电压调节器及提供电压调节器中的短路保护的方法技术

在用于提供电压调节器中的短路保护的电路及方法的所描述实例中，电压调节器(200)包含传输开关(205)、电压误差放大器(210)、驱动器电路(220)及短路保护电路(225)。所述传输开关(205)耦合到电力供应器(234)及负载，且响应于驱动信号而产生输出电压。所述电压误差放大器(210)基于参考电压与所述输出电压的差而产生误差电压，且所述驱动器电路(220)响应于所述误差电压而产生所述驱动信号。所述短路保护电路(225)感测所述驱动信号且在短路事件中为所述驱动器电路(220)提供高电阻路径。在短路事件中，所述高电阻路径对所述驱动器电路(220)中的电流进行箝位、对第一端子与第三端子之间的电压差进行箝位且限制所述短路事件中的负载电流(232)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术一般来说涉及电压调节器的短路保护领域。
技术介绍
在便携式电池供电装置的电力管理应用中广泛地使用电压调节器来给负载提供稳定或恒定输出电压，而不管输入电压及输出电流如何。便携式电池供电装置的一些实例包含移动电话、膝上型计算机及平板计算机。电压调节器的实例是低压降(LDO)电压调节器。典型LDO电压调节器是以最小输入-输出差分电压操作的直流(DC)线性电压调节器。在LDO电压调节器通电期间或在故障状况中，LDO电压调节器进入短路事件或短路模式，在此事件或模式中，会产生可损坏LDO电压调节器中的传输晶体管的由短路事件所致的电流。为保护传输晶体管及电池免受此损坏，对传输晶体管的源极-栅极电压进行箝位。LDO电压调节器中使用短路保护电路来对传输晶体管的源极-栅极电压进行箝位且对由短路事件所致的电流进行箝位或限制。为对传输晶体管的源极-栅极电压进行箝位，短路保护电路在传输晶体管的栅极处使用并联上拉路径来使由短路事件所致的电流绕道。然而，由于在短路事件期间由短路事件所致的电流并未受到有效限制且LDO电压调节器的静止电流保持为高，因此LDO电压调节器中的电流消耗仍较高。
技术实现思路
在用于提供电压调节器中的短路保护的电路及方法的所描述实例中，所述电压调节器包含传输开关、电压误差放大器、驱动器电路及短路保护电路。所述传输开关在所述传输开关的接通状态期间电耦合电力供应器与负载且在所述传输开关的关断状态期间将所述电力供应器与所述负载电解耦。所述传输开关包含第一端子、第二端子及第三端子，其中所述第一端子耦合到所述电力供应器，且所述第二端子耦合到所述负载。所述传输开关经配置以响应于在所述第三端子处接收到的驱动信号而在所述第二端子处产生输出电压。所述电压误差放大器包含第一输入端子、第二输入端子及输出端子。所述电压误差放大器经配置以在所述第一输入端子处接收参考电压且在所述第二输入端子处接收所述输出电压，且进一步经配置以基于所述参考电压与所述输出电压之间的差而在所述电压误差放大器的所述输出端子处产生误差电压。所述驱动器电路在所述输出端子处耦合到所述电压误差放大器且在所述第三端子处耦合到所述传输开关。所述驱动器电路经配置以响应于所述误差电压而产生所述驱动信号。所述短路保护电路在所述第三端子处耦合到所述传输开关，且经配置以感测在所述第三端子处接收到的驱动信号。所述短路保护电路经配置以在所述电压调节器的短路事件期间基于所述驱动信号而给所述驱动器电路提供高电阻路径。提供给所述驱动器电路的所述高电阻路径使得能够对所述驱动器电路中的电流进行箝位，借此对所述第一端子与所述第三端子之间的电压差进行箝位且借此限制所述短路事件中的负载电流。所述短路保护电路经配置以在非短路事件期间给所述驱动器电路提供低电阻路径。在提供电压调节器中的短路保护的方法的另一实例中，所述方法包含由传输开关基于用以驱动负载的驱动信号而产生输出电压。所述传输开关包含第一端子、第二端子及第三端子，其中所述第一端子耦合到电力供应器，且所述第二端子耦合到所述负载。所述输出电压是响应于在所述第三端子处接收到的驱动信号通过以下方式而在所述第二端子处产生：在所述传输开关的接通状态下电耦合所述电力供应器与所述负载且在所述传输开关的关断状态下将所述电力供应器与所述负载电解耦。所述方法包含由驱动器电路基于所述输出电压与参考电压之间的差而提供所述驱动信号。所述方法进一步包含控制所述电压调节器的短路事件中的负载电流。所述方法通过以下方式而控制所述电压调节器的短路事件中的所述负载电流：感测在所述第三端子处所接收到的所述驱动信号，且在所述电压调节器的所述短路事件期间基于对所述驱动信号的所述感测而给所述驱动器电路提供高电阻路径。在实例性实施例中，提供给所述驱动器电路的所述高电阻路径使得能够对所述驱动器电路中的电流进行箝位，借此对所述第一端子与所述第三端子之间的电压差进行箝位且借此限制所述短路事件中的所述负载电流。附图说明图1是实例性电压调节器的电路图。图2是表示实例性实施例的第一实例性电压调节器的电路的框图。图3是实例性实施例的第二实例性电压调节器的电路图。图4是根据实例性实施例的提供电压调节器中的短路保护的实例性方法的流程图。具体实施方式在电子装置中(主要在电池供电式装置及手持式装置中)使用电力管理技术来有效地管理这些装置中的电池寿命。大部分电子装置(例如移动电话及膝上型计算机)使用电压调节器来调节提供给此些电子装置中的负载的输出电压。在实例中，术语“电压调节器”是指独立于其输入电压及输出电流而产生稳定且固定输出电压的电子装置。电压调节器的实例是低压降(LDO)电压调节器，所述LDO电压调节器是使用极低压降电压来操作的线性调节器。术语“压降电压”是指输入电压与输出电压之间的产生经调节输出电压的最低电压降。在LDO电压调节器通电期间或在故障状况(例如，在测试期间发生的焊接短路)期间，LDO电压调节器进入短路事件，在所述短路事件期间，产生可损坏LDO电压调节器中的传输开关的高负载电流。为保护传输晶体管及负载免受此损坏，必须对传输晶体管的源极-栅极电压进行箝位。在LDO电压调节器中使用短路保护电路来通过对由短路事件所致的电流进行箝位而对传输晶体管的源极-栅极电压进行箝位且借此维持负载处的恒定输出电压，同时维持LDO电压调节器中的低电流消耗。参考图1阐释一实例性LDO电压调节器(其并非是根据实例性实施例的)。参考图2及图3阐释一些实例性LDO电压调节器(其是根据实例性实施例的)。出于此说明目的，除非另有指定，否则短路事件是指包含但不限制于在测试期间发生的焊接短路、LDO电压调节器的通电事件或由意外、通电或故障状况所致的任何其它短路事件的事件。图1是实例性电压调节器的电路图。在此实例中，展示经设计而以源极电压与输出电压之间的最小电压差(也称为饱和电压)操作的电压调节器100，例如，低压降(LDO)电压调节器。电压调节器100包含传输开关105、电压误差放大器110、参考电源115、驱动器电路120及电容器125。电压调节器100提供负载电流130。电压调节器100进一步包含共同地形成短路保护电路的感测电路135、放大器电路140及控制电路145。传输开关105将电力供应器150(例如电池或适配器)电耦合到负载且将电力供应器150(例如电池或适配器)与负载电解耦。传输开关105包含源极端子152、漏极端子154及栅极端子156。驱动器电路120包含驱动器晶体管158及耦合在电力供应器150与驱动器晶体管158之间的电阻器160。电阻器160还耦合到传输开关105的栅极端子156，且此连接由连接到电阻器160及栅极端子156的节点162表示。感测电路135包含感测晶体管164。放大器电路140包含第一电阻器166、第一晶体管168、第一偏置电流源170、第二电阻器172、第二晶体管174及第二偏置电流源176。控制电路145包含控制晶体管178。在此实例中，传输开关105、感测晶体管164、第一晶体管168、第二晶体管174及控制晶体管178是p型金属氧化物半导体(PMOS)晶体管。此外，在此实例中，驱动器晶体管158是n型金属氧化物半导体(NMOS)晶体管。源极端子152耦合到电力供应器150，漏极本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电压调节器，其包括：传输开关，其用于在所述传输开关的接通状态期间电耦合电力供应器与负载且用于在所述传输开关的关断状态期间将所述电力供应器与所述负载电解耦，所述传输开关包含第一端子、第二端子及第三端子，所述第一端子耦合到所述电力供应器且所述第二端子耦合到所述负载，所述传输开关经配置以响应于在所述第三端子处接收到的驱动信号而在所述第二端子处产生输出电压；电压误差放大器，其包含第一输入端子、第二输入端子及输出端子，所述电压误差放大器经配置以在所述第一输入端子处接收参考电压且在所述第二输入端子处接收所述输出电压，且进一步经配置以基于所述参考电压与所述输出电压的差而在所述输出端子处产生误差电压；驱动器电路，其在所述输出端子处耦合到所述电压误差放大器且在所述第三端子处耦合到所述传输开关，所述驱动器电路经配置以响应于所述误差电压而产生所述驱动信号；及短路保护电路，其在所述第三端子处耦合到所述传输开关且经配置以：感测在所述第三端子处接收到的所述驱动信号；在所述电压调节器的短路事件期间响应于所述驱动信号而为所述驱动器电路提供高电阻路径，其中提供给所述驱动器电路的所述高电阻路径使得能够对所述驱动器电路中的电流进行箝位以对所述第一端子与所述第三端子之间的电压差进行箝位并限制所述短路事件中的负载电流；及在非短路事件期间为所述驱动器电路提供低电阻路径。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.08.06 US 14/453,0591.一种电压调节器，其包括：传输开关，其用于在所述传输开关的接通状态期间电耦合电力供应器与负载且用于在所述传输开关的关断状态期间将所述电力供应器与所述负载电解耦，所述传输开关包含第一端子、第二端子及第三端子，所述第一端子耦合到所述电力供应器且所述第二端子耦合到所述负载，所述传输开关经配置以响应于在所述第三端子处接收到的驱动信号而在所述第二端子处产生输出电压；电压误差放大器，其包含第一输入端子、第二输入端子及输出端子，所述电压误差放大器经配置以在所述第一输入端子处接收参考电压且在所述第二输入端子处接收所述输出电压，且进一步经配置以基于所述参考电压与所述输出电压的差而在所述输出端子处产生误差电压；驱动器电路，其在所述输出端子处耦合到所述电压误差放大器且在所述第三端子处耦合到所述传输开关，所述驱动器电路经配置以响应于所述误差电压而产生所述驱动信号；及短路保护电路，其在所述第三端子处耦合到所述传输开关且经配置以：感测在所述第三端子处接收到的所述驱动信号；在所述电压调节器的短路事件期间响应于所述驱动信号而为所述驱动器电路提供高电阻路径，其中提供给所述驱动器电路的所述高电阻路径使得能够对所述驱动器电路中的电流进行箝位以对所述第一端子与所述第三端子之间的电压差进行箝位并限制所述短路事件中的负载电流；及在非短路事件期间为所述驱动器电路提供低电阻路径。2.根据权利要求1所述的电压调节器，其中所述驱动器电路进一步包含：驱动器晶体管，其包含第一节点、第二节点及第三节点，所述第二节点耦合到所述短路保护电路且所述第三节点耦合到所述电压误差放大器的所述输出端子，且其中所述驱动器晶体管经配置以响应于在所述第三节点处接收到的所述误差电压而产生所述驱动信号；及电阻器，其经配置以将所述驱动器晶体管的所述第一节点及所述传输开关的所述第三端子耦合到所述电力供应器。3.根据权利要求2所述的电压调节器，其中所述短路保护电路包含：感测电路，其在所述第三端子及所述第二端子处耦合到所述传输开关，所述感测电路经配置以感测所述第三端子处的所述驱动信号且在所述感测电路的端子处提供所感测信号；放大器电路，其耦合到所述感测电路，所述放大器电路经配置以响应于所述所感测信号而将偏置电压提供到所述放大器电路的输出节点；及控制电路，其耦合到所述放大器电路且经配置以响应于所述偏置电压通过为所述驱动器电路提供所述低电阻路径及所述高电阻路径中的一者而对所述驱动器电路中的所述电流进行箝位。4.根据权利要求3所述的电压调节器，其中所述感测电路包含：感测晶体管，其包含源极端子、漏极端子及栅极端子，所述漏极端子耦合到所述第二端子且所述栅极端子耦合到所述传输开关的所述第三端子，其中所述感测晶体管经配置以在所述非短路事件中将所述所感测信号强制为高电压信号且经配置以在所述短路事件中将所述所感测信号强制为低电压信号。5.根据权利要求4所述的电压调节器，其中所述放大器电路包含：第一放大器电路，其包含第一电阻器、第一晶体管及第一偏置电流源，所述第一电阻器耦合在所述电力供应器与所述第一晶体管之间，且所述第一偏置电流源耦合在所述第一晶体管与接地端子之间，所述第一放大器电路经配置以在连接所述第一电阻器与所述第一晶体管的节点处产生第一电压，及第二放大器电路，其耦合到所述第一放大器电路且包含第二电阻器、第二晶体管及第二偏置电流源，所述第二电阻器耦合在所述电力供应器与所述第二晶体管之间，且所述第二偏置电流源耦合在所述第二晶体管与所述接地端子之间，所述第二放大器电路经配置以在连接所述第二电阻器与所述第二晶体管的节点处产生第二电压，其中所述放大器电路经配置以基于所述第一电压及所述第二电压而在所述放大器电路的所述输出节点处产生所述偏置电压；其中在所述非短路事件期...

【专利技术属性】
技术研发人员：苏雷什·马拉拉，佐姆舒布赫拉·保罗，
申请(专利权)人：德州仪器公司，
类型：发明
国别省市：美国;US