CN102739042A

CN102739042A - 自持式耐高压电力供应

Info

Publication number: CN102739042A
Application number: CN2012100876346A
Authority: CN
Inventors: 尼科尔·加涅; 格雷戈里·马赫
Original assignee: Fairchild Semiconductor Suzhou Co Ltd; Fairchild Semiconductor Corp
Current assignee: Fairchild Semiconductor Suzhou Co Ltd; Fairchild Semiconductor Corp
Priority date: 2011-03-31
Filing date: 2012-03-29
Publication date: 2012-10-17
Anticipated expiration: 2032-03-29
Also published as: KR20120112256A; CN102739042B; KR101751315B1; US8791679B2; US20120249116A1; TW201320519A; TWI538334B

Abstract

本申请案涉及一种自持式耐高压电力供应。本发明提供一种电力供应系统，其提供电压箝位能力以提供对电路元件及电路系统的过电压保护。所述电力供应包含产生与输入电源无关的经调整电力供应的隔离机制。可利用电压叠加/倍增技术从所述经调整电力供应产生参考电压，所述参考电压能够设定经箝位电力供应上的最大电压。所述电力供应系统可在没有来自与集成电路相关联的其它电路/系统的输入的情况下操作。

Description

自持式耐高压电力供应

发明人：

尼科尔·加涅，以及

格雷戈里·马赫

本申请案主张2011年3月31日申请的第61/470,233号美国临时申请案的权益，所述美国临时申请案以全文引用的方式并入本文中。

技术领域

本发明涉及一种电力供应，且更明确地说，涉及一种自持式耐高压电力供应。

背景技术

发明内容

本申请案的一个方面提供一种电力供应系统。所述电力供应系统包括：

箝位电路，其经配置以在总线电力供应的斜升周期期间接收总线电力供应，所述箝位电路经配置以产生具有基于所述总线电力供应的电压的电压的经箝位电力供应，所述箝位电路进一步经配置以箝位所述总线电力供应上存在的过电压；

电荷泵电路，其经配置以产生与所述总线电力供应无关的电压设定点信号，所述电压设定点信号指示所述经箝位电力供应上的预定电压电平；及

开关电路，其耦合在所述总线电力供应与所述经箝位电力供应之间，所述开关电路经配置以由所述电压设定点信号控制，且进一步经配置以在所述经箝位电力供应上产生小于所述电压设定点信号的电压电平。

本申请案的另一个方面提供一种方法。所述方法包括：

在总线电力供应的斜升周期期间基于所述总线电力供应产生经箝位电力供应；

产生与所述总线电力供应无关的电压设定点信号，其中所述电压设定点信号指示所述经箝位电力供应上的预定电压电平；

使用所述电压设定点信号控制耦合在所述总线电力供应与经箝位电力供应之间的开关；及

使用开关在所述经箝位电力供应上产生小于所述电压设定点信号的电压电平。

附图说明

所主张的标的物的特点及优势从以下与之一致的实施例的详细描述中将会变得显而易见，应参考附图考虑所述描述，其中：

图1说明与本发明的各种实施例一致的电力供应系统；

图2说明与本发明的一个实施例一致的总线电力供应及经箝位电力供应的信号曲线图；

图3说明与本发明的一个实施例一致的电力供应系统的各种信号的信号曲线图；

图4说明与本发明的一个实施例一致的箝位电路的电路实例；

图5说明与本发明的一个实施例一致的调整器电路的电路实例，

图6说明与本发明的一个实施例一致的总线检测电路的电路实例；

图7说明与本发明的一个实施例一致的电荷泵电路的电路实例；及

图8说明根据本发明的一个实施例的操作的流程图。

尽管以下具体实施方式将参考说明性实施例而继续，但其许多替代、修改及变化对于所属领域的技术人员来说将是显而易见的。

具体实施方式

通常，本发明提供产生经箝位电力供应且提供过电压保护的电力供应系统。所述电力供应接收输入电源(例如，总线电力供应等)，且产生能够将电力供应到多个电路元件(例如，与集成电路(IC)相关联的电路元件)的受控的经箝位电力供应。本发明的过电压保护包含箝位电路，随着输入电源斜升到最大值，所述箝位电路产生经箝位电力供应。在输入电源斜变到最大值之后，利用电荷泵机制产生设定点控制电压，其又控制高电压开关装置，使得经箝位电力供应仍在选定容限范围内，而使经箝位电力供应(及因此耦合到其的装置)免受在输入电源上的电压尖峰及浪涌。本发明的电力供应可作为集成电路(IC)的输入电力调节级而包含在内。在某些实施例中，有利地是，本发明的电力供应系统是自持式，意味着所述电力供应可在没有来自与IC相关联的其它来源(例如，过电压保护电路，数字核心电路等)的输入的情况下操作。

图1说明与本发明的各种实施例一致的电力供应系统100。图1中描绘的电力供应系统100可包含结合例如半导体集成电路芯片、芯片上系统(SoC)等通用或定制集成电路(IC)而包含，或组成其一部分。作为一般概述，电力供应系统100包含耐高压电路102，其经配置以产生来自输入总线电力供应103的经箝位电力供应电压111。在某些实施例中，经箝位电力供应111可用作为耦合到经箝位电力供应111的一个或一个以上装置116的内部电力供应。耦合到经箝位电力供应111的装置116可包含(例如)与IC相关联的一个或一个以上电路及/或电路系统。因此，经箝位电力供应111至少部分地可用作向IC的内部电力供应。

输入总线电力供应103可包含(例如)输入总线电力供应，例如VBUS电力供应(如可与通用串行总线(USB)，迷你通用串行总线(MUS)等相关联)。输入总线电力供应103可通常具有两个截然不同的周期：期间总线电力供应斜升到最大值期间的斜升周期，及期间总线电力供应能够按预期供应电力的全通周期。耐高压电路102包含箝位电路104及高压开关电路106。箝位电路104经配置以接收输入总线电力供应103。对于电力供应103(例如，在总线的初始化、通电复位等期间)的斜升周期的选定电压范围，箝位电路104经配置以产生经箝位电力供应111。箝位电路104同样经配置以将经箝位电力供应111的电压限制为预先定义的值，因此在斜升周期的选定电压范围期间，为耦合到经箝位电力供应111的一个或一个以上装置116提供过电压保护。一旦输入总线电源103已斜变超过预定阈值，高压开关电路106就在经箝位电力供应111上提供预定电压，且也为经箝位电力供应111提供高电压保护，如将会在下文更详细地描述。

图1的电力供应系统还可包含调整器电路108、总线检测电路110、电荷泵电路114及变换器电路112。调整器电路108经配置以基于经箝位电力供应111产生经调整电力供应113。经调整电力供应113可用于供电及/或启用总线检测电路110、电荷泵电路114及/或变换器电路112，如将在下文更详细地描述。在至少一个实施例中，调整器电路108经配置以在经调整电力供应113上产生比经箝位电力供应111上的电压电平小的电压电平。有利地是，调整器电路108经配置以产生与总线电力供应103无关的经调整电力供应113，因此使经调整电力供应113与总线电力供应103上的过电压情况隔离。

图1的电力供应系统还可包含分压器电路，表示为R1及R2。R1/R2的比率可经选择以产生指示总线电力供应103或与总线电源供应103成比例但通常小于总线电力供应103的经划分电压信号105。经划分电压信号105可在总线电力供应103的斜升周期期间斜升，且接着在总线电力供应103全通时仍全通，但通常具有比总线电力供应103的电压低的电压。总线检测电路110经配置以接收经划分的电压信号105，且产生指示总线电力供应103的状态的控制信号107，例如产生指示总线电力供应103是在斜升周期内还是在全通周期内的控制信号107。总线检测电路110可由经调整电力供应113供电。

在一个实施例中，如果经划分的电压信号105在总线电力供应103的斜升周期期间低于预定阈值，那么总线检测电路110经配置以产生具有第一(低)值的控制信号107，且当经划分的电压信号105超过所述预定阈值时，控制信号107具有第二(高)值。在一个实施例中，由于经调整电力供应113向总线检测电路110供应电力，所以控制信号107的第一值可近似为零伏，而控制信号107的第二值可近似等于经调整电力供应113的电压。

电荷泵电路114可包含对增大的阈值电流(Icct)敏感的逻辑电路。举例来说，电荷泵电路114可包含晶体管(例如，反相器电路，“与非”(NAND)/“或非”(NOR)/“与”(AND)/“或”(OR)、门电路，PMOS/NMOS成对电路等)，如果用于此些晶体管的栅极电压小于供应电压，那么所述晶体管可汲取增加的Icct，或遭受逻辑门的同时传导。因此，电力供应系统100的一个实施例还可包含变换器电路112，其经配置以将控制信号107变换为经变换控制信号109。举例来说，可向上变换控制信号107的电压，使得经变换的控制信号109具有近似等于经箝位电力供应111的值。当然，可省去变换器电路112，举例来说，电荷泵电路114经配置以避免Icct的增大，在这种情况下，控制信号107可由电荷泵电路114利用。

电荷泵电路114经配置以基于控制信号107(或经变换控制信号109)的状态且基于经调整电力供应113而产生电压设定点信号115。通常，电荷泵电路作为经调整电力供应113的电压叠加器及/或电压倍增器而操作。在一个实施例中，电压设定点信号115是经调整电力供应113的选定倍数(例如，信号115具有两倍于经调整电力供应113的电压的电压值)。电压设定点信号115用于控制高压开关电路106的传导状态。并且，因为电压设定点信号115是依据经调整电力供应113而产生，所以电荷泵电路114及电压设定点信号115的操作可与总线电力供应103无关，使得电压设定点信号115与总线电力供应103上的变化隔离。

高压开关电路106可耦合在总线电力供应103与经箝位电力供应111之间。在一个实施例中，开关电路106可包含高压晶体管装置，例如以源极跟随器配置耦合在总线电力供应103与经箝位电力供应111之间的高压NMOS装置，使得源极电压被限制于栅极电压减去阈值电压(Vt)。高压开关电路106的高压容限能力可由(例如)总线电力供应103的预期最大电压电平及/或最高达指定电压电平(例如，28V，40V等)的瞬变电压峰值/浪涌决定。高压开关电路106的物理高压限度可通常由要求不得超过电压规格的某些半导体制造容限决定。

因此且在操作中，随着总线电力供应103斜升，与高压开关电路106并联的箝位电路104可操作以消除在总线电力供应103上出现的过电压情况，且因此提供稳定且耐高压的经箝位电力供应111。一旦总线电力供应103已超过选定阈值，就可产生与总线电力供应103无关的经调整电力供应113，且电荷泵电路114可基于经调整电力供应113且独立于总线电力供应103而产生电压设定点信号115，以控制耐高压开关装置106的传导状态。电力供应系统100通过将电荷泵电路114所产生的电压设定点信号115耦合到耐高压开关装置106的栅极而达到高压容限。电压设定点信号115可控制开关电路106的传导(例如，线性模式传导)，使得经箝位电力供应111是基于电压设定点信号115及开关电路106的阈值电压(Vt)。

通过线性模式下的操作及假定总线电力供应103上的过电压情况，可将开关106的漏极到源极电压传导限制为电压设定点信号115减去Vt，且开关106可经配置以切断总线电力供应103上的超过电压设定点信号115的电压电平。电荷泵电路114可因此经配置以产生依据经调整电力供应113及开关106的Vt而变的电压设定点信号115，所以经箝位电力供应111不超过耦合到其的装置116的电压容限，且在某些实施例中，经箝位电力供应111包含在耦合到经箝位电力供应111的装置116的操作限制内的误差裕量。另外，通过控制电压设定点信号115，可控制经箝位电力供应111的额定电压电平。举例来说，某些装置(例如，晶体管等)可需要为Y的不得超过电压，但总线电力供应103的正常电压可具有Y+％Y的额定电压。即使％Y相对小，供应电压的此增大也可与不能耐受任何大于Y的电压的某些装置不相容。因此，经箝位电力供应111可根据耦合到其的装置116的制造容限来设定。

因此，在本发明的一个实施例中，箝位电路104及开关电路106可并联操作以提供过电压箝位能力，同样还使经箝位电力供应111维持在容许极限内。举例来说，当电力供应总线103在斜升时，且在总线电力供应103已超过预定阈值之前，电荷泵电路114可操作以上拉电压设定点信号115(随着经调整电力供应111斜升)。因此，在斜升周期的至少一部分期间，可使开关电路106的栅极偏压到近似于经调整电力供应的电压电平，且开关电路106的源极可由经调整电力供应113的电压电平限制。如果在斜升周期的此部分期间，总线电力供应103上发生过电压情况，那么开关电路106的源极电压可由电压设定点信号115限制。因此，一般来说，开关电路106与箝位电路104之间的最小电阻路径将决定电路性能，因为两者均并联在总线电力供应103与经箝位电力供应111之间。然而，因为两个电路均提供过电压保护，所以在操作的所有周期期间，经箝位电力供应111的保护可维持。

当然，在另一实施例中，电荷泵电路114可经配置以在总线电力供应103仍低于预定阈值时，保持开关电路106处于非传导状态。在此实施例中，箝位电路104可经配置以在总线电力供应103仍低于预定阈值时，为经箝位电力供应111提供主要的过电压保护。

电力供应系统100的某些优势在图2中描绘。继续参考图1，图2说明与本发明的一个实施例一致的总线电力供应103及经箝位电力供应111的信号曲线图200。图2的信号曲线图200通常描绘为任意单位的电压(V)对时间(t)。在操作的第一时间周期202中，在总线电力供应103的斜升周期期间(例如，在总线电力供应103的电压达到预定阈值之前)，经箝位电力供应111(用虚线描绘)以相似的方式斜升，但取决于箝位电路104的配置，可通常与电力供应103相比以电平移位的电压上升，使得经箝位电力供应111被箝位为小于或等于总线电力供应103的电压。在此时间周期202期间，箝位电路104经配置以箝位总线电力供应103上的过电压情况，以为经箝位电力供应111提供高压容限。除了箝位电路104之外，高压开关电路106可在此时间周期202期间并联传导。随着经箝位电力供应111及经调整电力供应113斜升，高压开关装置106的栅极也斜升。配置为源极跟随器的高压开关装置106可将源极电压限制为栅极电压减去Vt。在此时间周期202期间，栅极电压可不超过经调整电力供应113，因此限制高压开关装置106的输出(从源极取得)，且向经箝位电力供应111提供过电压容限。箝位电路104及高压开关电路106两者均经配置以在周期202期间向经箝位电力供应111提供过电压容限，且可并联使用。

一旦总线电力供应103的电压达到选定阈值电压(在操作的第二时间周期204的开始所描绘)，一旦总线电力供应103超过选定阈值，就断言控制信号107及/或109，且电荷泵电路114产生电压设定点信号115以控制开关电路106。以线性模式操作的耐高压开关装置106可充当压控电阻器，且将总线电力供应103短路到经箝位电力供应111。在此时间周期204期间，当总线电力供应103继续斜升时，开关电路106使经箝位电力供应111免受总线电力供应103上的过电压情况。随着总线电力供应103的电压继续增大到过电压情况，经箝位电力供应111上的电压将仍在或低于电压设定点信号115减去Vt，如在操作的第三时间周期206中显示。因此，经箝位电力供应111在总线电力供应103的斜升周期(周期202)期间提供耐高压供应电压，且在总线电力供应103上的高电压周期(周期206)期间箝位到选定的低电压值。

本发明的电力供应系统100的特定实例在图3中说明。继续参考图1，图3说明与本发明的一个实施例一致的电力供应系统100的各种信号的信号曲线图。将本实施例的信号曲线图说明为电压(V)对时间(t，以ms为单位)。假定对于本实例，总线电力供应103′是服从通用串行总线(USB)规格及/或具有4.0伏的额定全通电压的迷你通用串行总线(MUS)规格的VBUS电力供应。曲线302描绘VBUS电力供应103′在过电压情况(在此实例中，8.0伏的电压值)下斜升。曲线304描绘控制信号107′及/或109′。控制信号107′/109’的预定阈值近似为3.5伏，因此当VBUS 103′超过此阈值时，控制信号107′/109′断言高。一旦控制信号107′/109′断言高，调整器电路108就产生3.5伏的经调整电力供应113′(曲线306)，且电荷泵电路114产生7.0伏的电压设定点信号115′(曲线308)。因为电压设定点信号115′依据经调整电力供应113′而变，因此在这个实例中，电荷泵电路114经配置以使经调整电力供应113′的电压乘以2(即，2倍)，以产生电压设定点信号115′的所要/所需电压电平。在此实例中，开关106的阈值电压(Vt)近似为0.6伏。电压设定点信号115′控制开关106的传导，使得开关106将经箝位电力供应111的电压设定为电压设定点信号115′的电压减去阈值电压(Vt)。因为电压设定点信号具有7.0伏的最大值，因此经箝位电力供应111的最大电压近似为6.4伏。

图4说明与本发明的一个实施例一致的箝位电路104A的电路实例。继续参考图1，本实例的箝位电路104A经配置以在总线电力供应103在斜升时产生经箝位电力供应111。另外，本实施例的箝位电路104A经配置以为总线电力供应103上的过电压情况(例如，电压尖峰，浪涌等)提供过电压容限，因此保护经箝位电力供应111在总线电力供应103的斜升周期期间免受此类情况。本实例的箝位电路104A包含耐高压开关装置402(例如NMOS装置)及控制电路，其包含经配置以产生参考电压408的电流源电路404。过电压保护的量度可基于开关装置402的特性，例如“较大”装置可提供比“较小”装置大的过电压保护。因此，可基于(例如)可由耦合到经箝位电力供应111的装置116指定的预期过电压值及/或容限来选择开关装置402的大小。控制电路经配置以产生参考电压408，参考电压408可控制开关装置402的传导，使得经箝位电力供应111是基于参考电压408及开关装置402的Vt。在一个实例中，Iref1 404及二极管堆叠406经选择以产生参考电压408，使得开关装置402在饱和模式下操作。开关402可耦合到总线电力供应103且配置为源极跟随器，其中经箝位电力供应111是在开关402的源极处取得。因此，经箝位电力供应的电压电平可表达为参考电压408减去Vt。

为了为经箝位电力供应111提供过电压保护，经箝位电力供应111(在开关402的源极处取得)可与参考电压408减去开关402的Vt成比例。如所陈述，无论高压开关电路106是否并联传导，电路104A均操作以在总线电力供应103的斜升周期期间产生经箝位电力供应111。一旦总线电力供应103超过选定阈值，电荷泵电路114就产生电压设定点信号115以控制开关电路106。电压设定点信号115被设定为将经箝位电力供应111约束在总线电力供应103上的过电压情况的值，因此提供过电压保护。电压设定点信号115的值还降低了高压开关装置106的漏极到源极接通电阻(Rdson)。Rdson的减少允许高压开关装置106成为最小电阻路径，且其本质上使箝位电路104A短路。因此，为了降低或消除一旦总线电力供应103超过选定阈值时电路104A的影响，可将开关402的总电阻值选择为大于高电压开关装置106的电阻，使得一旦高压开关电阻106被启用，经箝位电力供应111的电压就主要基于高压开关装置106的操作，而不是电路104A。

图5说明与本发明的一个实施例一致的调整器电路108A的电路实例。继续参考图1，本实例的调整器电路108A经配置以基于经箝位电力供应111产生经调整电力供应113。本实例的调整器电路108A包含具有与放大器502的输出成反馈布置耦合的正端子的放大器电路502，使得放大器电路502的输出跟踪放大器电路502的负端子上的输入。电路108A还包含开关电路504，其耦合到经箝位电力供应111且由放大器502的输出控制。参考电压电路506经配置以产生参考电压(Vref1)，作为放大器502的负端子处的输入。因此开关504可由放大器502控制以在线性模式下操作，使得反馈电压(在电阻器R4与电阻器R5的分压器之间取得)仍大体上等于Vref1 506。

开关504可耦合到经箝位电力供应111，且配置为源极跟随器，其中电阻性负载R4/R5以源极跟随器模式对开关504提供偏压。开关504及负载R4/R5作为分压器而操作，其中在开关402的源极处取得经调整电力供应113。Vref1、R4及R5以及放大器502的增益的值可经选择以在经调整电力供应113上产生所要的电压电平，且因为电荷泵电路114(图1)的操作可基于经调整电力供应113的电压电平，所以Vref1、R4及R5以及放大器502的增益的值可经选择以使得电荷泵电路114在电压设定点信号115上产生所要的电压。

另外，为了便电路108A可独立于外部参考信号(例如，来自IC的数字核的参考信号)而操作，参考电压电路506可包含带隙参考电路，其经配置以产生Vref1作为单独基于经箝位电力供应111的经温度补偿的带隙参考电压。因为经箝位电力供应111与总线电力供应103隔离，所以经调整电力供应113可与总线电力供应103无关。

图6说明与本发明的一个实施例一致的总线检测电路110A的电路实例。继续参考图1，本实例的总线检测电路110A经配置以检测总线电力供应103的电压电平，且产生控制信号107。如上文所论述的控制信号107通常是指示总线电力供应103(如由经划分的电压信号105表示)何时越过选定阈值的信号。本实例的总线检测电路110A包括经配置以将经划分的电压信号105与由参考电压电路602产生的参考电压(Vref2)进行比较。如果信号105超过Vref2，那么比较器604可产生具有大约等于经调整电力供应113的电压的电压电平的有效控制信号107。如果信号105低于Vref2，那么比较器604的输出107可为大约0伏(或某一其它参考电位)。电路110A还可包含参考电压检测电路606，其经配置以检测Vref2的电压电平且在Vref2超过选定阈值时产生启用信号。由电压检测电路606产生的启用信号可用于启用/停用比较器604，因此在由参考电压电路602产生的Vref2暂时超过信号105时，降低或消除斜升期间的任何可能发生的小故障，这许多包括带隙参考的模拟参考是常见事件。正如参考电压电路506(上文所描述的)，参考电压电路604可包含经配置以单独地基于经调整电力供应113产生Vref1作为经温度补偿的带隙参考电压。

图7说明与本发明的一个实施例一致的电荷泵电路114A的电路实例。继续参考图1，本实例的电荷泵电路114A经配置以倍增经调整电力供应113的电压，且产生电压设定点信号115。本实例的电荷泵电路114A包含振荡器电路702及电压倍增器电路704。振荡器电路702经配置以产生时钟信号，且由控制信号107或109启用。经箝位电力供应111将电力供应到振荡器电路702，且因此如上文所论述，如果控制信号107的电压电平小于经箝位电力供应111的电压电平，那么变换器电路112(图1)可用于将控制信号107的电平提高到较高的电压控制信号109。电压倍增器电路704同样由信号107或109启用。为了产生电压设定点信号115，电压倍增器电路704可使用时钟信号的优势以在电容器(未图示)之间切换，以增大经调整电力供应113的电压。

电压倍增器电路704可经配置以使电力供应113乘以一组倍增因子(例如，1.7倍，2倍等)，或电压倍增器电路704可编程以允许倍增因子的变化。另外，使用经箝位电力供应111的电压电平作为控制因子，电压倍增器电路704可经配置以动态地调整倍增因子以适应经调整电力供应113的变化(为此，电路704可经配置以接收经箝位电力供应111的电压的反馈信息)。

虽然图4到7描绘可根据本发明的教示利用的某些示范性电路拓扑，但将认识到，许多替代及/或修改对于所述领域的技术人员来说可为显而易见的，且满足以上描述的功能性及/或目的的所有此些替代及/或修改被认为在本发明的范围内。因此，图8说明与本发明的一个实施例一致的操作的流程图800。本实施例的操作可包含在总线电力供应的斜升周期期间，基于总线电力供应产生经箝位电力供应，802。操作还可包含产生与总线电力供应无关的电压设定点信号，其中所述电压设定点信号指示经箝位电力供应上的预定电压电平，804。本实施例的操作还可包含使用所述电压设定点信号控制耦合在总线电力供应与经箝位电力供应之间的开关，806。操作可进一步包含使用切换开关在经箝位电力供应上产生小于所述电压设定点信号的电压电平。

虽然图8说明根据一个实施例的各种操作，但将理解的是，不是所有这些操作都是必需的。事实上，本文充分预期在本发明的其它实施例中，可以未在任一图式中具体展示的方式组合图8中描绘的操作，但仍完全与本发明一致。因此，针对没有完全在一个图中展示的特征及/或操作的所附权利要求书被认为在本发明的范围及内容内。另外，如在本文的任一实施例中所使用，“电路(circuitry)”或“电路(circuit)”可单独地或以任一组合包括(例如)硬连线电路，可编程电路，状态机电路，及/或在较大系统中有效的电路，举例来说，可包含作为集成电路的一部分的离散元件。另外，本文中所描述的开关装置(例如，开关106、402、504等)中的每一者可包含任一类型的已知或之后开发的开关电路，例如MOS晶体管、BJT等。

有利的是，根据本发明的各种教示的电力供应系统可提供经箝位的内部电力供应，其降低或消除输入电力供应上的过电压情况，因此消除对于单独过电压保护电路的需求。同样有利的是，根据本教示的电力供应系统可以自给方式产生经箝位电力供应，即，不具有来自外部来源/信号的输入。因此，举例来说，电力供应系统可在不需要来自IC的数字核的输入的情况下产生经箝位电力供应，因此降低数字核上的负载，且降低IC的电力调节状态的复杂性，且实现使用无数字核的本发明的电力供应系统。另外，本发明的耐高压开关装置由与输入电力供应无关(例如，与总线电压无关)的电压设定点信号控制，使得从开关得出的经箝位电力供应仍高度适应过电压箝位需求。与常规过电压保护系统相比，电力供应系统的额外优势包含降低的电流消耗及较少受电流消耗影响的经箝位电力供应。

将本文中已使用的术语及表达用作描述的术语且不限制，且这些术语及表达的使用中无意排除所展示及描述的特征的任何均等物(或其若干部分)，且应认识到，各种修改在所附权利要求书的范围内是可能的。因此，所附权利要求书意在涵盖所有的此些均等物。各种特点、方面及实施例已在本文中描述。所属领域的技术人员将理解，所述特点、方面及实施例易于彼此结合及易于变化及修改。因此，本发明应被认为涵盖此些结合、变化及修改。

Claims

1.一种电力供应系统，其包括：

2.根据权利要求1所述的电力供应系统，其中所述开关电路进一步经配置以箝位所述总线电力供应上大于所述电压设定点信号的电压电平。

3.根据权利要求1所述的电力供应系统，其进一步包括调整器电路，所述调整器电路经配置以基于所述经箝位电力供应且无关于所述总线电力供应而产生经调整电力供应；其中所述电荷泵电路进一步经配置以基于所述经调整电力供应产生所述电压设定点信号。

4.根据权利要求3所述的电力供应系统，其中所述电荷泵电路经配置以通过电平移位所述经调整电力供应来产生所述电压设定点信号。

5.根据权利要求1所述的电力供应系统，其进一步包括总线检测电路，所述总线检测电路经配置以检测所述总线电力供应上的电压电平，且产生指示所述总线电力供应是在所述斜升周期还是全通周期中的控制信号；其中所述电荷泵电路进一步经配置以基于所述控制信号产生所述电压设定点信号。

6.根据权利要求5所述的电力供应系统，其进一步包括变换器电路，所述变换器电路经配置以将所述控制信号的电压变换为近似等于所述经箝位电力供应的电压的电压。

7.根据权利要求1所述的电力供应系统，其中所述开关电路包括以源极跟随器配置耦合在所述总线电力供应与所述经箝位电力供应之间的高压NMOS晶体管；其中所述NMOS晶体管的源极电压被限制于所述NMOS晶体管的由所述电压设定点信号供应的栅极电压减去所述NMOS晶体管的电压阈值。

8.根据权利要求1所述的电力供应系统，其中所述箝位电路及所述开关电路并联耦合到所述总线电力供应，且其中在所述总线电力供应的全通周期期间，所述开关电路的传导状态由所述电压设定点信号控制以限制所述经箝位电力供应上的所述电压。

9.根据权利要求1所述的电力供应系统，其中所述箝位电路包括：耐高压开关电路，其耦合在所述总线电力供应与所述经箝位电力供应之间；及控制电路，其经配置以产生参考电压以控制所述耐高压开关电路，使得在所述总线电力供应的所述斜升周期期间，所述经箝位电力供应是基于所述耐高压开关电路的阈值电压及所述参考电压。

10.根据权利要求9所述的电力供应系统，其中所述控制电路包括参考电流源及至少一个二极管，所述二极管耦合到所述总线电力供应且经配置以产生具有电压值的参考电压信号，在所述斜升周期期间，所述电压值控制所述耐高压开关电路在饱和模式下操作。

11.根据权利要求5所述的电力供应系统，其中所述电荷泵电路包括振荡器电路及电压倍增器电路；其中所述振荡器电路经配置以由所述控制信号启用且产生时钟脉冲信号，且所述倍增器电路经配置以基于所述时钟脉冲信号而增大所述经调整电力供应的电压，以产生所述电压设定点信号。

12.根据权利要求3所述的电力供应系统，其中所述调整器电路包含：带隙参考电压电路，其经配置以产生带隙参考电压；放大器电路，其经配置以接收所述带隙参考电压；及开关电路，其耦合到所述经箝位电力供应且耦合到所述放大器电路的输入；其中所述开关电路由所述放大器电路控制，使得所述开关电路以线性模式操作，且其中所述开关电路经配置以产生所述经调整电力供应。

13.根据权利1所述的电力供应系统，其中所述总线检测电路包括：比较器电路，其经配置以将所述总线电力供应与参考电压进行比较；其中所述放大器电路经配置以在所述总线电力供应超过所述参考电压的情况下产生第一控制信号，且在所述总线电力供应小于所述参考电压的情况下产生第二控制信号。

14.一种方法，其包括：

15.根据权利要求14所述的方法，其进一步包括：

使用所述开关来箝位所述总线电力供应上大于所述电压设定点信号的电压电平。

16.根据权利要求14所述的方法，其进一步包括：

基于且无关于所述总线电力供应而产生经调整电力供应，且通过电平移位所述经调整电力供应来产生所述电压设定点信号。

17.根据权利要求14所述的方法，其中：

所述开关包括以源极跟随配置耦合在所述总线电力供应与在所述经箝位电力供应之间的高压NMOS晶体管；且其中所述NMOS晶体管的源极电压被限制于所述NMOS晶体管的由所述电压设定点信号供应的栅极电压减去所述NMOS晶体管的电压阈值。

18.根据权利要求14所述的方法，其进一步包括：

通过所述电压设定点信号控制所述开关的传导状态，以在所述总线电力供应的全通周期期间限制所述经箝位电力供应上的电压。