[發(fā)明專利]反向電流保護(hù)電路

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201680046147.1
• 申請(qǐng)日: 2016-08-10
• 公開（公告）號(hào): CN107852012B
• 公開（公告）日: 2021-05-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: S·K·馬諾哈爾;R·K·森;J·路比;E·W·宇
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 德克薩斯儀器股份有限公司
• 主分類號(hào): H02J7/00
• 分類號(hào): H02J7/00;G05F1/569
• 代理公司: 北京紀(jì)凱知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11245
• 代理人: 徐東升;趙蓉民

在所描述的示例中，一種電源接口子系統(tǒng)包括功率晶體管(34)，每個(gè)功率晶體管具有：耦接在電池端子(BAT)與附件端子(ACC_PWR)之間的傳導(dǎo)路徑；以及控制端子。差分放大器(40)具有：耦接到電池端子(BAT)的第一輸入端；耦接到附件端子(ACC_PWR)的第二輸入端；和輸出節(jié)點(diǎn)。偏移電壓源(50)被耦接以便在到差分放大器(40)的輸入端中的一個(gè)處引起具有選定極性的偏移(V_REV)。該偏移(V_REV)在第一操作模式中具有第一極性并且在第二操作模式中具有第二極性。柵極控制電路(49)被耦接以便響應(yīng)于輸出節(jié)點(diǎn)處的電壓(V_AOUT)而在功率晶體管(34)中的選定的(一個(gè)或多個(gè))功率晶體管的(一個(gè)或多個(gè))控制端子處施加控制電平，并且將關(guān)斷狀態(tài)控制電平施加到功率晶體管(34)中的未選定的(一個(gè)或多個(gè))功率晶體管的(一個(gè)或多個(gè))控制端子。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明總體涉及半導(dǎo)體集成電路，并且更具體地涉及電子系統(tǒng)中被部署在系統(tǒng)到外部裝置的接口處的保護(hù)電路。

背景技術(shù)

電子工業(yè)的發(fā)展已經(jīng)提供了各種類型的現(xiàn)代便攜式電池供電的電子系統(tǒng)和裝置。這些系統(tǒng)中的一些系統(tǒng)(諸如智能電話、平板裝置、電子閱讀器和超便攜式計(jì)算機(jī)(即“小型筆記本”計(jì)算機(jī)))具有可以連接到提供各種外圍功能的外部附件裝置的接口。此類附件包括：外部存儲(chǔ)裝置(例如，固態(tài)磁盤存儲(chǔ)裝置)；輸入裝置和輸出裝置(諸如打印機(jī)、鍵盤、相機(jī)和游戲控制器)；電源；以及通信裝置或功能等。通常，這些附件通過標(biāo)準(zhǔn)接口和連接器(諸如符合通用串行總線(USB)標(biāo)準(zhǔn)的接口和連接器)來連接到系統(tǒng)，但在一些情況下通過專用于制造商或裝置類型的專有接口或其他接口來進(jìn)行連接。在任何情況下，隨著用戶對(duì)這些便攜式系統(tǒng)和裝置的需求以及使用這些裝置來訪問內(nèi)容的能力不斷增加，對(duì)用于將附件耦接到便攜式電子系統(tǒng)的連接技術(shù)中的改進(jìn)的性能、能力和便利性的需求也不斷增加。

在電池供電系統(tǒng)與附件之間的接口中，功率考慮是重要的。這些考慮對(duì)于可以連接到各種各樣附件的那些接口(諸如C型USB接口)來說是復(fù)雜的，特別是在一些附件由系統(tǒng)供電并且因此從系統(tǒng)電池接收電力，而其他附件可以向系統(tǒng)提供電力并且因此可以給電池充電的情況下。在這些類型的接口中，保護(hù)系統(tǒng)電路免受來自附件的過量反向電流是重要的，并且對(duì)于不打算給電池充電的那些裝置來說，完全阻斷反向電流是重要的。

圖1示出了常規(guī)電源接口子系統(tǒng)，諸如可以在由電池2供電的智能電話或其他便攜式系統(tǒng)的附件接口(例如，USB)處實(shí)現(xiàn)。電池2能夠通過端子ACC_PWR處的電源連接給附件供電，和/或從耦接在端子ACC_PWR處的某些電源附件對(duì)自身進(jìn)行充電。例如，在現(xiàn)代智能電話中，電池2通常是鋰離子電池，其在端子BAT處呈現(xiàn)范圍可以從6伏(在完全充電時(shí))至2.5伏以下(在接近完全放電時(shí))的電壓V_BAT。相反，連接到智能電話的附件可以在ACC_PWR端子處呈現(xiàn)高達(dá)20伏的電壓V_{ACC_PWR}。在該常規(guī)電源接口子系統(tǒng)中，響應(yīng)于柵極電壓GATE_SNS_CTRL和GATE_PASS_CTRL，端子BAT與ACC_PWR之間的電流路徑分別由來自反向電流保護(hù)電路10以及電流感測(cè)和限制器電路12的高電壓n溝道功率MOSFET晶體管4HV、8HV控制。如在圖1中由其符號(hào)所指示的，在該應(yīng)用中，考慮到端子BAT與ACC_PWR之間的高電壓和高電流的可能性，晶體管4HV、8HV被構(gòu)造為高電壓晶體管，諸如橫向雙擴(kuò)散MOS晶體管(DMOS或LDMOS)。如圖1所示，上拉電流源維持在晶體管4HV、8HV的柵極處的偏置電流I_PU；這些電流源也可以由柵極電壓GATE_SNS_CTRL和GATE_PASS_CTRL控制，以便在取消選擇其相應(yīng)的晶體管4HV、8HV時(shí)被取消選擇。