[發明專利]一種用于晶體管開關的過壓保護電路及方法

有效

• 申請號: 201410720399.0
• 申請日: 2014-12-01
• 公開（公告）號: CN104410395B
• 公開（公告）日: 2018-03-06
• 發明（設計）人: 陳長江
• 申請（專利權）人: 成都芯源系統有限公司
• 主分類號: H03K17/082
• 分類號: H03K17/082
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明的實施例涉及電子電路，更具體但是并非排它地涉及一種用于晶體管開關的過壓保護電路。

背景技術

晶體管在電子電路中經常作為開關使用，例如USB開關。圖1示出一款現有的電子開關系統10的電路示意圖。電子開關系統10包括NMOS晶體管開關N1(以下簡稱晶體管N1)、開關S1、電流源I1和輸出電容CO。晶體管N1具有供電端IN、輸出端OUT和控制端CTL，其供電端接收供電電壓VIN，其輸出端提供輸出電壓VOUT。開關S1，具有第一端和第二端，其第一端耦接至晶體管N1的控制端CTL，其第二端耦接至接地端。第一電流源I1，具有第一端和第二端，其第一端耦接至第一電源端SP1，其第二端耦接至晶體管N1的控制端CTL。輸出電容CO，具有第一端和第二端，其第一端耦接至晶體管N1的輸出端OUT，其第二端耦接至接地端GND。第一電源端SP1通常實接收一個高于供電電壓VIN的第一電壓VSP以使得晶體管N1可以完全導通，例如VSP＝VIN+5，或者可以通過一個2倍電荷泵提供VSP＝2×VIN。當第一開關S1導通時，晶體管N1的控制端CTL為低電勢，晶體管N1關斷。當第一開關S1關斷時，第一電流源I1將晶體管N1的控制端充電至第一電壓VSP，使得晶體管N1完全導通，輸出電壓VOUT近似等于供電電壓VIN。

由于USB協議為通用標準協議，其工作條件相對比較穩定，供電電壓為+5V，但由于電路失效或者電網電壓的不穩定等容易引起的供電電壓VIN的升高導致輸出電壓VOUT被動升高，這往往會很容易將外接的USB設備損壞。另外，輸出負載電流減小等原因，可以可能造成輸出電壓VOUT被動升高。所以有必要進行研究開發，提供一種保護晶體管開關，尤其是用于USB接口過壓保護電路。

發明內容

針對現有技術中的一個或多個問題，本發明提供了一種用于晶體管開關的過壓保護電路。

在本發明的一個方面，提出了一種用于晶體管開關的過壓保護電路，所述晶體管開關具有輸入端、輸出端和控制端，其特征在于，所述過壓保護電路包括：誤差檢測電路，具有第一輸入端、第二輸入端和輸出端，其第一輸入端耦接至所述晶體管開關的輸出端，其第二輸入端接收參考信號，其輸出端提供誤差放大信號；驅動電路，具有電源端、輸入端、輸出端與接地端，其輸入端耦接至所述誤差檢測電路輸出端，其輸出端耦接至所述晶體管開關的控制端，若所述參考信號與所述誤差檢測電路第一輸入端電壓之差小于第一誤差，所述驅動電路增大所述晶體管開關的導通電阻；以及負載調整電路，具有電源端、輸入端、輸出端與接地端，其輸入端耦接至所述誤差檢測電路的輸出端，其輸出端耦接至所述晶體管開關的輸出端，若所述參考信號與所述誤差檢測電路第一端電壓之差小于第二誤差，所述負載調整電路在晶體管開關的輸出端與所述負載調整電路接地端之間提供第一導通電阻，其中所述第二誤差大于所述第一誤差。

在本發明的一個方面，提出了一種用于晶體管開關的過壓保護方法，其特征在于，所述晶體管開關具有輸入端、輸出端和控制端，所述過壓保護方法包括：若所述晶體管開關輸出端電壓高于第一閾值電壓，在晶體管開關的輸出端與接地端之間提供第一導通電阻；以及若所述晶體管開關輸出端電壓高于第二閾值電壓，增大所述晶體管開關的導通電阻以鉗位所述晶體管開關輸出端電壓，其中所述第二閾值電壓大于所述第一閾值電壓。

利用本發明實施例，可以在晶體管開關的供電端供電電壓過高等情況發生時，快速地將晶體管開關的輸出端電壓箝位在設定電壓附近。

附圖說明

下列附圖涉及有關本發明非限制性和非窮舉性的實施例的描述。除非另有說明，否則同樣的數字和符號在整個附圖中代表同樣或相似的部分。附圖無需按比例畫出。另外，圖中所示相關部分尺寸可能不同于說明書中敘述的尺寸。為更好地理解本發明，下述細節描述以及附圖將被提供以作為參考。

圖1示出一款現有的電子開關系統10的電路示意圖；

圖2示出一款根據本發明一個實施例的電子開關系統20的電路示意圖；

圖3示出一款根據本發明一個實施例的電子開關系統30的電路示意圖；以及

圖4示出一款根據本發明一個實施例的電子開關系統40的電路示意圖。

不同附圖中相同的標記表示相同或相似的特征。

具體實施方式