[實用新型]轉換速率可控的半導體電源保護開關

有效

• 申請號: 201720283022.2
• 申請日: 2017-03-22
• 公開（公告）號: CN206575387U
• 公開（公告）日: 2017-10-20
• 發明（設計）人: 不公告發明人
• 申請（專利權）人: 杰夫微電子（四川）有限公司
• 主分類號: H03K17/687
• 分類號: H03K17/687
• 代理公司: 成都行之專利代理事務所(普通合伙)51220
• 代理人: 馮龍

技術領域

本實用新型涉及電源保護開關，具體涉及轉換速率可控的半導體電源保護開關。

背景技術

在過去十年移動設備得到迅速的增長和普及，從便攜式數字化助理(PDA)，到移動電話、電子閱讀器、再到便攜式平板電腦，用戶希望攜帶個人的通信和計算設備的需求持續的在增長。這些裝置設備都需要電池來操作和運行系統。由于市場對復雜的裝置持續的需求，電池系統需要提供更多的能量來支持這些更高水準且復雜的應用需求。有限的化學電池要提供更高的供電電流，然而大電流是很難控制的。

對于具有更高容量的電池和負載，如何控制從電池至負載的浪涌電流是一個重要的問題。如果過快地打開保護開關，可以短時間內產生安培級的大電流，致使在開關的負載端形成電壓過沖，并在保護開關的電源輸入端或源極端產生電壓降。過量的過電壓會損壞與保護開關相連接的敏感電路，并且在輸入端過大的電壓降會對電壓源造成不可預測的、甚至毀壞性的影響。現有的半導體保護開關技術在開啟保護開關時，對浪涌電流有一定的控制能力；然而，這些設備通常只具有固定的轉換速率來控制保護開關，并需要其它相關的器件來產生不同的轉換速率。

實用新型內容

本實用新型所要解決的技術問題是現有技術中只具有固定的轉換速率來控制保護開關，目的在于提供轉換速率可控的半導體電源保護開關，實現電源保護開關的轉換速率的可控功能。

本實用新型通過下述技術方案實現：

轉換速率可控的半導體電源保護開關，包括電源、PMOS管負載開關、使能開關、速率轉換控制器、微控制器，所述電源與PMOS管負載開關的源極連接，PMOS管負載開關的漏極與負載連接，PMOS管負載開關的柵極與速率轉換控制器連接，所述使能開關與速率轉換控制器連接，所述微控制器與速率轉換控制器連接；所述PMOS管負載開關用于控制浪涌電流；所述速率轉換控制器用于控制PMOS管負載開關，所述使能開關用于控制速率轉換控制器的工作狀態，所述微控制器用于調節速率轉換控制器的速率轉換的快慢。PMOS管負載開關連接了電源的輸入電壓以及輸出負載，使用PMOS管負載開關的目的是為了保護輸出端的負載設備，使其免受潛在的過高電壓的損壞。當連接負載電容C和電源時有可能會產生浪涌電流，使輸出端負載承受過高電壓。轉換速率控制器可采用多種形式，以產生綜合效果。

進一步地，速率轉換控制器包括振蕩器、門驅動器、參考電流發生器，所述振蕩器與參考電流發生器連接，所述振蕩器與門驅動器連接，所述參考電流發生器與門驅動器連接；所述使能開關連接在振蕩器與參考電流發生器連接的線路上，所述微控制器連接在門驅動器上，所述PMOS管負載開關的柵極與門驅動器連接。振蕩器的頻率不固定，該振蕩器的頻率取決于所施加的電壓，其中，每施加一個特定的電壓，就會產生一個相應的頻率，開始時期，將振蕩器設置在最低的電壓水平上，則頻率相應的可以很慢，如上升時間可為30毫秒。如果需要更短的上升時間，調高控制電壓，相應的電壓控制振蕩器的頻率越高，從而降低了保護開關的開啟上升時間。

進一步地，門驅動器包括場效應管M1、場效應管M2、場效應管M3，所述場效應管M2的柵極與振蕩器的一根時鐘線CLKB連接，所述場效應管M3的柵極與使能開關連接，場效應管M1的柵極與振蕩器的另一根時鐘線CLK連接，場效應管M2的漏極與場效應管M3的源極連接，場效應管M2的源極與場效應管M1的源極連接，場效應管M1的漏極與場效應管M3的漏極連接，所述參考電流發生器連接在場效應管M1與場效應管M2連接的線路上。當CLK信號為高電平時，場效應管M1導通，并且在一個短暫的時間內，參考電流IREF可以給PMOS管負載開關的柵極放電。在這段時間內，當使能開關為打開狀態，同時參考電流IREF被調到給PMOS管負載開關的柵極放電的模式時，場效應管M3是斷開的，當需要關閉PMOS負載開關時，使能開關會被拉到關閉狀態，場效應管M3會被用來把PMOS管負載開關的柵極電壓拉回到電源輸入端的電壓，以此來斷開PMOS管負載開關。

進一步地，振蕩器的兩根時鐘線產生的兩個時鐘信號中，其中一個時鐘信號的占空比近似為整個時鐘周期的1％，該時鐘信號的占空比決定了時鐘信號的開啟上升時間。