提供了用于開(kāi)關(guān)的真反向電流阻斷設(shè)備、系統(tǒng)和方法。所述設(shè)備可包括：PMOS開(kāi)關(guān)，其包括源端口、漏端口、柵端口和n阱區(qū)域；耦合到所述源端口的輸入電壓端口；耦合到所述漏端口的輸出電壓端口；耦合到所述柵端口的開(kāi)關(guān)控制端口；以及比較器電路系統(tǒng)，其被配置為將所述輸入電壓端口處的輸入電壓和所述輸出電壓端口處的輸出電壓進(jìn)行比較并且選擇所述輸入電壓和所述輸出電壓中的最大值。所述比較器電路系統(tǒng)可以進(jìn)一步被配置為將所選擇的最大值耦合到所述n阱區(qū)域。
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本申請(qǐng)涉及一種反向電流阻斷系統(tǒng)，具體地說(shuō)，涉及一種真反向電流阻斷系統(tǒng)。
技術(shù)介紹
負(fù)載開(kāi)關(guān)通常將電源與一待供電的裝置(負(fù)載)鏈接起來(lái)，并且基于開(kāi)關(guān)信號(hào)提 供開(kāi)關(guān)控制，以便將負(fù)載與電源連接或斷開(kāi)。可由負(fù)載開(kāi)關(guān)控制的示例性負(fù)載包括便攜裝 置，比如，電話(huà)、數(shù)碼相機(jī)、媒體播放器、全球定位系統(tǒng)(GPS)接收器和便攜式游戲。然而，負(fù) 載開(kāi)關(guān)可能針對(duì)從負(fù)載返回到電源的反向電流僅提供有限的保護(hù)或甚至不提供保護(hù)，這會(huì) 破壞靈敏和/或貴重的元件。當(dāng)開(kāi)關(guān)處于關(guān)斷(off)或斷開(kāi)(open)狀態(tài)時(shí),缺乏反向電流 保護(hù)是特別常見(jiàn)的。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
總體來(lái)說(shuō)，本申請(qǐng)?zhí)峁┝艘环N用于功率負(fù)載開(kāi)關(guān)中的真反向電流阻斷的系統(tǒng)。負(fù) 載開(kāi)關(guān)可被用于將在所述負(fù)載開(kāi)關(guān)的輸入端口處的直流電源與在所述負(fù)載開(kāi)關(guān)的輸出端 口處的需要接收功率的負(fù)載連接或斷開(kāi)。負(fù)載開(kāi)關(guān)還提供了防止電流從負(fù)載回流的反向電 流阻斷(RCB)形式的保護(hù)，所述負(fù)載被連接到負(fù)載開(kāi)關(guān)的Vott端口以及負(fù)載開(kāi)關(guān)的輸入端 口 Vin，即電壓源。這種反向電流如果不被阻斷，則會(huì)損壞負(fù)載開(kāi)關(guān)的輸入側(cè)處的電源或其 他電路。這在電池供電應(yīng)用中被特別關(guān)注。根據(jù)本申請(qǐng)的實(shí)施例，無(wú)論負(fù)載開(kāi)關(guān)的狀態(tài)是 斷開(kāi)或閉合(即，接通(ON)或關(guān)斷(0FF))，反向電流阻斷均被提供。這種無(wú)論開(kāi)關(guān)是接通 或關(guān)斷都提供保護(hù)的RCB被稱(chēng)為真反向電流阻斷(TRCB)。附圖說(shuō)明所要求保護(hù)的主題的特征和優(yōu)點(diǎn)將從以下與之相符的實(shí)施例的具體描述中變得 顯而易見(jiàn)，對(duì)實(shí)施例的描述應(yīng)當(dāng)參照附圖來(lái)考慮，在附圖中圖1示出了與本申請(qǐng)各個(gè)實(shí)施例相符的頂層框圖2示出了與本申請(qǐng)各個(gè)實(shí)施例相符的電路圖3示出了與本申請(qǐng)各個(gè)實(shí)施例相符的電路圖4示出了與本申請(qǐng)各個(gè)實(shí)施例相符的功能框圖5示出了與本申請(qǐng)相符的另一示例性實(shí)施例的操作的流程圖。盡管下列具體實(shí)施方式中將參照說(shuō)明性的實(shí)施例來(lái)進(jìn)行闡述，但是該實(shí)施例的許 多替代、變更以及變型對(duì)于那些本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)將變得顯而易見(jiàn)。具體實(shí)施方式總體來(lái)說(shuō)，本申請(qǐng)?zhí)峁┝艘环N用于功率負(fù)載開(kāi)關(guān)中的真反向電流阻斷的系統(tǒng)。負(fù) 載開(kāi)關(guān)可被用于將在所述負(fù)載開(kāi)關(guān)的輸入端口處的直流電源與在所述負(fù)載開(kāi)關(guān)的輸出端 口處的需要接收功率的負(fù)載連接或斷開(kāi)。負(fù)載開(kāi)關(guān)還提供了防止電流從負(fù)載回流的反向電流阻斷(RCB)形式的保護(hù)，所述負(fù)載被連接到負(fù)載開(kāi)關(guān)的Vott端口以及負(fù)載開(kāi)關(guān)的輸入端口 Vin，即電壓源。這種反向電流如果不被阻斷，則會(huì)損壞負(fù)載開(kāi)關(guān)的輸入側(cè)處的電源或其他電路。這在電池供電應(yīng)用中被特別關(guān)注。根據(jù)本申請(qǐng)的實(shí)施例，無(wú)論負(fù)載開(kāi)關(guān)的狀態(tài)是斷開(kāi)或閉合(即，接通(ON)或關(guān)斷(0FF))，反向電流阻斷均被提供。這種無(wú)論開(kāi)關(guān)是接通或關(guān)斷都提供保護(hù)的RCB被稱(chēng)為真反向電流阻斷(TRCB)。TRCB能夠被廣泛用于包括通用串行總線(xiàn)(USB)電源設(shè)計(jì)在內(nèi)的各種應(yīng)用中，其中期望通過(guò)反向電流阻斷來(lái)保護(hù)USB主機(jī)不受USB的總線(xiàn)電壓線(xiàn)(VBUS)上的反向電流的損害。其中TRCB開(kāi)關(guān)可能有用的其他應(yīng)用包括個(gè)人數(shù)字助理(PDA)手持設(shè)備、移動(dòng)電話(huà)、全球定位系統(tǒng)(GPS)手持設(shè)備、數(shù)碼相機(jī)、外圍端口及附件、便攜式醫(yī)療器械以及熱插拔用品 (hot-swap supplies)。圖1示出了與本申請(qǐng)相符的一個(gè)示例性實(shí)施例的頂層系統(tǒng)圖100。所示為具有 TRCB能力的負(fù)載開(kāi)關(guān)106，將在下面更詳細(xì)地被描述。負(fù)載開(kāi)關(guān)106被耦合到電壓源102，在某些實(shí)施例中，電壓源102可以是電池，向負(fù)載開(kāi)關(guān)106的·輸入端口提供輸入電壓Vin 112。 負(fù)載開(kāi)關(guān)還被耦合到負(fù)載108，所述負(fù)載108通過(guò)提供輸出電壓Vout 114的輸出端口被供電。負(fù)載開(kāi)關(guān)106能夠在由控制器電路104提供的開(kāi)關(guān)控制信號(hào)110的控制下工作，所述開(kāi)關(guān)控制信號(hào)110能夠致使負(fù)載開(kāi)關(guān)106斷開(kāi)或閉合。所述控制器電路104可以是與電源 102、負(fù)載108或任何其他欲用于控制所述負(fù)載開(kāi)關(guān)的合適設(shè)備相關(guān)聯(lián)的電路系統(tǒng)。無(wú)論開(kāi)關(guān)106斷開(kāi)或閉合，負(fù)載開(kāi)關(guān)106的TRCB能力都為電源102提供反向電流阻斷保護(hù)。圖2示出了與本申請(qǐng)的各個(gè)實(shí)施例相符的電路圖200。電路圖200示出了 TRCB電路202，所述TRCB電路202包括P溝道金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管(PMOS)開(kāi)關(guān)204、比較器206以及二極管D1208和D2 210。還示出了開(kāi)關(guān)輸入電壓Vin 112和輸出電壓Vout 114，所述輸出電壓Vout 114被耦合到輸出負(fù)載108，該輸出負(fù)載108的模型被構(gòu)造為包括 Rout和Cout的電阻器-電容器(RC)網(wǎng)絡(luò)。PMOS開(kāi)關(guān)204具有源端口 230、漏端口 234和柵端口 232。柵極232控制從源極230流向漏極234的電流。換言之，如果柵極232被接通，那么開(kāi)關(guān)204被導(dǎo)通并且電路將從Vin 112流向Vout 114。如果柵極232被關(guān)斷，那么開(kāi)關(guān)204被截止并且通過(guò)所述開(kāi)關(guān)的電流將基本上被阻斷。但是實(shí)際上，即使開(kāi)關(guān)204被關(guān)斷，當(dāng)Vout 114大于Vin 112時(shí),PMOS開(kāi)關(guān)仍會(huì)呈現(xiàn)出能夠?qū)е路聪螂娏餍孤┑募纳O管效應(yīng)。所述寄生二極管效應(yīng)由存在于COMS工藝中的體二極管產(chǎn)生。比較器206被配置為監(jiān)視和比較Vin 112和Vout 114并且生成Vmax輸出236，其中Vmax輸出236被設(shè)置為Vin 112和Vout 114的較大者。Vmax 236被連接到開(kāi)關(guān)204的 η阱區(qū)域236，使得所述開(kāi)關(guān)的p-n結(jié)中的一個(gè)(與具有Vin 112和Vout 114中的較高電壓的一側(cè))被短接。例如，如果開(kāi)關(guān)204被關(guān)斷并且Vout 114大于Vin 112，那么Vmax236 將被設(shè)置為Vout 114，導(dǎo)致二極管D2被短路，同時(shí)二極管Dl阻斷在從Vin 114到Vout 112 的方向上的電流。比較器206還生成了 RCB標(biāo)志212，該RCB標(biāo)志212用信號(hào)表示當(dāng)Vout 114大于 Vin 112時(shí)，反向電流被阻斷。該RCB標(biāo)志212在邏輯模塊218處與接通(ON)信號(hào)110邏輯組合，以在反向電流被阻斷期間使接通信號(hào)110無(wú)效。這通過(guò)防止開(kāi)關(guān)204在Vout 114 大于Vin 112時(shí)被接通提供了額外的TRCB保護(hù)。圖3示出了與本申請(qǐng)的各個(gè)實(shí)施例相符的電路圖300。電路圖300較詳細(xì)地示出了比較器206的一個(gè)實(shí)施例。電路模塊306實(shí)施了對(duì)信號(hào)Vout 114和Vinl 12進(jìn)行操作的比較器電路系統(tǒng)的級(jí)聯(lián)實(shí)現(xiàn)。級(jí)聯(lián)比較器被配置成兩級(jí)放大器。兩個(gè)放大級(jí)改進(jìn)了輸入-輸出隔離，該輸入-輸出隔離減小了通過(guò)比較器的反向電流泄漏的可能性。可提供微調(diào)電阻器308以校準(zhǔn)比較器。可提供遲滯電路310能夠，以尤其是在最大值安定在Vout 114 或Vin 112之前在Vout 114和Vin 112之間來(lái)回反復(fù)的過(guò)渡時(shí)期，防止Vmax信號(hào)236的誤觸發(fā)。遲滯電路通常防止輸入端口處的狀態(tài)變化傳播到輸出端口，除非輸入端口已經(jīng)在預(yù)定或可選擇的一段時(shí)間內(nèi)保持不變。圖4示出了與本申請(qǐng)的各個(gè)實(shí)施例相符的系統(tǒng)400的功能框圖。系統(tǒng)400是在一具有支持電路系統(tǒng)的應(yīng)用中TRCB開(kāi)關(guān)202的一種實(shí)現(xiàn)的實(shí)施例。直流電源可以被連接到 Vin 112，并且負(fù)載可以被連接到Vout 114。開(kāi)關(guān)控制信號(hào)可以被連接到接通端口 110以導(dǎo)通或截止TRCB開(kāi)關(guān)2本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種真反向電流阻斷設(shè)備，包括：PMOS開(kāi)關(guān)，其包括源端口、漏端口、柵端口和n阱區(qū)域；耦合到所述源端口的輸入電壓端口；耦合到所述漏端口的輸出電壓端口；耦合到所述柵端口的開(kāi)關(guān)控制端口；以及比較器電路系統(tǒng)，其被配置為將所述輸入電壓端口處的輸入電壓和所述輸出電壓端口處的輸出電壓進(jìn)行比較，并且選擇所述輸入電壓和所述輸出電壓中的最大值，所述比較器電路系統(tǒng)進(jìn)一步被配置為將所選擇的最大值耦合到所述n阱區(qū)域。
【技術(shù)特征摘要】
...
【專(zhuān)利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：N·孫，韓新寬，范俊，
申請(qǐng)(專(zhuān)利權(quán))人：快捷半導(dǎo)體蘇州有限公司，快捷半導(dǎo)體公司，
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