IT202100002798A1 - Circuito regolatore, sistema e procedimento corrispondenti - Google Patents

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IT202100002798A1
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electronic switch
voltage
mbp
coupled
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IT102021000002798A
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Salvatore Tumminaro
Alfio Pasqua
Marco Sammartano
Original Assignee
St Microelectronics Srl
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Description

DESCRIZIONE dell?invenzione industriale dal titolo:
"Circuito regolatore, sistema e procedimento corrispondenti"
TESTO DELLA DESCRIZIONE
Campo tecnico
La descrizione si riferisce ai circuiti regolatori. Una o pi? forme di attuazione possono essere applicate al pilotaggio di transistori di bypass a effetto di campo nei regolatori di avviamento ad alta tensione come utilizzati in una variet? di prodotti.
Questi prodotti possono comprendere, per esempio, caricatori/adattatori, elettrodomestici ad esempio frigoriferi o TV, macchinari industriali, apparati di telecomunicazione e cos? via.
Sfondo tecnologico
I circuiti regolatori ad esempio regolatori di avviamento ad alta tensione (HVS, "High-Voltage Startup") possono comprendere un transistore di bypass (un transistore mosfet, per esempio), un resistore di pull-up utilizzato per polarizzare il gate del transistore di bypass, come pure un blocco di tensione connesso tra il gate del transistore di bypass e massa allo scopo di limitare il campo della tensione di gate e definire un'uscita di alimentazione massima.
Tale approccio pu? presentare talune limitazioni in termini di consumo di potenza, campo di ingresso dell'applicazione, e costo.
Per esempio, in applicazioni a bassa potenza, pu? essere posto un vincolo sul valore di resistenza inferiore (minimo) per il resistore di pull-up.
In queste circostanze, raggiungere un compromesso tra tale vincolo sul valore di resistenza minimo per il resistore di pull-up e l'ingresso pi? basso (minimo) di alta tensione pu? diventare critico, mentre per altri versi un componente di bypass con una corrente di polarizzazione di gate rappresenta ancora una soluzione attraente ed economica.
Scopo e sintesi
Uno scopo di una o pi? forme di attuazione ? contribuire ad affrontare i problemi discussi in precedenza.
Secondo una o pi? forme di attuazione, tale scopo pu? essere conseguito per mezzo di un circuito che presenta le caratteristiche esposte nelle rivendicazioni che seguono.
Una o pi? forme di attuazione possono riferirsi a un sistema corrispondente. Un sistema di alimentazione a commutazione (SMPS, "Switched-Mode Power Supply") pu? essere esemplificativo di tale sistema.
Una o pi? forme di attuazione possono riferirsi a un procedimento corrispondente.
Le rivendicazioni sono una parte integrante dell'insegnamento tecnico sulle forme di attuazione come qui fornite.
Una o pi? forme di attuazione possono fornire una soluzione economica, principalmente in confronto all'impiego di un HV-MOS senza perdita sul gate.
Una o pi? forme di attuazione possono utilizzare una pompa di carica per sostenere la corrente di perdita di gate. Tale pompa di carica pu? essere alimentata da un source di transistore e la sua attivazione pu? cos? prevedere il pull-up del gate del transistore di bypass.
In una pi? forme di attuazione, un interruttore (elettronico) pu? essere interposto tra il gate e il transistore di pull-up.
L'interruttore pu? essere chiuso (cio?, reso conduttivo) da un comparatore con latch in risposta al fatto che la tensione d'ingresso raggiunge (cio?, sale fino a) una soglia del comparatore.
La carica immagazzinata in un condensatore interposto tra il resistore di pull-up (RHV) e massa favorisce il pull-up del gate con la capacit? di fornire sia l'energia di alimentazione consumata dal comparatore/latch che il supporto della perdita di gate, prima dell'accensione della pompa di carica.
Una o pi? forme di attuazione possono efficacemente affrontare certe limitazioni in termini di consumo di potenza, campo di ingresso di applicazione, e costo.
La possibile presenza di una pompa di carica incorporata pu? dare luogo a una corrente negativa rilevata su un pin di alta tensione quando il regolatore di avviamento ad alta tensione ? attivo.
Breve descrizione delle figure allegate
Una o pi? forme di attuazione verranno adesso descritte, solo a titolo di esempio, con riferimento alle figure allegate, in cui:
la figura 1 ? uno schema a blocchi esemplificativo di un regolatore di avviamento ad alta tensione (HVS) convenzionale;
la figura 2 ? uno schema a blocchi esemplificativo di un regolatore di avviamento ad alta tensione (HVS) secondo forme di attuazione secondo la presente descrizione;
le figure 3A e 3B sono schemi a blocchi esemplificativi di un possibile funzionamento di un regolatore come illustrato nella figura 2;
la figura 4 ? una rappresentazione a livello di transistore di possibili forme di attuazione secondo la presente descrizione;
la figura 5 ? uno schema circuitale di una possibile implementazione di un componente (pompa di carica) illustrata nella figura 4;
la figura 6 comprende un insieme di schemi a blocchi illustrativi di un possibile comportamento nel tempo di particolari segnali che possono verificarsi in un regolatore secondo forme di attuazione secondo la presente descrizione; e
la figura 7 ? uno schema circuitale esemplificativo del possibile impiego di un regolatore secondo forme di attuazione secondo la presente descrizione entro il quadro di un sistema di alimentazione a commutazione.
Descrizione dettagliata
Nella descrizione che segue sono illustrati uno o pi? dettagli specifici, che puntano a fornire una comprensione approfondita di esempi di forme di attuazione di questa descrizione. Le forme di attuazione possono essere ottenute senza uno o pi? degli specifici dettagli, o con altri procedimenti, componenti, materiali, ecc. In altri casi, strutture, materiali o operazioni note non sono illustrate o descritte in dettaglio in modo che certi aspetti delle forme di attuazione non saranno offuscati.
Il riferimento a "una forma di attuazione" o "una sola forma di attuazione" nel quadro della presente descrizione ? inteso a indicare che una particolare configurazione, struttura, o caratteristica descritta in relazione alla forma di attuazione ? compresa in almeno una forma di attuazione. Quindi, frasi come "in una forma di attuazione" o "in una sola forma di attuazione" che possono essere presenti in uno o pi? punti della presente descrizione non si riferiscono necessariamente a una stessa e unica forma di attuazione.
Inoltre, particolari conformazioni, strutture, o caratteristiche possono essere combinate in qualsiasi modo adeguato in una o pi? forme di attuazione.
Le intestazioni/riferimenti qui utilizzate sono fornite unicamente per comodit? e quindi non definiscono l'estensione di protezione o la portata delle forme di attuazione.
A titolo di introduzione alla presente descrizione dettagliata, si pu? fare riferimento alla figura 1, che riproduce uno schema circuitale di un regolatore di avviamento ad alta tensione convenzionale (HVS) indicato complessivamente con 10.
Tale regolatore ? atto a fornire un'alimentazione a bassa tensione a una sezione a bassa tensione LV a partire da una sorgente di alta tensione VHVIN. Va notato che, in vari tipi di convertitori di potenza ad alta tensione, tale regolatore di avviamento ad alta tensione pu? essere utilizzato solo durante una fase di accensione per essere successivamente sostituito da una sorgente di alimentazione pi? efficiente.
Un regolatore di avviamento ad alta tensione 10 come illustrato nella figura 1 comprende un interruttore elettronico di "bypass" MBP (un transistore mosfet, per esempio) in grado di sopportare un'alta tensione applicata ai suoi capi.
Riguardo a ci?, gli esperti nel settore riconosceranno che come l'interruttore MBP si ? qui indicato un transistore mosfet unicamente a titolo di esempio: altri tipi di interruttori elettronici (per esempio, JFET, BJT, GaN) possono essere utilizzati come l'interruttore MBP.
Come illustrato nella figura 1, l'interruttore MBP ? disposto con il percorso di corrente attraverso di esso (source-drain, nel caso di un transistore a effetto di campo ad esempio mosfet) accoppiato tra un nodo di ingresso al quale pu? essere applicata una alta tensione VHVIN e la sezione a bassa tensione LV, che pu? essere ipotizzata come riferita a massa GND.
Come illustrato nella figura 1, il drain D del transistore mosfet MBP ? connesso al nodo di ingresso ad alta tensione in VHVIN mentre il source S del transistore mosfet MBP alimenta la circuiteria a bassa tensione LV.
Un resistore di pull-up RHV ? utilizzato per polarizzare il nodo di controllo G (gate, nel caso di un transistore a effetto di campo ad esempio un mosfet) dell'interruttore di bypass MBP.
Come illustrato, il resistore di pull-up RHV ? disposto tra il nodo di ingresso ad alta tensione in VHVIN e il gate G di MBP.
Un clamp di tensione DZ (un diodo Zener, per esempio) ? disposto tra il gate G di MBP e massa GND allo scopo di limitare il campo di tensione di gate di MBP e definire una tensione di alimentazione pi? alta (massima) per la sezione a bassa tensione LV.
Allo scopo di raggiungere questo valore di tensione, la tensione d'ingresso ? selezionata al di sopra del clamp di tensione DZ.
In applicazioni a bassa potenza, per limitare la potenza inutilizzata, si imposta un vincolo del valore minimo della resistenza di RHV. Un'altra specifica ? la tensione d'ingresso pi? bassa (minima) (VHVINMIN) per la quale ci si attende che il regolatore di alta tensione sia in grado di alimentare circuiti a valle.
Ipotizzando che MBP sia un componente che presenta una corrente di polarizzazione di gate (IGATE), ci pu? essere una certa caduta di tensione su RHV che stabilisce un ragionevole compromesso tra il vincolo su RHV minimo e l'ingresso di alta tensione minima.
Nasce un problema quando questo compromesso non pu? essere raggiunto in modo soddisfacente.
Per esempio, con RHV = 10 M? e IGATE = 10 ?A, la tensione d'ingresso minima ? superiore a 100 V.
In linea di principio, si pu? considerare l'impiego di un valore di resistenza pi? basso per RHV, fino al punto di fare addirittura a meno di tale resistenza. Va notato d'altra parte che il valore minimo per tale resistenza ? correlato a un consumo di stand-by auspicabilmente ridotto, il che d? luogo a un vincolo di progetto.
Inoltre, utilizzare un componente "con perdita" pu? essere un'opzione interessante in disposizioni monolitiche o di System in Package (SiP,): per esempio, un componente ad alta tensione con corrente di gate non nulla pu? rappresentare l'unico componente disponibile in un certo processo tecnologico e/o pu? rappresentare una scelta vantaggiosa in considerazione di specifiche caratteristiche di progetto.
Per esempio, per lo switch principale in un convertitore si pu? seleziore la tecnologia a nitruro di gallio (GaN) in considerazione delle sue prestazioni statiche e dinamiche migliorate in confronto ai transistori MOS di potenza basati su silicio. L'aggiunta di un componente dedicato (un SiP con un die e/o processo dedicato) pu? essere pi? costoso e complicato.
L'impiego di un componente di bypass MBP con una corrente di polarizzazione IGATE forzata a scorrere attraverso RHV e successivamente nel gate di MBP pu? fornire una soluzione economica e interessante (per esempio, dando luogo a una soluzione monolitica con un unico componente disponibile). Tale approccio pu? d'altra parte presentare vari svantaggi: per esempio, pu? essere poco adatto per l'impiego in applicazioni con stand-by molto basso e/o pu? finire per fornire soluzioni indesiderabilmente costose e complesse.
Una o pi? forme di attuazione possono affrontare tali problemi adottando l'approccio illustrato nella figura 2.
Riguardo a ci?, si comprender? che:
a meno che il contesto non indichi diversamente, parti o elementi simili sono indicati in tutte le figure allegate con simboli di riferimento simili, senza stare a ripetere per brevit? una descrizione dettagliata per ciascuna figura; di conseguenza, parti o elementi gi? discussi in relazione alla figura 1 sono indicati in tutte le figure allegate con simboli di riferimento simili e non verranno discussi nuovamente;
a scopo di semplicit? e facilit? di comprensione, una stessa indicazione pu? essere qui utilizzata per indicare sia un nodo o linea in un circuito sia un segnale (tensione, corrente, per esempio) presente su tale nodo o linea: si veda, per esempio, VHVIN, come gi? introdotto in precedenza;
vari componenti illustrati e discussi per facilit? di spiegazione (la sorgente della VHVIN ad alta tensione e la circuiteria a bassa tensione LV, per esempio) possono essere elementi distinti dalle forme di attuazione.
In una pi? forme di attuazione come illustrate nella figura 2, la circuiteria indicata complessivamente con 100 ? accoppiata tra:
un nodo HV interposto tra il resistore RHV e il blocco di tensione DZ, e
il nodo di controllo G (qui, gate) dell'interruttore MBP.
Come illustrata, la circuiteria 100 comprende un interruttore elettronico SW1 (un transistore mosfet, per esempio) con il percorso di corrente attraverso di esso (source-drain, nel caso di un transistore a effetto di campo ad esempio un mosfet) configurato per connettere, in risposta al fatto che l'interruttore SW1 ? "attivato", cio?, conduttivo, il nodo di controllo G dell'interruttore "principale" MBP al nodo HV, e cos? al resistore di pull-up RHV.
Come illustrata, la circuiteria 100 comprende inoltre: un condensatore CHV interposto tra il nodo HV e massa (cio?, in parallelo al blocco di tensione DZ);
un comparatore 102 configurato per elevare la tensione nel nodo HV (cio?, la tensione ai capi del condensatore CHV) con una soglia VTH (generata in un modo di per s? noto agli esperti nel settore);
un circuito latch 104 configurato per il latch dell'uscita del comparatore 102 e per controllare attraverso la sua uscita lo stato dell'interruttore SW1; e una pompa di carica 106 interposta tra un nodo S (sorgente, per esempio, nel caso di un transistore a effetto di campo ad esempio mosfet) interposto tra l'interruttore MBP e la sezione a bassa tensione LV e il nodo HV, la pompa di carica 106 avendo lo scopo di sostenere una corrente di polarizzazione attraverso l'interruttore MBP evitando al contempo una caduta di tensione indesiderata su RHV.
Le figure 3A e 3B sono esemplificative di un possibile funzionamento di un regolatore 10 come esemplificato nella figura 2.
Ancora una volta, a meno che il contesto non indichi diversamente, parti o elementi gi? discussi in relazione alle figure 1 e 2 sono indicati nelle figure 3A e 3B con simboli di riferimento simili e non verranno descritti nuovamente per brevit?.
Pi? in particolare, le figure 3A e 3B sono esemplificative di possibili flussi di corrente in un regolatore 10 secondo le forme di attuazione esemplificate nella figura 2:
prima che la pompa di carica 106 sia accesa (figura 3A),
dopo che la pompa di carica 106 ? stata accesa (figura 3B).
All'accensione, si assume che SW1 sia aperto (non conduttivo) e una corrente IGATE verso il nodo G non pu? scorrere attraverso RHV, e la tensione nel nodo HV segue VHVIN.
In risposta al fatto che la tensione nel nodo HV raggiunge la soglia VTH del comparatore 102 (20 V, a titolo di esempio), le informazioni correlate sono memorizzate dal latch 104 e SW1 ? chiuso (cio?, reso conduttivo) con l?attivazione di un segnale SW1_ON.
In questa fase la carica del connettore CHV ? utilizzata per il pull-up del gate G dell'interruttore MBP (sfruttando la capacit? gate-source intrinseca, per esempio) e una corrente IGATE ? fornita verso il nodo G.
Quando la tensione sulla sorgente S di MBP ? sufficiente (cio?, essa supera una soglia inferiore come desiderata), la pompa di carica 106 inizia ad alimentare corrente verso il nodo HV, assorbendo corrente dalla sorgente S di MBP (si veda la figura 3B).
La pompa di carica 106 fornisce cos? la corrente IGATE e una corrente in eccesso rispetto a IGATE ? utilizzata per caricare il condensatore CHV fino al clamp di tensione di HV.
Cio?, durante il funzionamento del regolatore ad alta tensione, il resistore RHV non contribuisce apprezzabilmente ad alimentare la corrente IGATE e la caduta di tensione attraverso RHV non limita la tensione d'ingresso pi? bassa (minima), che ? indipendente sia dal valore di resistenza di RHV sia dall'intensit? di IGATE.
La figura 4 ? un diagramma a livello di transistore esemplificativa di una possibile forma di attuazione dello schema illustrato nella figura 2 basato su un comparatore di corrente con latch 1024, che ? configurato per favorire una corrente IHVtrig attraverso il resistore RHV in modo che IHVtrig <<< IGATE.
Ancora una volta, a meno che il contesto non indichi diversamente, parti o elementi gi? discussi in relazione alle figure 1, 2 e 3A e 3B sono indicati nella figura 4 con simboli di riferimento simili e non verranno descritti nuovamente per brevit?.
Essenzialmente, il comparatore con latch 1024 ? basato su uno specchio di corrente M3 comprendente due transistori Q1 (in una configurazione a diodo) e Q2 che presentano percorsi di flusso di corrente attraverso di essi (emettitore-collettore, nel caso di transistori bipolari come qui esemplificati) definenti rispettive linee di flusso di corrente:
tra il nodo HV e massa GND attraverso il blocco di corrente DZ (transistore Q1), e
tra il nodo di controllo (gate) dell'interruttore SW1 e massa GND (transistore Q2).
Le basi mutuamente connesse dei transistori Q1 e Q2 sono accoppiate al nodo HV attraverso il percorso di flusso di corrente (source-drain, nel caso di un transistore mosfet come qui esemplificato) attraverso un ulteriore interruttore elettronico M1 il cui il nodo di controllo (gate nel caso di un transistore mosfet come qui esemplificato) ? accoppiato al nodo di controllo dell'interruttore SW1 attraverso la linea in cui il segnale di commutazione SW1_ON ? applicato con la connessione in parallelo di un ulteriore clamp di corrente DZUP e un ulteriore resistore di pull-up Rup che accoppia tale linea con la linea/nodo HV.
Nella figura 4, le correnti principali prima dell'avviamento sono indicate con linee continue. Linee tratteggiate indicano correnti principali all'avviamento e linee a catena indicano le correnti principali in stato stazionario dopo l'attivazione della pompa di carica 106.
La pompa di carica 106 pu? essere di qualsiasi tipo convenzionale, quale Dickson, per esempio, come esemplificata nella figura 5.
La figura 6 comprende un insieme di diagrammi temporali esemplificativi di possibili comportamenti nel tempo, mappati rispetto a una scala di tempo comune (ascisse) dei seguenti segnali:
la tensione "alta" VHVIN (linea continua)
il segnale SW1_ON (linea tratteggiata)
la tensione nel nodo HV (linea a catena)
la tensione nel nodo G (linea mista tratteggiata e a croce --+--+, che infine si sovrappone con la tensione nel nodo HV
la tensione S (linea mista tratteggiata e a doppia croce --++--++--).
I diagrammi della figura 6 sono esemplificativi di una possibile sequenza di avviamento comprendente eventi indicati con numeri da 1 a 5, ad esempio:
1: il nodo HV raggiunge la soglia VTH che innesca la chiusura di SW1 (in un istante tstart);
2: la capacit? intrinseca nel nodo G ? caricata attraverso la condivisione di carica con il condensatore CHV;
3: la condivisione di carica causa una caduta di tensione sul nodo HV fino a che la tensione in tale nodo raggiunge la tensione sul nodo G (in un istante tcharge dopo tstart);
4: il nodo S segue il nodo G con una caduta di tensione tra di essi vicina alla soglia di MBP e MBP inizia ad alimentare la pompa di carica 106 (istante tstartCHP);
5: la pompa di carica 106 ricarica il condensatore CHV fino alla tensione di blocco.
La figura 7 ? uno schema circuitale esemplificativo del possibile impiego del circuito 10 come discusso in precedenza all'interno del quadro di una alimentazione a commutazione (che ? un sistema di alimentazione elettronico che incorpora un regolatore a commutazione per convertire potenza elettrica in modo efficiente).
Ancora una volta, a meno che il contesto non indichi diversamente, parti o elementi gi? discussi in relazione alle precedenti figure sono indicati nella figura 7 con simboli di riferimento simili e non verranno descritti nuovamente per brevit?.
La figura 7 illustra il possibile impiego di forme di attuazione in relazione a un controllore di alimentazione a commutazione "system in package" (SiP) indicato in generale con SMPS.
La figura 7 esemplifica il possibile impiego di forme di attuazione in controllori di potenza a commutazione (con una topologia flyback nel caso, puramente esemplificativo, illustrato) che integrano un interruttore di potenza principale PM (un transistore mosfet, per esempio), con parte del circuito 10 inclusa nel controllore (per esempio il blocco DZ, il driver FET di bypass 100, e l?interruttore MBP) mentre altri componenti (come il resistore RHV) possono essere parti esterne distinte dal circuito 100 (e 10).
Per esempio, questo pu? essere il caso della sorgente VHVIN ad alta tensione, rappresentata nella figura 7 da un raddrizzatore a ponte BR alimentato da una sorgente AC ACin (una rete elettrica di distribuzione di alimentazione, per esempio) che presenta associato con essa un condensatore di livellamento Cin destinato ad essere accoppiato con la linea o nodo VHVIN.
In una disposizione come esemplificata nella figura 7, al posto di essere accoppiato a VHVIN direttamente come discusso in precedenza, l'interruttore MBP ? accoppiato a VHVIN (al suo drain) in modo indiretto, cio?, attraverso l'avvolgimento primario del trasformatore convertitore T.
In una disposizione come esemplificata nella figura 7, la circuiteria a bassa tensione LV accoppiata all'interruttore MBP (qui al source) comprende la porzione di alimentazione del controllore SMPS, comprendente un nodo di alimentazione VDD.
La rete esterna accoppiata al nodo VDD ? esemplificata come un avvolgimento che pilota un diodo raddrizzatore e un condensatore di livellamento Cvdd (da non confondere con il condensatore CHV discusso in precedenza) e fornisce un?alimentazione ausiliaria attiva durante la regolazione. Un generatore di corrente Icharge ? illustrato come esemplificativo del fatto che il nodo VDD ? caricato con una corrente controllata. Il generatore di corrente potrebbe essere sostituito con un diodo esemplificativo del fatto che l'alimentazione ausiliaria e l'alimentazione dal circuito HVS sono reciprocamente accoppiati.
Il simbolo PM nella figura 7 indica un interruttore principale del convertitore a commutazione. Vantaggiosamente, questo pu? essere dello stesso tipo dell'interruttore MBP (un transistore GaN, per esempio).
Il riferimento 108 nella figura 7 indica la circuiteria logica di controllo dell'interruttore PM, che applica all'interruttore un segnale di controllo modulato PWM attraverso un driver 110.
Ci? pu? avvenire in qualsiasi modo convenzionale noto agli esperti nel settore. Si comprender? peraltro parte che la figura 7 fornisce una rappresentazione piuttosto generale di un controllore a commutazione: il riferimento a un convertitore SMPS controllato come realizzato nella figura 7 ? pertanto puramente esemplificativo e non limitativo delle forme di attuazione.
Una o pi? forme di attuazione possono di fatto essere applicate a topologie flyback, boost e altri tipi di regolatori di bypass come un generatore di corrente di avviamento ad alta tensione.
Una o pi? forme di attuazione possono fornire vari vantaggi come, per esempio:
consumo di potenza ridotto,
limiti sul campo di ingresso di applicazione rimossi, ? data una soluzione economica in confronto all'impiego di un HV-MOS dedicato che non presenta perdita di gate,
corrente di perdita di gate che scorre nel resistore RHV all'avviamento evitata mediante l'interruttore SW1, comparatore e circuiteria di latch (cio? 102, 104, 1024) presentanti un basso consumo prima che l'interruttore SW1 sia acceso,
circuito semplice di pompa di carica ? utilizzato per sostenere la perdita di gate FET di bypass.
In breve, una o pi? forme di attuazione rimuovono una limitazione dei regolatori di avviamento ad alta tensione convenzionali impiegando come componente di bypass un interruttore elettronico che presenta una (elevata) corrente di polarizzazione.
Riguardo a ci?, va ancora notato che, mentre un transistore mosfet ? stato qui costantemente indicato come esemplificativo dell'interruttore MBP, si possono utilizzare per gli stessi scopi altri tipi di interruttori elettronici (per esempio, JFET, BJT, GaN).
Tale limitazione ? correlata alla caduta di tensione su un resistore di pull-up (RHV, per esempio) che presenta una estremit? utilizzata per polarizzare il gate dell'interruttore di bypass come un resistore e l'altra estremit? connessa alla tensione di ingresso principale.
Una o pi? forme di attuazione utilizzano una pompa di carica allo scopo di sostenere la corrente di perdita di gate.
Tale pompa di carica pu? essere alimentata dalla sorgente del transistore e la sua attivazione prevede il pull-up del gate dell'interruttore di bypass MBP.
In una o pi? forme di attuazione un interruttore elettronico SW1 ? interposto tra il nodo di controllo (gate, per esempio) del gate dell'interruttore di bypass MBP e il resistore di pull-up. L'interruttore ? chiuso (mediante un comparatore con latch, per esempio) appena la tensione d'ingresso raggiunge una soglia del comparatore.
La carica immagazzinata in un condensatore (CHV, per esempio) connesso tra RHV e GND facilita il pull-up di gate con la capacit? di alimentare (e sostenere) sia il consumo del comparatore/latch che la perdita di gate, prima dell'accensione della pompa di carica.
In breve, un circuito (per esempio, 10) come qui esemplificato pu? comprendere:
un interruttore elettronico (per esempio, MBP) che presenta un percorso di flusso di corrente (per esempio, S, D) attraverso di esso, l'interruttore elettronico configurato per essere accoppiato tra un nodo ad alta tensione (per esempio, VHVIN) e una circuiteria a bassa tensione (per esempio, LV), l'interruttore elettronico presentando un nodo di controllo (per esempio, G) configurato per commutare l'interruttore elettronico a uno stato conduttivo in cui la circuiteria a bassa tensione ? accoppiata al nodo ad alta tensione.
Un circuito come qui esemplificato pu? inoltre comprendere un nodo sensibile alla tensione (per esempio, HV) configurato per essere accoppiato al nodo ad alta tensione attraverso un resistore di pull-up (per esempio, RHV),
un ulteriore interruttore elettronico (per esempio, SW1) interposto tra il nodo sensibile alla tensione e il nodo di controllo dell'interruttore elettronico, l'ulteriore interruttore elettronico commutabile in uno stato conduttivo per accoppiare il nodo sensibile alla tensione e il nodo di controllo dell'interruttore elettronico in risposta a un segnale di accensione (per esempio, SW1_ON) che viene asserito,
un comparatore (per esempio, 102) accoppiato al nodo sensibile alla tensione e a una soglia, il comparatore configurato per confrontare una tensione in detto nodo sensibile alla tensione con una soglia e far s? che il segnale di accensione venga asserito in risposta al fatto che la tensione in detto nodo sensibile alla tensione raggiunga detta soglia, e
una pompa di carica (per esempio, 106) accoppiata al percorso di flusso di corrente dell'interruttore elettronico configurato per essere attivato con l'ulteriore interruttore elettronico commutato allo stato conduttivo per pompare carica elettrica (per esempio, IGATE) dal percorso di flusso di corrente dell'interruttore elettronico al nodo di controllo dell'interruttore elettronico attraverso l'ulteriore interruttore elettronico commutato allo stato conduttivo.
Un circuito come qui esemplificato pu? comprendere un condensatore di carica (per esempio, CHV) accoppiato (per esempio, attraverso HV) alla pompa di carica per essere caricato da essa con la carica in eccesso della carica pompata al nodo di controllo dell'interruttore elettronico.
In un circuito come qui esemplificato, la pompa di carica ? accoppiata al nodo sensibile alla tensione ed ? configurata per pompare in esso una carica prelevata dal percorso di flusso di corrente dell'interruttore elettronico.
Un circuito come qui esemplificato pu? comprendere un circuito latch (per esempio, 104) interposto tra il comparatore e l'ulteriore interruttore elettronico per bloccare in esso detto segnale di accensione in risposta al fatto che la tensione in detto nodo sensibile alla tensione raggiunge detta soglia.
In un circuito come qui esemplificato, il nodo sensibile alla tensione ? configurato per essere accoppiato al nodo ad alta tensione in posizione intermedia tra detto resistore di pull-up (per esempio, RHV) e un blocco di clamp (per esempio, DZ) riferito a massa (per esempio, GND) configurato per bloccare a un valore limite la tensione nel nodo sensibile alla tensione.
In un circuito come qui esemplificato, l'interruttore elettronico (per esempio, MBP) presenta un primo nodo (per esempio, D) configurato per essere accoppiato al nodo ad alta tensione (per esempio, VHVIN) e un secondo nodo (per esempio, S) configurato per essere accoppiato alla circuiteria a bassa tensione (per esempio, LV), e in cui la pompa di carica ? accoppiata al percorso di flusso di corrente dell'interruttore elettronico nel secondo nodo (per esempio, S).
In un circuito come qui esemplificato, l'interruttore elettronico e l'ulteriore interruttore elettronico possono comprendere transistori a effetto di campo, opzionalmente transistori mosfet.
Un sistema di alimentazione come qui esemplificato pu? comprendere:
una sorgente di alta tensione (per esempio, BR, Cin), un circuito come qui esemplificato (per esempio, 10) che presenta detto nodo ad alta tensione (per esempio, VHVIN) accoppiato alla sorgente di alta tensione (per esempio, BR, Cin), e
una circuiteria a bassa tensione (per esempio, LV) accoppiata (per esempio, in S) all'interruttore elettronico in cui la circuiteria a bassa tensione accoppiata al nodo ad alta tensione in risposta dal fatto che l'interruttore elettronico ? commutato a uno stato conduttivo.
Un procedimento come qui esemplificato pu? comprendere alimentare una circuiteria a bassa tensione (per esempio, LV) da una sorgente di alta tensione (per esempio, BR, Cin) mediante:
accoppiare tra la sorgente di alta tensione e la circuiteria a bassa tensione un interruttore elettronico (per esempio, MBP) che presenta un percorso di flusso di corrente (per esempio, S, D) attraverso di esso e un nodo di controllo (per esempio, G),
commutare l'interruttore elettronico a uno stato conduttivo mediante il suo nodo di controllo per accoppiare la circuiteria a bassa tensione alla sorgente di alta tensione,
accoppiare un nodo sensibile alla tensione alla sorgente di alta tensione attraverso un resistore di pullup (per esempio, RHV),
fornire un ulteriore interruttore elettronico (per esempio, SW1) interposto tra il nodo sensibile alla tensione e il nodo di controllo dell?interruttore elettronico,
commutare (per esempio, SW1_ON) l'ulteriore interruttore elettronico a uno stato conduttivo per accoppiare il nodo sensibile alla tensione e il nodo di controllo dell'interruttore elettronico in risposta al fatto che la tensione in detto nodo sensibile alla tensione raggiunge una soglia (per esempio, VTH), e
fornire una pompa di carica (per esempio, 106) accoppiata al percorso di flusso di corrente dell'interruttore elettronico, e
attivare la pompa di carica con l'ulteriore interruttore elettronico commutato allo stato conduttivo per pompare carica elettrica (per esempio, IGATE) dal percorso di flusso di corrente dell'interruttore elettronico al nodo di controllo dell'interruttore elettronico attraverso l'ulteriore interruttore elettronico (SW1) commutato allo stato conduttivo.
Senza pregiudizio per i principi sottostanti, i dettagli e le forme di attuazione possono variare, anche significativamente, rispetto a ci? che ? stato descritto solo a titolo di esempio senza allontanarsi dall'estensione di protezione.
L'estensione di protezione ? determinata dalle rivendicazioni allegate.

Claims (9)

RIVENDICAZIONI
1. Circuito (10), comprendente:
un interruttore elettronico (MBP) che presenta un percorso di flusso di corrente (S, D) attraverso di esso, l'interruttore elettronico (MBP) configurato per essere accoppiato tra un nodo ad alta tensione (VHVIN) e una circuiteria a bassa tensione (LV), l'interruttore elettronico (MBP) presentando un nodo di controllo (G) configurato per commutare l'interruttore elettronico (MBP) a uno stato conduttivo in cui la circuiteria a bassa tensione (LV) ? accoppiata al nodo ad alta tensione (VHVIN),
un nodo sensibile alla tensione (HV) configurato per essere accoppiato al nodo ad alta tensione (VHVIN) attraverso un resistore di pull-up (RHV),
un ulteriore interruttore elettronico (SW1) interposto tra il nodo sensibile alla tensione (HV) e il nodo di controllo (G) dell'interruttore elettronico (MBP), l'ulteriore interruttore elettronico (SW1) commutabile a uno stato conduttivo per accoppiare il nodo sensibile alla tensione (HV) e il nodo di controllo (G) dell'interruttore elettronico (MBP) in risposta al fatto che un segnale di accensione (SW1_ON) ? asserito,
un comparatore (102) accoppiato al nodo sensibile alla tensione (HV) e a una soglia (VTH), il comparatore (102) configurato per confrontare una tensione in detto nodo sensibile alla tensione (HV) con la soglia (VTH) e far s? (104) che il segnale di accensione (SW1_ON) sia asserito in risposta al fatto che la tensione in detto nodo sensibile alla tensione (HV) raggiunge detta soglia (VTH), e
una pompa di carica (106) accoppiata al percorso di flusso di corrente dell'interruttore elettronico (MBP) e configurata per essere attivata con l'ulteriore interruttore elettronico (SW1) commutato allo stato conduttivo per pompare carica elettrica (IGATE) dal percorso di flusso di corrente dell'interruttore elettronico (MBP) al nodo di controllo (G) dell'interruttore elettronico (MBP) attraverso l'ulteriore interruttore elettronico (SW1) commutato allo stato conduttivo.
2. Circuito (10) secondo la rivendicazione 1, comprendente un condensatore di carica (CHV) accoppiato (HV) alla pompa di carica (106) per essere caricato da essa con carica in eccesso della carica (IGATE) pompata al nodo di controllo (G) dell'interruttore elettronico (MBP).
3. Circuito (10) secondo la rivendicazione 1 o la rivendicazione 2, in cui la pompa di carica (106) ? accoppiata al nodo sensibile alla tensione (HV) e configurata per pompare in esso carica prelevata dal percorso di flusso di corrente dell'interruttore elettronico (MBP).
4. Circuito (10) secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, comprendente un circuito latch (104) interposto tra il comparatore (102) e l'ulteriore interruttore elettronico (SW1) per bloccare in esso detto segnale di accensione (SW1_ON) in risposta al fatto che la tensione in detto nodo sensibile alla tensione (HV) raggiunge detta soglia (VTH).
5. Circuito (10) secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, in cui il nodo sensibile alla tensione (HV) ? configurato per essere accoppiato al nodo ad alta tensione (VHVIN) in posizione intermedia tra detto resistore di pull-up (RHV) e un clamp di tensione (DZ) riferito a massa (GND) configurato per bloccare a un valore limite la tensione nel nodo sensibile alla tensione (HV).
6. Circuito (10) secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, in cui l'interruttore elettronico (MBP) presenta un primo nodo (D) configurato per essere accoppiato al nodo ad alta tensione (VHVIN) e un secondo nodo (S) configurato per essere accoppiato alla circuiteria a bassa tensione (LV), e in cui la pompa di carica (106) ? accoppiata al percorso di flusso di corrente dell'interruttore elettronico (MBP) nel secondo nodo (S).
7. Circuito (10) secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, in cui l'interruttore elettronico (MBP) e l'ulteriore interruttore elettronico (SW1) comprendono transistori a effetto di campo, preferibilmente transistori mosfet.
8. Sistema di alimentazione, comprendente:
una sorgente di alta tensione (BR, Cin),
un circuito (10) secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni che presenta detto nodo ad alta tensione (VHVIN) accoppiato alla sorgente di alta tensione (BR, Cin), e
una circuiteria a bassa tensione (LV) accoppiata (S) all'interruttore elettronico (MBP) in cui la circuiteria a bassa tensione (LV) ? accoppiata al nodo ad alta tensione (VHVIN) in risposta al fatto che l'interruttore elettronico (MBP) ? commutato a uno stato conduttivo.
9. Procedimento per alimentare una circuiteria a bassa tensione (LV) da una sorgente di alta tensione (BR, Cin), il procedimento comprendendo:
accoppiare tra la sorgente di alta tensione (VHVIN; BR, Cin) e la circuiteria a bassa tensione (LV) un interruttore elettronico (MBP) che presenta un percorso di flusso di corrente (S, D) attraverso di esso e un nodo di controllo (G),
commutare l'interruttore elettronico (MBP) a uno stato conduttivo attraverso il nodo di controllo (G) per accoppiare la circuiteria a bassa tensione (LV) alla sorgente di alta tensione (VHVIN; BR, Cin),
accoppiare un nodo sensibile alla tensione (HV) alla sorgente di alta tensione (VHVIN; BR, Cin) attraverso un resistore di pull-up (RHV),
fornire un ulteriore interruttore elettronico (SW1) tra il nodo sensibile alla tensione (HV) e il nodo di controllo (G) dell'interruttore elettronico (MBP), commutare (SW1_ON) l'ulteriore interruttore elettronico (SW1) a uno stato conduttivo per accoppiare il nodo sensibile alla tensione (HV) e il nodo di controllo (G) dell'interruttore elettronico (MBP) in risposta al fatto che la tensione in detto nodo sensibile alla tensione (HV) raggiunge una soglia (VTH), e
fornire una pompa di carica (106) accoppiata al percorso di flusso di corrente dell'interruttore elettronico (MBP), e
attivare la pompa di carica (106) con l'ulteriore interruttore elettronico (SW1) commutato allo stato conduttivo per pompare carica elettrica (IGATE) dal percorso di flusso di corrente dell'interruttore elettronica (MBP) al nodo di controllo (G) dell'interruttore elettronico (MBP) attraverso l'ulteriore interruttore elettronico (SW1) commutato allo stato conduttivo.
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