过电压保护电路、保护电路免于过电压的方法以及具有该过电压保护电路的半导体设备技术

在所公开的过电压保护电路中，当过电压检测电路检测到输入电压等于或高于预定最大电压时，开关元件被关断以防止输入电压从过电压保护电路输出。通过使用电阻器分压输入电压而得到的电压被从过电压保护电路输出。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种保护电路免于输入到输入端的过电压的过电压保护电 路、保护电路免于过电压的方法、以及具有该过电压保护电路的半导体设备。具体来讲，本专利技术涉及一种适于装入到由AC适配器供电的设备中的过电压 保护电路。
技术介绍
当前，装有可充电电池的电气设备被广泛地使用，比如蜂窝电话、数字 相机等。当AC适配器连接到这样的设备时，该设备可以靠AC适配器提供 的电力工作，并且同时可充电电池可以被充电。随着这样的设备被更广泛地 使用，具有不同输出电压的各种AC适配器也开始被使用。由于只有有限类 型的用于AC适配器的连接器可用，因此输出不同电压的AC适配器会具有 同一类型的连接器。因此，不合适的AC适配器有可能会被错误地连接到电 器设备。如果输出高于电器设备中半导体器件的耐受电压的电压的AC适配 器被连接到该设备，则该半导体器件会受损或坏掉。为了消除上述缺点，已经开发了图1中所示的过电压保护电路(参见以 下列出的专利相关文件)。在图l中，过电压保护电路113由以下部分组成 电阻器Rlll、 R112,被配置为将从AC适配器111输出的电压进行分压；电 阻器R113;齐纳二极管Dlll，其生成参考电压；比较器114，其将通过分压 来自AC适配器111的电压而得到的分压电压与参考电压进行比较；以及开 关元件Mlll，其被控制以根据来自比较器114的输出电压而接通/断开。另 外，电阻器R114用作连接到比较器114的输出端的偏压电阻器，而二极管 D112表示组成开关元件M111的PMOS晶体管的寄生二极管。当输出适当电压的AC适配器111净皮连接到过电压保护电路113时，比 较器114处的输入IN1的电势低于输入IN2的电势。在这种情况下，比较器 114输出低电平信号，以使开关元件Mlll接通，这使得从AC适配器111输出的电压能够被施加到设备主体112。另一方面，当输出更高电压的AC适配 器111被意外地连接到过电压保护电路113时，比较器114处的输入IN1的 电势高于输入IN2的电势。在这种情况下，比较器114输出高电平信号，以 使开关元件Mlll关断，这防止了更高的电压被施加到设备主体112。图2示出了另一种相关技术的过电压保护电路(参见以下列出的专利相 关文件2)。参考图2，所示电路包括过电压保护电路部分121和CMOS IC电 路部分122。过电压保护电路部分121和CMOS IC电路部分122共享半导体 基底。半导体设备的外部端子131、 132被连接到外部电源(未示出)。端子 133、 134是半导体设备的内部端子，并用作CMOS集成电路(IC) 122的电 源端。过电压保护电路部分121由以下部分组成电阻器R121、 R122，其分 压电源电压；p型金属氧化物半导体(PMOS)晶体管M121和电阻器R123, 其组成逆变器；以及开关元件M122。当端子131、 132两端施加合适的电压时，电阻器R122的端子两端的电 压低于PMOS晶体管M121的阈值电压。因此，PMOS晶体管保持截 止，从而在电阻器R123两端的电压为大约0伏，这使得由PMOS晶体管组 成的开关元件M122保持导通，然后输入到端子131的电压被输出到端子133， 由此将电力提供给CMOS IC 122 。另一方面，当端子131、 132两端施加更高的电压并且施加到电阻器R122 的端子两端的电压变得高于阈值电压时，PMOS晶体管M121被导通。然后， 电阻器R123两端的电压变得基本上等于来自AC适配器111的电压，这使得 PMOS晶体管M122截止，由此阻止将电力提供给CMOS IC 122。专利相关文件1日本专利申请公开说明书No. 2002-218645。专利相关文件2日本专利申请公开说明书No. 2002-313949。专利相关文件3日本专利申请公开说明书No. 2003-303890。
技术实现思路
在上述电^f各中，图1的开关元件Mlll和图2的开关元件M122中使用 的晶体管必须具有高耐受电压。此外，由于晶体管必须使大电流能够流过设备主体112或CMOS IC电路122，所以那些晶体管趋向于在尺寸上很大。具 体来讲，由于耐受电压和电流驱动能力是一种折衷关系，必须具有高耐受电 压的晶体管为了同时实现高电流驱动能力而需要较大的尺寸。例如，当与具有7伏最大额定耐受电压和850 mA的电流驱动能力的晶体管相比时，具有 15伏最大额定耐受电压和850 mA的电流驱动能力的晶体管需要大十倍的面 积。也就是说，当相关技术过电压保护电路被集成到IC芯片时，存在芯片必 须较大和昂贵的缺点。考虑上述情况而进行了本专利技术，并且本专利技术可以提供一种过电压保护电 路、 一种保护电路免于过电压的方法以及具有能够减小芯片尺寸和生产成本 的过电压保护电路的半导体设备。根据本专利技术的第一方面，提供一种保护电路，其被配置为在输入电压变 得高于或等于预定电压时切断到预定电路的输入电压。保护电路由以下部分 组成开关，被配置为接通以使输入电压能够被输出到预定电路、或者关断 以阻止输入电压被输出到预定电路；检测电路部分，被配置为检测输入电压， 并使得在所检测的电压高于或等于预定电压时关断开关；以及降低电压 (reduced voltage )生成电路部分，被配置为在关断开关时将降低电压输出到 预定电路，该降低电压#4居输入电压而变化。另外，输入电压检测电路部分在所检测到的电压低于预定电压时使开关 允许输入电压被输出。降低电压生成电路部分可以生成低于或等于预定电路的耐受电压的降低 电压。具体来讲，降低电压生成电路部分可以由将输入电压分压以输出分压后更具体地讲，降低电压生成电路部分可以通过二等分(halve)输入电压 并输出二等分后的电压来生成降低电压。以及连接在开关的输出端和接地端之间的第二电阻器。在这种情况下，当开 关接通时，第一电阻器被短路，由此防止了分压电压被输出。才全测信号生成电路部分在输入电压4全测电路部分使开关关断时生成指示输入 电压高于或等于预定电压的过电压检测信号，并将该过电压检测信号输出到 预定电路。开关、输入电压检测电路部分和降低电压生成电路部分可以被集成到一 个IC芯片中。此外，开关、输入电压检测电路部分、降低电压生成电路部分和过电压 检测信号生成电路部分可以被集成到一个IC芯片中。具体来讲，开关可以由能够根据输入到晶体管的控制电极的控制信号导 通/截止的晶体管组成。根据本专利技术的第二方面，提供一种用于保护预定电路免于过电压的方法。该方法包括以下步骤关断开关，以便在输入电压高于或等于预定电压时阻 止输入电压被从开关的输出端输出；以及将降低电压输出到预定电路的输出 端，该降低电压根据输入电压而变化。另外，该方法还包括在输入电压低于预定电压时接通开关以便将输入电 压输出到预定电路的步骤。在输出降低电压的步骤中，低于或等于预定电路的耐受电压的降低电压 可以被输出。具体来讲，在输出降低电压的步骤中，降低电压通过分压输入电压来生 成。更具体地讲，降低电压通过二等分输入电压来生成。该方法还包括在开关被关断时将指示输入电压高于或等于预定电压的过 电压检测信号输出到预定电路的步骤。.根据本专利技术的第三实施例，还提供一种半导体设备，由以下部分组成 内部电路，具本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种保护电路，被配置为在输入电压变得高于或等于预定电压时切断到预定电路的输入电压，该保护电路包括：　开关，其被配置为接通以允许输入电压被输出到预定电路和关断以阻止输入电压被输出到预定电路中的一种；　检测电路部分，其被配置为检测输入电压，并使得所述开关在所检测的电压高于或等于预定电压时关断；以及　降低电压生成电路部分，其被配置为在所述开关关断时根据输入电压生成降低电压，并将该降低电压输出到预定电路。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】JP 2006-6-6 157454/20061.一种保护电路，被配置为在输入电压变得高于或等于预定电压时切断到预定电路的输入电压，该保护电路包括开关，其被配置为接通以允许输入电压被输出到预定电路和关断以阻止输入电压被输出到预定电路中的一种；检测电路部分，其被配置为检测输入电压，并使得所述开关在所检测的电压高于或等于预定电压时关断；以及降低电压生成电路部分，其被配置为在所述开关关断时根据输入电压生成降低电压，并将该降低电压输出到预定电路。2.根据权利要求1所述的过电压保护电路，其中，所述输入电压检测电3. 根据权利要求1所述的过电压保护电路，其中，所述降低电压生成电 路部分生成低于或等于预定电路的耐受电压的降低电压。4. 根据权利要求1所述的过电压保护电路，其中，所述降低电压生成电 路部分由电压分压器电路部分组成，该电压分压器电路部分在所述开关关断 时将输入电压进行分压以便将分压电压输出到预定电路。5. 根据权利要求1所述的过电压保护电路，其中，所述降低电压生成电分后的电压到预定电路。6. 根据权利要求1所述的过电压保护电路，其中，所述降低电压生成电 路部分包括与所述开关并联连接的第 一 电阻器、以及连接在该开关的输出端 和接地端之间的第二电阻器；并且其中，当该开关接通时第一电阻器被短路， 由此防止降低电压被输出。7. 根据权利要求1所述的过电压保护电路，还包括过电压检测信号生成 电路部分，该过电压检测信号生成电路部分在输入电压检测电路部分使所述 开关关断时，生成指示输入电压高于或等于预定电压的过电压检测信号，并 将该过电压检测信号输出到预定电路。8. 根据权利要求1所述的过电压保护电路，其中，所述开关、输入电压 斥全测电路部分和降低电压生成电路部分被集成到一个IC芯片中。9. 根据权利要求7所述的过电压保护电路，其中，所述开关、输入电压检测电路部分、降低电压生成电路部分和过电压检测信号生成部分被集成到 一个IC芯片中。10.根据权利要求1所述的过电压保护电路，其中，所述开关包括能够根据输入到晶体管的控制电极的控制信号导通/截止的晶体管。11. 一种保护预定电路免于过电压的方法，该方法包括以下步骤 关断开关，以便在输入电压高于或等于预定电压时阻止输入电压从该开关的输出端输出；以及根据输入电压生成降低电压，以便将该降低电压输出到预定电路。12. 根据权利要求11所述的方法，还包括在输入电压低于预定电压时接 通所述开关以便将输入电压输出到预定电路的步骤。13. 根据权利要求11所述的方法，其中，所述降低电压低于或等于预定 电路的耐受电压。14. 根据权利要求11所述的方法，其中，所述降...

【专利技术属性】
技术研发人员：植田忠义，
申请(专利权)人：株式会社理光，
类型：发明
国别省市：JP[日本]