电力开关过电流保护系统技术方案

一种电力开关过电流保护系统，所述系统包括：电力开关晶体管，所述电力开关晶体管被配置成将来自电源的电力电流输送到电力负载；电力开关驱动器，所述电力开关驱动器被配置成控制电力开关的接通/断开状态；过电流保护(OCP)电路，所述OCP电路用于检测电力电流的阈值；放电晶体管，所述放电晶体管被配置成使电力开关晶体管的寄生电容放电；以及系统状态机，所述系统状态机用于从OCP电路接收信号，所述信号被配置成根据电力电流的电平控制电力开关驱动器和放电晶体管的动作。

Over current protection system of power switch

【技术实现步骤摘要】
电力开关过电流保护系统
本文中所公开的各个示例性实施例涉及过电流保护(OCP)，且更具体地，涉及具有用于避免电感反冲的软关断机构的电力开关OCP系统。
技术介绍
在USB(通用串联总线)电力输送系统中，电力开关晶体管被设计成控制稳态电流从电源(例如，壁插头)输送到负载(例如，手机/平板电脑/笔记本电脑)。在大多数情况下，从电源到负载的电力开关晶体管存在长迹线或USB缆线。保护电路，如过电流保护，可被设计成检测过电流事件并关断电力开关晶体管以保护负载，如蜂窝电话、平板电脑、计算机等。在一些设计中，在关断的瞬时期间，电力电流以每微秒几安培的极快速率减小。这可能导致从迹线或USB线到电力开关晶体管的漏极侧的巨大感应反冲。感应反冲的能量可能足够高以损坏电力开关晶体管的电力开关系统和连接到电力开关晶体管的漏极侧的其它电路，如静电放电(ESD)保护电路。
技术实现思路
下文呈现各种实施例的简要概述。在以下概述中可以做出一些简化和省略，其意在突出和介绍各种实施例的一些方面，但不限制本专利技术的范围。在稍后的章节中将详细描述足以让本领域的普通技术人员能获得且使用本专利技术性概念的实施例。实施例包括一种电力开关过电流保护系统，所述系统包括：电力开关晶体管，所述电力开关晶体管被配置成将来自电源的电力电流输送到电力负载；电力开关驱动器，所述电力开关驱动器被配置成控制所述电力开关的接通/断开状态；过电流保护(OCP)电路，所述OCP电路用于检测所述电力电流的阈值；放电晶体管，所述放电晶体管被配置成使所述电力开关晶体管的寄生电容放电；以及系统状态机，所述系统状态机用于从所述OCP电路接收信号，所述信号被配置成根据所述电力电流的电平控制所述电力开关驱动器和放电晶体管的动作。当所述电力电流高于预定阈值时，所述OCP电路可触发过电流事件。所述系统状态机可被配置成当所述电力电流高于预定阈值时软关断所述电力开关晶体管。所述系统还可包括静电放电(ESD)保护电路，所述ESD保护电路安置于所述电源与所述电力开关晶体管之间，其中所述电力开关晶体管的所述软关断会保护所述ESD保护电路。当所述电力电流高于预定阈值时，所述系统状态机可接通所述放电晶体管并断开所述电力开关驱动器。当所述电力电流低于预定阈值时，所述系统状态机可断开所述放电晶体管并接通所述电力开关驱动器。所述过电流保护电路可与所述电力开关晶体管并联。所述系统状态机可与所述过电流保护电路串联。所述电力开关晶体管可以是延伸漏极晶体管。所述放电晶体管可以是延伸漏极晶体管。所述系统可包括电流镜，所述电流镜被配置成将所述电力开关晶体管的栅极电压与所述电力开关晶体管的输出电压隔离。所述电流镜的一个晶体管可直接连接到所述电力开关晶体管的栅极。实施例还包括一种方法，所述方法包括：检测进入电力开关晶体管的充电电流；确定所述充电电流的电平是否超出预定阈值；由过电流保护电路发信号通知系统状态机所述充电电流的状态；当所述充电电流超出所述预定阈值时接通放电晶体管；以及软关断电力开关晶体管以保护连接到所述电力开关晶体管的电子电路。可通过等式dV栅极/dt＝I放电/C计算所述电力开关晶体管的栅极电压的递减率，其中I放电是放电电流，且C是所述电力开关晶体管的寄生电容。所述方法可包括当切断驱动所述电力开关晶体管的电力开关驱动器时接通放电晶体管。所述方法可包括使用电力开关驱动器控制电力开关晶体管的接通状态。所述方法可包括使用系统状态驱动器控制所述电力开关驱动器的接通状态。受保护电子电路可包括ESD保护电路。可使用电流镜将所述电力开关晶体管的栅极电压与所述电力开关晶体管的输出电压隔离。所述电力开关晶体管可被配置成响应于电力缆线的拔掉和插入而软关断以减少所述电力缆线中的反冲电感。附图说明本专利技术的额外目标和特征当结合图式获取时将从以下详细描述和所附权利要求书中更加显而易见。尽管示出且描述若干实施例，但在每个附图中类似的参考数字识别类似的零件，在附图中：图1示出根据本文中描述的实施例的电力输送系统；且图2A到2F示出根据图1的具有硬关断的OCP电路的电力输送系统中的模拟结果；且图3A到3F示出根据图1的具有软关断的OCP的电力输送系统中的模拟结果。具体实施方式应理解，图式仅为示意性的且不按比例绘制。还应理解，贯穿图式使用的相同附图标记指示相同或相似的零件。描述和图式示出各种示例性实施例的原理。因此，将了解，本领域的技术人员将能够设计各种布置，尽管本文中未明确地描述或示出所述布置，但其体现本专利技术的原理且包括于本专利技术的范围内。此外，本文中所引述的所有例子主要明确地意图出于教学目的以辅助读者理解本专利技术的原理和由专利技术人所提供用于深化本领域的概念，且所有例子应视为并不限制此类特定引述例子和条件。另外，除非另外指明(例如，“或另外”或“或在替代方案中”)，否则如本文中所使用的术语“或”是指非排他性的“或”(即，“和/或”)。此外，本文中所描述的各种实施例未必相互排斥，这是因为一些实施例可与一个或多个其它实施例组合，从而形成新的实施例。例如“第一”、“第二”、“第三”等描述词不意图限制所论述元件的次序，且用于区分一个元件与下一元件，且通常可互换。例如最大值或最小值的值可基于本申请被预先确定且设置为不同值。根据本文中所描述的实施例，为了保护电力开关晶体管系统免受缆线感应反冲的损坏，设置软关断机构来控制电力开关晶体管的关断。因此，电力电流递减率受到控制并降低以减少感应反冲。图1示出根据本文中描述的实施例的电力输送系统100。电力输送系统100包括电源105、电力开关系统110和负载107。电源105，例如壁插头或移动充电器，可通过输入线或缆线128连接到电力开关系统110，并供应电力电流118。电力电流118可以是电池充电电流。输入缆线128可具有与其相关联的电阻102和电感103。控制开关150可表示将电源105断开连接和连接到电力开关系统110的能力，从而模拟使用者经由缆线128将USB端口重复地拔掉和插入到电源105的行为。电力开关系统110可通过电线128、负载电阻108连接到负载107并与负载电容109并联。电力开关系统110可包括输入电容器123、输出电容器124、静电放电(ESD)保护电路130和电力开关晶体管115。电力开关系统110可邻近负载107装置的输入端安置，所述输入端例如连接到笔记本电脑、移动电话、个人计算机等的USB端口。电力开关晶体管115可由电力开关驱动器135驱动。为了监测可由拔掉和插入USB线所产生的高电流，可通过过电流保护(OCP)电路120监测电力开关晶体管115。OCP电路120可被设计在相同基板的电力开关晶体管115上以保护负载107。OCP电路120可被配置成与电力开关晶体管115并联。如果进入电力开关晶体管115的电流确定为在预定阈值以上，那么OCP电路120对电力开关晶体管1本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电力开关过电流保护系统，其特征在于，包括：/n电力开关晶体管，所述电力开关晶体管被配置成将来自电源的电力电流输送到电力负载；/n电力开关驱动器，所述电力开关驱动器被配置成控制所述电力开关的接通/断开状态；/n过电流保护(OCP)电路，所述OCP电路用于检测所述电力电流的阈值；/n放电晶体管，所述放电晶体管被配置成使所述电力开关晶体管的寄生电容放电；以及/n系统状态机，所述系统状态机用于从所述OCP电路接收信号，所述信号被配置成根据所述电力电流的电平控制所述电力开关驱动器和放电晶体管的动作。/n

【技术特征摘要】
20181025 US 16/171,0121.一种电力开关过电流保护系统，其特征在于，包括：
电力开关晶体管，所述电力开关晶体管被配置成将来自电源的电力电流输送到电力负载；
电力开关驱动器，所述电力开关驱动器被配置成控制所述电力开关的接通/断开状态；
过电流保护(OCP)电路，所述OCP电路用于检测所述电力电流的阈值；
放电晶体管，所述放电晶体管被配置成使所述电力开关晶体管的寄生电容放电；以及
系统状态机，所述系统状态机用于从所述OCP电路接收信号，所述信号被配置成根据所述电力电流的电平控制所述电力开关驱动器和放电晶体管的动作。


2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，当所述电力电流高于预定阈值时，所述OCP电路触发过电流事件。


3.一种方法，其特征在于，包括：
检测进入电力开关晶体管的充电电流；
确定所述充电电流的电平是否超出预定阈值；
由过电流保护电路发信号通知系统状态机所述充电电流的状态；
当所述充电电流超出所述预定阈值时接通放电晶体管；以及
软关断电力...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘晓群，马旦·莫汉·丽迪·维穆拉，
申请(专利权)人：恩智浦有限公司，
类型：发明
国别省市：荷兰;NL