CN217739800U - 电路和电源系统 - Google Patents

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Abstract

本公开的实施例涉及电路和电源系统。一种电路，其包括电子开关，所述电子开关被配置为耦合在高压节点与低压电路装置中间，并且被配置为将低压电路装置耦合到高压节点。电压感测节点被配置为经由上拉电阻器耦合到高压节点。另一电子开关可以切换到导通状态，以耦合电压感测节点和电子开关的控制节点。比较器将阈值与电压感测节点处的电压进行比较，并且响应于电压感测节点处的电压达到阈值而使另一电子开关接通。耦合到电子开关的电流流动路径的电荷泵被激活到导通状态，以经由切换到导通状态的另一电子开关将电荷从电子开关的电流流动路径泵送到电子开关的控制节点。利用本公开的实施例有利地提供成本有效的解决方案。

Description

电路和电源系统
技术领域
本说明书涉及调节器电路。
一个或多个实施例可应用于驱动在各种产品中使用的高压启动调节器中的旁路场效应晶体管。
这些产品可以包括例如充电器/适配器，诸如冰箱或TV的家用电器、工业机械、电信设备等。
背景技术
诸如高压启动(HVS)调节器的调节器电路可以包括旁路晶体管(例如，MOSFET晶体管)，用于偏置旁路晶体管的栅极的上拉电阻器，以及连接在旁路晶体管的栅极和接地之间的电压钳位器，以便限制栅极电压范围并且限定最大电源电压输出。
这种方法可能在功耗、应用输入范围和成本方面表现出某些限制。
例如，在低功率应用中，可以对上拉电阻器的最低(最小)电阻值施加约束。
在这些情况下，实现对上拉电阻器的最小电阻值的这种约束和最低(最小)高压输入之间的折衷可能变得关键，而另一方面，具有栅极偏置电流的旁路组件仍然表示有吸引力的、成本有效的解决方案。
实用新型内容
本公开的目的是提供一种电路和电源系统，以至少部分地解决现有技术中存在的上述问题。
本公开的一方面提供了一种电路，包括：第一电子开关，具有通过所述第一电子开关的电流流动路径，所述第一电子开关被配置为耦合在高压节点与低压电路装置之间，所述第一电子开关具有控制节点，所述控制节点被配置为将所述第一电子开关切换到导通状态，在所述导通状态中所述第一电子开关将所述低压电路装置电耦合到所述高压节点；电压感测节点，被配置为经由上拉电阻器耦合到所述高压节点；第二电子开关，被耦合在所述电压感测节点与所述第一电子开关的所述控制节点之间，所述第二电子开关可切换到导通状态，在所述导通状态中所述第二电子开关响应于接收到接通信号而将所述电压感测节点电耦合到所述第一电子开关的所述控制节点；比较器，被耦合到所述电压感测节点和阈值，所述比较器被配置为将所述电压感测节点处的电压与所述阈值进行比较，并且响应于所述电压感测节点处的电压达到所述阈值而生成所述接通信号；以及电荷泵，被耦合到所述第一电子开关的所述电流流动路径，并且被配置为用切换到所述导通状态的所述第二电子开关激活，以经由切换到所述导通状态的所述第二电子开关将电荷从所述第一电子开关的所述电流流动路径泵送到所述第一电子开关的所述控制节点。
根据一个或多个实施例，电路包括耦合到所述电荷泵的充电电容器，所述充电电容器被配置为由所述电荷泵经由超过泵送到所述第一电子开关的所述控制节点的电荷的电荷来充电。
根据一个或多个实施例，其中所述电荷泵耦合到所述电压感测节点，并且所述电荷泵被配置为将源自所述第一电子开关的所述电流流动路径的电荷泵送到所述电压感测节点。
根据一个或多个实施例，电路包括耦合在所述比较器与所述第二电子开关之间的锁存电路，所述锁存电路被配置为响应于所述电压感测节点处的电压达到所述阈值而锁存所述接通信号。
根据一个或多个实施例，电路进一步包括耦合在接地节点与所述电压感测节点之间的电压钳，其中所述电压钳被配置为将所述电压感测节点处的所述电压钳位到限值。
根据一个或多个实施例，其中所述第一电子开关具有被配置为耦合到所述高压节点的第一节点和被配置为耦合到所述低压电路装置的第二节点，并且其中所述电荷泵在所述第二节点处耦合到所述第一电子开关的所述电流流动路径。
根据一个或多个实施例，其中所述第一电子开关和所述第二电子开关是MOSFET晶体管。
本公开的另一方面提供了一种电源系统，包括：高压源；低压电路装置；以及电路，包括：高压节点，耦合到所述高压源；第一电子开关，具有通过所述第一电子开关的电流流动路径，所述第一电子开关耦合在所述高压节点与低压电路装置之间，所述第一电子开关具有控制节点，所述控制节点被配置为将所述第一电子开关切换到导通状态，在所述导通状态中所述第一电子开关将所述低压电路装置电耦合到所述高压节点；上拉电阻器，被耦合在电压感测节点与所述高压节点之间；第二电子开关，被耦合在所述电压感测节点与所述第一电子开关的所述控制节点之间，所述第二电子开关可切换到导通状态，在所述导通状态中所述第二电子开关响应于接收到接通信号而将所述电压感测节点电耦合到所述第一电子开关的所述控制节点；比较器，被耦合到所述电压感测节点和阈值，所述比较器被配置为将所述电压感测节点处的电压与所述阈值进行比较，并且响应于所述电压感测节点处的电压达到所述阈值而生成所述接通信号；以及电荷泵，被耦合到所述第一电子开关的所述电流流动路径，并且被配置为用切换到所述导通状态的所述第二电子开关激活，以经由切换到所述导通状态的所述第二电子开关将电荷从所述第一电子开关的所述电流流动路径泵送到所述第一电子开关的所述控制节点。
根据一个或多个实施例，电源系统包括耦合到所述电荷泵的充电电容器，所述充电电容器被配置为由所述电荷泵经由超过泵送到所述第一电子开关的所述控制节点的电荷的电荷来充电。
根据一个或多个实施例，其中所述电荷泵耦合到所述电压感测节点，并且所述电荷泵被配置为将源自所述第一电子开关的所述电流流动路径的电荷泵送到所述电压感测节点。
根据一个或多个实施例，电源系统包括耦合在所述比较器与所述第二电子开关之间的锁存电路，所述锁存电路被配置为响应于所述电压感测节点处的电压达到所述阈值而锁存所述接通信号。
根据一个或多个实施例，电源系统进一步包括耦合在接地节点与所述电压感测节点之间的电压钳，其中所述电压钳被配置为将所述电压感测节点处的电压钳位到限值。
根据一个或多个实施例，其中所述第一电子开关具有被配置为耦合到所述高压节点的第一节点和被配置为耦合到所述低压电路装置的第二节点，并且其中所述电荷泵在所述第二节点处耦合到所述第一电子开关的所述电流流动路径。
根据一个或多个实施例，其中所述第一电子开关和所述第二电子开关是MOSFET晶体管。
利用本公开的实施例有利地提供成本有效的解决方案。
附图说明
现在将参考附图仅以示例的方式描述一个或多个实施例，其中：
图1是高压启动(HVS)调节器的示范性框图；
图2是根据本公开的一个或多个实施例的高压启动(HVS)调节器的框图；
图3A和图3B是示出如图2所示的调节器的操作的框图；
图4是本公开的一个或多个实施例的晶体管级表示；
图5是示出根据一个或多个实施例的图4所示的组件(电荷泵)的实现的电路图；
图6是示出根据一个或多个实施例的调节器中可能出现的特定信号的时间行为的一组时间图；以及
图7是示出在开关模式电源系统的框架内使用根据一个或多个实施例的调节器的电路图。
具体实施方式
在随后的描述中，示出了一个或多个具体细节，目的在于提供对本描述的实施例的示例的深入理解。可以在没有一个或多个具体细节的情况下，或者利用其他方法、组件、材料等来获得实施例。在其他情况下，没有详细示出或描述已知的结构、材料或操作，从而不会模糊实施例的某些方面。
在本说明书的框架中对“一个实施例”或“一实施例”的引用旨在指示关于该实施例描述的特定配置，结构或特性被包括在至少一个实施例中。因此，可能出现在本说明书的一个或多个点中的诸如“在实施例中”或“在一个实施例中”的短语不一定指同一个实施例。
此外，在一个或多个实施方案中，特定的构象、结构或特征可以以任何适当的方式组合。
这里使用的标题/参考仅仅是为了方便而提供的，因此不限定保护范围或实施例的范围。
通过对本实用新型的详细描述的介绍，可以参考图1，图1再现了总体上以10表示的常规高压启动(HVS)调节器的电路图。
这种调节器旨在从高压源VHVIN向低压部分LV提供低压电源。注意，在各种类型的高压功率变换器中，这样的高压启动调节器可以仅在上电阶段期间使用，以随后由更有效的电源代替。
如图1所示的高压启动调节器10包括“旁路”电子开关MBP(例如MOSFET晶体管)，其能够承受施加在其上的高压。
在该方面，本领域技术人员将理解，MOSFET晶体管在此仅作为示例被称为开关MBP：其它类型的电子开关(例如，JFET，BJT，GaN)可以用作开关MBP。
如图1所示，开关MBP被布置成其中的电流路径(在诸如MOSFET之类的场效应晶体管的情况下为源极－漏极)耦合在可以施加高压VHVIN的输入节点与可以被假定为接地GND的低电压部分LV中间。
如图1所示，MOSFET晶体管MBP的漏极D连接到VHVIN处的高压输入节点，而MOSFET晶体管MBP的源极S向低压电路装置LV供电。
上拉电阻器RHV用于偏置旁路开关MBP的控制节点G(栅极，在场效应晶体管如MOSFET的情况下)。
如图所示，上拉电阻器RHV布置在VHVIN处的高压输入节点与MBP的栅极G之间。
电压钳DZ(例如齐纳二极管)设置在MBP的栅极G与接地GND之间，以便限制MBP的栅极电压范围并且限定用于低电压部分LV的最高(最大)电源电压。
为了达到该电压值，将输入电压选择为高于DZ电压钳。
在低功率应用中，设置对RHV的电阻的最小值的约束，以便限制功率的浪费。另一规范是期望高压调节器能够向下游电路供电的最低(最小)输入电压(VHVINMIN)。
假设MBP是具有栅极偏置电流(IGATE)的组件，RHV上可能存在一定的电压降，这在对最小RHV的约束和最小高压输入之间建立了明智的折衷。
当不能令人满意地达到这种折衷时出现问题。
例如，RHV＝10MΩ，IGATE＝10μA时，最小输入电压高于100V。
原则上，可以考虑对于RHV使用较低的电阻值，以便均匀地分配这种电阻。另外要注意的是，该电阻的最小值与期望减少的待机消耗相关，这导致设计约束。
此外，在单片或系统级封装(SiP)布置中使用“具有泄漏”的组件可能是有吸引力的选择：例如，具有非零栅电流的高压部件可以表示在特定技术工艺中可用的唯一部件和/或可以表示考虑到特定设计特性的有利选择。
例如，考虑到与基于硅的功率MOS晶体管相比改善的静态和动态性能，氮化镓(GaN)技术可以被选择用于转换器中的主开关。添加专用组件(具有专用管芯和/或工艺的SIP)可能更昂贵和复杂。
使用具有栅极偏置电流IGATE的旁路组件MBP可以提供成本有效且有吸引力的解决方案(例如，产生仅具有一个可用组件的单片解决方案)，该栅极偏置电流IGATE被强制流过RHV，然后进入MBP的栅极。这种方法可能另外表现出各种缺点：例如，它可能几乎不适于用在非常低的待机应用中和/或可能由于提供不期望的昂贵和复杂的解决方案而结束。
一个或多个实施例可以采用图2所示的方法来解决这些问题。
在该方面，应当理解：
除非上下文另有说明，在所有附图中相同的部件或元件用相同的附图标记表示，并且为了简洁起见，将不对每个附图重复详细描述；因此，已经结合图1讨论的部件或元件在整个附图中用相同的附图标记表示，并且将不再讨论；
为了简单和易于理解，在此可以使用相同的标记来表示电路中的节点或线以及出现在该节点或线处的信号(例如电压，电流)。参见，例如，如先前已经介绍的VHVIN；
为了便于说明而示出和讨论的各种组件(例如，高压VHVIN和低压电路装置LV的源)可以是与实施例不同的元件。
在如图2所展示的一个或多个实施例中，总体上被指定为100的电路装置被连接在中间：
在该电阻器RHV与该电压钳位DZ中间的一个节点HV，以及
开关MBP的控制节点G(这里是栅极)。
如图所示，电路装置100包括电子开关SW1(例如，MOSFET晶体管)，其具有通过其的电流路径(在例如MOSFET的场效应晶体管的情况下为源极－漏极)，所述电子开关SW1被配置为响应于开关SW1为“接通”(即，导通)而将“主”开关MBP的控制节点G连接到节点HV，并且因此连接到上拉电阻器RHV。
如图所示，电路100还包括：
电容器CHV，被插置在节点HV与接地之间(即，与电压钳位DZ并联；
比较器102，被配置为用阈值VTH(以本领域技术人员本身已知的方式生成)感测在节点HV处的电压(即，电容器CHV上的电压)；
锁存电路104，被配置为锁存比较器102的输出并且经由其输出控制开关SW1的状态；以及
电荷泵106被插置在开关MBP与低压部分LV中间的节点S(例如，在诸如MOSFET的场效应晶体管的情况下的源极)与节点HV之间，电荷泵106具有维持通过开关MBP的偏置电流同时避免RHV上的不期望的电压降的目的。
图3A和图3B是如图2所示的调节器10的可能操作的示例。
同样，除非上下文另有说明，已经结合图1和图2讨论的部分或元件在图3A和图3B中用相同的附图标记表示，并且为了简洁将不再描述。
更具体地，图3A和图3B是根据图2中示例的实施例的调节器10中的可能电流的示例：
在开启电荷泵106之前(图3A)，
在电荷泵106接通之后(图3B)。
在加电时，假设SW1断开(不导通)，并且没有电流IGATE可以通过RHV流向节点G，并且在节点HV处的电压跟随VHVIN。
响应于在节点HV处的电压达到比较器102的阈值VTH(举例来说，20V)，相关信息由锁存器104存储并且SW1经由被断言的信号SW1_ON而闭合(即，使其导通)。
在该阶段中，电容器CHV的充电用于上拉开关MBP的栅极G(例如，利用固有的栅极－源极电容)，并且向节点G提供电流IGATE。
当MBP的源极S上的电压足够时(即，它超过所需的较低阈值)，电荷泵106开始向节点HV提供电流，从MBP的源极S汲取电流(见图3B)。
因此，电荷泵106提供电流IGATE和用于将电容器CHV充电到超过HV的电压钳位的电流IGATE的电流。
即，在高压调节器操作期间，电阻器RHV对提供电流IGATE没有显著贡献，并且跨RHV的电压降不限制最低(最小)输入电压，该最低(最小)输入电压与RHV值的电阻值和IGATE的强度无关。
图4是基于锁存电流比较器1024的图2中所说明的布局的可能实施例的示例性晶体管级图，所述锁存电流比较器1024被配置为促进使电流IHVtrig穿过电阻器RHV，使得IHVtrig<<<IGATE。
同样，除非上下文另有说明，已经结合图1、图2以及图3A和图3B讨论的部分或元件在图4中用相同的附图标记表示，并且为了简洁将不再描述。
本质上，锁存比较器1024基于电流镜M3，电流镜M3包括两个晶体管Q1(呈二极管状配置)和Q2，晶体管Q1和Q2具有穿过其中的电流路径(发射极－集电极，在如本文所例示的双极晶体管的情况下)，电流路径限定相应的电流流线：
在节点HV和接地GND之间经由电流钳DZ(晶体管Q1)，以及
在开关SW1的控制节点(栅极)与接地GND(晶体管Q2)之间。
晶体管Q1和Q2的互相连接的基极经由电流流动路径(在如本文所例示的MOSFET晶体管的情况下是源极－漏极)通过另一电子开关M1耦合到节点HV，该另一电子开关M1的控制节点(在如本文所例示的MOSFET晶体管的情况下是栅极)经由施加开关信号SW1_ON的线耦合到开关SW1的控制节点，其中另一电压钳DZUP和另一上拉电阻器Rup的并联连接将该线与线/节点HV耦合。
在图4中，启动前的主电流以连续线表示。虚线表示启动时的主电流，而点划线表示电荷泵106激活后处于稳定状态的主电流。
电荷泵106可以为任何常规类型，例如Dickson，如图5中所例示。
图6包括示例性的可能时间行为的设置时间图，其相对于以下信号的公共时间(横坐标)标度进行映射：
“高”电压VHVIN(连续线)
信号SW1_ON(虚线)
节点HV处的电压(链线)
节点G处的电压(混合短划线和交叉线－－+－－+，其最终与节点HV处的电压叠加)
电压S(混合虚线和双交叉线－－++－－++－－)。
图6的图是可能的启动序列的示例，包括用从1到5的数字表示的事件，例如：
1－节点HV达到触发SW1闭合的阈值VTH(在时间tstart)；
2－经由与电容CHV的电荷共享对所述节点G处的所述本征电容进行充电；
3－电荷共享引起节点HV上的电压降，直到该节点处的电压等于G节点上的电压(在tstart之后的时间tcharge)；
4－S节点跟随节点G，其间的电压降接近MBP的阈值，并且MBP开始向电荷泵106供电(时间tstartCHP)；
5－电荷泵106将电容器CHV再充电到电压钳。
图7是在开关模式电源(即结合了开关调节器以有效地转换电力的电子电源系统)的框架内的前述电路10的可能使用的示例性电路图。
同样，除非上下文另有说明，已经结合先前附图讨论的部分或元件在图7中用相同的附图标记表示，并且为了简洁将不再描述。
图7示出了与系统级封装(SIP)开关级封装(SIP)开关模式电源控制器相关的实施例的可能使用。
图7例示了将主功率开关PM(例如，功率MOSFET晶体管)与包括在控制器中的电路10的一部分(例如，钳位电路DZ，旁路FET驱动器100和开关MBP)集成在开关功率控制器(在所示的纯示例性情况下具有回扫拓扑)中的实施例的可能使用，而其它例如，电阻器RHV)可以是与电路100(和10)不同的外部部件。
例如，这可以是高压源VHVIN的情况，在图7中由桥式整流器BR表示，该桥式整流器BR由AC源ACin(例如，主配电网)供电并且具有与其相关联的平滑电容器Cin，该平滑电容器Cin旨在与线路或节点VHVIN耦合。
在图7所示的配置中，代替如上所述直接耦合到VHVIN，开关MBP间接耦合到VHVIN(在其漏极)，即经由变换器变压器T的初级绕组。
在图7所示的布置中，耦合到开关MBP(这里在源极)的低压电路装置LV包括SMPS控制器的电源部分，包括电源节点VDD。
耦合到节点VDD的外部网络被例示为驱动整流二极管和平滑电容器Cvdd(不与先前讨论的电容器CHV混淆)的绕组，其在调节期间提供有效的辅助电源。电流发生器Icharge被示出为以受控电流充电的节点VDD的示例。电流发生器可以用二极管代替，该二极管是辅助电源和来自HVS电路的电源相互解耦合的示例。
图7中的符号PM表示开关变换器的主开关。有利地，这可以是相同类型的开关MBP(例如gan晶体管)。
图7中的附图标记108表示开关PM的逻辑控制电路装置，其经由驱动器110向开关施加PWM调制的控制信号。
这可以以本领域技术人员已知的任何常规方式发生。另外应当理解，图7提供了开关控制器的相当一般的表示：因此，参考图7中的SMPS转换器控制器仅仅是示例性的，而不是对实施例的限制。
一个或多个实施例实际上可以应用于回扫、升压拓扑和其它类型的旁路调节器作为高压启动电流发生器。
一个或多个实施例可以提供各种优点，例如：
降低功耗，
移除所述应用输入范围上的限制，
与使用没有栅极泄漏的专用HV－MOS相比，提供了成本有效的解决方案。
经由开关SW1避免了在通电时在电阻器RHV中流动的栅极泄漏电流。
比较器和锁存电路装置(即102，104，1024)在开关SW1接通之前呈现低消耗。
简单的电荷泵电路用于维持旁路FET栅极泄漏。
简而言之，一个或多个实施例消除了采用具有(高)偏置电流的电子开关作为旁路组件的常规高压启动调节器的限制。
在这方面，再次注意到，虽然MOSFET晶体管通篇被称为开关MBP的示例，但是其它类型的电子开关(例如，JFET，BJT，GaN)可以用于相同的目的。
这种限制与上拉电阻器(例如RHV)上的电压降有关，该上拉电阻器的一端用于偏置旁路开关栅极，该电阻器的另一端连接在主输入电压上。
一个或多个实施例使用电荷泵来维持栅极泄漏电流。
这种电荷泵可以由晶体管源极提供，并且其激活涉及上拉旁路开关MBP的栅极。
在一个或多个实施例中，电子开关SW1插置在旁路开关MBP栅极的控制节点(例如栅极)和上拉电阻器之间。一旦输入电压达到比较器阈值，开关就闭合(例如，通过锁存的比较器)。
利用在电荷泵接通之前供应(及维持)比较器/锁存器消耗的消耗以及栅极泄漏两者的能力，存储在连接于RHV与GND之间的电容器(例如CHV)中的电荷促进栅极上拉。
简言之，如在此例示的电路(例如，10)可以包括：
一种电子开关(例如，MBP)，具有流过其中的电流路径(例如，S、D)，所述电子开关被配置为耦合在高压节点(例如，VHVIN)和低压电路装置(例如，LV)中间，所述电子开关具有控制节点(例如，G)，所述控制节点被配置为将所述电子开关切换到导通状态，其中所述低压电路装置耦合到所述高压节点。
如本文所例示的电路可进一步包括电压感测节点(例如，HV)，其被配置为经由上拉电阻器(例如，RHV)耦合到高压节点。
电压感测节点与电子开关的控制节点中间的另一电子开关(例如，SW1)，另一电子开关响应于被断言的接通信号(例如，SW1_ON)而可切换到导通状态以耦合所述电压感测节点和所述电子开关的所述控制节点，
比较器(例如，102)，其耦合到所述电压感测节点和阈值，所述比较器被配置为将在所述电压感测节点处的电压与所述阈值进行比较，并且响应于在所述电压感测节点处的电压达到所述阈值而致使断言所述接通信号，以及
电荷泵(例如，106)，其耦合到所述电子开关的所述电流流动路径，并且被配置为用切换到所述导通状态的另一电子开关激活，以经由切换到导通状态的另一电子开关将电荷(例如，IGATE)从电子开关的电流流动路径泵送到电子开关的控制节点。
本文示例的电路可以包括充电电容器(例如，CHV)，其耦合(例如，经由HV)到要充电的电荷泵，从而经由超过泵送到电子开关的控制节点的电荷的电荷来充电。
在本文所例示的电路中，电荷泵耦合到电压感测节点，并且被配置为在其中泵送源自电子开关的电流流动路径的电荷。
本文示例的一种电路可以包括在比较器与另一电子开关中间的锁存电路(例如，104)，以响应于在所述电压感测节点处的电压达到所述阈值而在其中锁存所述接通信号。
在如本文所例示的电路中，电压感测节点被配置为耦合到所述上拉电阻器(例如，RHV)与参考地(例如，GND)的电压钳位器(例如，DZ)中间的高压节点，所述电压钳位器被配置为将在电压感测节点处的电压钳位到限值。
在如本文所例示的电路中，电子开关(例如，MBP)具有被配置成耦合到高压节点(例如，VHVIN)的第一节点(例如，D)和被配置成耦合到低压电路装置(例如，LV)的第二节点(例如，S)，并且其中电荷泵在第二节点(例如，S)处耦合到电子开关的电流流动路径。
在这里举例说明的电路中，电子开关和另外的电子开关可以包括场效应晶体管，可选地包括MOSFET晶体管。
在此例示的电源系统可以包括：
高压源(例如，BR，Cin)，
如本文所例示的电路(例如，10)，其具有耦合到高压源(例如，BR，Cin)的所述高压节点(例如，VHVIN)，以及
低压电路装置(例如，LV)耦合(例如，在S处)到电子开关，其中响应于电子开关切换到导通状态，低压电路装置耦合到高压节点。
本文所例示的方法可以包括通过以下方式从高压源(例如，BR，Cin)供应低压电路装置(例如，LV)：
在所述高压源和所述低压电路装置中间耦合电子开关(例如，MBP)，所述电子开关具有通过其的电流流动路径(例如，S，D)和控制节点(例如，G)，
经由所述电子开关的所述控制节点将所述电子开关切换到导通状态以将所述低压电路装置耦合到所述高压源，
经由上拉电阻器(例如RHV)将电压感测节点耦合到所述高压源，
在所述电压感测节点和所述电子开关的所述控制节点中间提供另一电子开关(例如，SW1)，
响应于所述电压感测节点处的电压达到阈值(例如，VTH)而将所述另一电子开关切换(例如，SW1_ON)到导通状态以耦合电压感测节点和所述电子开关的控制节点，以及
提供耦合到所述电子开关的电流流动路径的电荷泵(例如，106)，以及
利用切换到导通状态的另一电子开关激活电荷泵，以经由切换到导通状态的另一电子开关(SW1)将电荷(例如，IGATE)从电子开关的电流流动路径泵送到电子开关的控制节点。
在不违背基本原则的情况下，细节和实施例可以相对于仅通过示例描述的内容而改变，甚至显著改变，而不脱离保护范围。
一种电路(10)，可以被概括为包括：电子开关(MBP)，具有通过该电子开关的电流流动路径(S，D)，所述电子开关(MBP)被配置为在高压节点(VHVIN)和低压电路装置(LV)中间耦合，所述电子开关(MBP)具有被配置为将所述电子开关(MBP)切换到导通状态的控制节点(G)，其中所述低压电路装置(LV)耦合到所述高压节点(VHVIN)，电压感测节点(HV)被配置为经由上拉电阻器(RHV)耦合到所述高压节点(VHVIN)，另一电子开关(SW1)位于所述电压感测节点(HV)和所述电子开关(MBP)的所述控制节点(G)中间，另一电子开关(SW1)可切换到导通状态以响应于被断言的接通信号(SW1_ON)而耦合所述电压感测节点(HV)和所述电子开关(MBP)的所述控制节点(G)，比较器(102)，其耦合到所述电压感测节点(HV)和阈值(VTH)，所述比较器(102)被配置为将所述电压感测节点(HV)处的电压与所述阈值(VTH)进行比较，并且响应于所述电压感测节点(HV)处的电压达到所述阈值(VTH)而致使(104)断言所述接通信号(SW1_ON)，以及电荷泵(106)，其耦合到所述电子开关(MBP)的所述电流流动路径，并且被配置为由切换到所述导通状态的所述另一电子开关(SW1)激活，以经由切换到所述导通状态的所述另一电子开关(SW1)将电荷(IGATE)从所述电子开关(MBP)的所述电流流动路径泵送到所述电子开关(MBP)的所述控制节点(G)。
电路(10)可以包括充电电容器(CHV)，该充电电容器(CHV)耦合(HV)到电荷泵(106)，从而经由泵送到开关(MBP)的控制节点(G)的电荷(IGATE)的的过量的电荷来充电。
电荷泵(106)可以耦合到电压感测节点(HV)并且被配置为在其中泵送源自电子开关(MBP)的电流流动路径的电荷。
电路(10)可以包括在比较器(102)和另一电子开关(SW1)中间的锁存电路(104)，以响应于所述电压感测节点(HV)处的电压达到所述阈值(VTH)而在其中锁存所述接通信号(SW1_ON)。
电压感测节点(HV)可以被配置为在所述上拉电阻器(RHV)与参考接地(GND)的电压钳(DZ)中间耦合到高压节点(VHVIN)，电压钳(DZ)被配置为将电压感测节点(HV)处的电压钳位到限值。电子开关(MBP)可以具有被配置成耦合到高压节点(VHVIN)的第一节点(D)和被配置成耦合到低压电路装置(LV)的第二节点(S)，并且其中电荷泵(106)可以在第二节点(S)处耦合到电子开关(MBP)的电流流动路径。电子开关(MBP)和另一个电子开关(SW1)可以包括场效应晶体管，优选MOSFET晶体管。
一种电源系统可以被概括为包括：高压源(BR，Cin)，上述电路(10)，该电路具有耦合到高压源(BR，Cin)的所述高压节点(VHVIN)，以及耦合(S)到该电子开关(MBP)的低压电路装置(LV)，其中该低压电路装置(LV)可以响应于该电子开关(MBP)被切换到导通状态而耦合到该高压节点(VHVIN)。
一种从高压源(BR，Cin)供应低压电路装置(LV)的方法可以概括为包括：在高压源(VHVIN；BR，Cin)与低压电路装置(LV)中间耦合电子开关(MBP)，其具有通过其的电流流动路径(S，D)和控制节点(G)，经由其控制节点(G)将所述电子开关(MBP)切换到导通状态，以将所述低压电路装置(LV)耦合到所述高压源(VHVIN；Br，Cin)，经由上拉电阻器(RHV)将电压感测节点(HV)耦合到所述高压源(VHVIN；Br，Cin)，在电压感测节点(HV)和所述电子开关(MBP)的控制节点(G)中间提供另一电子开关(SW1)，响应于所述电压感测节点(HV)处的电压达到阈值(VTH)，将另一电子开关(SW1)切换(SW1_ON)到导通状态以耦合电压感测节点(HV)和所述电子开关(MBP)的控制节点(G)，以及提供耦合到所述电子开关(MBP)的电流流动路径的电荷泵(106)，以及利用切换到导通状态的另一电子开关(SW1)来激活所述电荷泵(106)，以经由切换到导通状态的另一电子开关(SW1)将电荷(IGATE)从所述电子开关(MBP)的电流流动路径泵送到所述电子开关(MBP)的控制节点(G)。
本公开的一个或多个实施例有助于解决前述问题。
根据一个或多个实施例，此类技术特征或益处可以通过如本文中将进一步详细描述的电路来实现。
一个或多个实施例可以涉及相应的系统。开关模式电源(SMPS)系统可以是这种系统的示例。
一个或多个实施例可以涉及相应的方法。
一个或多个实施例可以提供成本有效的解决方案，主要是与使用没有栅极泄漏的专用HV－MOS相比。
一个或多个实施例可以使用电荷泵来维持栅极泄漏电流。这样的电荷泵可以由晶体管源极提供，因此它的激活可以涉及上拉旁路晶体管的栅极。
在一个或多个实施例中，(电子)开关可插置在栅极与上拉电阻器之间。
响应于输入电压达到(即，上升到)比较器阈值，可以由锁存的比较器闭合开关(即，使其导通)。
存储在上拉电阻器(RHV)与接地中间(之间)的电容器中的电荷有助于在电荷泵接通之前上拉栅极，其具有提供由比较器/锁存器消耗的供应能量和支持栅极泄漏两者的能力。
一个或多个实施例可以有效地解决功耗、应用输入范围和成本方面的某些限制。
当高压启动调节器激活时，嵌入式电荷泵的可能存在可能导致在高压引脚上检测到负电流。
在至少一个实施例中，提供了一种电路，包括第一电子开关，该第一电子开关具有通过该第一电子开关的电流流动路径。第一电子开关被配置为耦合在高压节点和低压电路装置之间。第一电子开关具有被配置为将第一电子开关切换到导通状态的控制节点，其中第一电子开关将低压电路装置电耦合到高压节点。电压感测节点被配置为经由上拉电阻器耦合到高压节点。第二电子开关耦合在电压感测节点与第一电子开关的控制节点之间。第二电子开关可切换到导通状态，其中第二电子开关响应于接收到接通信号而将电压感测节点电耦合到第一电子开关的控制节点。比较器，被耦合到电压感测节点和阈值。比较器被配置为将电压感测节点处的电压与阈值进行比较，并且响应于在电压感测节点处的电压达到阈值而生成接通信号。电荷泵，被耦合到第一电子开关的电流流动路径，并且被配置为利用切换到导通状态的第二电子开关激活，以经由切换到导通状态的第二电子开关将电荷从第一电子开关的电流流动路径泵送到第一电子开关的控制节点。
在至少一个实施例中，提供了一种电源系统，其包括高压源，低压电路装置和电路。该电路包括耦合到高压源的高压节点。第一电子开关具有通过第一电子开关的电流流动路径，并且第一电子开关耦合在高压节点与低压电路装置之间。第一电子开关具有被配置为将第一电子开关切换到导通状态的控制节点，其中第一电子开关将低压电路装置电耦合到高压节点。上拉电阻器耦合在电压感测节点与高压节点之间。第二电子开关耦合在电压感测节点与第一电子开关的控制节点之间，并且第二电子开关可切换到导通状态，其中第二电子开关响应于接收到接通信号而将电压感测节点电耦合到第一电子开关的控制节点。比较器，被耦合到电压感测节点和阈值，并且比较器被配置为将电压感测节点处的电压与所述阈值进行比较，并且响应于电压感测节点处的电压达到阈值而生成接通信号。电荷泵耦合到第一电子开关的电流流动路径，并且被配置为利用切换到导通状态的第二电子开关激活，以经由切换到导通状态的第二电子开关将电荷从第一电子开关的电流流动路径泵送到第一电子开关的控制节点。
在至少一个实施例中，提供了一种方法，该方法包括：将第一电子开关耦合在高压源和低压电路装置之间，第一电子开关具有通过该第一电子开关的电流流动路径和控制节点；通过经由控制节点将第一电子开关切换到导通状态来将低压电路装置电耦合到高压源；经由上拉电阻器将电压感测节点耦合到高压源；将第二电子开关耦合在电压感测节点与第一电子开关的控制节点之间；通过响应于在电压感测节点处的电压达到阈值而将第二电子开关切换到导通状态来将电压感测节点耦合到第一电子开关的控制节点；将电荷泵耦合到第一电子开关的电流流动路径；以及用切换到导通状态的第二电子开关激活电荷泵，以经由切换到导通状态的第二电子开关将电荷从第一电子开关的电流流动路径泵送到第一电子开关的控制节点。
本公开的一方面提供了一种方法，包括：将第一电子开关耦合在高压源与低压电路装置之间，所述第一电子开关具有通过所述第一电子开关的电流流动路径和控制节点；通过经由所述控制节点将所述第一电子开关切换到导通状态来将所述低压电路装置电耦合到所述高压源；经由上拉电阻器将所述电压感测节点耦合到所述高压源；将第二电子开关耦合在所述电压感测节点与所述第一电子开关的所述控制节点之间；通过响应于所述电压感测节点处的电压达到阈值而将所述第二电子开关切换到导通状态来将所述电压感测节点耦合到所述第一电子开关的所述控制节点；将电荷泵耦合到所述第一电子开关的所述电流流动路径；以及用切换到所述导通状态的所述第二电子开关激活所述电荷泵，以经由切换到所述导通状态的所述第二电子开关来将电荷从所述第一电子开关的所述电流流动路径泵送到所述第一电子开关的所述控制节点。
根据一个或多个实施例，方法包括：由所述电荷泵利用超过泵送到所述第一电子开关的所述控制节点的电荷的电荷来对充电电容器充电。
根据一个或多个实施例，方法包括：通过所述电荷泵将源自所述第一电子开关的所述电流流动路径的电荷泵送到所述电压感测节点。
根据一个或多个实施例，方法包括：
响应于所述电压感测节点处的电压达到所述阈值，由耦合在所述比较器与所述第二电子开关之间的锁存电路锁存所述接通信号。
根据一个或多个实施例，方法包括：通过耦合在接地节点与所述电压感测节点之间的电压钳，将所述电压感测节点处的电压钳位到限值。
根据一个或多个实施例，方法包括：将所述第一电子开关的第一节点耦合到所述高压节点；将所述第一电子开关的第二节点耦合到所述低压电路装置；以及在第二节点处将所述电荷泵耦合到所述第一电子开关的所述电流流动路径。
上述各种实施例可以组合以提供另外的实施例。可以根据上述详细描述对实施例进行这些和其他改变。通常，在下面的权利要求中，所使用的术语不应该被解释为将权利要求限制到在说明书和权利要求中公开的特定实施例，而是应该被解释为包括所有可能的实施例以及这些权利要求被授权的等同物的全部范围。因此，权利要求不受本公开的限制。

Claims (14)

1.一种电路，其特征在于，包括：
第一电子开关，具有通过所述第一电子开关的电流流动路径，所述第一电子开关被配置为耦合在高压节点与低压电路装置之间，所述第一电子开关具有控制节点，所述控制节点被配置为将所述第一电子开关切换到导通状态，在所述导通状态中所述第一电子开关将所述低压电路装置电耦合到所述高压节点；
电压感测节点，被配置为经由上拉电阻器耦合到所述高压节点；
第二电子开关，被耦合在所述电压感测节点与所述第一电子开关的所述控制节点之间，所述第二电子开关可切换到导通状态，在所述导通状态中所述第二电子开关响应于接收到接通信号而将所述电压感测节点电耦合到所述第一电子开关的所述控制节点；
比较器，被耦合到所述电压感测节点和阈值，所述比较器被配置为将所述电压感测节点处的电压与所述阈值进行比较，并且响应于所述电压感测节点处的电压达到所述阈值而生成所述接通信号；以及
电荷泵，被耦合到所述第一电子开关的所述电流流动路径，并且被配置为用切换到所述导通状态的所述第二电子开关激活，以经由切换到所述导通状态的所述第二电子开关将电荷从所述第一电子开关的所述电流流动路径泵送到所述第一电子开关的所述控制节点。
2.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，包括耦合到所述电荷泵的充电电容器，所述充电电容器被配置为由所述电荷泵经由超过泵送到所述第一电子开关的所述控制节点的电荷的电荷来充电。
3.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述电荷泵耦合到所述电压感测节点，并且所述电荷泵被配置为将源自所述第一电子开关的所述电流流动路径的电荷泵送到所述电压感测节点。
4.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，包括耦合在所述比较器与所述第二电子开关之间的锁存电路，所述锁存电路被配置为响应于所述电压感测节点处的电压达到所述阈值而锁存所述接通信号。
5.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，进一步包括耦合在接地节点与所述电压感测节点之间的电压钳，其中所述电压钳被配置为将所述电压感测节点处的所述电压钳位到限值。
6.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述第一电子开关具有被配置为耦合到所述高压节点的第一节点和被配置为耦合到所述低压电路装置的第二节点，并且其中所述电荷泵在所述第二节点处耦合到所述第一电子开关的所述电流流动路径。
7.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述第一电子开关和所述第二电子开关是MOSFET晶体管。
8.一种电源系统，其特征在于，包括：
高压源；
低压电路装置；以及
电路，包括：
高压节点，耦合到所述高压源；
第一电子开关，具有通过所述第一电子开关的电流流动路径，所述第一电子开关耦合在所述高压节点与低压电路装置之间，所述第一电子开关具有控制节点，所述控制节点被配置为将所述第一电子开关切换到导通状态，在所述导通状态中所述第一电子开关将所述低压电路装置电耦合到所述高压节点；
上拉电阻器，被耦合在电压感测节点与所述高压节点之间；
第二电子开关，被耦合在所述电压感测节点与所述第一电子开关的所述控制节点之间，所述第二电子开关可切换到导通状态，在所述导通状态中所述第二电子开关响应于接收到接通信号而将所述电压感测节点电耦合到所述第一电子开关的所述控制节点；
比较器，被耦合到所述电压感测节点和阈值，所述比较器被配置为将所述电压感测节点处的电压与所述阈值进行比较，并且响应于所述电压感测节点处的电压达到所述阈值而生成所述接通信号；以及
电荷泵，被耦合到所述第一电子开关的所述电流流动路径，并且被配置为用切换到所述导通状态的所述第二电子开关激活，以经由切换到所述导通状态的所述第二电子开关将电荷从所述第一电子开关的所述电流流动路径泵送到所述第一电子开关的所述控制节点。
9.根据权利要求8所述的电源系统，其特征在于，包括耦合到所述电荷泵的充电电容器，所述充电电容器被配置为由所述电荷泵经由超过泵送到所述第一电子开关的所述控制节点的电荷的电荷来充电。
10.根据权利要求8所述的电源系统，其特征在于，所述电荷泵耦合到所述电压感测节点，并且所述电荷泵被配置为将源自所述第一电子开关的所述电流流动路径的电荷泵送到所述电压感测节点。
11.根据权利要求8所述的电源系统，其特征在于，包括耦合在所述比较器与所述第二电子开关之间的锁存电路，所述锁存电路被配置为响应于所述电压感测节点处的电压达到所述阈值而锁存所述接通信号。
12.根据权利要求8所述的电源系统，其特征在于，进一步包括耦合在接地节点与所述电压感测节点之间的电压钳，其中所述电压钳被配置为将所述电压感测节点处的电压钳位到限值。
13.根据权利要求8所述的电源系统，其特征在于，所述第一电子开关具有被配置为耦合到所述高压节点的第一节点和被配置为耦合到所述低压电路装置的第二节点，并且其中所述电荷泵在所述第二节点处耦合到所述第一电子开关的所述电流流动路径。
14.根据权利要求8所述的电源系统，其特征在于，所述第一电子开关和所述第二电子开关是MOSFET晶体管。
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