过压保护电路及设备制造技术

公开了过压保护电路及设备。示例涉及过压保护电路(10)，该过压保护电路(10)用于适于至少传送电能的设备接口(102)的。过压保护电路(10)包括第一端子和第二端子(12，14)以及常通晶体管(20)。常通晶体管(20)电耦合到第一端子和第二端子(12，14)。过压保护电路(10)还包括控制电路(30)，控制电路(30)被配置成根据第一端子(12)处的电压和第二端子(14)处的电压中的至少一个来关断常通晶体管(20)。另外的示例涉及包括接口(102)和过压保护电路(10)的设备(100)。过压保护电路(10)的第一端子(12)电耦合到接口(102)。

【技术实现步骤摘要】
过压保护电路及设备
示例涉及过压保护电路，例如用于适于至少传送电能的设备接口。其他示例涉及一种可包括用于至少传送电能的接口和过压保护电路的设备。
技术介绍
在客户电子设备中，例如移动电话中，提供接口以启用至少对设备充电的电源。例如，可以经由公共接口或连接启用电源和数据交换这两者。例如，这样的接口(例如，数据和电源接口)可以在对设备进行充电的同时实现设备的同步。例如，通过USBtype-C接口对消费者设备进行快速充电或高速充电在今天越来越流行。例如，用于快速充电的USB功率输出(PD)协议可支持高达20V的充电电压。然而，并非所有设备都可以被配置为使用这种高电压电源来充电。因此，一些设备可能需要过压保护(OVP)，例如，以避免由于高压(例如20V)充电器而损坏设备。此外，在USB功率输出应用中，对USBtype-C接口的配置通道(CC)引脚的过压保护可能是必要的。这种USBtype-C接口中的配置通道引脚(例如CC触点)可能具有接触高充电电压的风险(例如，由于CC引脚和电源引脚之间的短路)，并且可能导致损坏。配置通道引脚与电源充电VBUS引脚相邻小的引脚间距(例如0.5mm)，并且配置通道引脚控制器芯片的电压容限仅为6V。例如，当出现VBUS短路时，可能需要保护配置通道引脚免受高压影响。例如，在最差情况下，20V的最高充电电压加上环效应，能导致配置通道引脚处的电压高达40V。在正常工作模式下，配置通道引脚可用于DC耦合的双向设备连接方向检测，例如同样在电池耗尽的情况下，或用于外部连接设备的5V/1W电源(VCONN功能)。存在用于设备接口的过压保护设备，然而已知的概念例如可能是复杂和低效的。
技术实现思路
可能需要与设备接口的过压保护相关的改进的概念。示例涉及用于适于至少传送电能的设备接口的过压保护电路。过压保护电路包括第一端子和第二端子。过压保护电路还包括常通晶体管。常通晶体管的漏极触点被电耦合到第一端子，并且常通晶体管的源极触点被电耦合到第二端子。此外，过压保护电路包括控制电路，控制电路被配置成根据第一端子处的电压和第二端子处的电压中的至少一个来关断常通晶体管。示例涉及一种包括用于传送至少电能的接口和过压保护电路的设备。过压保护电路的第一端子被电耦合到该接口。由于所提供的过压保护电路，可以有效地保护设备的接口不受过压的影响。附图说明以下将仅通过示例的方式并参考附图来描述设备和/或方法的一些示例，其中图1示出过压保护电路的示意性示例；图2示出包括过压保护电路的设备的示意性示例；图3示出过压保护电路的示例性电路设计；图4a至图4c示出集成氮化镓硅芯片的过压保护电路示例；以及图5示出USB兼容设备，具有过压保护电路和USB控制器芯片。具体实施方式现在将参考附图更全面地描述各种示例，其中示出了一些示例。在附图中，为了清楚起见，线、层和/或区域的厚度可以被夸大。因此，尽管其他示例能够实现各种修改和替代形式，但是在附图中示出了其一些特定示例，并且随后将对其进行详细描述。然而，该详细描述并不将其他示例限制于所描述的特定形式。其他示例可以覆盖落入本公开范围内的所有修改、等同物和替代。贯穿附图的描述，相同或相似的标号表示相同或相似的元件，当相互比较时，这些元件可以相同地或以修改的形式实现，同时提供相同或相似的功能。应当理解，当元件被称为连接或耦合到另一元件时，元件可以经由一个或多个中间元件直接连接或耦合。如果使用“或”组合两个元件A和B，则这将被理解为公开了所有可能的组合，即仅A、仅B以及A和B，如果没有另外明确或隐含地限定时。用于相同组合的备选表述是“A和B中的至少一个”或“A和/或B”。加以必要修改，这同样适用于两个以上元件的组合。本文中用于描述特定示例的术语并不旨在限制其它示例。每当使用诸如一、一个和该的单数形式并且仅使用单个元件既不显式地也不隐式地限定为强制时，其他示例也可以使用多个元件来实现相同的功能。类似地，当功能随后被描述为使用多个元件来实现时，其他示例可以使用单个元件或处理实体来实现相同的功能。将进一步理解，术语“包括”、“构成”、“包含”和/或“具有”在使用时指定所述特征、整数、步骤、操作、过程、动作、元件和/或组件的存在，但不排除一个或多个其它特征、整数、步骤、操作、过程、动作、元件、组件和/或其任何组的存在或添加。除非另有限定，否则所有术语(包括技术术语和科学术语)在本文中以其示例所属领域的普通含义使用。-为了向适于传送至少电能的设备接口(例如，被配置成用于数据传输和电源供应这两者的接口，如USBtype-C的接口)提供过压保护，可以使用不同的选择。例如，配置通道引脚的过压保护的第一选择可以是使用有源开关。例如，如果检测到高于电压阈值的电压，则有源开关可断开配置通道引脚与必须被保护以防过压的控制器之间的连接。这种有源开关可能需要额外的电力供应，例如它可能消耗来自电池的电力。此外，当电池断电时(例如在电池无电情况期间)可能需要复杂的控制逻辑。电源迹线可能会进一步引入PCB设计的复杂性。此外，有源开关可能需要高压片外电容器来降低环效应。配置通道引脚的过压保护的第二选择可以是使用齐纳(Zener)二极管。例如，如果不能在短时间内消除过压保护事件，则可能不得不考虑使用巨大的齐纳二极管。例如，耗散的功率可能会损坏齐纳二极管本身。此外，例如，产生的热量可能损坏PCB。下面，描述用于设备接口的过压保护(OVP)的改进概念。图1示出了用于适于传送至少电能的设备接口的过压保护电路10的示意性示例。过压保护电路10包括第一端子12和第二端子14。过压保护电路10还包括常通晶体管20，其中常通晶体管20的漏极触点被电耦合到第一端子12，以及常通晶体管20的源极触点被电耦合到第二端子14。此外，过压保护电路10包括控制电路30，控制电路30被配置成根据第一端子12处的电压和第二端子14处的电压中的至少一个，来关断常通晶体管20。例如，可以仅使用第一端子12处的电压来经由控制电路30控制常通晶体管20。通过提供所提出的过压保护电路10，可以有效地保护包括设备接口的设备免受过压的影响。可以经由设备接口对设备(例如便携式设备)充电。当在设备接口处施加被检测为潜在危险(例如被检测为高于允许的最大电压时)的电压(例如电源电压，例如充电电压)时，常通晶体管20可被关断以将设备的部件与所施加的电压(例如过压)电隔离，例如为了保护这些部件免受由于过压而造成的损坏。过压保护电路10可用于包括独立于设备的设计的设备接口的任何设备，因此产生使用过压保护电路10的高度灵活性。例如，常通晶体管20可以在不需要外部电源的情况下实现第一端子12和第二端子14之间的电连接。过压保护电路10还可以在设备不能为过压保护电路10提供电力的情况下起作用，例如，当包括设备接口的设备的能量存储为空的情况下起作用。因此，可以通过接口对空能量存储的设备进行充电，同时可以通过过压保护本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种过压保护电路(10)，用于适于至少传送电能的设备接口(102)，所述过压保护电路(10)包括：/n第一端子(12)和第二端子(14)；/n常通晶体管(20)，其中所述常通晶体管(20)的漏极触点(D)被电耦合到所述第一端子(12)，并且所述常通晶体管(20)的源极触点(S)被电耦合到所述第二端子(14)；以及/n控制电路(30)，被配置为根据所述第一端子(12)处的电压和所述第二端子(14)处的电压中的至少一个，来关断所述常通晶体管(20)。/n

【技术特征摘要】
20200122 EP 20153136.51.一种过压保护电路(10)，用于适于至少传送电能的设备接口(102)，所述过压保护电路(10)包括：
第一端子(12)和第二端子(14)；
常通晶体管(20)，其中所述常通晶体管(20)的漏极触点(D)被电耦合到所述第一端子(12)，并且所述常通晶体管(20)的源极触点(S)被电耦合到所述第二端子(14)；以及
控制电路(30)，被配置为根据所述第一端子(12)处的电压和所述第二端子(14)处的电压中的至少一个，来关断所述常通晶体管(20)。


2.根据权利要求1所述的过压保护电路(10)，
其中所述常通晶体管(20)是氮化镓晶体管。


3.根据权利要求1所述的过压保护电路(10)，
其中所述常通晶体管(20)是耗尽型硅场效应晶体管。


4.根据前述权利要求中任一项所述的过压保护电路(10)，
其中所述控制电路(30)被配置为：如果所述第一端子(12)处的电压和所述第二端子(14)处的电压中的至少一个达到电压阈值或上升到所述电压阈值以上，则关断所述常通晶体管(20)。


5.根据前述权利要求中任一项所述的过压保护电路(10)，
其中所述控制电路(30)包括电压检测电路(40)，所述电压检测电路(40)被配置为：取决于所述第一端子(12)处的电压或所述第二端子(14)处的电压是高于还是低于所述电压阈值而提供具有电压电平的检测信号。


6.根据权利要求5所述的过压保护电路(10)，
其中所述电压检测电路(40)包括串联连接的二极管(42)和分压器(R1，R2)，其中所述检测信号由所述分压器(R1，R2)提供。


7.根据权利要求6所述的过压保护电路(10)，
其中所述二极管(42)是齐纳二极管。<...

【专利技术属性】
技术研发人员：方杰，H·G·海斯，
申请(专利权)人：英飞凌科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE