JP2019519837A - 高速ターンオンパワースイッチ - Google Patents
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Abstract
Description
Claims (17)
- パワースイッチ回路であって、
外部電力端子及び内部電力端子間に結合される導通経路と、制御端子とを有するパワースイッチトランジスタ、
第1の周波数のクロック信号に応答して、チャージポンプノードにおいて電圧を生成するように結合されるチャージポンプ、
前記チャージポンプノードからの第1の電流を、前記パワースイッチトランジスタの前記制御端子に印加するように結合される第1の電流源、
前記第1の電流源と並列に、前記チャージポンプノードからブースト電流を印加するように、結合されるブースト電流源、及び、
前記第1の周波数より高い第2の周波数のクロック信号に応答して電圧を生成するため、及び、前記ブースト電流源を前記パワースイッチトランジスタの前記制御端子に結合するために、前記チャージポンプを制御するように結合される制御論理であって、
前記生成すること及び前記結合することが、入力においてロールスワップ信号を受け取ることに応答する前記制御論理、
を含む、
パワースイッチ回路。 - 請求項1に記載のパワースイッチ回路であって、更に、
前記内部及び外部電力端子間に導通されるパワー電流に対応する信号を受け取るように結合される入力と、前記パワースイッチトランジスタの前記制御端子に結合される出力とを有する電流制限回路を含み、
前記電流制限回路が、前記パワー電流が或る電流制限を超えることに応答して、前記パワースイッチトランジスタの前記制御端子から電流を導通させるように結合される、
パワースイッチ回路。 - 請求項2に記載のパワースイッチ回路であって、前記電流制限回路が、
前記パワー電流と前記電流制限との差に対応する入力電流を導通させるように結合される導通経路を有する第1のミラートランジスタ、及び、
前記パワースイッチトランジスタの前記制御端子と参照電圧との間に結合される導通経路と、前記第1のミラートランジスタに結合される制御端子とを有する第2のミラートランジスタ、
を含み、
前記第2のミラートランジスタが、前記入力電流が前記電流制限を超えることに応答してオンにされるように動作し得る、
パワースイッチ回路。 - 請求項3に記載のパワースイッチ回路であって、前記電流制限回路が、
前記制御論理が前記ロールスワップ信号を受け取ることに応答して、前記第1のミラートランジスタの前記導通経路に、前記ブースト電流に対応する補償電流を印加するように結合される補償電流源を含む、
パワースイッチ回路。 - 請求項1に記載のパワースイッチ回路であって、前記パワースイッチトランジスタが第1のパワースイッチトランジスタであり、前記パワースイッチ回路が更に、
前記第1のパワースイッチトランジスタの前記導通経路と前記内部電力端子との間に結合される導通経路と、制御端子とを有する第2のパワースイッチトランジスタ、
前記チャージポンプノードから前記第2のパワースイッチトランジスタの前記制御端子へ第2の電流を印加するように結合される第2の電流源、及び、
前記チャージポンプノードと前記第2のパワースイッチトランジスタの前記制御端子との間に結合されるスイッチ、
を含み、
前記スイッチが、前記制御論理が前記ロールスワップ信号を受け取ることに応答して閉じられるように動作し得る、
パワースイッチ回路。 - 請求項5に記載のパワースイッチ回路であって、前記第1及び第2のパワースイッチトランジスタが、金属酸化物半導体(MOS)トランジスタであり、更に、電流制限回路を含み、前記電流制限回路が、
前記第2のパワースイッチトランジスタの前記導通経路の電圧における差に対応する感知電流を生じさせるように結合される差動増幅器、
ソース/ドレイン経路と、前記感知電流を受け取るように結合されるゲートとを有する第1のミラートランジスタ、
前記第1のミラートランジスタの前記ソース/ドレイン経路と並列に、制限電流を導通させるように、接続される電流制限電流源、
前記制御論理が前記ロールスワップ信号を受け取ることに応答して、前記第1のミラートランジスタの前記ソース/ドレイン経路に、前記ブースト電流に対応する補償電流を印加するように結合される補償電流源、及び、
前記第1のパワースイッチトランジスタの前記制御端子と参照電圧との間に結合されるソース/ドレイン経路と、前記第1のミラートランジスタの前記ゲート及びドレインに結合されるゲートとを有する第2のミラートランジスタ、
を含む、パワースイッチ回路。 - 電子デバイスのインターフェースにおいてパワースイッチを制御する方法であって、前記方法が、
外部電力端子の電圧が安全限界を下回って下がることに応答して、チャージポンプノードにおいて電圧を生じさせるため第1の周波数でチャージポンプを動作させることと、前記チャージポンプノードからの第1の制御された電流を、前記外部電力端子と内部電源が接続される内部電力端子との間に結合される導通経路を有するパワースイッチトランジスタの制御端子に結合すること、及び、
前記外部電力端子の前記電圧が、選択されたレベルまで達することに応答して、前記第1の周波数より低い第2の周波数で前記チャージポンプを動作させることと、前記第1の制御された電流より低い第2の制御された電流を、前記チャージポンプノードから前記パワースイッチトランジスタの前記制御端子に結合すること、
を含む、方法。 - 請求項7に記載の方法であって、前記パワースイッチトランジスタが第1のパワースイッチトランジスタであり、前記方法が更に、
前記外部電力端子の前記電圧が前記安全限界を下回って下がることに応答して、前記チャージポンプノードと第2のパワースイッチトランジスタの制御端子との間のスイッチを閉じることであって、前記第2のパワースイッチトランジスタが、前記外部電力端子及び前記内部電力端子間に前記第1のパワースイッチトランジスタの前記導通経路と直列に接続される導通経路を有する、前記閉じること、及び、
前記外部電力端子の前記電圧が、選択されたレベルに達することに応答して、前記スイッチを開けることと、前記チャージポンプノードから前記第2のパワースイッチトランジスタの前記制御端子へ、制御された電流を結合すること、
を含む、方法。 - 前記請求項8に記載の方法であって、更に、
前記内部電力端子及び外部電力端子間で導通される電流を感知すること、
前記感知された電流が電流制限を超えることに応答して、前記第1のパワースイッチトランジスタの前記制御端子から電流を導通させること、及び、
前記第1の制御された電流の前記結合の間、前記第1の制御された電流に対応する量だけ、前記電流制限を増加させること、
を含む、方法。 - 請求項9に記載の方法であって、前記感知することが、
前記第2のパワースイッチトランジスタの差動電圧に対応する感知電流を生成することを含み、
前記第1のパワースイッチトランジスタの前記制御端子から電流を導通することが、
制限電流源に並列の第1のミラートランジスタを介して前記感知電流を導通させること、及び、
前記第1のパワースイッチトランジスタの前記制御端子と参照電圧との間に結合されるその導通経路を有する第2のミラートランジスタにおいて、前記第1のミラートランジスタを介して前記電流をミラーすること、
を含み、
前記電流制限を増加させることが、前記制限電流源に並列の前記第1のミラートランジスタを介して前記感知電流に加えて補償電流を印加することを含む、
方法。 - 請求項7に記載の方法であって、更に、
外部電力端子の前記電圧が、前記電子デバイスの外側のハブにおいて前記安全限界を下回って下がることに応答して、前記ハブから前記インターフェースへロールスワップ信号を生成することを含み、
前記第1の周波数で前記チャージポンプを動作させること、及び、前記第1の制御された電流を制御することが、前記ロールスワップ信号を受け取ることに応答して実施される、
方法。 - 電子システムであって、
ハブデバイスであって、外部電源からの前記ハブデバイスの接続解除に応答してロールスワップ信号を生成するように結合される論理と、端子を含むインターフェースとを含む、前記ハブデバイス、及び、
プロセッサと、内部電源と、パワースイッチ回路とを含むホストデバイス、及び、
制御論理、
を含み、
前記インターフェースの前記端子が、前記インターフェース間で共通に接続される電力バス端子を含み、前記外部電源が、前記電力バス端子に取り外し可能に結合され、
前記インターフェースの1つにおける前記電力バス端子が、前記パワースイッチ回路の電力バス端子に結合され、
前記パワースイッチ回路が、
前記パワースイッチ回路の前記電力バス端子と前記ホストデバイスの前記内部電源に結合される内部電力バスとの間に結合される導通経路と、制御端子とを有するパワースイッチトランジスタ、
第1の周波数のクロック信号に応答して、チャージポンプノードにおいて電圧を生成するように結合されるチャージポンプ、
前記チャージポンプノードから前記パワースイッチトランジスタの前記制御端子へ第1の電流を印加するように結合される第1の電流源、及び
第1の電流源に並列に、前記チャージポンプノードからのブースト電流を印加するように、結合されるブースト電流源、
を含み、
前記制御論理が、前記第1の周波数より高い第2の周波数のクロック信号に応答して電圧を生成するため、及び、前記ブースト電流源を前記パワースイッチトランジスタの前記制御端子に結合するために、前記チャージポンプを制御するように結合され、前記生成すること及び前記結合することが、前記ハブデバイスから前記ロールスワップ信号を受け取ることに応答する、
電子システム。 - 請求項12に記載の電子システムであって、前記パワースイッチ回路が、
前記パワースイッチ回路の前記電力バス端子と前記内部電力バスとの間で導通されるパワー電流に対応する信号を受け取るように結合される入力と、前記パワースイッチトランジスタの前記制御端子に結合される出力とを有する電流制限回路を含み、
前記電流制限回路が、前記パワー電流が或る電流制限を超えることに応答して、前記パワースイッチトランジスタの前記制御端子から電流を導通させるように結合される、
電子システム。 - 請求項13に記載の電子システムであって、前記電流制限回路が、
前記パワー電流と前記電流制限との差に対応する入力電流を導通させるように結合される導通経路を有する第1のミラートランジスタ、及び、
前記パワースイッチトランジスタの前記制御端子と参照電圧との間に結合される導通経路と、前記第1のミラートランジスタに結合される制御端子とを有する第2のミラートランジスタ、
を含み、
前記第2のミラートランジスタが、前記入力電流が前記電流制限を超えることに応答してオンにされるように動作し得る、
電子システム。 - 請求項14に記載の電子システムであって、前記電流制限回路が、
前記制御論理が前記ロールスワップ信号を受け取ることに応答して、前記第1のミラートランジスタの前記導通経路に、前記ブースト電流に対応する補償電流を印加するように結合される補償電流源を含む、電子システム。 - 請求項12に記載の電子システムであって、前記パワースイッチトランジスタが第1のパワースイッチトランジスタであり、前記パワースイッチ回路が、
前記第1のパワースイッチトランジスタの前記導通経路と前記内部電力バスとの間に結合される導通経路と、制御端子とを有する第2のパワースイッチトランジスタ、
前記チャージポンプノードから前記第2のパワースイッチトランジスタの前記制御端子に第2の電流を印加するように結合される第2の電流源、及び、
前記チャージポンプノードと前記第2のパワースイッチトランジスタの前記制御端子との間に結合されるスイッチ、
を含み、
前記スイッチが、前記制御論理が前記ロールスワップ信号を受け取ることに応答して閉じられるように動作し得る、
電子システム。 - 請求項16に記載の電子システムであって、前記第1及び第2のパワースイッチトランジスタが金属酸化物半導体(MOS)トランジスタであり、前記パワースイッチ回路が電流制限回路を含み、前記電流制限回路が、
前記第2のパワースイッチトランジスタの前記導通経路の電圧における差に対応する感知電流を生じさせるように結合される差動増幅器、
ソース/ドレイン経路と、前記感知電流を受け取るように結合されるゲートとを有する第1のミラートランジスタ、
制限電流を導通させるように、前記第1のミラートランジスタの前記ソース/ドレイン経路に並列に、接続される電流制限電流源、
前記制御論理が前記ロールスワップ信号を受け取ることに応答して、前記第1のミラートランジスタの前記ソース/ドレイン経路に、前記ブースト電流に対応する補償電流を印加するように結合される補償電流源、及び、
前記第1のパワースイッチトランジスタの前記制御端子と参照電圧との間に結合されるソース/ドレイン経路と、前記第1のミラートランジスタの前記ゲート及びドレインに結合されるゲートとを有する第2のミラートランジスタ、
を含む、電子システム。
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