[发明专利]电力开关过电流保护系统

说明书

一种电力开关过电流保护系统，所述系统包括：电力开关晶体管，所述电力开关晶体管被配置成将来自电源的电力电流输送到电力负载；电力开关驱动器，所述电力开关驱动器被配置成控制电力开关的接通/断开状态；过电流保护(OCP)电路，所述OCP电路用于检测电力电流的阈值；放电晶体管，所述放电晶体管被配置成使电力开关晶体管的寄生电容放电；以及系统状态机，所述系统状态机用于从OCP电路接收信号，所述信号被配置成根据电力电流的电平控制电力开关驱动器和放电晶体管的动作。

技术领域

本文中所公开的各个示例性实施例涉及过电流保护(OCP)，且更具体地，涉及具有用于避免电感反冲的软关断机构的电力开关OCP系统。

背景技术

在USB(通用串联总线)电力输送系统中，电力开关晶体管被设计成控制稳态电流从电源(例如，壁插头)输送到负载(例如，手机/平板电脑/笔记本电脑)。在大多数情况下，从电源到负载的电力开关晶体管存在长迹线或USB缆线。保护电路，如过电流保护，可被设计成检测过电流事件并关断电力开关晶体管以保护负载，如蜂窝电话、平板电脑、计算机等。在一些设计中，在关断的瞬时期间，电力电流以每微秒几安培的极快速率减小。这可能导致从迹线或USB线到电力开关晶体管的漏极侧的巨大感应反冲。感应反冲的能量可能足够高以损坏电力开关晶体管的电力开关系统和连接到电力开关晶体管的漏极侧的其它电路，如静电放电(ESD)保护电路。

发明内容

下文呈现各种实施例的简要概述。在以下概述中可以做出一些简化和省略，其意在突出和介绍各种实施例的一些方面，但不限制本发明的范围。在稍后的章节中将详细描述足以让本领域的普通技术人员能获得且使用本发明性概念的实施例。

实施例包括一种电力开关过电流保护系统，所述系统包括：电力开关晶体管，所述电力开关晶体管被配置成将来自电源的电力电流输送到电力负载；电力开关驱动器，所述电力开关驱动器被配置成控制所述电力开关的接通/断开状态；过电流保护(OCP)电路，所述OCP电路用于检测所述电力电流的阈值；放电晶体管，所述放电晶体管被配置成使所述电力开关晶体管的寄生电容放电；以及系统状态机，所述系统状态机用于从所述OCP电路接收信号，所述信号被配置成根据所述电力电流的电平控制所述电力开关驱动器和放电晶体管的动作。

当所述电力电流高于预定阈值时，所述OCP电路可触发过电流事件。

所述系统状态机可被配置成当所述电力电流高于预定阈值时软关断所述电力开关晶体管。所述系统还可包括静电放电(ESD)保护电路，所述ESD保护电路安置于所述电源与所述电力开关晶体管之间，其中所述电力开关晶体管的所述软关断会保护所述ESD保护电路。

当所述电力电流高于预定阈值时，所述系统状态机可接通所述放电晶体管并断开所述电力开关驱动器。

当所述电力电流低于预定阈值时，所述系统状态机可断开所述放电晶体管并接通所述电力开关驱动器。

所述过电流保护电路可与所述电力开关晶体管并联。

所述系统状态机可与所述过电流保护电路串联。

所述电力开关晶体管可以是延伸漏极晶体管。

所述放电晶体管可以是延伸漏极晶体管。

所述系统可包括电流镜，所述电流镜被配置成将所述电力开关晶体管的栅极电压与所述电力开关晶体管的输出电压隔离。所述电流镜的一个晶体管可直接连接到所述电力开关晶体管的栅极。

实施例还包括一种方法，所述方法包括：检测进入电力开关晶体管的充电电流；确定所述充电电流的电平是否超出预定阈值；由过电流保护电路发信号通知系统状态机所述充电电流的状态；当所述充电电流超出所述预定阈值时接通放电晶体管；以及软关断电力开关晶体管以保护连接到所述电力开关晶体管的电子电路。