具有实时故障检测功能的端口控制器制造技术

一种端口控制器电路，通过在电源开关的接通状态期间调节电源开关的控制电压，来实现对电源通路短路故障的监视和检测。当电源开关的控制电压被调节到超出允许范围的电压水平时，表示出现故障。端口控制器电路实现实时监控，在启用电源通路时，可以检测到电源通路中的短路，并且可以使用故障条件禁用多端口系统中的其他端口控制器电路。在一个实施例中，端口控制器电路包括形成电源通路的一对背靠背晶体管，并且实时故障检测方案被应用于独立地控制每个晶体管，以便确定任一晶体管是否具有故障状况。状况。状况。

【技术实现步骤摘要】
具有实时故障检测功能的端口控制器


[0001]本专利技术涉及一种多端口系统中的短路检测和保护，尤其涉及一种多端口系统中的实时故障检测和报告。

技术介绍

[0002]笔记本电脑等电子系统，通常包括一个或多个串行端口，例如通用串行总线(USB)端口，用于串行数据通信以及与外部设备的电力传输。在一些示例中，可充电便携式设备需要一个外部电源为其电池充电，USB端口由于可用的总线电源而成为一种方便的充电方式。随着USB
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C标准和USB电源传输(USB
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PD)标准的推出，使用USB端口的电源传输得到了进一步普及。USB
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PD标准是处理更高功率的规范，允许一系列设备通过USB连接快速充电。USB
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PD标准通过促进两个设备之间的通讯来协调电力契约，这样它们就可以确定从充电器中可以提取多少电量。电源传输从5V设置开始，最高可配置为20V。USB
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PD标准可使用标准USB
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C电缆提供高达60W的电源。USB电源传输的另一个特点是它允许电源双向流动，不需要根据电路或连接设置方向。
[0003]例如掌上计算机、掌上扩展底座、串行集线器、充电器或适配器等设备，都含有一个或多个支持电源传输的端口。这些端口有时称为电源传输充电端口。在并行多端口系统中，每个端口都与一个端口控制器相连，以便在端口提供电源控制和保护功能。电力输送端口控制器在端口处连接电力供应器和电力消耗器，并且使得设备之间能够通讯以建立电力契约。端口控制器的实现通常包括故障检测和保护，以确保一个端口的故障不会对另一个端口或连接的设备造成灾难性损坏。

技术实现思路

[0004]本专利技术涉及一种端口控制器电路，配置控制第一端子和第二端子之间的电源通路上的功率传输，该控制器电路包括：
[0005]第一和第二晶体管串联在第一端子和第二端子之间，第一晶体管的控制端子接收第一栅极电压，第二晶体管的控制端子接收第二栅极电压；
[0006]第一栅极电压调制器电路，配置产生所述的第一栅极电压，在第一晶体管的第一电流端子和第二电流端子之间保持预定电压差；
[0007]第一比较器电路，配置比较作为第一晶体管的控制端子和第一电流端子之间的电压的第一电压与第一比较器电压，并根据第一电压低于第一比较器电压时，生效第一比较器输出信号；
[0008]第二栅极电压调制器电路，配置产生所述的第二栅极电压，在第二晶体管的第一电流端子和第二电流端子之间保持预定电压差；
[0009]第二比较器电路，配置比较作为第二晶体管的控制端子和第一电流端子之间的电压的第二电压与第一比较器电压，并根据第二电压低于第一比较器电压时，生效第二比较器输出信号。
[0010]其中生效相应的第一或第二比较器电路的第一或第二比较器输出信号，以指示相应的第一或第二晶体管处的故障状况。
[0011]其中第一比较器电压的电压值小于第一和第二晶体管的阈值电压。
[0012]其中第一比较器电路具有一个负输入端子耦合到第一晶体管的栅极端子、一个正输入端子通过提供第一比较器电压的电压源耦合到第一晶体管的第一电流端子，以及一个输出端子提供第一比较器输出信号；第二比较器电路具有一个负输入端子耦合到第二晶体管的栅极端子、一个正输入端子通过提供第一比较器电压的电压源耦合到第二晶体管的第一电流端子和一个输出端子提供第二比较器输出信号。
[0013]其中第一晶体管的第一电流端子连接到第一端子，第二晶体管的第一电流端子连接到第二端子，第一晶体管的第二电流端子连接到第二晶体管的第二电流端子。
[0014]其中第一栅极电压调制器电路和第二栅极电压调制器电路包括：
[0015]一个第一放大器电路，配置接收在第一晶体管的第二电流端子处的电压和在第一晶体管的第一电流端子处的电压迭加第一调制电压，所述第一放大器电路产生作为第一栅极电压的输出电压，以驱动所述第一晶体管到工作点，保持所述第一晶体管的第一电流端子和第二电流端子之间的预定电压差；以及
[0016]一个第二放大器电路，配置接收在所述第二晶体管的第一电流端子处的电压和在所述第二晶体管的第二电流端子处迭加所述第一调制电压的电压，所述的第二放大器电路产生作为所述第二栅极电压的输出电压，以驱动所述第二晶体管到工作点，从而在所述第二晶体管的第一电流端子和第二电流端子之间保持预定的电压差。
[0017]其中第一栅极电压调制器电路和第二栅极电压调制器电路包括：
[0018]一个第一放大器电路，配置接收在第一晶体管的第二电流端子处的电压和在第一晶体管的第一电流端子处的电压迭加第一调制电压，所述的第一放大器电路产生作为第一栅极电压的输出电压，以驱动所述第一晶体管到工作点，保持所述第一晶体管的所述第一电流端子和所述第二电流端子之间的预定电压差；以及
[0019]一个第二放大器电路，配置接收在所述第二晶体管的所述第一电流端子处的电压和在所述第一晶体管的所述第一电流端子处的电压迭加第二调制电压，所述的第二放大器电路产生作为所述第二栅极电压的输出电压，以驱动所述第二晶体管到工作点，从而在所述第一晶体管的第一电流端子和所述第二晶体管的第一电流端子之间保持预定电压差的两倍。
[0020]其中第一晶体管的第二电流端子连接到第一端子，第二晶体管的第二电流端子连接到第二端子，第一晶体管的第一电流端子连接到第二晶体管的第一电流端子。
[0021]其中第一栅极电压调制器电路和第二栅极电压调制器电路包括：
[0022]一个第一放大器电路，配置接收在第一晶体管的第一电流端子处的电压和在第一晶体管的第二电流端子处的电压迭加第一调制电压，所述的第一放大器电路产生作为第一栅极电压的输出电压，以驱动所述第一晶体管到工作点，保持所述第一晶体管的第一电流端子和第二电流端子之间的预定电压差；以及
[0023]一个第二放大器电路，配置接收在第二晶体管的第二电流端子处的电压和在第二晶体管的第一电流端子处的电压迭加所述第一调制电压，所述的第二放大器电路产生作为所述第二栅极电压的输出电压，以驱动所述第二晶体管到工作点，从而在所述第二晶体管
的第一电流端子和第二电流端子之间保持预定电压差。
[0024]其中第一比较器电压是第一和第二晶体管阈值电压的50
‑
90％。
[0025]其中第一栅极电压调制器电路和第二栅极电压调制器电路包括：
[0026]配置一个第一放大器电路，用于接收在第一晶体管的第一电流端子处的电压和在第一晶体管的第二电流端子处的电压迭加第一调制电压，所述的第一放大器电路产生作为第一栅极电压的输出电压，以驱动所述第一晶体管到工作点，保持所述第一晶体管的第一电流端子和第二电流端子之间的预定电压差；以及
[0027]配置一个第二放大器电路，用于接收在所述第二晶体管的所述第二电流端子处的电压和在所述第一晶体管的所述第二电流端子处的电压迭加第二调制电压，所述的第二放大器电路产生作为所述本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种端口控制器电路，配置控制第一端子和第二端子之间的电源通路上的功率传输，该控制器电路包括：第一和第二晶体管串联在第一端子和第二端子之间，第一晶体管的控制端子接收第一栅极电压，第二晶体管的控制端子接收第二栅极电压；第一栅极电压调制器电路，配置产生所述的第一栅极电压，在第一晶体管的第一电流端子和第二电流端子之间保持预定电压差；第一比较器电路，配置比较作为第一晶体管的控制端子和第一电流端子之间的电压的第一电压与第一比较器电压，并根据第一电压低于第一比较器电压时，生效第一比较器输出信号；第二栅极电压调制器电路，配置产生所述的第二栅极电压，在第二晶体管的第一电流端子和第二电流端子之间保持预定电压差；第二比较器电路，配置比较作为第二晶体管的控制端子和第一电流端子之间的电压的第二电压与第一比较器电压，并根据第二电压低于第一比较器电压时，生效第二比较器输出信号。2.如权利要求1所述的端口控制器电路，其中生效相应的第一或第二比较器电路的第一或第二比较器输出信号，以指示相应的第一或第二晶体管处的故障状况。3.如权利要求1所述的端口控制器电路，其中第一比较器电压的电压值小于第一和第二晶体管的阈值电压。4.如权利要求1所述的端口控制器电路，其中第一比较器电路具有一个负输入端子耦合到第一晶体管的栅极端子、一个正输入端子通过提供第一比较器电压的电压源耦合到第一晶体管的第一电流端子，以及一个输出端子提供第一比较器输出信号；第二比较器电路具有一个负输入端子耦合到第二晶体管的栅极端子、一个正输入端子通过提供第一比较器电压的电压源耦合到第二晶体管的第一电流端子和一个输出端子提供第二比较器输出信号。5.如权利要求1所述的端口控制器电路，其中第一晶体管的第一电流端子连接到第一端子，第二晶体管的第一电流端子连接到第二端子，第一晶体管的第二电流端子连接到第二晶体管的第二电流端子。6.如权利要求5所述的端口控制器电路，其中第一栅极电压调制器电路和第二栅极电压调制器电路包括：一个第一放大器电路，配置接收在第一晶体管的第二电流端子处的电压和在第一晶体管的第一电流端子处的电压迭加第一调制电压，所述第一放大器电路产生作为第一栅极电压的输出电压，以驱动所述第一晶体管到工作点，保持所述第一晶体管的第一电流端子和第二电流端子之间的预定电压差；以及一个第二放大器电路，配置接收在所述第二晶体管的第一电流端子处的电压和在所述第二晶体管的第二电流端子处迭加所述第一调制电压的电压，所述的第二放大器电路产生作为所述第二栅极电压的输出电压，以驱动所述第二晶体管到工作点，从而在所述第二晶体管的第一电流端子和第二电流端子之间保持预定的电压差。7.如权利要求5所述的端口控制器电路，其中第一栅极电压调制器电路和第二栅极电压调制器电路包括：
一个第一放大器电路，配置接收在第一晶体管的第二电流端子处的电压和在第一晶体管的第一电流端子处的电压迭加第一调制电压，所述的第一放大器电路产生作为第一栅极电压的输出电压，以驱动所述第一晶体管到工作点，保持所述第一晶体管的所述第一电流端子和所述第二电流端子之间的预定电压差；以及一个第二放大器电路，配置接收在所述第二晶体管的所述第一电流端子处的电压和在所述第一晶体管的所述第一电流端子处的电压迭加第二调制电压，所述的第二放大器电路产生作为所述第二栅极电压的输出电压，以驱动所述第二晶体管到工作点，从而在所述第一晶体管的第一电流端子和所述第二晶体管的第一电流端子之间保持预定电压差的两倍。8.如权利要求1所述的端口控制器电路，其中第一晶体管的第二电流端子连接到第一端子，第二晶体管的第二电流端子连接到第二端子，第一晶体管的第一电流端子连接到第二晶体管的第一电流端子。9.如权利要求8所述的端口控制器电路，其中第一栅极电压调制器电路和第二栅极电压调制器电路包括：一个第一放大器电路，配置接收在第一晶体管的第一电流端子处的电压和在第一晶体管的第二电流端子处的电压迭加第一调制电压，所述的第一放大器电路产生作为第一栅极电压的输出电压，以驱动所述第一晶体管到工作点，保持所述第一晶体管的第一电流端子和第二电流端子之间的预定电压差；以及一个第二放大器电路，配置接收在第二晶体管的第二电流端子处的电压和在第二晶体管的第一电流端子处的电压迭加所述第一调制电压，所述的第二放大器电路产生作为所述第二栅极电压的输出电压，以驱动所述第二晶体管到工作点，从而在所述第二晶体管的第一电流端子和第二电流端子之间保持预定电压差。10.如权利要求6或9所述的端口控制器电路，其中第一比较器电压是第一和第二晶体管阈值电压的50
‑
90％。11.如权利要求8所述的端口控制器电路，其中第一栅极电压调制器电路和第二栅极电压调制器电路包括：配置一个第一放大器电路，用于接收在第一晶体管的第一电流端子处的电压和在第一晶体管的第二电流端子处的电压迭加第一调制电压，所述的第一放大器电路产生作为第一栅极电压的输出电...

【专利技术属性】
技术研发人员：迈克尔，
申请(专利权)人：万国半导体国际有限合伙公司，
类型：发明
国别省市：