CN1964151A

CN1964151A - 具有由单触发脉冲信号操作的放电开关元件的电源装置

Info

Publication number: CN1964151A
Application number: CNA2006101439473A
Authority: CN
Inventors: 伊藤正厚
Original assignee: NEC Electronics Corp
Current assignee: NEC Electronics Corp
Priority date: 2005-11-07
Filing date: 2006-11-07
Publication date: 2007-05-16
Also published as: JP2007128380A; US20070103135A1

Abstract

本发明涉及一种电源装置。在该电源装置中，电源电压产生电路产生电源电压并将其传输到输出端，且放电开关元件连接在输出端和接地端之间。通过单触发脉冲信号使放电开关元件变为ON。

Description

具有由单触发脉冲信号操作的放电开关元件的电源装置

技术领域

本发明涉及具有放电开关元件的电源装置。

背景技术

通常，电源装置经由稳压电容器连接到诸如集成电路单元的负载。因此，当电源装置去激活时，电源装置的输出电压由于稳压电容器的存在而不能迅速下降，这将引起负载故障。

为了在电源装置去激活时使电源装置的输出电压迅速减小，引入了放电开关元件并将其连接到电源装置的输出和地之间(参见：JP-1-303048-A)。

在包括这种放电开关元件的现有技术的电源装置中，根据用于对电源装置进行激活和去激活的控制信号使放电开关元件变为ON和OFF。这将在以后详细阐释。

发明内容

然而，当多个这种电源装置安装在诸如移动电话装置、移动游戏装置等的电子装置上时，如果其中一个电源装置的输出与另一个电源装置的输出短路，则过多的放电电流就会流过其中一个电源装置的放电开关元件，从而破坏这个放电开关元件。结果，当放电开关元件被破坏时，除了修复短路状态以外，还必须使用另一个电源装置来取代包括了该放电开关元件的整个电源装置。这将增加了电子装置的制造成本。

根据本发明，在电源装置中，电源电压产生电路产生电源电压并将其传输到输出端，且将放电开关元件连接在输出端和接地端之间。通过单触发脉冲信号使放电开关元件变为ON。由此，如果根据用于对电源电压产生电路进行激活和去激活的控制信号来产生这种单触发脉冲信号，则放电开关元件仅在由该单触发脉冲信号确定的某一时间段内变为ON。

附图说明

对比于现有技术，通过下面参考附图所进行的描述，本发明将更加清楚易懂，其中：

图1示出了诸如移动电话装置、移动游戏装置等电子装置的电路框图；

图2示出了现有技术电源装置的电路图；

图3示出了用于阐释图1的电子装置测试操作的时序图，其中将图2的电源装置应用于该电源单元；

图4示出了根据本发明的电源装置第一实施例的电路图；

图5示出了用于阐释图1的电子装置测试操作的时序图，其中将图4的电源装置应用于该电源单元；

图6示出了图4的单触发多谐振荡器的详细电路图；

图7示出了用于阐释图6的单触发多谐振荡器操作的时序图；

图8示出了根据本发明的电源装置的第二实施例的电路图；

图9示出了用于阐释图1的电子装置测试操作的时序图，其中将图8的电源装置应用于电源单元；以及

图10和11分别示出了图4和8的电源装置的变形的电路图。

具体实施方式

在描述优选实施例之前，将参考图1和2阐释现有技术的电源装置。

在图1中，示出了诸如移动电话装置、移动游戏装置等的电子装置100，三个电源单元101、102和103提供有来自电池200的例如3.7V的电池电压V_B，以产生分别提供到集成电路单元104、105和106的例如2V、2.5V和3.0V的电源电压V1、V2和V3。并且，稳压电容器107、108和109分别连接到电源单元101、102和103的输出。通过由微电脑形成的、来自控制单元110的控制信号CNT1、CNT2和CNT3分别使电源单元101、102和103变为ON和OFF。

图2示出了现有技术的电源装置被应用到多个电源单元中的一个，例如图1的101。

图2的电源装置由通过电池电压V_B供电的电源电压产生电路1、反相器2和放电n沟道MOS晶体管3构成。通过来自图1控制单元110的控制信号CNT1使电源电压产生电路1变为ON和OFF，该控制信号CNT1也被提供给反相器2，以使得放电n沟道MOS晶体管3变为ON和OFF。

并且，电源电压产生电路1由通过电池电压V_B供电的运算放大器11、由带隙调节器等形成的用于产生参考电压V_ref的参考电压产生电路12、由电阻器13和14形成的电压分压器构成。结果，当通过控制单元110的控制信号CNT1使电源电压产生电路1变为ON时，电源电压产生电路1在输出端OUT处产生输出电压V_out1，其由下式限定：

V_out1＝V_ref·(R1+R2)/R2

其中，R1和R2分别是电阻器13和14的电阻值。注意，运算放大器11包括用于接收控制信号CNT1的开关元件，由此通过使此开关元件变为ON或OFF来激活或去激活运算放大器11。由此，很容易通过电阻器13和14的电阻值R1和R2来设置输出电压V_out1。

下面将参考图3阐释图1的电子装置的测试操作，其中将图2的电源装置应用到电压电源单元101、102和103。这里，假定电源单元102的输出与电源单元101的输出是短路的。

起初，在时刻t0，当控制信号CNT1为“1”(高电平)时，电源电压产生电路1的电源电压V1等于电压V_out1。并且，放电n沟道MOS晶体管3的栅极电压V_G2为“0”(低电平)，因此使放电n沟道MOS晶体管3变为OFF。由此，没有放电电流I_DS流过放电n沟道MOS晶体管3。注意，控制信号CNT2为“0”(低电平)，不影响电源单元101的电源电压V1。

接着，在时刻t1，控制信号CNT1从“1”(高电平)转换为“0”(低电平)，使电源电压产生电路1去激活，从而使电压V1从V_ref下降到地电平GND。同时，放电n沟道MOS晶体管3的栅极电压V_G2从“0”(低电平)转换到“1”(高电平)，从而使放电n沟道MOS晶体管3变为ON。结果，放电电流I_DS在某一时段流过放电n沟道MOS晶体管3，从而使储存在电容器107处的电荷迅速放电。由此，电源单元101的电源电压V1迅速从V_out1下降到地电平GND。

最后，在时刻t2，当控制信号CNT2从“0”(低电平)转换到“1”(高电平)，从而使电源单元102变为ON时，由于电源单元102的输出与电源单元101的输出是短路的，因此电源单元101的电源电压V1也迅速从地电平GND增大到由电源单元102的电源电压产生电路(未示出)决定的电压V_out2。结果，由于放电n沟道MOS晶体管3的栅极电压V_G2的高电平状态，因此放电电流I_DS流过放电n沟道MOS晶体管3。在这种情况下，电源单元102的电压V_out2越高，放电电流I_DS就越大。因此，在最坏的情况下，放电n沟道MOS晶体管3将被损坏。

当放电n沟道MOS晶体管3被损坏时，除了修复短路状态以外，还不得不使用其他电源单元来取代整个电源单元101。这将增加图1电子装置的制造成本。

图4示出了根据本发明电源装置的第一实施例，其被应用到多个电源单元中的一个，诸如图1的101。在图4中，图2的反相器2被单触发多谐振荡器4所取代，该单触发多谐振荡器接收控制信号CNT1的下降沿，从而产生具有时间周期t_d的单触发脉冲信号。

下面将参考图5阐释图1的电子装置的测试操作，其中将图4的电源装置应用于电源单元101、102和103。这里，仍假定电源单元102的输出与电源单元101的输出是短路的。

起初，在时刻t0，当控制信号CNT1为“1”(高电平)时，电源电压产生电路1的电源电压V1等于电压V_out1。并且，放电n沟道MOS晶体管3的栅极电压V_G4为“0”(低电平)，因此使放电n沟道MOS晶体管3变为OFF。由此，没有放电电流I_DS流过放电n沟道MOS晶体管3。注意，控制信号CNT2为“0”(低电平)，其不影响电源单元101的电源电压V1。

接着，在时刻t1，控制信号CNT1从“1”(高电平)转换到“0”(低电平)，由此电源电压产生电路1被去激活，从而使电压V1从V_ref1下降到地电平GND。同时，单触发多谐振荡器4产生具有时间周期td的单触发脉冲信号，该单触发脉冲信号被作为栅极电压V_G4提供给放电n沟道MOS晶体管3，从而使放电n沟道MOS晶体管3变为ON。结果，放电电流I_DS在某一时段内流过放电n沟道MOS晶体管3，由此储存在电容器107处的电荷迅速放电。由此，电源单元101的电源电压V1迅速从V_out1下降到地电平GND。在这种情况下，在时刻t1’＝(t1+t_d)处，栅极电压V_G4回到“0”(低电平)。

最后，在时刻t1’后的时刻t2，当控制信号CNT2从“0”(低电平)转换到“1”(高电平)从而使电源单元102变为ON时，由于电源单元102的输出与电源单元101的输出是短路的，因此电源单元101的电源电压V1也迅速从地电平GND增大到电压V_out2，该电压是由电源单元102的电源电压产生电路(未示出)决定的。然而，在这种情况下，由于放电n沟道MOS晶体管3的栅极电压V_G4的地电平状态，因此没有放电电流I_DS流过放电n沟道MOS晶体管3。因此，放电n沟道MOS晶体管3不会损坏。

注意，当在从t0到t1的时间周期内放电n沟道MOS晶体管3为OFF时，储存在电容器107的部分电荷流过电阻器13和14；然而，由于其相对较大的电阻值R1和R2，因此该部分电荷的量非常少。

由此，为了改进(alleviate)图1的电子装置，仅修复上述短路状态。这不会增加图1电子装置的制造成本。

图6是图5的单触发多谐振荡器4的详细电路图，在图6中，单触发多谐振荡器4由缓冲器41、延迟电路42和异或电路43构成，其中缓冲器41用于接收如图7所示的控制信号CNT1；延迟电路42用于将缓冲器41的输出信号延迟一个延迟时间t_d，从而产生如图7所示的输出信号CNT1d，以及异或电路43用于对缓冲器41的输出和延迟电路42的输出进行异或操作，从而产生如图7所示的单触发脉冲信号V_G4。

图8示出了根据本发明的电源装置的第二实施例，该电源装置应用到多个电源单元中的一个，诸如图1的101。在图8中，图2的反相器2和放电n沟道MOS晶体管3’被添加到图4的各元件中。在这种情况下，放电n沟道MOS晶体管3’的ON电阻值大于放电n沟道MOS晶体管3的ON电阻值。并且，串联连接到放电n沟道MOS晶体管3’的电阻器5进一步显著增大了其ON电阻值；然而，电阻器5也可以被省略。

将参考图9阐释图1电子装置的测试操作，其中将图8的电源装置应用到电源单元101、102和103。这里，假定电源单元102的输出没有与电源单元101的输出短路。在这种情况下，由于放电n沟道MOS晶体管3’的ON电阻值大于放电n沟道MOS晶体管3的ON电阻值，因此时刻t5后的放电电流I_DS’很小，由此放电n沟道MOS晶体管3’不会被损坏。

下面将参考图9阐释图1电子装置的测试操作，其中将图9的电源装置应用于电源单元101、102和103。这里，假定电源单元102的输出没有与电源单元101的输出短路。

起初，在时刻t0，当控制信号CNT1为“1”(高电平)时，电源电压产生电路1的电源电压V1等于电压V_out1。并且，放电n沟道MOS晶体管3的栅极电压V_G4和放电n沟道MOS晶体管3’的栅极电压V_G2为“0”(低电平)，因此使放电n沟道MOS晶体管3和放电n沟道MOS晶体管3’为OFF。由此，没有放电电流I_DS和I_DS’流过放电n沟道MOS晶体管3和3’。

接着，在时刻t1，控制信号CNT1从“1”(高电平)转换到“0”(低电平)，由此电源电压产生电路1被去激活，从而使电压V1从V_ref1下降到地电平GND。同时，单触发多谐振荡器4产生具有时间周期td的单触发脉冲信号，该单触发脉冲信号被作为栅极电压V_G4提供给放电n沟道MOS晶体管3，从而使放电n沟道MOS晶体管3变为ON。结果，放电电流I_DS在某一时段内流过放电n沟道MOS晶体管3，由此储存在电容器107的电荷迅速放电。因此，电源单元101的电源电压V1迅速从V_out1下降到地电平GND。在这种情况下，在时刻t1’(＝t1+t_d)，栅极电压V_G4回到“0”(低电平)。

并且，在时刻t1，栅极电压V_G2从“0”(低电平)转换到“1”(高电平)，由此放电电流I_DS’流过放电n沟道MOS晶体管3’，其还会促使电容器107的放电操作。然而，注意，由于放电n沟道MOS晶体管3’的ON电阻大于放电n沟道MOS晶体管3的ON电阻，因此放电电流I_DS’小于放电电流I_DS。即使在时刻t1’之后，栅极电压V_G2仍保持“1”(高电压)，由此放电n沟道MOS晶体管3’保持激活。因此，即使在时刻t1’之后，电源电压V1必然被保持在地电平GND。

图10和11分别示出了图4和8的电源装置的变形例，在图10和11中，没有配置单触发多谐振荡器4。也就是说，栅极电压V_G4与控制信号CNT1的下降沿同步地在图1的控制单元110内产生，并直接提供放电n沟道MOS晶体管3。

在上述各实施例中，放电n沟道MOS晶体管3和3’可以是其他开关元件，例如npn型双极晶体管。

如以上所示，根据本发明，可以抑制放电开关元件的损坏。

Claims

1.一种电源装置，包括：

输出端；

电源电压产生电路，用于产生电源电压并将其传输到所述输出端；以及

连接在所述输出端和接地端之间的第一放电开关元件，

通过单触发脉冲信号使所述第一放电开关元件变为ON。

2.如权利要求1所述的电源装置，其中响应于控制信号而产生所述单触发脉冲信号，该控制信号用于激活和去激活所述电源电压产生电路。

3.如权利要求2所述的电源装置，还包括单触发多谐振荡器，其用于接收所述控制信号以产生所述单触发脉冲信号。

4.如权利要求3所述的电源装置，其中所述单触发多谐振荡器包括：

缓冲器，用于接收所述控制信号；

延迟电路，用于对所述缓冲器的输出信号进行延迟；和

逻辑电路，用于对所述缓冲器的输出信号和所述延迟电路的输出信号进行逻辑操作，以产生所述单触发脉冲信号。

5.如权利要求4所述的电源装置，其中所述逻辑操作是异或逻辑操作。

6.如权利要求1所述的电源装置，还包括连接在所述输出端和所述接地端之间的第二放电开关元件，所述第二放电开关元件响应于所述控制信号而操作。

7.如权利要求6所述的电源装置，其中所述第二放电开关元件的ON电阻值大于所述第一放电开关元件的ON电阻值。

8.如权利要求6所述的电源装置，还包括串联连接到所述第二放电开关元件的电阻器。