[發明專利]負載開關中的柵極電容的控制

有效

• 申請號: 201780011260.0
• 申請日: 2017-02-22
• 公開（公告）號: CN108604900B
• 公開（公告）日: 2022-12-23
• 發明（設計）人: S·貝克;J·克拉倫貝克
• 申請（專利權）人: 德克薩斯儀器股份有限公司
• 主分類號: H03L5/00
• 分類號: H03L5/00;H01L29/68
• 代理公司: 北京紀凱知識產權代理有限公司 11245
• 代理人: 趙志剛;魏利娜

在所述的用于控制供電電源的開關(200)的示例中，開關(200)包括：第一晶體管(M1)，其具有連接在V_IN和V_OUT之間的漏極和源極以及經連接以被驅動至大于VIN的第一電壓的柵極；外部電容器(C_EXT)，其在連接到第一晶體管(M1)的柵極時，可操作以控制V_OUT的上升時間；以及耦合到第一晶體管(M1)的柵極并且耦合到外部電容器(C_EXT)的電路。該電路經連接以響應于使能信號(EN)導通而將外部電容器(C_EXT)耦合到第一晶體管(M1)的柵極并且響應于柵極上的電壓達到第一電壓而將外部電容器(C_EXT)與第一晶體管(M1)的柵極去耦合。

技術領域

本發明一般涉及負載開關，并且更具體地涉及負載開關中的柵極電容的控制。

背景技術

一些負載開關使用外部電容器，該外部電容器直接連接到電源開關的柵極，以控制上升時間和到柵極的浪涌電流。在開關斷開時，輸入供電電源用于為一電路供電，該電路使外部電容器放電以準備下一個導通時間。當輸入供電電源下降而開關導通時，不存在電力來使外部電容器放電。這種情況導致兩個問題：(a)當外部電容器沒有放電時，由于高柵極/源極電壓V_GS，控制輸出電壓的晶體管中的柵極氧化物可靠性問題；和(b)當輸入電源再次上升時，輸出電壓中會出現不受控制的輸出或尖峰，可能導致下游的問題。

發明內容

示例實施例提供了電路系統以在晶體管完全導通之后，將外部電容器與控制V_OUT的晶體管的柵極斷開。然后在開關仍然導通時使電容器放電。

在用于控制供電電源的開關的一個實施例中，開關包括：第一晶體管，其具有連接在VIN和VOUT之間的漏極和源極以及經連接以被驅動至大于VIN的第一電壓的柵極；外部電容器，其在連接到第一晶體管的柵極時，可操作以控制VOUT的上升時間；以及耦合到第一晶體管的柵極并且耦合到外部電容器的電路，該電路經連接以響應于使能信號導通而將外部電容器耦合到第一晶體管的柵極并且響應于柵極上的電壓達到第一電壓而將外部電容器與第一晶體管的柵極去耦合。

在操作負載開關的方法的一個實施例中，該方法包括響應于ON(通)引腳變高，將外部柵極電容器耦合到選擇性地連接V_IN和V_OUT的晶體管的柵極；以及響應于柵極達到大于V_IN的給定電壓，將外部柵極電容器與晶體管的柵極去耦合。

附圖說明

圖1描繪了根據一個實施例的與負載開關相關聯的V_GATE、V_CT和V_OUT信號的期望響應。

圖2描繪了根據一個實施例的可以實現圖1的期望輸出的負載開關。

圖2A描繪了包括圖2的電路的芯片。

圖3說明了在1V的示例輸入電壓下的圖1的實施例的仿真信號。

圖4A-圖4B說明了在5.5V的示例輸入電壓和兩個不同放大率下圖1的實施例的仿真信號。

圖5描繪了所描述的開關的一個實施例的測量信號。

圖6描繪了根據一個實施例的操作負載開關的方法的流程圖。

圖7A描繪了傳統負載開關的示意圖。

圖7B說明了與圖7A的負載開關相關聯的各種信號。

圖8說明了當輸入功率下降而開關導通時可能出現的問題。

圖9A-圖9C描繪了與輸入功率下降相關聯的問題的傳統解決方案的示意圖。

具體實施方式