[发明专利]具有返送能力的过电流保护电路

说明书

本申请要求于2009年6月16日提交的美国临时专利申请序列号No.61/187,313的优先权，该优先权申请具有相同的名称、发明人及所有权。上述临时申请通过引用合并于此。

背景技术

在通过计算机系统成者充电坞(charging docking)系统对设备进行供电的系统中可能会发生电流过载。

在通过将USB连接器(或者其它类型)插入到计算机或者充电坞站上的USB端口从而将外围设备“热插拔”到计算机或者充电坞站的过程中，可能会发生一种类型的过载。“热插拔”外围设备是指在不对任何设备断电的情况下将一个设备连接到另一个设备，或者将设备彼此断开连接。

通常用于连接设备的USB连接器具有电源电压、地以及数据。如果安装误差短路任何连接器插针，那么可能会发生问题。

例如，当将外围设备通过USB连接器连接于电源时，比方说计算机，短路可能会造成过载情况，在这种情况下可能会损害外围设备、电源或者电缆芯线。

本发明就针对这样的问题。

发明内容

下面的讨论最初并不区别用于比较器、运算放大器以及反馈路径的电流电路和/或电压电路，或其组合，因为两种类型都可以使用。虽然在这里的说明性示例中，更为详尽地描述了电压形式，但是本发明所公开的内容并不仅仅局限于电压电路。

本发明公开包括一种具有两种状态的过电流保护电路。在第一状态，电源电压经过导通的第一FET，该第一FET将电源电压和负载电流传送到负载设备。通过调整镜像(mirror)FET晶体管的尺寸，(例如，为第一FET的1/10、1/20、1/50或者更小)，来产生负载电流的成比例缩小的镜像电流。上述两个FET具有连接在一起的栅极(控制节点)，以及连接在一起形成电流反射镜的源极。可以将上述成比例的镜像电流引导到比较器中，在该比较器中将其与阈值参考进行比较。上述成比例的镜像电流随着负载电流的增加而增加，并最终超过了上述阈值参考(作为过载被探测到)，并且上述保护电路进入第二状态。

在第二状态建立反馈电路，该反馈电路在过载电流能够造成问题之前将其返送。

作为例示，可以引导上述成比例的镜像电流流过感测电阻以形成反馈信号，在这种情况下是反馈电压，并且上述阈值参考是电压。比较器比较这两个电压，并且当反馈信号超过参考电压时，进入上述第二状态。比较器的输出可以导通将反馈电压连接至运算放大器的一个输入端的开关。第一参考电压连接于上述运算放大器的另一个输入端。上述运算放大器的输出驱使在第一状态导通的上述第一FET进入到模拟(线性)状态，该模拟(线性)状态减少了到设备的电压和过载电流。上述成比例的镜像电流相应地减小，从而减少反馈电压直到其与上述第一参考电压相匹配为止。在此时，返送的负载电流是镜像电流、比例系数和第二参考的函数。

本发明公开包括一种用于负载电流的过电流保护方法，其包括如下步骤：成比例缩放负载电流的镜像电流；根据上述镜像电流产生感测和反馈信号；比较上述感测信号与阈值信号并从此输出比较信号。当感测信号没有达到阈值信号时，包括如下这些步骤：用上述比较信号激活第一开关并通过该开关把第一信号连接到控制电路的第一输入端；其中上述控制电路输出用于导通第一和第二晶体管的控制输出；把第一电源电压连接到输出并通过上述导通的第一晶体管获得负载电流；通过上述导通的第二晶体管获得上述负载电流的成比例的镜像电流；并且其中当感测信号达到阈值信号时，输出表示过载状态的过电流信号。当处于过载状态时(这里也称作状态2)，出现如下步骤：通过下述步骤形成反馈回路：根据上述过电流信号激活第二开关并停用上述第一开关；通过上述第二开关把反馈信号连接到上述控制电路的第一输入端；比较反馈信号和第一参考信号，其中上述控制电路的输出驱使上述第一和第二晶体管进入模拟情况；以及减少负载和成比例的镜像电流直到反馈信号与第一参考信号相匹配为止。

附图说明

本发明下面的描述将参考下述附图，其中：

图1A、1B和1C例示了本申请公开的系统；以及

图2是实现本发明的实施例的典型电路；以及

图3是本发明的实施例的返送电压/电流操作的图。

具体实施方式