CN101346865A - 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 - Google Patents

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 Download PDF

Info

Publication number
CN101346865A
CN101346865A CNA2007800009362A CN200780000936A CN101346865A CN 101346865 A CN101346865 A CN 101346865A CN A2007800009362 A CNA2007800009362 A CN A2007800009362A CN 200780000936 A CN200780000936 A CN 200780000936A CN 101346865 A CN101346865 A CN 101346865A
Authority
CN
China
Prior art keywords
voltage
circuit
input voltage
excess
input
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CNA2007800009362A
Other languages
English (en)
Other versions
CN101346865B (zh
Inventor
植田忠义
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ricoh Microelectronics Co Ltd
Original Assignee
Ricoh Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ricoh Co Ltd filed Critical Ricoh Co Ltd
Publication of CN101346865A publication Critical patent/CN101346865A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN101346865B publication Critical patent/CN101346865B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03KPULSE TECHNIQUE
    • H03K17/00Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
    • H03K17/08Modifications for protecting switching circuit against overcurrent or overvoltage
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/02Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers
    • H01L27/0203Particular design considerations for integrated circuits
    • H01L27/0248Particular design considerations for integrated circuits for electrical or thermal protection, e.g. electrostatic discharge [ESD] protection
    • H01L27/0251Particular design considerations for integrated circuits for electrical or thermal protection, e.g. electrostatic discharge [ESD] protection for MOS devices
    • H01L27/0266Particular design considerations for integrated circuits for electrical or thermal protection, e.g. electrostatic discharge [ESD] protection for MOS devices using field effect transistors as protective elements
    • H01L27/0285Particular design considerations for integrated circuits for electrical or thermal protection, e.g. electrostatic discharge [ESD] protection for MOS devices using field effect transistors as protective elements bias arrangements for gate electrode of field effect transistors, e.g. RC networks, voltage partitioning circuits
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02HEMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H3/00Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection
    • H02H3/20Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection responsive to excess voltage
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/02Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac
    • H02M3/04Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/10Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M3/145Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/155Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Protection Of Static Devices (AREA)
  • Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
  • Emergency Protection Circuit Devices (AREA)

Abstract

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。

Description

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
技术领域
本发明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,本发明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。
背景技术
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1中,过电压保护电路113由以下部分组成:电阻器R111、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D111,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M111,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被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M111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M111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M121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。
发明内容
在上述电路中,图1的开关元件M111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850mA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850mA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发明,并且本发明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。
根据本发明的第一方面,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,该降低电压根据输入电压而变化。
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的电压作为降低电压的电压分压器电路部分组成。
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。
另外,降低电压生成电路部分可以包括与开关并联连接的第一电阻器,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。
而且,过压保护电路可以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。
根据本发明的第二方面,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。
根据本发明的第三实施例,还提供一种半导体设备,由以下部分组成:内部电路,具有预定功能;开关,被配置为接通以使输入电压能够被输出到内部电路、或者关断以阻止输入电压被输出到内部电路;检测电路部分,被配置为检测输入电压,并使开关在所检测的电压高于或等于预定电压时被关断;以及降低电压生成电路部分,被配置为在开关关断时将降低电压输出到预定电路,该降低电压根据输入电压而变化。
另外,输入电压检测电路部分可以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内部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的电压作为降低电压的电压分压器电路部分组成。
更具体地讲,降低电压生成电路部分可以通过二等分输入电压并输出二等分后的电压来生成降低电压。
降低电压生成电路部分可以包括与开关并联连接的第一电阻器,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。
该半导体设备还可以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内部电路。
该半导体设备的内部电路可以停止工作以便当接收过电压检测信号时减小其中的消耗电流。
该半导体设备的内部电路可以是充电电路,该充电电路使用输入电压作为电源电压对可充电电池进行充电。
该半导体设备的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。
该半导体设备的内部电路、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。
另外,内部电路、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。
根据本发明的实施例,当输入电压高于或等于预定电压时,关断开关以便防止过电压被输出到开关的输出端,并且根据所输入的过电压而得到的降低电压被输出到开关的输出端。因此,可以降低开关的耐受电压。另外,当开关是晶体管时,该晶体管可以显著地缩小尺寸,并且装有该晶体管的IC芯片也可以缩小尺寸,由此降低生产成本。
而且,用在其中只有细微电流流过的输入电压检测电路部分中的晶体管必须具有高耐受电压。另外,由于降低电压生成部分可以只用两个晶体管来配置,芯片面积可以被大大减小。
由于施加到开关输出端的降低电压大约为输入电压的一半,所以当晶体管被用作开关时,该晶体管可以具有与用在施加了输入电压的电路中的晶体管相同的耐受电压,由此提供更高的电路设计效率和生产效率。另外,受到保护的电路即使在两倍于电路的耐受电压的电压被输入到保护电路时也能够得到保护。
附图说明
图1示出了相关技术的过电压保护电路。
图2示出了另一种相关技术的过电压保护电路。
图3示出了根据本发明的实施例的装有过电压保护电路的半导体设备。
图4示出了在图3中所示的半导体器件中的输入电压(Vin)和输出电压(Vout)之间的关系。
具体实施方式
参考附图,将描述根据本发明的实施例的过电压保护电路、保护电路免于过电压的方法、以及具有过电压保护电路的半导体设备。
图3示出了根据本发明的实施例的具有过电压保护电路的半导体设备的例子。在这个实施例中,半导体设备是电池充电器。在图3中,半导体设备1将连接在接地端GND和输入端ADPIN之间的AC适配器10作为电源,以便对连接到连接器端BAT的可充电电池11进行充电。具体来讲,半导体设备1包括充电电路2和过电压保护电路3,其中充电电路2通过使用AC适配器10作为电源对可充电电池11进行充电,而过电压保护电路3保护充电电路2免于过电压。另外,半导体设备1被形成在IC芯片上。
当从AC适配器10输出的输入电压Vin低于预定最大电压Vmax时,过电压保护电路3将输入电压Vin输出到充电电路2(预定电路或内部电路)。当输入电压高于或等于最大电压Vmax时,过电压保护电路3防止输入电压Vin被输出到充电电路2,而是将通过以预定比率将输入电压Vin进行分压而得到的电压输出到充电电路2,由此保护充电电路2。另外,在输入电压Vin高于或等于最大电压Vmax时,过电压保护电路3输出指示检测到过电压的过电压检测信号OVP,而在输入电压Vin低于最大电压Vmax时,过电压保护电路3切断过电压检测信号OVP。当接收到过电压检测信号OVP时,充电电路2停止工作并将其中的消耗电流减小到大约为零。
具体来讲,过电压保护电路3包括开关元件M1(开关)、电阻器R1(第一电阻器)、电阻器R2(第二电阻器)、NMOS晶体管M2(过电压检测信号生成电路部分)、以及输入电压检测电路15(输入电压检测电路部分)。
开关元件M1由PMOS晶体管组成,该PMOS晶体管根据来自输入电压检测电路15的控制信号被接通以便将输入电压Vin提供给充电电路2或者被关断以便不将输入电压Vin提供给充电电路2。电阻器R1、R2作为降低电压生成电路部分生成降低电压。
输入电压检测电路15由以下部分组成:比较器21,其控制开关元件M1和NMOS晶体管M2;参考电压生成电路22,生成预定参考电压Vref;电阻器R3;以及电阻器R4。输入电压检测电路15检测输入电压Vin,并根据检测到的电压控制开关元件M1和NMOS晶体管M2。
开关元件M1被连接在输入端ADPIN和输出节点OUT之间,输出节点OUT则连接到充电电路2。另外,电阻器R1连接在输入端ADPIN和输出节点OUT之间;电阻器R2连接在输出节点OUT和接地端GND之间;电阻器R3、R4串联连接在输入端ADPIN和接地端GND之间;电阻器R3和电阻器R4的连接节点连接到比较器21的非反相(non-inversion)端。比较器21的反相端连接到参考电压生成电路22。比较器21的输出端连接到开关元件M1和NMOS晶体管M2的栅极,NMOS晶体管M2的漏极经由节点N1连接到充电电路2,而NMOS晶体管M2的源极连接到接地端GND。比较器21由作为输入到输入端ADPIN的电源电压的输入电压Vin供电。充电电路2靠输出节点OUT的电压Vout作为电源电压工作。
在这样的配置中,电阻器R3、R4分压输入电压Vin以产生分压电压V1,该分压电压V1则输入到比较器21的非反相端。当分压电压V1低于从参考电压生成电路22输入到比较器21的反相端的参考电压Vref时,也就是说,当输入电压Vin低于最大电压Vmax时,比较器21输出低电平信号,以便使开关元件M1被接通而NMOS晶体管M2被截止。在这种情况下,由于电阻器R1被开关元件M1短路,所以在输入节点OUT处的电压Vout等于输入电压Vin。以这种方式,来自AC适配器10的输入电压Vin被经由输入节点OUT提供给充电电路2,同时节点N1处于高阻抗状态,并且充电电路2可以使用输入电压Vin作为电源电压对可充电电池进行充电。
另一方面,当分压电压V1高于或等于参考电压Vref时,也就是,当输入电压Vin高于或等于最大电压Vmax时,比较器21输出高电平信号以便使开关元件M1被关断而NMOS晶体管M2被导通。在这种情况下,在输出节点OUT处的电压Vout等于通过使用电阻器R1、R2将输入电压Vin进行分压而得到的分压电压Vd。同时,过电压检测信号OVP经由节点N1从NMOS晶体管输出到充电电路2,这使得充电电路2停止工作。
电阻器R1、R2被这样选择以使分压电压Vd不超过用于充电电路2中的晶体管的耐受电压,并且同时电阻值足够大到大于连接到输出节点OUT的组件的总阻抗。例如,当电阻器R1、R2具有同样的电阻值时,分压电压Vd(或者输出节点OUT处的电压Vout)为输入电压Vin的一半。当输入电压Vin高于或等于最大电压Vmax时,如图4中所示,二等分电压被施加到开关元件M1和充电电路2。换句话说,半导体设备1受到安全的保护,直到来自AC适配器10的输入电压Vin达到组成充电电路2的电阻器的耐受电压的两倍。
另外,图4中的实线示出了根据本发明的实施例的、在输入电压Vin和输入节点OUT处的电压Vout之间的关系,而虚线示出了根据相关技术的过电压保护电路的Vout-Vin关系。另外,在图4中,来自AC适配器的输入电压Vin为5伏;最大电压Vmax为6伏;并且输入电压Vin的绝对额定电压为12伏。请注意,虽然图4示出了当电阻器R1、R2具有相同电阻值时的关系,但是只要能够表明上述效果,所述数值并不一定相同。
开关元件M1必须被选择为能够输出充电电路2中所需的最大电流,并且其具有与用在充电电路2中的晶体管相同的耐受电压。如上所述,由于开关元件M1的耐受电压可以被减小到如果没有使用电阻器R1、R2时所需的耐受电压的一半,所以能够为开关元件M1选择小尺寸的晶体管。
另一方面,用在输入电压检测电路15中的晶体管可被选择为具有两倍于用在充电电路2中的晶体管所需的耐受电压。具体来讲,当来自AC适配器10的正常输入电压Vin为6伏并且开关元件M1和充电电路2二者的耐受电压均为7伏时,输入电压Vin的绝对额定电压为14伏。因此,用在输入电压检测电路15中的晶体管需要具有14伏或更高的耐受电压。
当输入电压Vin变得高于或等于最大电压Vmax并且分压电压Vd出现在输出节点OUT时,分压电压Vd仍然可以使充电电路2工作。在这种情况下,充电电路2的工作会导致电压Vout的降低。但是,由于在开关元件M1被关断的同时,过电压检测信号OVP(低电平)被输出到充电电路2,以便停止充电电路2的工作,所以在充电电路2中没有电流消耗。于是,在电阻器R1两端的电压降变得更大,这便使输出节点OUT处的电压Vout降低,由此防止施加到开关元件M1的电压升高。
而且,就在AC适配器10连接到输入端ADPIN和接地端GND之后而输入电压检测电路15和充电电路2开始工作之前,输入电压通过由电阻器R1、R2组成的电压分压器电路分压,并且分压电压Vd出现在输出节点OUT处。因此,防止了更高的电压被施加到开关元件M1,即使就在AC适配器10被连接到此之后也能够防止这样的情况。
如上所述,在根据本发明的实施例的过电压保护电路中,当输入电压检测电路15检测到输入电压Vin等于预定最大电压Vmax或更高时,开关元件M1被关断,并且通过使用电阻器R1、R2对输入电压Vin进行分压而得到的电压Vout被输出到充电电路2。另外,由于只通过添加由相互串连连接的电阻器R1、R2组成的电压分压器电路就能够降低施加到开关元件M1的电压,所以开关元件M1不需要大尺寸的晶体管,而这便使得减小装有过电压保护电路的IC芯片的尺寸成为可能。而且,过电压保护电路需要只用于为细微电流设计的输入电压检测电路的高电压耐受晶体管,这减小了用于过电压保护电路的芯片面积。。
另外,虽然在本发明的实施例中,半导体设备1是包括充电电路2和用于可充电电池11的连接器端BAT的电池充电器,但是这并不限制本发明。半导体设备1可以具有施加了电压Vout和过电压检测信号OVP、同时充电电路2和连接器端BAT被去除的其它电路。另外,虽然充电电路2和过电压保护电路3可以被集成到同一IC芯片中,但是充电电路2和过电压保护电路3可以形成在单独的IC中,然后所述IC被互相连接以形成半导体设备1。
另外,虽然在输出节点OUT处输出分压电压Vd的、由电阻器R1、R2组成的电压分压器电路在根据本发明的实施例中进行了例示,但是这并不限制本发明。只要在开关元件M1被关断时在输出节点OUT输出根据输入电压Vin的降低电压,其它电路元件或器件也可以被用来组成电压分压器电路。例如,电压分压器电路可以由半导体器件组成,而不是电阻器R1、R2。
本申请基于2006年6月6日向日本专利局提交的日本专利申请No.2006-157454,其全部内容通过引用结合于此。

Claims (28)

1.一种保护电路,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路部分在检测电压低于预定电压时使得所述开关允许输入电压被输出。
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路部分通过二等分输入电压来生成降低电压并且在所述开关关断时输出二等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、输入电压检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,所述降低电压通过将输入电压进行分压来生成。
15.根据权利要求14所述的方法,其中,所述降低电压通过二等分输入电压来生成。
16.根据权利要求11所述的方法,还包括在所述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。
17.一种半导体设备,包括:
内部电路,具有预定功能;
开关,其被配置为接通以允许输入电压被输出到内部电路和关断以阻止输入电压被输出到内部电路中的一种;
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。
18.根据权利要求17所述的半导体设备,其中,所述输入电压检测电路部分在检测电压低于预定电压时使得所述开关接通。
19.根据权利要求17所述的半导体设备,其中,所述降低电压生成电路
部分生成低于或等于内部电路的耐受电压的降低电压。
20.根据权利要求17所述的半导体设备,其中,所述降低电压生成电路部分由将输入电压进行分压以输出分压电压的电压分压器电路部分组成。
21.根据权利要求17所述的半导体设备,其中,所述降低电压生成电路部分通过二等分输入电压来生成降低电压并输出二等分后的电压。
22.根据权利要求17所述的半导体设备,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、以及连接在所述开关的输出端和接地端之间的第二电阻器;并且其中,当所述开关接通时,第一电阻器被短路,由此防止降低电压被输出。
23.根据权利要求17所述的半导体设备,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得所述开关关断时,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所述内部电路。
24.根据权利要求23所述的半导体设备,其中,当接收到过电压检测信号时,所述内部电路停止工作以便减小其中的消耗电流。
25.根据权利要求17所述的半导体设备,其中,所述内部电路是充电电路,该充电电路使用输入电压作为电源电压对可充电电池进行充电。
26.根据权利要求17所述的半导体设备,其中,所述开关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。
27.根据权利要求17所述的半导体设备,其中,所述内部电路、开关、输入电压检测电路部分和降低电压生成电路部分被集成到一个IC芯片中。
28.根据权利要求23所述的半导体设备,其中,所述内部电路、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被集成到一个IC芯片中。
CN2007800009362A 2006-06-06 2007-05-15 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 Expired - Fee Related CN101346865B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP157454/2006 2006-06-06
JP2006157454A JP2007329998A (ja) 2006-06-06 2006-06-06 過電圧保護回路、過電圧保護回路の過電圧保護方法及び過電圧保護回路を有する半導体装置
PCT/JP2007/060322 WO2007142015A1 (en) 2006-06-06 2007-05-15 Excess voltage protection circuit, method of protecting a circuit from excess voltage, and semiconductor apparatus having the excess voltage protection ciruit

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN101346865A true CN101346865A (zh) 2009-01-14
CN101346865B CN101346865B (zh) 2013-04-17

Family

ID=38801278

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2007800009362A Expired - Fee Related CN101346865B (zh) 2006-06-06 2007-05-15 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

Country Status (5)

Country Link
US (1) US7864495B2 (zh)
JP (1) JP2007329998A (zh)
KR (1) KR100994701B1 (zh)
CN (1) CN101346865B (zh)
WO (1) WO2007142015A1 (zh)

Cited By (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102738781A (zh) * 2011-04-07 2012-10-17 炬才微电子(深圳)有限公司 一种过压保护电路、ic芯片及过压保护方法
CN102957417A (zh) * 2011-08-09 2013-03-06 三星电机株式会社 输出驱动电路和晶体管输出电路
CN103368144A (zh) * 2012-04-06 2013-10-23 深圳富泰宏精密工业有限公司 过压保护电路
WO2013171762A2 (en) * 2012-04-14 2013-11-21 Vasani Hiren Ramanlal A power analyzer with inbuilt auto over voltage cut off circuit
CN104283194A (zh) * 2013-07-05 2015-01-14 通用电气公司 具有故障保护功能的电路
CN104426123A (zh) * 2013-08-20 2015-03-18 海洋王(东莞)照明科技有限公司 降压型输出过压保护电路
WO2015096282A1 (zh) * 2013-12-26 2015-07-02 珠海艾派克微电子有限公司 一种墨盒、墨盒芯片及芯片短路检测方法
CN105870876A (zh) * 2016-05-23 2016-08-17 深圳市蓝希领地科技有限公司 一种短路保护电路及系统
CN109510484A (zh) * 2018-09-30 2019-03-22 昂宝电子(上海)有限公司 一种用于芯片的高压供电控制系统及方法
CN110176750A (zh) * 2019-05-24 2019-08-27 深圳市道通智能航空技术有限公司 过压保护电路
TWI687030B (zh) * 2017-09-06 2020-03-01 澳門商萬民半導體 (澳門) 有限公司 一種耦合到可以流通負載電流的負載上的功率半導體元件
CN112886835A (zh) * 2021-04-09 2021-06-01 华源智信半导体(深圳)有限公司 一种适应高压输入小体积的acdc变换装置
CN113224737A (zh) * 2020-01-21 2021-08-06 华为技术有限公司 充电端口防护装置及终端

Families Citing this family (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5139022B2 (ja) * 2007-10-15 2013-02-06 ローム株式会社 過電圧保護回路ならびにそれを用いた電源管理回路および電子機器
CN101499643B (zh) * 2008-02-01 2011-02-16 佛山普立华科技有限公司 过电压保护电路
JP5388632B2 (ja) * 2008-03-14 2014-01-15 株式会社半導体エネルギー研究所 半導体装置
KR100943510B1 (ko) * 2009-09-25 2010-02-22 김종찬 결상 보호 기능을 가진 배전반
KR101025535B1 (ko) * 2010-04-02 2011-04-04 (주) 가인테크 단락보호회로를 구비한 스위치 제어 회로
DE102010032948A1 (de) 2010-07-30 2012-02-02 Hottinger Baldwin Messtechnik Gmbh Schutzschaltung
US9118179B2 (en) 2010-11-22 2015-08-25 Freescale Semiconductor, Inc. Integrated circuit device and method for detecting an excessive voltage state
KR101487574B1 (ko) * 2011-08-04 2015-01-29 주식회사 엘지화학 이차 전지의 과전압 보호 장치, 보호 방법 및 전지 팩
TWI438995B (zh) * 2011-09-09 2014-05-21 Askey Technology Jiangsu Ltd 過電壓保護電路及具有該過電壓保護電路之可攜式電子裝置
JP2013074749A (ja) * 2011-09-28 2013-04-22 Seiko Instruments Inc 過充電防止回路及び半導体装置
CN102435820B (zh) * 2011-11-30 2013-08-07 中国科学院微电子研究所 过压检测电路
KR101361085B1 (ko) * 2012-02-01 2014-02-13 군산대학교산학협력단 사고 전류 제어 장치 및 방법
US9030792B2 (en) 2012-04-20 2015-05-12 Continental Automotive Systems, Inc. Overvoltage protection method using exposed device supply rail
KR101442331B1 (ko) 2012-06-18 2014-09-23 삼성전기주식회사 과전압 보호 회로 및 그 방법
JP6033709B2 (ja) * 2013-02-28 2016-11-30 ルネサスエレクトロニクス株式会社 半導体装置
CN107979362B (zh) * 2016-10-25 2021-08-24 中惠创智(深圳)无线供电技术有限公司 一种电路系统及功率器件驱动保护电路
FR3078593B1 (fr) * 2018-03-05 2020-02-14 Schneider Electric Industries Sas Circuit de protection contre les surtensions et appareil electrique comportant au moins un tel circuit de protection
JP2019168754A (ja) * 2018-03-22 2019-10-03 東芝メモリ株式会社 メモリシステム
JP7112309B2 (ja) 2018-10-17 2022-08-03 日立Astemo株式会社 電子回路およびセンサシステム
US11552434B2 (en) * 2020-05-22 2023-01-10 Qualcomm Incorporated Overvoltage protection scheme for connector ports

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3405319A (en) * 1966-01-03 1968-10-08 Gen Electric Series regulator with disabling network
US3754182A (en) * 1972-10-02 1973-08-21 Litton Business Systems Inc Switching voltage regulator with input low voltage and output voltage detectors
JPS5422550A (en) * 1977-07-22 1979-02-20 Hitachi Ltd Overvoltage protective circuit
JPS5775325A (en) * 1980-10-28 1982-05-11 Pioneer Electronic Corp Power supply circuit
JPS63198525A (ja) * 1987-02-12 1988-08-17 三菱電機株式会社 過電圧保護装置
US4835649A (en) * 1987-12-14 1989-05-30 United Technologies Corporation Self-latching current limiter
FR2684816B1 (fr) * 1991-12-10 1994-05-27 Sgs Thomson Microelectronics Circuit de protection serie.
US5463521A (en) * 1992-11-06 1995-10-31 Caterpillar Inc. Power supply protection circuit
US5585991A (en) * 1994-10-19 1996-12-17 Siliconix Incorporated Protective circuit for protecting load against excessive input voltage
KR100202195B1 (ko) * 1996-09-03 1999-06-15 문정환 과전원 차단 회로
JP4110701B2 (ja) * 2000-03-09 2008-07-02 株式会社デンソー 過電圧保護回路
JP2002218645A (ja) 2001-01-22 2002-08-02 Konica Corp 電源保護回路及びリムーバブルディスク装置
JP2002313949A (ja) 2001-04-13 2002-10-25 Fuji Electric Co Ltd 過電圧保護回路
JP4368547B2 (ja) 2001-09-06 2009-11-18 株式会社リコー 電圧検出回路
JP3899984B2 (ja) 2002-04-09 2007-03-28 富士電機デバイステクノロジー株式会社 過電圧保護回路

Cited By (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102738781B (zh) * 2011-04-07 2016-08-24 炬才微电子(深圳)有限公司 一种过压保护电路、ic芯片及过压保护方法
CN102738781A (zh) * 2011-04-07 2012-10-17 炬才微电子(深圳)有限公司 一种过压保护电路、ic芯片及过压保护方法
CN102957417A (zh) * 2011-08-09 2013-03-06 三星电机株式会社 输出驱动电路和晶体管输出电路
CN102957417B (zh) * 2011-08-09 2015-05-27 三星电机株式会社 输出驱动电路和晶体管输出电路
CN103368144A (zh) * 2012-04-06 2013-10-23 深圳富泰宏精密工业有限公司 过压保护电路
CN103368144B (zh) * 2012-04-06 2018-06-19 深圳富泰宏精密工业有限公司 过压保护电路
WO2013171762A2 (en) * 2012-04-14 2013-11-21 Vasani Hiren Ramanlal A power analyzer with inbuilt auto over voltage cut off circuit
WO2013171762A3 (en) * 2012-04-14 2014-01-23 Vasani Hiren Ramanlal A power analyzer with inbuilt auto over voltage cut off circuit
CN104283194A (zh) * 2013-07-05 2015-01-14 通用电气公司 具有故障保护功能的电路
CN104283194B (zh) * 2013-07-05 2018-08-03 通用电气公司 具有故障保护功能的电路
CN104426123A (zh) * 2013-08-20 2015-03-18 海洋王(东莞)照明科技有限公司 降压型输出过压保护电路
CN104426123B (zh) * 2013-08-20 2018-07-27 海洋王(东莞)照明科技有限公司 降压型输出过压保护电路
US10155393B2 (en) 2013-12-26 2018-12-18 Apex Microelectronics Co., Ltd. Ink cartridge, ink cartridge chip, and short-circuit detection method of chip
US9688075B2 (en) 2013-12-26 2017-06-27 Apex Microelectronics Co., Ltd. Ink cartridge, ink cartridge chip, and short-circuit detection method of chip
WO2015096282A1 (zh) * 2013-12-26 2015-07-02 珠海艾派克微电子有限公司 一种墨盒、墨盒芯片及芯片短路检测方法
CN105870876A (zh) * 2016-05-23 2016-08-17 深圳市蓝希领地科技有限公司 一种短路保护电路及系统
TWI687030B (zh) * 2017-09-06 2020-03-01 澳門商萬民半導體 (澳門) 有限公司 一種耦合到可以流通負載電流的負載上的功率半導體元件
CN109510484A (zh) * 2018-09-30 2019-03-22 昂宝电子(上海)有限公司 一种用于芯片的高压供电控制系统及方法
CN109510484B (zh) * 2018-09-30 2021-11-30 昂宝电子(上海)有限公司 一种用于芯片的高压供电控制系统及方法
CN110176750A (zh) * 2019-05-24 2019-08-27 深圳市道通智能航空技术有限公司 过压保护电路
CN113224737A (zh) * 2020-01-21 2021-08-06 华为技术有限公司 充电端口防护装置及终端
CN112886835A (zh) * 2021-04-09 2021-06-01 华源智信半导体(深圳)有限公司 一种适应高压输入小体积的acdc变换装置

Also Published As

Publication number Publication date
US20090091872A1 (en) 2009-04-09
CN101346865B (zh) 2013-04-17
KR20080041190A (ko) 2008-05-09
WO2007142015A1 (en) 2007-12-13
US7864495B2 (en) 2011-01-04
KR100994701B1 (ko) 2010-11-17
JP2007329998A (ja) 2007-12-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101346865B (zh) 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
KR100941044B1 (ko) 과전압 보호 회로 및 전자 장치
JP5718478B2 (ja) リチウム電池保護回路
US11719756B2 (en) Battery monitoring system and semiconductor device
US8508900B2 (en) Overvoltage protection circuit and electronic device comprising the same
KR102067544B1 (ko) 보호 ic 및 전지 전압 감시 방법
US20190181665A1 (en) Rechargeable battery protection integrated circuit, rechargeable battery protection device, and battery pack
CN113161988A (zh) 过压保护电路及设备
EP2546724B1 (en) Device and method for charging a master device using a detachable device
JP2007228724A (ja) 充放電保護回路および電源装置
US8599527B2 (en) Overvoltage protection circuit and portable electronic device having the same
CN108028251A (zh) 静电放电保护装置以及电路设备
CN106058798B (zh) 电压保护装置、方法及可穿戴设备
TW200941017A (en) Battery state monitoring circuit and battery device
CN110445216B (zh) 一种充电芯片
CN208971379U (zh) 一种防过冲保护电路
JP3916279B2 (ja) 電源監視ic
CN110556891B (zh) 双充电器的充电电路
KR100763772B1 (ko) 방수 기능을 갖는 휴대 전자제품용 배터리
TWI505602B (zh) 用來對電池進行充放電的晶片及用來保護電池免於過度充放電傷害的保護電路
CN104901347B (zh) 对电池充放电的芯片及免于过度充放电伤害的保护电路
CN109245507A (zh) 一种防过冲保护电路
CN115333181A (zh) 二次电池保护电路、电池组、电池系统以及二次电池保护方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
ASS Succession or assignment of patent right

Owner name: RICOH MICROELECTRONICS CO., LTD.

Free format text: FORMER OWNER: RICOH CO. LTD.

Effective date: 20150331

TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20150331

Address after: Osaka

Patentee after: Ricoh Microelectronics Co., Ltd.

Address before: Tokyo, Japan, Japan

Patentee before: Ricoh Co., Ltd.

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20130417

Termination date: 20150515

EXPY Termination of patent right or utility model