[發明專利]快速導通電力開關

有效

• 申請號: 201780030892.1
• 申請日: 2017-04-27
• 公開（公告）號: CN109155533B
• 公開（公告）日: 2022-05-10
• 發明（設計）人: H·P·福爾加尼-扎德;S·K·馬諾哈爾;A·D·莫克特蘇馬
• 申請（專利權）人: 德州儀器公司
• 主分類號: H02J9/06
• 分類號: H02J9/06;H02J7/00;G06F1/26
• 代理公司: 北京律盟知識產權代理有限責任公司 11287
• 代理人: 林斯凱

1.一種電力開關電路，其包括：

電力開關晶體管，其具有：控制端子；以及耦合在外部電力端子與內部電力端子之間的傳導路徑；

電荷泵，其經耦合以在電荷泵節點處產生電壓；

第一電流源，其耦合在所述電荷泵節點及所述控制端子之間以將第一電流施加到所述電力開關晶體管的所述控制端子；

升壓電流源，其在所述電荷泵節點及所述控制端子之間與所述第一電流源并聯耦合；及

控制邏輯，其用于：響應于第一模式信號，控制所述電荷泵以在第一頻率操作；以及，響應于角色交換信號，控制所述電荷泵以在高于所述第一頻率的第二頻率操作、并將來自于所述升壓電流源的升壓電流施加到所述電力開關晶體管的所述控制端子。

2.根據權利要求1所述的電路，其進一步包括：

電流限制電路，其具有：輸入，其經耦合以接收對應于在所述內部與外部電力端子之間傳導的電力電流的信號；及輸出，其耦合到所述電力開關晶體管的所述控制端子；其中所述電流限制電路經耦合以響應于所述電力電流超過電流限制而從所述電力開關晶體管的所述控制端子傳導電流。

3.根據權利要求2所述的電路，其中所述電流限制電路包含：

第一鏡像晶體管，其具有傳導路徑，所述傳導路徑經耦合以傳導對應于所述電力電流與所述電流限制之間的差的輸入電流；及

第二鏡像晶體管，其具有：傳導路徑，其耦合在所述電力開關晶體管的所述控制端子與參考電壓之間；及控制端子，其耦合到所述第一鏡像晶體管；其中所述第二鏡像晶體管可操作以響應于所述輸入電流超過所述電流限制而導通。

4.根據權利要求3所述的電路，其中所述電流限制電路包含：

補償電流源，其經耦合以響應于所述控制邏輯接收到所述角色交換信號而將對應于所述升壓電流的補償電流施加到所述第一鏡像晶體管的所述傳導路徑。

5.根據權利要求1所述的電路，其中所述電力開關晶體管是第一電力開關晶體管，且所述電路進一步包括：

第二電力開關晶體管，其具有：傳導路徑，其耦合在所述第一電力開關晶體管的所述傳導路徑與所述內部電力端子之間；及控制端子；

第二電流源，其經耦合以將第二電流從所述電荷泵節點施加到所述第二電力開關晶體管的所述控制端子；及

開關，其耦合在所述電荷泵節點與所述第二電力開關晶體管的所述控制端子之間，其中所述開關可操作以響應于所述控制邏輯接收到所述角色交換信號而閉合。

6.根據權利要求5所述的電路，其中所述第一及第二電力開關晶體管是金屬氧化物半導體MOS晶體管，且所述電路進一步包括電流限制電路，所述電流限制電路包含：

差分放大器，其經耦合以產生對應于跨越所述第二電力開關晶體管的所述傳導路徑的電壓差的感測電流；

第一鏡像晶體管，其具有源極/漏極路徑及經耦合以接收所述感測電流的柵極；

電流限制電流源，其與所述第一鏡像晶體管的所述源極/漏極路徑并聯連接以傳導限制電流；

補償電流源，其經耦合以響應于所述控制邏輯接收到所述角色交換信號而將對應于所述升壓電流的補償電流施加到所述第一鏡像晶體管的所述源極/漏極路徑；及

第二鏡像晶體管，其具有：源極/漏極路徑，其耦合在所述第一電力開關晶體管的所述控制端子與參考電壓之間；及柵極，其耦合到所述第一鏡像晶體管的所述柵極及漏極。

7.一種控制電子裝置的接口處的電力開關的方法，所述方法包括：

響應于外部電力端子處的電壓下降到安全限制以下：以第一頻率操作電荷泵以在電荷泵節點處產生電壓；及將來自所述電荷泵節點的第一受控電流，包括第二受控電流，耦合到電力開關晶體管的控制端子，所述電力開關晶體管具有耦合在所述外部電力端子與連接內部電力源的內部電力端子之間的傳導路徑；以及

響應于所述外部電力端子處的所述電壓達到特定電平：以低于所述第一頻率的第二頻率操作所述電荷泵；并停用所述第二受控電流，以降低從所述電荷泵節點到所述電力開關晶體管的所述控制端子的所述第一受控電流。