具有防短路功能的输出级制造技术

一种具有防短路功能的输出级包括一功率晶体管、一检测模块、一去能模块、以及一驱动模块。该功率晶体管电性连接于一电压源以及一输出节点之间，且该功率晶体管的一栅极端用以接收一驱动信号。该检测模块用以检测该输出节点上的一输出电压，以判断一短路情况是否发生，并在该短路情况下根据该输出节点上的该输出电压提供一检测信号。该去能模块用以在该短路情况下根据该检测信号提供一去能信号。该驱动模块用以根据该去能信号以及一时钟信号决定是否提供该驱动信号。

【技术实现步骤摘要】
具有防短路功能的输出级
本专利技术是有关于一种电子电路。特别是有关于一种具有防短路功能的输出级。
技术介绍
在信息时代中，数字电子信号已被广泛地应用在各式电子装置中。在此些电子装置中，不同的电压电平用以代表不同的逻辑数值，如「逻辑0(logic1)」或「逻辑1(logic1)」。在不同的数字电路中，代表不同逻辑数值的电压电平可能有所不同。例如，在操作电压范围为0伏特至1.5伏特的微处理器中，高于1.3伏特的电压电平代表「逻辑1」，而相同的电压电平在操作电压范围为-20伏特至40伏特的电源电路中可能仅代表「逻辑0」。因此，应用于两个不同的数字电路间、用以转换在前一数字电路的操作电压下的电压信号为次一数字电路的操作电压下的电压信号的电压移位器(voltagelevelshifter)是不可或缺的。然而，由于电压移位器是涉及对具有大操作电压范围(例如从-20伏特至40伏特)的电压信号进行处理，若发生短路，则突波电流(inrushcurrent)将严重损害电压移位器及连接至其的数字电路。是以，一种具有防短路功能的输出级当被提出。
技术实现思路
本专利技术的一方面提供一种具有防短路功能的输出级。根据本专利技术一实施例，该输出级包括一功率晶体管、一检测模块、一去能模块以及一驱动模块。该功率晶体管包括一第一端、一第二端以及一栅极端，其中该功率晶体管的该第一端电性连接具有一第一参考电压电平的一电压源，该功率晶体管的该第二端电性连接一输出节点，且该功率晶体管的该栅极端用以接收一驱动信号。该检测模块用以检测该输出节点上的一输出电压，以判断一短路情况是否发生，并在该短路情况下根据该输出节点上的该输出电压提供一检测信号。该去能模块用以在该短路情况下根据该检测信号提供一去能信号，并用以操作性地在一时钟信号的每一周期中停止提供该去能信号。该驱动模块用以根据该去能信号以及该时钟信号决定是否提供该驱动信号。本专利技术的另一方面提供另一种具有防短路功能的输出级。根据本专利技术一实施例，该输出级包括一第一功率晶体管、一第二功率晶体管、一检测模块以及一保护模块。该第一功率晶体管包括一第一端、一第二端以及一栅极端，其中该第一功率晶体管的该第一端电性连接至具有一第一参考电压电平的一电压源，该第一功率晶体管的该第二端电性连接至一输出节点，且该第一功率晶体管的该栅极端用以接收一第一驱动信号。该第二功率晶体管包括一第一端、一第二端以及一栅极端，其中该第二功率晶体管的该第一端电性连接至具有该第一参考电压电平的该电压源，该第二功率晶体管的该第二端电性连接至该输出节点，且该第二功率晶体管的该栅极端用以接收一第二驱动信号。该检测模块用以检测该输出节点上的一输出电压，以判断一短路情况是否发生，并在该短路情况下根据该输出节点上的该输出电压提供一检测信号。该保护模块用以在一正常情况下提供该第一驱动信号至该第二功率晶体管的该栅极端作为该第二驱动信号，并在该短路情况下根据该检测信号关断该第二功率晶体管。是以，通过应用上述一实施例，可实现具有防短路功能的输出级。通过在用以处理具有大操作电压范围的电压信号的电压移位器中使用如此输出级，可避免于短路发生时，突波电流对电压移位器及连接至其的数字电路造成的伤害。附图说明图1为根据本专利技术一实施例绘示的电压移位器的示意图；图2为根据本专利技术一实施例绘示的第一输出级的示意图；图3为根据本专利技术一实施例绘示的图2中的第一输出级的具体示意图；图4为根据本专利技术一实施例绘示的第二输出级的示意图；图5为根据本专利技术另一实施例绘示的另一方面的第一输出级的示意图；图6为根据本专利技术一实施例绘示的图5中的第一输出级的具体示意图；图7为根据本专利技术另一实施例绘示的另一方面的第二输出级的示意图；图8a为根据本专利技术一操作例所绘示的输出节点上的输出电压的示意图；以及图8b为根据本专利技术另一操作例所绘示的输出节点上的输出电压的示意图。[标号说明]100：电压移位器110：输入级120：第一输出级122：驱动模块1222：逻辑单元1224：前置驱动器124：检测模块126：去能模块1262：延迟单元1264：闩锁器120a：第一输出级122a：检测模块124a：保护模块130：第二输出级132：驱动模块1322：逻辑单元1324：前置驱动器134：检测模块136：去能模块1362：延迟单元1364：闩锁器130a：第二输出级132a：检测模块134a：保护模块T1：功率晶体管T2：箝位晶体管T3：晶体管T4：晶体管T5：功率晶体管T6：功率晶体管T7：箝位晶体管T8：晶体管T9：晶体管T10：晶体管T101：晶体管T11：功率晶体管T22：箝位晶体管T33：晶体管T44：晶体管T55：功率晶体管T66：功率晶体管T77：箝位晶体管T88：晶体管T99：晶体管T100：晶体管Co：负载电容C2：延迟电容C22：延迟电容R1：限流电阻R2：限流电阻R3：限流电阻R11：限流电阻R22：限流电阻R33：限流电阻IS1：电流源IS2：电流源IS11：电流源IS22：电流源VS1：电压源VS2：电压源VS3：电压源VS4：电压源VS11：电压源VS22：电压源VS33：电压源VS44：电压源Nout：输出节点N1：节点N2：节点N3：节点N4：节点N11：节点N22：节点N33：节点N44：节点VP：信号VN：信号VP2：信号VN2：信号V1：电压V2：电压V3：电压V4：电压V11：电压V22：电压V33：电压V44：电压Vo1：电压Vo2：电压VOUT：输出电压I1：电流I2：比较电流I3：比较电流I4：电流I5：电流I11：电流I22：比较电流I33：比较电流I44：电流I55：电流VGH：电压电平VGL：电压电平VDD：电压电平VSS：电压电平VMP：电压电平VMN：电压电平S1：检测信号S2：去能信号S3：控制信号S4：驱动信号S5：检测信号S11：检测信号S22：去能信号S33：控制信号S44：驱动信号S55：检测信号DT：放电时间CT：充电时间具体实施方式以下将以图式及详细叙述清楚说明本揭示内容的精神，任何所属
中具有通常知识者在了解本揭示内容的较佳实施例后，当可由本揭示内容所教示的技术，加以改变及修饰，其并不脱离本揭示内容的精神与范围。关于本文中所使用的『第一』、『第二』、…等，并非特别指称次序或顺位的意思，亦非用以限定本专利技术，其仅为了区别以相同技术用语描述的元件或操作。关于本文中所使用的『电性连接』或『耦接』，可指二或多个元件相互直接作实体或电性接触，或是相互间接作实体或电性接触，而『电性连接』或『耦接』还可指二或多个元件相互操作或动作。关于本文中所使用的用词(terms)，除有特别注明外，通常具有每个用词使用在此领域中、在此揭露的内容中与特殊内容中的平常意义。某些用以描述本揭露的用词将于下或在此说明书的别处讨论，以提供本领域技术人员在有关本专利技术的描述上额外的引导。图1为根据本专利技术一实施例绘示的电压移位器100的示意图。电压移位器100用以接收在第一操作电压范围(例如从0伏特至5伏特)下的一输入信号VIN，并产生在第二操作电压范围(例如从-20伏特至40伏特)下的一输出信号Vout。当注意到，在以下段落中，将以第一操作电压范围小于第二操作电压范围为例进行说明，然而本发本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有防短路功能的输出级，包括：一功率晶体管，包括一第一端、一第二端以及一栅极端，其中该功率晶体管的该第一端电性连接具有一第一参考电压电平的一电压源，该功率晶体管的该第二端电性连接一输出节点，且该功率晶体管的该栅极端用以接收一驱动信号；一检测模块，用以检测该输出节点上的一输出电压，以判断一短路情况是否发生，并在该短路情况下根据该输出节点上的该输出电压提供一检测信号；一去能模块，用以在该短路情况下根据该检测信号提供一去能信号，并用以操作性地在一时钟信号的每一周期中停止提供该去能信号；以及一驱动模块，用以根据该去能信号以及该时钟信号决定是否提供该驱动信号。

【技术特征摘要】
2013.09.26 US 14/037,4791.一种具有防短路功能的输出级，包括：一功率晶体管，包括一第一端、一第二端以及一栅极端，其中该功率晶体管的该第一端电性连接具有一第一参考电压电平的一电压源，该功率晶体管的该第二端电性连接一输出节点，且该功率晶体管的该栅极端用以接收一驱动信号；一检测模块，用以检测该输出节点上的一输出电压，以判断一短路情况是否发生，并在该短路情况下根据该输出节点上的该输出电压提供一检测信号；一去能模块，用以在该短路情况下根据该检测信号提供一去能信号，并用以操作性地在一时钟信号的每一周期中停止提供该去能信号；以及一驱动模块，用以根据该去能信号以及该时钟信号决定是否提供该驱动信号。2.根据权利要求1所述的具有防短路功能的输出级，其中该检测模块包括：一电流源，用以产生流经一操作节点的一第一比较电流；以及一电流镜，用以根据该输出节点上的该输出电压产生流经该操作节点的一第二比较电流；其中在该第一比较电流大于该第二比较电流的情况下，该操作节点被充/放电至一操作电压电平，以作为该检测信号。3.根据权利要求2所述的具有防短路功能的输出级，其中该电流镜包括：一第一晶体管，其中该第一晶体管的一第一端电性连接该第一晶体管的一栅极端；以及一第二晶体管，其中该第二晶体管的一第一端电性连接该操作节点，该第二晶体管的一第二端电性连接该第一晶体管的一第二端，且该第二晶体管的一栅极端电性连接该第一晶体管的该栅极端。4.根据权利要求3所述的具有防短路功能的输出级，其中该检测模块还包括：一箝位晶体管，电性连接于该输出节点与该第一晶体管的该第一端之间，其中该箝位晶体管用以将该第一晶体管的该栅极端上的一栅极电压箝位于一箝位电压电平以及一第二参考电压电平之间。5.根据权利要求4所述的具有防短路功能的输出级，其中该第一晶体管以及该第二晶体管皆包括一耐受电压，且该箝位电压电平与该第二参考电压电平之间的一电位差小于该第一晶体管或该第二晶体管的该耐受电压。6.根据权利要求3所述的具有防短路功能的输出级，其中该检测模块还包括：一限流电阻，电性连接于该第一晶体管的该第二端与具有一第二参考电压电平的一电压源之间，且该限流电阻用以减少在一正常情况下该电流镜的能量损耗。7.根据权利要求1所述的具有防短路功能的输出级，其中该去能模块包括：一延迟单元，用以在该短路情况下，操作性地延迟该检测信号，以产生该去能信号。8.根据权利要求7所述的具有防短路功能的输出级，其中该去能信号落后该检测信号一延迟时间，且该延迟时间大于或等于电性连接于该输出节点上的一负载电容的一充电时间或一放电时间。9.根据权利要求7所述的具有防短路功能的输出级，其中该去能模块还包括：一闩锁器，用以保持该去能信号提供至该驱动模块，并用以在该时钟信号的每一周期中，操作性地清除提供至该驱动模块的该去能信号。10.根据权利要求1所述的具有防短路功能的输出级，其中该驱动模块包括：一逻辑单元，用以接收该时钟信号与该去能信号，并用以根据该时钟信号与该去能信号提供一控制信号；以及一前置驱动器，用以接收该控制信号，并根据该控制信号提供该驱动信号至该功率晶体管。11.一种具有防短路功能的输出级，包括：一第一功率晶体管，包括一第一端、一第二端以及一栅极端，其中该第一功率晶体管的该第一端电性连接至具有一第一参考电压电平的一电压源，该第一功率晶体管的该第二端电性连接至一输出节点，且该第一功率晶体管的该栅极端用以接收一第一驱动信号；一第二功率晶体管，包括一第一端、一第二端以及一栅极端，其中该第二功率晶体管...

【专利技术属性】
技术研发人员：李秋平，
申请(专利权)人：原景科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾;71