態（例えば、第１の障害状態、第２の障害状態等）にあると判定し得る。第１のトランジスタ１２４の障害状態を判定することに応答して、コントローラ１３０は、第１のトランジスタ１２４をオフにするために第２の制御信号１５２に対して低値を生成し、ＶＤＳクランプ１０２のＶＣを図２の第２の電圧閾値２０４に調節するために、第１の制御信号１５０に対して高値を生成する。例えば、コントローラ１３０は、ＶＤＳクランプ１０２のＶＣを４４Ｖから３３Ｖに調節するために、図３のＭＰ１ ３０８をオンにし得、第１のノード３３２を第２のノード３３４に分流させ得る。
【0072】
図９において、コントローラ１３０は、ＶＤＳフォールディングタイマ９１０によって定義されるフォールド時間τ９１２の間、第４の時間（Ｔ４）９０８まで、ＶＤＳクランプ１０２のＶＣを第２の電圧閾値２０４に調節する。図９において、コントローラ１３０は、フォールド時間９１２が満了するまで、第１の制御信号１５０に対して高値を出力する。ＶＤＳクランプ１０２のＶＣは、ＶＣが調節され第１の電圧閾値２０２に戻される第４の時間９０８まで、第１の電圧閾値２０２から第２の電圧閾値２０４に調節される。フォールド時間９１２は、図７のフォールド時間７１０又は図８のフォールド時間８１０に対応し得る。フォールド時間９１２は、ＶＤＳクランプ１０２のＶＣを第１の電圧閾値２０２に再調節する前に、図７及び／又は図８に関連して上述されたように、第１のトランジスタ１２４のＩＤＳが約０Ａに近づくことを確実にするように、コントローラ１３０によって定義される。図９において、フォールド時間９１２は、障害状態にある第１のトランジスタ１２４の各インスタンスに対して同じである。或いは、コントローラ１３０は、フォールド時間９１２を、第１のトランジスタ１２４の障害状態と障害状態との間の異なる時間値に調節し得る。
【0073】
図９の図示された例において、第５の時間（Ｔ５）９１４に、コントローラ１３０は、第２の制御信号１５２に対して高値を生成して第１のトランジスタ１２４をオンにすることによって、第１のトランジスタ１２４の通常動作を再開する。第６の時間（Ｔ６）９１６において、コントローラ１３０は、障害信号３０２に対して高値を受け取ることに基づいて、第１のトランジスタ１２４が障害状態にあると判定する。障害状態を判定することに応答して、コントローラ１３０は、第２の制御信号１５２に対して低値を出力して、第１のトランジスタ１２４をオフにし、また、第１の制御信号１５０に対して高値を出力して、フォールド時間９１２にわたり、ＶＤＳクランプ１０２のＶＣを第１の電圧閾値２０２から第２の電圧閾値２０４に調節する。フォールド時間９１２が満了することに応答して、コントローラ１３０は、ＶＣを第１の電圧閾値２０２に戻すために、第１の制御信号１５０に対して低値を生成するが、第１のトランジスタ１２４は、依然として障害状態にある。従って、第１のトランジスタ１２４は、障害信号３０２が下げられるまで、通常動作を再開しない。
【0074】
図１、図３、及び／又は図４のコントローラ１３０を実装するための例示のハードウェアロジック、機械可読命令、ハードウェア実装状態機械、及び／又はそれらの任意の組み合わせを表すフローチャートが図１０に示される。機械可読命令は、図１３に関連して下記に説明される例示のプロセッサプラットフォーム１３００において示されるプロセッサ１３１２等のコンピュータプロセッサによる実行のための、実行可能プログラム又は実行可能プログラムの一部であり得る。プログラムは、ＣＤ－ＲＯＭ、フロッピーディスク、ハードドライブ、ＤＶＤ、ブルーレイディスク、又はプロセッサ１３１２に関連するメモリ等の非一時的コンピュータ可読ストレージ媒体上にストアされるソフトウェアにおいて具現化され得るが、全体のプログラム及び／又はそれらの一部は、プロセッサ１３１２以外のデバイスによって代替的に実行され得、及び／又は、ファームウェア又は専用ハードウェアにおいて具現化され得る。また、例示のプログラムは、図１０において図示されたフローチャートに関連して説明されるが、例示のコントローラ１３０を実装する多くの他の方法も代替的に用いられ得る。例えば、ブロックの実行順は変更され得、及び／又は説明されるブロックの幾つかが、変更され得、省かれ得、又は組み合わせられ得る。それに加えて又はその代わりに、任意の又は全てのブロックが、ソフトウェア又はファームウェアを実行することなしに、対応する動作を実施するために構成される１つ又は複数のハードウェア回路（例えば、離散及び／又は集積アナログ及び／又はデジタル回路要素、ＦＰＧＡ、ＡＳＩＣ、コンパレータ、オペアンプ（ｏｐ－ａｍｐ）、論理回路等）によって実装され得る。
【0075】
上述したように、図１０の例示のプロセスは、ハードディスクドライブ、フラッシュメモリ、読み出し専用メモリ、コンパクトディスク、デジタルバーサタイルディスク、キャッシュ、ランダムアクセスメモリ、及び／又は、その中に、任意の期間（例えば、延長された時間期間の間、永久的に、短いインスタンスの間、一時的なバッファリングの間、及び／又は、情報のキャッシングの間）情報がストアされる任意の他のストレージデバイス又はストレージディスク等の、非一時的コンピュータ及び／又は機械可読媒体上にストアされた実行可能な命令（例えば、コンピュータ及び／又は機械可読命令）を用いて実装され得る。本明細書で用いられるように、用語「非一時的コンピュータ可読媒体」は、任意のタイプのコンピュータ可読ストレージデバイス及び／又はストレージディスクを含み、伝播する信号を除外し、伝送媒体を除外するものとして明示的に定義される。
【0076】
本明細書において、用語「及び／又は」（Ａ、Ｂ、及び／又はＣ等の形式で用いられる場合）は、（ａ）Ａのみ、（ｂ）Ｂのみ、（ｃ）Ｃのみ、（ｄ）ＡとＢ、（ｅ）ＡとＣ、（ｆ）ＢとＣ、及び、（ｇ）ＡとＢとＣ等、Ａ、Ｂ、Ｃの任意の組み合わせ又はサブセットを指す。
【0077】
図１０は、図１、図３、及び／又は図４のＶＤＳクランプ１０２、ｌ０２ａ、ｌ０２ｂを制御するための図１、図３、及び／又は図４のコントローラ１３０を実装するために実行され得る、例示の機械可読命令１０００を表すフローチャートである。機械可読命令１０００は、コントローラ１３０がイネーブル信号を受信するブロック１００２から始まる。例えば、コントローラ１３０は、図１のイネーブル信号１４２を受信し得、図１の電力スイッチングシステム１００を初期化する。
【0078】
イネーブル信号を受信することに応答して、コントローラ１３０は、ブロック１００４において、ゲートドライバに対して高信号を生成する。例えば、コントローラ１３０は、図１の第２の制御信号１５２に対して高値を生成し得、図１のゲートプルアップドライバ１３６をイネーブルして第１のトランジスタ１２４をオンに切り替える。
【0079】
ブロック１００６において、コントローラ１３０は障害状態を識別する。例えば、コントローラ１３０は、図３の障害状態検出器３０４から取得した障害信号３０２に基づいて、図１の第１のトランジスタ１２４が障害状態にあると判定し得る。
【0080】
ブロック１００８において、コントローラ１３０は、ゲートドライバに対して低信号を及び電圧クランプに対して高信号を生成する。例えば、コントローラ１３０は、第２の制御信号１５２に対して低値を生成し得、それにより、ゲートプルアップドライバ１３６をディセーブルし、図１のゲートプルダウンドライバ１３８をイネーブルして、第１のトランジスタ１２４をオフに切り替える。コントローラ１３０は、第１の制御信号１５０に対して高値を生成し得、ＭＰ１ ３０８をオンにし、ＶＤＳクランプ１０２のＶＣを、第１の電圧閾値２０２（例えば、４４Ｖ）から第２の電圧閾値２０４（例えば、３３Ｖ）にフォールドする。
【0081】
ブロック１０１０において、コントローラ１３０は、ＶＤＳフォールディングタイマが満了したか否かを判定する。例えば、コントローラ１３０は、図９のＶＤＳフォールディングタイマ９１０が満了したか否かを判定し得る。ブロック１０１０においてＶＤＳフォールディングタイマが満了していないとコントローラ１３０が判定した場合、コントローラ１３０は、ＶＤＳフォールディングタイマが満了したか否かをブロック１０１０において再度判定する。ブロック１０１０において、ＶＤＳフォールディングタイマが満了したとコントローラ１３０が判定した場合は、ブロック１０１２において、コントローラは電圧クランプに対して低信号を生成する。例えば、コントローラ１３０は、第１の制御信号１５０に対して低値を生成し得、それにより、ＭＰ１ ３０８をオフにし、ＶＤＳクランプ１０２のＶＣを第１の電圧閾値２０２に戻す。電圧クランプに対する低信号の生成に応答して、機械可読命令１０００は終了する。
【0082】
図１１は、本明細書で説明される例を実装するための、図１のＶＤＳクランプ１０２を含む例示のシステム１１００の概略図である。図１１において、システム１１００は、例示の電源１１０２、第１の例示の誘導性負荷（Ｌｓｕｐｐｌｙ）１１０４、第１の例示の抵抗負荷（Ｒｓｕｐｐｌｙ）１１０６、例示のスイッチングネットワーク１１０８、第２の例示の誘導性負荷（Ｌｓｈｏｒｔ）１１１０、第２の例示の抵抗負荷（Ｒｓｈｏｒｔ）１１１２、例示のデバイス１１１４、及び例示の制御システム１１１６を含む。
【0083】
図１１の図示された例において、システム１１００は、例示の乗り物１１１８に含まれる例示の電力スイッチングシステムである。図１１において、乗り物１１１８は自動車である。或いは、乗り物１１１８は、海上乗り物（例えば、ボート、潜水艦等）、航空機（例えば、無人航空機（ＵＡＶ）（例えば、ドローン）、飛行機等）等であり得る。例えば、システム１１００は、図１の電力スイッチングシステム１００に対応し得る。システム１１００は、電源１１０２又はデバイス１１１４の少なくとも一方の状態（例えば、動作状態）を監視するように動作可能であり、監視に基づいて制御システム１１１６を介してＶＤＳクランプ１０２を制御するように動作可能である。
【0084】
図１１において、電源１１０２はバッテリである。例えば、電源１１０２は図１の電源１０８に対応し得る。図１１の第１の誘導性負荷１１０４及び第１の抵抗負荷１１０６は、離散物理要素である。或いは、第１の誘導性負荷１１０４及び／又は第１の抵抗負荷１１０６は、電源１１０２とスイッチングネットワーク１１０８との間の結合の等価インダクタンス及び抵抗を表し得る。例えば、第１の誘導性負荷１１０４は、図１の第２のインダクタ１１８に対応し得、及び／又は第１の抵抗負荷１１０６は、図１の第１の抵抗器１１６に対応し得る。
【0085】
図１１の第２の誘導性負荷１１１０及び第２の抵抗負荷１１１２は、離散物理要素（例えば、誘導性負荷及び／又は抵抗負荷によって表され得る電気的デバイス）である。或いは、第２の誘導性負荷１１１０及び／又は第２の抵抗負荷１１１２は、スイッチングネットワーク１１０８とデバイス１１１４との間の結合の等価インダクタンス及び抵抗を表すものであり得る。例えば、第２の誘導性負荷１１１０は、図１の第１のインダクタ１１４に対応し得、及び／又は第２の抵抗負荷１１１２は、図１の第１の抵抗器１１６に対応し得る。それに加えて又はその代わりに、システム１１００は、図１１に描かれた誘導性負荷１１０４、１１１０及び／又は抵抗負荷１１０６、１１１２をこれより少なく又はこれより多く含み得る。
【0086】
図１１の図示された例において、制御システム１１１６は、図１１のスイッチングネットワーク１１０８に指示、命令、並びに／或いは、その他の方式でスイッチングネットワーク１１０８を制御する。制御システム１１１６は、図１のコントローラ１３０等の１つ又は複数のコントローラを含む。或いは、制御システム１１１６は、図１のコントローラ１３０の１つ又は複数のインスタンスに対応し得る。図１１の制御システム１１１６は、デバイス１１１４の状態を取得し、その状態に基づいて、制御信号を生成する。例えば、状態は、非障害正規負荷状態（例えば、通常動作、典型的な動作、標準動作等）又は障害状態であり得る。
【0087】
図１１の制御システム１１１６は、デバイス１１１４の状態に基づいて、スイッチングネットワーク１１０８を制御する。図１１において、スイッチングネットワーク１１０８は、例示のトランジスタ１１２０（例えば、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴ、ＰチャネルＭＯＳＦＥＴ等）を含む。或いは、スイッチングネットワーク１１０８は、複数のトランジスタ及び／又は複数のタイプのトランジスタを含み得る。図１１において、トランジスタ１１２０は、直接、又は１つ又は複数の介在電気デバイスを介して、図１のＶＤＳクランプ１０２に結合される。図１１において、ＶＤＳクランプ１０２はまた、図３のＶＤＳクランプｌ０２ａ又は図４のＶＤＳクランプｌ０２ｂであり得る。
【0088】
幾つかの例において、図１１の制御システム１１１６は、デバイス１１１４の状態に基づいて、ＶＤＳクランプ１０２を第１の電圧から第２の電圧に調節するために、制御信号（例えば、図１の第１の制御信号１５０、図１の第２の制御信号１５２等）を生成する。例えば、制御システム１１１６は、デバイス１１１４が障害状態にあると判定することに応答して、デバイス１１１４の非障害正規負荷動作の間に、４４Ｖの第１の電圧クランプレベルから３３Ｖの第２の電圧クランプレベルに調節又はフォールドバックするように、ＶＤＳクランプ１０２に命令し得る。図１１の制御システム１１１６は、ＶＤＳフォールディングタイマによって定義された時間期間の間、制御信号を生成する（例えば、繰り返し生成する、連続的に生成する、等）。ＶＤＳフォールディングタイマの満了に応答して、制御システム１１１６は、別の制御信号を生成して、ＶＤＳクランプ１０２に、３３Ｖの第２の電圧クランプレベルから４４Ｖの第１の電圧クランプレベルに戻すように調節するように指示する。
【0089】
幾つかの例において、ＶＤＳクランプ１０２は、電源１１０２からの供給電圧（ＶＢＢ）が電圧クランプレベルを超えると、スイッチングネットワーク１１０８に含まれるトランジスタ１１２０のＶＤＳをクランプする。例えば、デバイス１１１４の非障害正規負荷動作の間のＶＤＳクランプ１０２は、４４Ｖの電圧クランプレベルを有し得る。そのような例において、ＶＤＳクランプ１０２は、デバイス１１１４が障害状態にないとき、５０Ｖの供給電圧を４４Ｖにクランプし得る。例えば、ＶＤＳクランプ１０２は、デバイス１１１４の非障害正規負荷動作の間、供給電圧を第１の電圧（例えば、４４Ｖ）にクランプし得、デバイス１１１４の障害状態の間、供給電圧を第２の電圧（例えば、３３Ｖ）にクランプし得る。図１１のシステム１１００は、ＶＤＳクランプ１０２（例えば、図３のＶＤＳクランプｌ０２ａ、図４のＶＤＳクランプｌ０２ｂ等）の適応性に起因して、デバイス１１１４が異なる動作状態にあるときに、必要な電力を提供し、並びに／或いは、その他の方式でデバイス１１１４の動作を助ける。
【0090】
図１２は、図１１のシステム１１００の動作に対応する例示のタイミング図１２００を示す。図１２において、第１の時間（Ｔ１）１２０２に、図１１の制御システム１１１６は、例示の制御信号１２０４に対して高値を受信する。例えば、制御信号１２０４は、図１のイネーブル信号１４２に対応し得る。制御信号１２０４に対して高値を受信することに応答して、制御システム１１１６は、コントローラ（例えば、図１のコントローラ１３０）に図１１のシステム１１００を初期化するように命令し得る。第１の時間１２０２において、制御システム１１１６は、例示の状態フィードバック信号１２０６を受信する。例えば、状態フィードバック信号１２０６は、図３の障害信号３０２に対応し得る。例えば、状態フィードバック信号１２０６は、図１１のデバイス１１１４の状態を示し得る。第１の時間１２０２において、制御システム１１１６は、デバイス１１１４が非障害正規負荷状態にあることを状態フィードバック信号１２０６が示していると判定する。
【0091】
図１２の図示された例において、第２の時間（Ｔ２）１２０８に、図１１のデバイス１１１４は、例示の短絡回路電流１２１０における増加によって明らかな、障害状態にある。第２の時間１２０８において、短絡回路電流１２１０における増加により、状態フィードバック信号１２０６を第１の電圧から第２の電圧に変化させて、デバイス１１１４が障害状態にあることを示している。第２の時間１２０８において、制御システム１１１６は、状態フィードバック信号１２０６に基づいて、デバイス１１１４が障害状態にあると判定する。デバイス１１１４が障害状態にあると判定することに応答して、制御システム１１１６は、制御信号を生成して、ＶＤＳフォールディングタイマによって定義された時間期間の間、図１１のスイッチングネットワーク１１０８に含まれるＶＤＳクランプ１０２を第１のクランプ電圧から第２のクランプ電圧に調節する。
【0092】
図１３は、図１、図３、及び／又は図４のコントローラ１３０を実装するため図１０の命令を実行するように構成される、例示のプロセッサプラットフォーム１３００のブロック図である。プロセッサプラットフォーム１３００は、例えば、サーバ、パーソナルコンピュータ、ワークステーション、自己学習機械（例えば、ニューラルネットワーク）、モバイルデバイス（例えば、携帯電話、スマートフォン、ｉＰａｄ（登録商標）等のタブレット）、パーソナルデジタルアシスタント（ＰＤＡ）、インターネット機器、ＤＶＤプレーヤ、ＣＤプレーヤ、デジタルビデオレコーダ、ブルーレイプレーヤ、ゲーミングコンソール、パーソナルビデオレコーダ、セットトップボックス、ヘッドセット、又は他のウェアラブルデバイス、又は他の任意のタイプのコンピューティングデバイスであり得る。
【0093】
図示された例のプロセッサプラットフォーム１３００は、プロセッサ１３１２を含む。図示された例のプロセッサ１３１２はハードウェアである。例えば、プロセッサ１３１２は、任意の所望のファミリー又は製造元から提供される、集積回路、論理回路、マイクロプロセッサ、ＧＰＵ、ＤＳＰ、又はコントローラの１つ又は複数によって実装され得る。ハードウェアプロセッサは、半導体ベース（例えば、シリコンベース）のデバイスであり得る。この例において、プロセッサ１３１２は、コントローラ１３０を実装する。
【0094】
図示された例のプロセッサ１３１２は、ローカルメモリ１３１３（例えば、キャッシュ）を含む。図示された例のプロセッサ１３１２は、バス１３１８を介して、揮発性メモリ１３１４及び不揮発性メモリ１３１６を含むメインメモリと通信する。揮発性メモリ１３１４は、同期ダイナミックランダムアクセスメモリ（ＳＤＲＡＭ）、ダイナミックランダムアクセスメモリ（ＤＲＡＭ）、ＲＡＭＢＵＳ（登録商標）ダイナミックランダムアクセスメモリ（ＲＤＲＡＭ（登録商標））、及び／又は任意の他のタイプのランダムアクセスメモリデバイスによって実装され得る。不揮発性メモリ１３１６は、フラッシュメモリ及び／又は任意の他の所望のタイプのメモリデバイスによって実装され得る。メインメモリ１３１４、１３１６に対するアクセスはメモリコントローラによって制御される。
【0095】
図示された例のプロセッサプラットフォーム１３００はまた、インタフェース回路１３２０を含む。インタフェース回路１３２０は、Ｅｔｈｅｒｎｅｔインタフェース、ユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）、ブルートゥース（登録商標）インタフェース、近接通信（ＮＦＣ）インタフェース、及び／又はＰＣＩエクスプレスインタフェース等の任意のタイプのインタフェース規格によって実装され得る。
【0096】
図示された例において、１つ又は複数の入力デバイス１３２２がインタフェース回路１３２０に接続される。入力デバイス１３２２によって、ユーザがデータ及び／又はコマンドをプロセッサ１３１２に入力することができる。入力デバイス１３２２は、例えば、オーディオセンサ、マイクロフォン、カメラ（静止画又は動画）、キーボード、ボタン、マウス、タッチスクリーン、トラックパッド、トラックボール、イソポイント（ｉｓｏｐｏｉｎｔ）デバイス、及び／又は音声認識システムによって実装され得る。
【0097】
１つ又は複数の出力デバイス１３２４はまた、図示された例のインタフェース回路１３２０に接続される。出力デバイス１３２４は、例えば、ディスプレイデバイス（例えば、発光ダイオード（ＬＥＤ）、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、陰極線管ディスプレイ（ＣＲＴ）、インプレース（ｉｎ－ｐｌａｃｅ）スイッチング（ＩＰＳ）ディスプレイ、タッチスクリーン等）、触覚出力デバイス、プリンタ、及び／又はスピーカによって実装され得る。図示された例のインタフェース回路１３２０は、このように、通常、グラフィックドライバカード、グラフィックドライバチップ、及び／又はグラフィックドライバプロセッサを含む。
【0098】
図示された例のインタフェース回路１３２０はまた、ネットワーク１３２６を介して外部機械（例えば、任意の種類のコンピューティングデバイス）とのデータ交換を促進するために、トランスミッタ、レシーバ、トランシーバ、モデム、レジデンシャルゲートウェイ、ワイヤレスアクセスポイント、及び／又はネットワークインタフェース等の通信デバイスを含む。通信は、例えば、Ｅｔｈｅｒｎｅｔ接続、デジタル加入者線（ＤＳＬ）接続、電話線接続、同軸ケーブルシステム、サテライトシステム、視線ワイヤレスシステム、セルラー電話システム等を介して行われ得る。
【0099】
図示された例のプロセッサプラットフォーム１３００はまた、ソフトウェア及び／又はデータをストアするために、１つ又は複数の大容量ストレージデバイス１３２８を含む。そのような大容量ストレージデバイス１３２８の例としては、フロッピーディスク、ハードドライブディスク、コンパクトディスクドライブ、ブルーレイディスクドライブ、ＲＡＩＤ（Redundant array of independent disk）システム、及びデジタルバーサタイルディスク（ＤＶＤ）ドライブが含まれる。
【0100】
図１０の機械実行可能命令１３３２は、大容量ストレージデバイス１３２８に、揮発性メモリ１３１４に、不揮発性メモリ１３１６に、及び／又は、ＣＤ又はＤＶＤ等の取り外し可能な非一時的コンピュータ可読ストレージ媒体上にストアされ得る。
【0101】
ドレイン・ソース間電圧クランプレベルに対して動的調節を提供するための例示の方法、装置、及び製品が本明細書に説明される。そのような動的調節は、ロードダンプ下でパワースイッチングデバイスの汎用性を向上させ、障害状態においてシリコン領域へ重大な影響を与えることなく堅牢性を向上させる。ドレイン・ソース間電圧クランプレベルを適応的に調節することによって、上述の例により、パワー切り替え可能デバイスが、同じ電流制限で大きな安全動作領域マージンを備えて動作可能になり、又は同じ安全動作領域マージンに対して高い電流制限で動作可能になる。
【0102】
特許請求の範囲内で、説明した実施形態における変更が可能であり、他の実施形態が可能である。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】