KR20170038126A - Electronic device power protection circuitry - Google Patents

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KR20170038126A
KR20170038126A KR1020177008619A KR20177008619A KR20170038126A KR 20170038126 A KR20170038126 A KR 20170038126A KR 1020177008619 A KR1020177008619 A KR 1020177008619A KR 20177008619 A KR20177008619 A KR 20177008619A KR 20170038126 A KR20170038126 A KR 20170038126A
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KR1020177008619A
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라자쉬 폴
예호나탄 페레즈
스티븐 린야
유진 쇼이켓
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애플 인크.
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Abstract

호스트 전자 디바이스는 액세서리 전자 디바이스로 결합될 수 있다. 정상 작동 시에는, 호스트 디바이스가 전력 공급 라인을 거쳐서 액세서리 디바이스로 전력을 공급할 수 있다. 전력 공급 라인 내에 보호 트랜지스터를 개재함으로써, 액세서리 디바이스가 호스트 디바이스로 전력을 전달하는 백-파워링 이벤트가 방지될 수 있다. 전력 공급 라인을 통해 흐르는 전류량에 비례하는 감지 전류를 생성하는 보호 트랜지스터와 부가적 트랜지스터를 이용하여 전류 미러가 형성될 수 있다. 전류-전압 증폭기는 감지 전류에 비례하는 감지 전압을 생성할 수 있다. 전류 미러를 통하는 감지 전류를 바이어스하도록 바이어스 회로가 이용될 수 있다. 컨트롤 회로는 감지 전압을 하나 이상의 기준 전압과 비교하고 호스트 디바이스의 백-파워링을 방지하기에 적합할 때에 보호 트랜지스터를 턴 오프할 수 있다.The host electronic device may be coupled to an accessory electronic device. In normal operation, the host device can supply power to the accessory device via the power supply line. By interposing the protection transistor in the power supply line, a back-powering event in which the accessory device delivers power to the host device can be prevented. A current mirror may be formed using a protection transistor and an additional transistor that generate a sensing current proportional to the amount of current flowing through the power supply line. The current-voltage amplifier can generate a sense voltage proportional to the sense current. A bias circuit may be used to bias the sense current through the current mirror. The control circuit may compare the sense voltage with one or more reference voltages and turn off the protection transistor when it is suitable to prevent back-powering of the host device.

Description

전자 디바이스 전력 보호 회로{ELECTRONIC DEVICE POWER PROTECTION CIRCUITRY}[0001] ELECTRONIC DEVICE POWER PROTECTION CIRCUITRY [

본 출원은 여기서 전체적으로 참조로서 통합되는, 2012년 9월 27일에 출원된 미국 특허 출원 제 13/629,276호, 2012년 6월 15일에 출원된 미국 가특허 출원 제 61/660,634호 및 2012년 6월 26일에 출원된 미국 가특허 출원 제 61/664,691호에 대한 우선권을 주장한다.This application is related to U.S. Patent Application No. 13 / 629,276, filed September 27, 2012, which is incorporated herein by reference in its entirety, U.S. Patent Application No. 61 / 660,634, filed June 15, 2012, U.S. Provisional Patent Application No. 61 / 664,691, filed on May 26,

본 발명은 일반적으로 전자 디바이스들에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 전자 디바이스들을 위한 전력 보호 회로에 관한 것이다.FIELD OF THE INVENTION The present invention relates generally to electronic devices, and more particularly, to a power protection circuit for electronic devices.

셀룰러 전화기, 미디어 플레이어, 태블릿 컴퓨터 및 기타 디바이스들과 같은 전자 디바이스들은 종종 액세서리에 결합된다. 예를 들어, 액세서리 디바이스는 디스플레이, 스피커, 또는 사용자를 위해 호스트 전자 디바이스에 의해 미디어 파일이나 다른 컨텐츠를 재생하는데에 사용될 수 있는 다른 컴포넌트들을 포함할 수 있다.Electronic devices such as cellular telephones, media players, tablet computers, and other devices are often coupled to accessories. For example, the accessory device may include a display, a speaker, or other components that may be used to play media files or other content by the host electronic device for the user.

정상 작동 중에, 호스트 디바이스는 액세서리로 전력을 공급할 수 있다. 액세서리에 불량이 있거나 열악하게 설계된 경우, 액세서리는 호스트 디바이스로부터 전력을 인출하는 대신 호스트 디바이스로 전력을 공급할 수 있다. 이러한 행동은 종종 백-파워링(back-powering)으로 칭해질 수 있는데 호스트 디바이스에 손상을 초래할 수 있다.During normal operation, the host device can supply power to the accessory. If the accessory is defective or poorly designed, the accessory may provide power to the host device instead of withdrawing power from the host device. This behavior can often be referred to as back-powering, which can cause damage to the host device.

따라서 액세서리가 전자 디바이스에 결합되었을 때, 백-파워링으로 인한 손상을 방지하기 위한 보호 회로를 제공할 수 있는 것이 요구된다.Thus, when an accessory is coupled to an electronic device, it is required to be able to provide a protection circuit to prevent damage due to back-powering.

액세서리는 호스트 전자 디바이스에게 잠재적으로 백-파워링할 수 있다. 호스트 전자 디바이스에 손상을 방지하기 위해, 전자 디바이스는 보호 회로를 구비할 수 있다. 보호 회로는 백-파워링 상태가 검출될 때마다 액세서리와 호스트 디바이스 사이의 전류 흐름을 차단하도록 사용될 수 있다.The accessory can potentially be back-powered to the host electronic device. To prevent damage to the host electronic device, the electronic device may include a protection circuit. The protection circuit may be used to block current flow between the accessory and the host device each time a back-powered state is detected.

호스트 전자 디바이스는 전력 공급 경로에 의해 액세서리 전자 디바이스에 결합될 수 있다. 정상 작동 시에는, 호스트 디바이스가 전력 공급 라인을 거쳐서 액세서리 디바이스로 전력을 공급할 수 있다. 일부 상황들에서, 액세서리가 호스트 디바이스로 전력을 전달하려고 시도할 수 있다. 이러한 유형의 백-파워링 동작은 바람직하지 않으며, 전력 공급 라인 내에 보호 트랜지스터를 개재함으로써 방지될 수 있다. 보호 트랜지스터와 부가적 트랜지스터를 사용하여 전류 미러(current mirror)가 형성될 수 있다. 바이어싱 회로를 이용하여 부가적 트랜지스터의 드레인을 보호 트랜지스터의 드레인과 실질적으로 동일한 전압에 유지함으로써, 전류 미러의 정확도를 향상시킬 수 있다. 예를 들어, 바이어싱 회로는 캐스코드(cascode) 구조로 형성된 미러 트랜지스터들을 포함할 수 있다. 바이어싱 회로는 부가적 트랜지스터를 통해 전류가 사전에 결정된 바이어스 전류와 매칭되도록 바이어스하는데 사용될 수 있다. 부가적 트랜지스터를 통해 사전에 결정된 바이어스 전류로 전류를 바이어싱하고, 캐스코드 구조를 사용함에 의해, 기온과 연관된 변동들이 완화될 수 있다.The host electronic device may be coupled to the accessory electronic device by a power supply path. In normal operation, the host device can supply power to the accessory device via the power supply line. In some situations, the accessory may attempt to deliver power to the host device. This type of back-powering operation is undesirable and can be prevented by interposing a protection transistor in the power supply line. A current mirror may be formed using a protection transistor and an additional transistor. By using the bias circuit to keep the drain of the additional transistor at substantially the same voltage as the drain of the protection transistor, the accuracy of the current mirror can be improved. For example, the biasing circuit may include mirror transistors formed in a cascode structure. The biasing circuit may be used to bias the current through the additional transistor to match a predetermined bias current. By biasing the current to a predetermined bias current through the additional transistor and using the cascode architecture, the variations associated with temperature can be mitigated.

전류 미러는 보호 트랜지스터와 전력 공급 라인을 통해 현재 흐르고 있는 전류의 양에 비례하는 감지 전류를 생성할 수 있다. 전류-전압 증폭기는 감지 전류에 비례하는 감지 전압을 생성할 수 있다. 요구될 경우, 바이어스 회로는 전류-전압 증폭기가 사전에 결정된 바이어스 전류에서 감지 전류를 감산한 값에 비례하는 감지 전압을 생성하도록 구성될 수 있다. 컨트롤 회로는 감지 전압을 기준 전압에 대해 비교하기 위해 비교기를 사용할 수 있다.The current mirror can generate a sense current proportional to the amount of current that is currently flowing through the protection transistor and the power supply line. The current-voltage amplifier can generate a sense voltage proportional to the sense current. If desired, the bias circuit may be configured to generate a sense voltage that is proportional to the value of the current-voltage amplifier subtracting the sense current at a predetermined bias current. The control circuit can use a comparator to compare the sense voltage to the reference voltage.

컨트롤 회로는 감지 전압이 전력이 호스트로부터 액세서리로 흐르고 있음을 나타내는 레벨에 있을 때마다 보호 트랜지스터를 턴 온하여 호스트 디바이스가 액세서리로 전력을 공급할 수 있도록 허용한다. 보호 트랜지스터는 또한 허용가능한 한도 내의 소량의 역전류가 전력 공급 라인 상에 존재하는 한 턴 온될 수 있다. 백-파워링 상태가 검출되면, 컨트롤 회로는 전력 공급 라인을 거쳐 액세서리로부터 호스트 디바이스로의 전류 흐름을 방지하도록 트랜지스터를 턴 오프할 수 있다.The control circuitry turns on the protection transistor whenever the sensing voltage is at a level that indicates that power is flowing from the host to the accessory, allowing the host device to power the accessory. The protection transistor may also be turned on as long as a small amount of reverse current within an acceptable limit exists on the power supply line. When a back-powered state is detected, the control circuitry may turn off the transistor to prevent current flow from the accessory to the host device via the power supply line.

컨트롤 회로는 제1 비교기를 이용하여 심각한 백-파워링 상태를 검출할 수 있다. 컨트롤 회로는 제2 비교기와 검출 회로를 이용하여 과도한 기간 동안의 약간(moderate)의 백-파워링 상태를 검출할 수 있다. 컨트롤 회로는 심각한 백-파워링 상태 또는 과도한 기간 동안의 약간의 백-파워링 상태 중 어느 하나에 응답하여 보호 트랜지스터를 턴 오프할 수 있다.The control circuit can detect a serious back-powering condition using the first comparator. The control circuit can detect a moderate back-powering state for an excessive period of time using a second comparator and a detection circuit. The control circuit may turn off the protection transistor in response to either a severe back-powering state or a slight back-powering state for an excessive period of time.

전력 공급 라인에 싱크(sink) 트랜지스터가 결합되어 디바이스의 전력 공급 회로로부터 백-파워링 전류가 디버트(divert) 되도록 할 수 있다. 싱크 트랜지스터는 적절한 백-전류량을 싱크하도록 감지 전압에 기초하여 컨트롤 회로에 의해 제어될 수 있다.A sink transistor may be coupled to the power supply line to cause the back-powering current to be diverted from the power supply circuit of the device. The sink transistor can be controlled by the control circuit based on the sense voltage to sink an appropriate amount of back-current.

본 발명의 추가의 특징, 그 특성 및 다양한 이점이 바람직한 실시예의 하기 상세한 설명 및 첨부 도면으로부터 더욱 명백할 것이다.Further features, characteristics and various advantages of the present invention will become more apparent from the following detailed description of preferred embodiments and accompanying drawings.

<도 1>
도 1은 호스트 전자 디바이스가 액세서리 전자 디바이스에 결합된 본 발명의 일 실시예에 따른 시스템의 다이어그램이다.
<도 2>
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따라, 백-파워링 상태를 검출하기 위해 전자 디바이스 내에서 측정될 수 있는 신호를 도시한 그래프이다.
<도 3>
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 예시적인 보호 회로의 회로도이다.
<도 4>
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 캐스코드 미러 구조를 가지는 예시적인 보호 회로의 회로도이다.
<도 5>
도 5는 감지 전압이 어떠한 방식으로 도 4의 회로에 대한 출력 전류에 의존할 수 있는지를 도시하는 다이어그램이다.
<도 6>
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따라, 도 4의 회로가 어떠한 방식으로 기온과 연관된 감지 전압의 변동을 완화하도록 도울 수 있는지를 도시한 다이어그램이다.
<도 7>
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따라, 어떠한 방식으로 도 4의 회로가 상이한 바이어스 세팅들로 조절될 수 있는지 도시한 다이어그램이다.
<도 8>
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따라, 심각한 백-파워링 상태 및 약간의 백-파워링 상태를 검출할 수 있는 예시적인 컨트롤 회로의 다이어그램이다.
<도 9>
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따라, 어떠한 방식으로 도 8의 컨트롤 회로가 심각한 백-파워링 상태에 응답하는지를 도시하는 타이밍도이다.
<도 10>
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따라, 어떠한 방식으로 도 8의 컨트롤 회로가 약간의 백-파워링 상태에 응답하는지를 도시하는 타이밍도이다.
<도 11>
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 싱크 트랜지스터를 가지는 예시적인 보호 회로의 다이어그램이다.
&Lt; 1 >
1 is a diagram of a system according to an embodiment of the present invention in which a host electronic device is coupled to an accessory electronic device.
2,
2 is a graph showing signals that can be measured in an electronic device to detect a back-powered state, in accordance with an embodiment of the present invention.
3,
3 is a circuit diagram of an exemplary protection circuit according to one embodiment of the present invention.
<Fig. 4>
4 is a circuit diagram of an exemplary protection circuit having a cascode mirror structure according to an embodiment of the present invention.
5,
5 is a diagram illustrating how the sense voltage may depend on the output current for the circuit of FIG. 4 in some way.
6,
Figure 6 is a diagram illustrating how the circuit of Figure 4 may help to mitigate variations in sense voltage associated with air temperature, in accordance with one embodiment of the present invention.
7,
Figure 7 is a diagram illustrating in some ways how the circuit of Figure 4 can be adjusted to different bias settings, in accordance with one embodiment of the present invention.
8,
8 is a diagram of an exemplary control circuit capable of detecting a severe back-powering state and a slight back-powering state, in accordance with an embodiment of the present invention.
9,
Figure 9 is a timing diagram illustrating in what way the control circuitry of Figure 8 responds to a severe back-powering state, in accordance with an embodiment of the present invention.
<Fig. 10>
10 is a timing diagram illustrating in some way how the control circuitry of FIG. 8 responds to some back-powered state, in accordance with one embodiment of the present invention.
11)
11 is a diagram of an exemplary protection circuit having a sink transistor in accordance with an embodiment of the present invention.

보호 회로를 구비한 전자 디바이스를 포함하는 예시적인 시스템이 도 1에 도시되어 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 시스템(8)은 전자 디바이스(10)와 같은 호스트 디바이스 및 전자 디바이스(14) 또는 다른 외부 장비와 같은 액세서리 디바이스를 포함할 수 있다. 경로(12)는 디바이스들(10 및 14)을 결합하도록 사용될 수 있다. 경로(12)는 양(positive)의 전력 공급 전류가 흐르는 양의 전력 라인(16)과 같은 전력 라인들과, 접지 전력 공급 전류가 흐르는 접지 전력 라인(17)을 포함할 수 있다. 경로(12)는 아날로그 및/또는 디지털 신호 라인들(예를 들어, 한 쌍의 데이터 라인들, 등)을 또한 포함할 수 있다. 호스트(10)에서 액세서리(14)로 전력이 전달되고 있을 때, 라인(16)을 통해 흐르는 전류(I)는 양성이 될 것이다.An exemplary system including an electronic device with a protection circuit is shown in Fig. As shown in FIG. 1, system 8 may include a host device, such as electronic device 10, and an accessory device, such as electronic device 14 or other external equipment. Path 12 may be used to couple devices 10 and 14. The path 12 may include power lines such as a positive power line 16 through which a positive power supply current flows and a ground power line 17 through which a ground power supply current flows. The path 12 may also include analog and / or digital signal lines (e.g., a pair of data lines, etc.). When power is being transferred from the host 10 to the accessory 14, the current I flowing through the line 16 will be positive.

디바이스(10)는 입력-출력 전력 공급 단자들(T1 및 T2)을 구비한 입력-출력 포트를 가질 수 있다. 디바이스(14)는 입력-출력 전력 공급 단자들(T3 및 T4)을 구비한 입력-출력 포트를 가질 수 있다. 단자들(T1 및 T3)은 양의 전력 공급 단자들일 수 있다. 단자들(T2 및 T4)은 접지 전력 공급 단자들일 수 있다. 디바이스(10)와 디바이스(14)가 함께 결합될 때, 단자(T1)는 라인(16)을 통해 단자(T3)로 전기적으로 연결될 수 있으며, 단자(T2)는 라인(17)을 통해 단자(T4)로 연결될 수 있다. 전도성 경로들(16 및 17)이 케이블의 일부를 형성하거나, 단자들(T1 및 T2) 사이 그리고 단자들(T3 및 T4) 사이의 직접 접촉에 의해 형성될 수 있다. 단자들(T1 및 T2)은 디바이스(10) 내의 커넥터(예를 들어, 디바이스(10) 상의 입력-출력 포트 내의 입력-출력 커넥터) 내의 접점들과 연관될 수 있다. 단자들(T3 및 T4)은 디바이스(14) 내의 커넥터(예를 들어, 디바이스(14) 상의 입력-출력 포트 내의 입력-출력 커넥터) 내의 접점들과 연관될 수 있다.The device 10 may have an input-output port with input-output power supply terminals T1 and T2. The device 14 may have an input-output port with input-output power supply terminals T3 and T4. The terminals T1 and T3 may be positive power supply terminals. The terminals T2 and T4 may be ground power supply terminals. When the device 10 and the device 14 are coupled together, the terminal T1 can be electrically connected to the terminal T3 through the line 16 and the terminal T2 can be electrically connected to the terminal 17 T4). Conductive paths 16 and 17 may form part of the cable or may be formed by direct contact between terminals T1 and T2 and between terminals T3 and T4. Terminals T1 and T2 may be associated with contacts in a connector (e.g., an input-output connector within an input-output port on device 10) within device 10. [ Terminals T3 and T4 may be associated with contacts within a connector 14 (e.g., an input-output connector within an input-output port on device 14).

도 1의 디바이스들(10 및 14)과 같은 전자 디바이스들은 셀룰러 전화기, 미디어 플레이어, 기타 핸드헬드 휴대용 디바이스, 다소 소형의 휴대용 디바이스들, 예컨대, 손목시계형 디바이스, 펜던트 디바이스 또는 기타 착용가능형(wearable) 또는 미니형(miniature) 디바이스, 게임 장비, 태블릿 컴퓨터, 노트북 컴퓨터, 데스크탑 컴퓨터, 텔레비전, 컴퓨터 모니터, 컴퓨터 디스플레이 내로 통합된 컴퓨터, 임베디드형 장비, 예컨데 자동차 내의 장비, 소리 및/또는 비디오를 사용자에게 제시하기 위한 스피커 및/또는 모니터를 포함하는 장비, 또는 다른 전자 장비일 수 있다. 예를 들자면, 호스트 전자 디바이스(10)는 셀룰러 전화기, 미디어 플레이어 또는 컴퓨터일 수 있고, 액세서리 전자 디바이스(14)는 사용자에게 소리를 제시하기 위한 스피커 및/또는 사용자에게 비디오를 제시하기 위한 디스플레이를 포함하는 장비일 수 있다. 디스플레이 대상이 되는 오디오 및/또는 비디오 컨텐츠는 경로(12)와 연관된 데이터 경로를 거쳐 디바이스(10)로부터 디바이스(14)로 제공될 수 있다.Electronic devices such as devices 10 and 14 of Figure 1 may be used in cellular telephones, media players, other handheld portable devices, rather small handheld devices such as wristwatch devices, pendant devices, or other wearable ) Or miniature devices, gaming devices, tablet computers, notebook computers, desktop computers, televisions, computer monitors, computers integrated into computer displays, embedded devices such as equipment in the car, sound and / Equipment that includes a speaker and / or monitor for presentation, or other electronic equipment. For example, the host electronic device 10 may be a cellular telephone, a media player, or a computer, and the accessory electronic device 14 may include a speaker for presenting sound to the user and / or a display for presenting the video to the user Lt; / RTI &gt; Audio and / or video content to be displayed may be provided from the device 10 to the device 14 via a data path associated with the path 12.

호스트(10)는 저장 및 처리 회로(30), 그리고 입력-출력 회로(28)를 포함할 수 있다. 전자 디바이스(14)는 저장 및 처리 회로(48), 그리고 입력-출력 회로(50)를 포함할 수 있다. 저장 및 처리 회로(30 및 48)는 메모리 회로, 프로세서 및 주문형 집적회로(application-specific integrated circuit)와 같은 하나 이상의 집적 회로를 포함할 수 있다. 입력-출력 회로(28) 및 입력-출력 회로(50)는 버튼, 스피커, 마이크, 디스플레이, 터치 센서 및 입력을 수집하거나 사용자에게 출력을 제시하기 위한 다른 디바이스들과 같은 사용자 인터페이스 컴포넌트들을 포함할 수 있다. 입력-출력 회로(28)는 유선 통신 회로, 무선 통신 회로, 센서 및 다른 전자 디바이스 컴포넌트들을 또한 포함할 수 있다.The host 10 may include a storage and processing circuit 30 and an input-output circuit 28. The electronic device 14 may include a storage and processing circuit 48 and an input-output circuit 50. The storage and processing circuits 30 and 48 may include one or more integrated circuits, such as memory circuits, processors, and application-specific integrated circuits. Input-output circuitry 28 and input-output circuitry 50 may include user interface components such as buttons, speakers, microphones, displays, touch sensors, and other devices for collecting input or presenting output to a user have. The input-output circuit 28 may also include wired communication circuitry, wireless communication circuitry, sensors, and other electronic device components.

벽면 콘센트(wall outlet) 또는 다른 교류(AC) 전력 소스(예를 들어, 교류 소스들(20 및 52))로부터 교류(AC) 라인 전력을 이용하여 전력이 디바이스들(10 및 14)로 공급될 수 있다. 배터리(22 및 46)와 같은 배터리를 이용하여 또한 전력을 얻을 수 있다.Power is supplied to the devices 10 and 14 using AC line power from a wall outlet or other AC power source (e.g., AC sources 20 and 52) . Batteries such as batteries 22 and 46 may also be used to obtain power.

전력 레귤레이터 회로(18 및 44)는 AC 소스로부터의 AC 전력을, 또는 배터리 전력을 디바이스들(10 및 14)의 전기적 컴포넌트들에 의해 사용되기 위한 직류(DC) 전력의 정규화된 소스로 변환하도록 사용될 수 있다(예를 들어, + 단자 상에 양의 전압 및 - 단자에 0 또는 접지 전압).Power regulator circuits 18 and 44 may be used to convert AC power from an AC source or battery power to a normalized source of direct current (DC) power for use by the electrical components of devices 10 and 14 (For example, a positive voltage on the + terminal and a zero or ground voltage on the - terminal).

정상 작동 중에, 디바이스(10)의 전력 레귤레이터 회로(18)는 양의 전력 공급 전압을 노드(38)로 제공할 수 있다. 노드(38) 상의 전압이 노드(36)로 전달되도록, (보호 스위치로 기능하는) 보호 트랜지스터(SW)는 정상적으로는 온(on)일 수 있다(즉, 트랜지스터에 의해 형성된 스위치가 폐쇄될 수 있음). 양의 신호 라인(16)은 디바이스(10) 내의 양의 전력 공급 전압 노드(36)를 디바이스(14) 내의 양의 전력 공급 전압 노드(54)에 연결할 수 있다. 전력 공급 접지 라인(17)은 디바이스(14) 내의 접지(56)를 디바이스(10) 내의 접지(58)로 결합하기 위해 사용될 수 있다.During normal operation, the power regulator circuit 18 of the device 10 may provide a positive power supply voltage to the node 38. The protection transistor SW (acting as a protection switch) may be normally on so that the voltage on node 38 is transferred to node 36 (i.e., the switch formed by the transistor may be closed ). The positive signal line 16 may connect the positive power supply voltage node 36 in the device 10 to the positive power supply voltage node 54 in the device 14. The power supply ground line 17 may be used to couple the ground 56 within the device 14 to the ground 58 within the device 10.

트랜지스터(SW)가 정상 작동 중에 온(on)에 있을 때, 호스트 디바이스(10)는 경로(12)를 통해 전력을 액세서리(14)로 공급할 수 있다. 결과적으로, 양의 전류(I)가 라인(16)을 따라 흐를 수 있다. 전력 소스가 부재한 액세서리들에서는, 백-파워링 상태의 위험이 없다. 그러나, 디바이스(14)가 오류가 있거나 열악하게 설계되었을 경우, 전력 레귤레이터 회로(44)가 경로(12)를 통해 디바이스(10)로 전력을 전달하고자 시도할 수 있다. 이러한 유형의 상황에서는, 라인(16) 상에 전류(I)의 음(negative)의 값이 발생될 수 있다.When the transistor SW is on during normal operation, the host device 10 can supply power to the accessory 14 through the path 12. As a result, a positive current I can flow along the line 16. [ In accessories without a power source, there is no risk of back-powering. However, if the device 14 is designed to be faulty or poor, the power regulator circuit 44 may attempt to deliver power to the device 10 through the path 12. In this type of situation, a negative value of current I may be generated on line 16.

디바이스(10)로의 손상을 방지하기 위해, 디바이스(10)가 백-파워링 상태를 검출하자마자 트랜지스터(SW)가 턴 오프 될 수 있다(즉, 스위치(SW)가 개방될 수 있음). 예를 들어, I 값이 -5 mA 또는 다른 적합한 임계값 이하에서(즉, 전류(I)의 크기가 주어진 임계치를 초과하면서, 전류(I)의 극성이 음성(negative)일 때), 드레인(D1)과 소스(S1) 사이에 개방 회로를 생성하기 위해 트랜지스터(SW)는 턴 오프 될 수 있다.To prevent damage to the device 10, the transistor SW can be turned off (i.e., the switch SW can be opened) as soon as the device 10 detects the back-powering state. For example, when the I value is below -5 mA or other suitable threshold (i.e., when the magnitude of current I exceeds a given threshold, the polarity of current I is negative) The transistor SW may be turned off to generate an open circuit between the source D1 and the source S1.

컨트롤 회로(24)는 컨트롤 라인(42)을 통해 컨트롤 전압(Vcnt)과 같은 컨트롤 신호를 트랜지스터(SW)의 게이트(G1)로 인가함에 의해 트랜지스터(SW)의 상태를 제어하도록 사용될 수 있다. 컨트롤 회로(24)가 컨트롤 신호(Vcnt)를 어써트(assert)하면, 전력 레귤레이터 회로(18)에서 경로(12)로 전력이 흐르도록 허용하기 위해 트랜지스터(SW)가 턴 온될 수 있다. 컨트롤 회로(24)가 컨트롤(Vcnt)을 디어써트(deassert)하면, 디바이스(14)에서 디바이스(10) 내로의 전류 흐름을 차단하고, 그에 의해 백-파워링 이벤트 동안의 손상으로부터 디바이스(10)를 보호하기 위해 트랜지스터(SW)는 턴 오프 될 수 있다.The control circuit 24 can be used to control the state of the transistor SW by applying a control signal such as the control voltage Vcnt to the gate G1 of the transistor SW through the control line 42. [ When the control circuit 24 asserts the control signal Vcnt, the transistor SW may be turned on to allow power to flow from the power regulator circuit 18 to the path 12. [ When the control circuit 24 deasserts the control Vcnt, the current flow into the device 10 from the device 14 is blocked, thereby preventing the device 10 from being damaged during the back- The transistor SW may be turned off.

컨트롤 회로(24)는 바이어스 회로와 전류-전압 증폭기 회로(즉, 회로(26))를 구비한 전류 미러 회로와 같은 전류 감지 회로를 사용하여 트랜지스터(SW)를 통해 흐르는 전류량을 모니터링 할 수 있다. 회로(26)는 경로(32)를 이용하여 단자(36)로 결합될 수 있으며, 경로(34)를 통해 단자(38)로 결합될 수 있다. 회로(26)는 경로(66)를 통해 트랜지스터(SW)의 게이트로 결합될 수 있다. 동작 중에, 회로(26)의 컴포넌트들은 트랜지스터(SW)와의 전류 미러를 형성할 수 있다. 전류 미러 및 회로(26)의 연관된 회로는 전류(I)의 모니터링을 용이하게 할 수 있다.The control circuit 24 may monitor the amount of current flowing through the transistor SW using a current sensing circuit such as a current mirror circuit with a bias circuit and a current-voltage amplifier circuit (i.e., circuit 26). Circuit 26 may be coupled to terminal 36 using path 32 and coupled to terminal 38 via path 34. [ The circuit 26 may be coupled to the gate of the transistor SW via path 66. In operation, the components of the circuit 26 may form a current mirror with the transistor SW. The current mirror and the associated circuitry of the circuit 26 may facilitate monitoring of the current I.

전류(I)가 트랜지스터(SW)를 통과함에 따라, 단자들(36 및 38)에 거쳐 비례적인 전압 강하(Vdrop)가 발생한다. 트랜지스터(SW)가 온(on)이므로, Vdrop의 값은 비교적 작을 수 있고, 따라서 Vdrop에 기초하여 I 를 측정하는 것은 도전적이 되고 라인(16) 상의 노이즈에 잠재적으로 취약하게 된다. 따라서, 디바이스(10)는 트랜지스터(SW)와 회로(26)를 이용해 형성된 전류 미러를 바람직하게 포함한다. 디바이스(10)의 전류 미러 회로와 연관된 전류-전압 증폭기 회로는 전류(I)에 비례적인 소전류인 감지 전류(Isense)를 전류(I)에 비례적인 전압(Vsense)으로 변환하도록 사용될 수 있다. 컨트롤 회로(24)는 경로(40)를 통해 회로(26)로부터 신호 전압(Vsense)을 수신할 수 있다.As the current I passes through the transistor SW, a proportional voltage drop Vdrop occurs across the terminals 36 and 38. Since the transistor SW is on, the value of Vdrop may be relatively small, so measuring I based on Vdrop becomes challenging and potentially vulnerable to noise on line 16. [ Thus, the device 10 preferably includes a current mirror formed using the transistor SW and the circuit 26. The current-voltage amplifier circuit associated with the current mirror circuit of the device 10 can be used to convert the sense current Isense, which is a small current proportional to the current I, to a voltage Vsense proportional to the current I. The control circuit 24 may receive the signal voltage Vsense from the circuit 26 via the path 40.

도 2의 곡선(60)으로 나타낸 바와 같이, 작동 가능 전류 범위에 걸친 Vdrop의 크기(예를 들어, 도 2의 예의 경우 -200 mA 내지 500 mA)는 비교적 작을 수 있고, 전류(I)의 함수로서 크게 변화하지 않을 수 있다. 도 2의 직선(62)으로 나타낸 바와 같이, Vsense의 크기는 상당히 더 클 수 있다(예를 들어, 10 내지100 배 더 큼(예로써)). 전압(Vsense) 또한 전류(I)의 함수로서 상당히 변동할 수 있다. Vsense가 Vdrop보다 더 크고, 좀 더 상세히 말하자면, 전류(I)의 주어진 변화(즉, 직선(62)의 기울기)에 대한 Vsense의 변화가 전류(I)에서 동일하게 주어진 변화에 대한 Vdrop의 변화(즉, 직선(62)의 기울기)보다 상당히 크기 때문에, 트랜지스터(SW)의 상태에 관한 판단을 내리는 데에 컨트롤 회로(24)에 의해 Vsense를 이용하는 것은 정확도를 증진시킬 수 있다.As shown by curve 60 in FIG. 2, the magnitude of Vdrop over the range of operable current (e.g., -200 mA to 500 mA in the example of FIG. 2) may be relatively small and the function of current I As shown in FIG. As indicated by the straight line 62 in FIG. 2, the magnitude of Vsense may be considerably larger (for example, 10 to 100 times greater (by example)). The voltage Vsense can also vary considerably as a function of the current I. A change in Vsense for a given change in current I (i.e., the slope of the straight line 62) is greater than a change in Vdrop for a given change in current (I) (I.e., the slope of the straight line 62), using Vsense by the control circuit 24 to make a determination as to the state of the transistor SW can improve accuracy.

도 3은 회로(26) 및 회로(24)를 구현하는데 사용될 수 있는 예시적인 컴포넌트들을 도시한 회로도이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 회로(26)는 트랜지스터(SW)와 전류 미러를 형성하도록 구성된 트랜지스터(M2)와 같은 트랜지스터를 포함할 수 있다. 회로(26)는 바이어스 회로 및 전류-전압 증폭기 회로(68)를 또한 포함할 수 있다. 바이어스 및 전류-전압 증폭기 회로(68)는 라인(40) 상에 전압(Vsense)을 생성하도록 저항기(R)를 가로질러 감지 전류(Isense)를 보내도록(drive) 구성되는 트랜지스터들(M1 및 M6)과 같은 트랜지스터들을 포함할 수 있다.FIG. 3 is a circuit diagram illustrating exemplary components that may be used to implement circuitry 26 and circuitry 24. As shown in Figure 3, the circuit 26 may comprise a transistor, such as transistor M2 and transistor M2 configured to form a current mirror. The circuit 26 may also include a bias circuit and a current-voltage amplifier circuit 68. The bias and current-voltage amplifier circuit 68 includes transistors M1 and M6 configured to drive a sense current Isense across resistor R to produce a voltage Vsense on line 40 ). &Lt; / RTI &gt;

트랜지스터(SW)는 소스 단자(S1), 드레인 단자(D1) 및 게이트 단자(G1)를 포함할 수 있다. 트랜지스터(M2)는 소스 단자(S2), 드레인 단자(D2) 및 게이트 단자(G2)를 포함할 수 있다. 트랜지스터들(SW 및 M2)에 의해 형성된 전류 미러의 최적의 정확성을 위해, 트랜지스터(SW)의 소스(S1)는 트랜지스터(M2)의 소스(S2)와 동일한 전압을 가지고, 트랜지스터(SW)의 게이트(G1)는 트랜지스터(M2)의 게이트(G2)와 동일한 전압을 가지는 것이 바람직하다. 이는 라인(32)을 이용하여 소스(S1)와 소스(S2)를 전기적으로 연결하고, 라인(66)을 이용하여 게이트(G1)와 게이트(G2)를 전기적으로 연결하는 것으로 달성될 수 있다.The transistor SW may include a source terminal S1, a drain terminal D1 and a gate terminal G1. The transistor M2 may include a source terminal S2, a drain terminal D2 and a gate terminal G2. The source S1 of the transistor SW has the same voltage as the source S2 of the transistor M2 and the gate of the transistor SW is connected to the gate of the transistor SW for optimal accuracy of the current mirror formed by the transistors SW and M2. It is preferable that the gate G1 has the same voltage as the gate G2 of the transistor M2. This can be achieved by electrically connecting source S1 and source S2 using line 32 and electrically connecting gate G1 and gate G2 using line 66. [

드레인들(D1 및 D2) 또한 전류 미러의 정확한 작동을 보장하기 위해 동일한 전압으로 유지되어야 한다. 트렌지스터들(SW 및 M2)의 드레인들(D1 및 D2)은 함께 단락되지 않는다. 그럼에도 불구하고, 회로(68)의 바이어스 회로는 노드(72)(따라서 드레인(D2))에서의 전압을 드레인(D1)에서의 전압과 매칭하도록 사용될 수 있다. 회로(68)를 사용하여 드레인(D2) 상의 전압 레벨이 드레인(D1) 상의 전압 레벨을 지향하도록 강제(force)함으로써, 트랜지스터들(SW 및 M2)로부터 형성된 전류 미러는 라인(14) 상의 전류(I)의 값을 정확히 따르는(track) 라인(32) 상의 감지 전류(Isense)를 생성할 수 있다. 전형적인 구성에서, 트랜지스터들(M2 및 SW)은 Isense가 I의 소부분이 되도록 구성될 수 있다(예를 들어, 따라서 Isense가 10-6*I 또는 I의 다른 적합한 일부가 되도록 함). 따라서, 경로(32)를 통해 인출(draw)되는 전류(Isense)는 크기가 작아 무시될 수 있는 정도로, 라인(14)을 통과하는 전류(I)는 트랜지스터(SW)를 통과하는 전류의 크기와 실질적으로 같아질 것이다.The drains D1 and D2 must also be maintained at the same voltage to ensure correct operation of the current mirror. The drains D1 and D2 of the transistors SW and M2 are not short-circuited together. Nevertheless, the bias circuit of the circuit 68 can be used to match the voltage at the node 72 (and thus the drain D2) to the voltage at the drain D1. The current mirror formed from the transistors SW and M2 can be used to reduce the current on the line D2 by forcing the voltage level on the drain D2 to be at the voltage level on the drain Dl, I sense on the line 32 that exactly follows the value of the current I (I). In a typical configuration, transistors M2 and SW may be configured so that Isense is a small fraction of I (e.g., so that Isense is 10 -6 * I or another suitable part of I). Thus the current I passing through line 14 is proportional to the magnitude of the current through transistor SW and the magnitude of the current passing through transistor 12 to the extent that the current Isense drawn through path 32 is negligible and negligible. Will be substantially the same.

트랜지스터들(M1 및 M6)은 전류(Isense)를 라인(40) 상의 전압(Vsense)으로 변환하는데 사용되는 공통의 게이트 증폭기를 형성할 수 있다. 도 3에 도시된 바와 같이, 트랜지스터(M6)는 다이오드 연결되었다(즉, 드레인(D6)과 게이트(G6)가 경로(76)에 의해 연결됨). 전류 소스(78)는 드레인(D6)(노드 74) 상의 직류 전압을 설정하는 바이어싱 전류(Ibias)를 생성한다. 노드(74)는 노드(38)에서의 전압보다 1 Vgs(즉, 전류(Ibias)에서의 트랜지스터(M6)의 1 게이트-대-소스 전압) 만큼 낮다. 노드(74) 상의 전압이 트랜지스터(M1)의 게이트(G)로 제공되며, 트랜지스터(M1)의 동작점(operating point)을 설정한다. 트랜지스터(M1)의 소스 단자(S)(즉, 트랜지스터(M2)의 노드(72)와 드레인(D2))의 전압은 노드(38)(즉, 트랜지스터(SW)의 드레인(D1))에서의 전압을 대략적으로 따르며, 그 이유는 노드(72)에서의 전압이 노드(74)에서의 전압보다 (M1의) 1 Vgs 만큼 높고, 또한 노드(74)에서의 전압이 노드(38)에서의 전압보다 (M6의) 1 Vgs 만큼 낮기 때문이다. 이러한 바이어싱 회로 동작의 결과로, 드레인(D2) 상의 전압은 드레인(D1) 상의 전압과 실질적으로 매칭하게 되고, 정확한 전류 미러 동작을 보장하도록 돕는다.Transistors M1 and M6 may form a common gate amplifier used to convert current Isense to voltage Vsense on line 40. [ As shown in Figure 3, transistor M6 is diode connected (i.e., drain D6 and gate G6 are connected by path 76). The current source 78 generates a biasing current Ibias that sets the DC voltage on the drain D6 (node 74). Node 74 is lower than the voltage at node 38 by 1 Vgs (i.e., one gate-to-source voltage of transistor M6 at current Ibias). The voltage on node 74 is provided to gate G of transistor M1 to set the operating point of transistor M1. The voltage at the source terminal S (i.e., the node 72 and the drain D2 of the transistor M2) of the transistor M1 is higher than the voltage at the node 38 (i.e., the drain D1 of the transistor SW) Because the voltage at node 72 is higher than the voltage at node 74 by 1 Vgs and the voltage at node 74 is higher than the voltage at node 38 Because it is as low as 1 Vgs (of M6). As a result of this biasing circuit operation, the voltage on drain D2 substantially matches the voltage on drain D1 and helps ensure accurate current mirror operation.

트랜지스터들(M2 및 SW)이 전류 미러를 형성하기 때문에, 트랜지스터(M2)의 전류(Isense)는 트랜지스터(SW)의 전류에 비례한다. 전류(Isense)는 감지 저항기(R)를 통해 흐르고 라인(40) 상에 전압 강하(Vsense)를 생성한다. 컨트롤 회로(24)는 비교기(80)와 같은 비교기를 구비할 수 있다. 비교기(80)는 입력(82) 상의 전압(Vsense)을 입력(84) 상의 기준 전압(Vref)과 비교하고, Vsense가 Vref보다 높거나 낮은지 여부를 반영하여 라인(86) 상에 대응하는 바이너리 출력 신호를 생성할 수 있다. 라인(86) 상의 신호의 상태를 이용하여, 컨트롤 회로(24)는 라인(42) 상에 컨트롤 신호(Vcnt)를 어써트 또는 디어써트할 수 있다.Since the transistors M2 and SW form a current mirror, the current Isense of the transistor M2 is proportional to the current of the transistor SW. The current Isense flows through sense resistor R and produces a voltage drop (Vsense) on line 40. [ The control circuit 24 may comprise a comparator, such as comparator 80. The comparator 80 compares the voltage Vsense on the input 82 to the reference voltage Vref on the input 84 and determines whether the Vsense is higher or lower than Vref, An output signal can be generated. Using the state of the signal on line 86, control circuit 24 can assert or deassert control signal Vcnt on line 42. [

기준 전압(Vref)의 값은 경로(14)를 위해 요구되는 역전류 임계치에 대응되는 값으로 설정될 수 있다. 예를 들어, Vref는 전류(I)에 대해 -5 mA 값에 대응하는 레벨로 설정될 수 있다. I의 값이 -5 mA를 초과하고 0 미만인 경우 디바이스(10)로 흘러들어가는 전류량은 최소량이기 때문에, 디바이스(10)는 내부 컴포넌트들에 손상을 일으키지 않으면서 역 전류(I)를 만족스럽게 싱크시킬 수 있다. I의 값이 0을 초과할 경우, 백-파워링 상태는 나타나지 않으며, 디바이스(10)와 액세서리(14)는 정상적으로 동작한다. 이러한 상황의 두 경우에서, 컨트롤 회로(24)는 트랜지스터(SW)가 온(on)인 것을 보장하기 위해 라인(42) 상의 Vcnt 신호를 어써트할 수 있다. 트랜지스터(SW)가 온(on)인 경우, 노드들(38 및 36)은 함께 단락되고, 디바이스(10)와 디바이스(14)는 디바이스(10)가 경로(12)를 거쳐 디바이스(14)에 동력을 가하는 모드에서 동작될 수 있다.The value of the reference voltage Vref may be set to a value corresponding to the reverse current threshold required for the path 14. [ For example, Vref may be set to a level corresponding to the -5 mA value for current (I). The device 10 can satisfactorily sink the reverse current I without causing damage to the internal components since the amount of current flowing into the device 10 is minimal when the value of I is greater than -5 mA and less than 0 . If the value of I exceeds 0, the back-powering state does not appear and the device 10 and accessory 14 operate normally. In both cases of this situation, the control circuit 24 may assert the Vcnt signal on line 42 to ensure that the transistor SW is on. When the transistor SW is on, the nodes 38 and 36 are shorted together and the device 10 and the device 14 are connected to the device 14 via the path 12 It can be operated in a powering mode.

정확한 동작을 보장하도록 돕기 위해, 기준 전압(Vref)은 보정(calibrate)될 수 있다. 예를 들어, Vref의 값은 비교기로부터의 내부 오프셋을 제거하는 값으로 설정될 수 있으며, 컨트롤 회로가 전류(I)의 요구되는 값(예를 들어, -5 mA 또는 다른 적합한 레벨)에서 컨트롤 회로가 트리거링되도록 보장한다.To help ensure correct operation, the reference voltage Vref may be calibrated. For example, the value of Vref may be set to a value that removes the internal offset from the comparator, and the control circuit may be set to the desired value of current I (e.g., -5 mA or other suitable level) Is triggered.

I의 값이 (본 예에서) -5 mA의 임계 전류 값의 미만인 경우, 라인(86) 상의 출력은 토글(인버트)할 것이다. 컨트롤 회로(24)는 트랜지스터(SW)를 턴 오프하도록 컨트롤 신호(Vcnt)를 디어써트함에 의해 그에 따라 응답할 것이다. 트랜지스터(SW)가 턴 오프되면, 디바이스(14)로부터 디바이스(12)로 흐르는 백-파워링 전류가 차단됨으로서, 디바이스(10)의 회로에 손상을 방지할 것이다.If the value of I is less than the threshold current value of -5 mA (in this example), the output on line 86 will toggle (invert). The control circuit 24 will respond accordingly by deasserting the control signal Vcnt to turn off the transistor SW. When the transistor SW is turned off, the back-powering current flowing from the device 14 to the device 12 is blocked, thereby preventing damage to the circuit of the device 10. [

트랜지스터들(M1 및 M6)로부터 형성된 공통의 게이트 증폭기의 정확도는 각자에 매칭된 트랜지스터들을 이용함으로써 개선될 수 있다. 트랜지스터들(M2 및 SW)의 강도(폭 대 길이 값들)는 약 10-2 대 10-4의 비율(K 값) 또는 적합한 비율일 수 있다. 예를 들어, 트랜지스터(M2)는 트랜지스터(SW)의 강도의 약 1000분의 1의 강도를 가질 수 있다.The accuracy of a common gate amplifier formed from transistors M1 and M6 can be improved by using matched transistors. The strength (width to length values) of the transistors M2 and SW may be a ratio (K value) of about 10 -2 to 10 -4 or a suitable ratio. For example, the transistor M2 may have an intensity of about one-thousandth of the intensity of the transistor SW.

백-파워링 상태의 검출을 돕기 위해 사용되는 바이어스 회로는 개선된 회로 바이어싱을 위한 캐스코드 회로가 구비될 수 있다. 도 4는 바이어스 회로와 전류-전압 회로(68)가 캐스코드 구조를 어떻게 형성할 수 있는지를 도시하는 예시적인 회로도이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 바이어스 전류(Ibias)는 트랜지스터들(M8, M9 및 M12)에 의해 회로 브랜치들(102 및 104)에 미러링될 수 있다(예를 들어, 트랜지스터들(M8 및 M9)이 회로 브랜치(102)를 위한 전류 미러를 형성하는 반면, 트랜지스터들(M8 및 M12)은 회로 브랜치(104)를 위한 전류 미러를 형성할 수 있다.)The bias circuit used to aid in the detection of the back-powering state may be provided with a cascode circuit for improved circuit biasing. 4 is an exemplary circuit diagram showing how the bias circuit and current-voltage circuit 68 can form a cascode structure. 4, the bias current Ibias may be mirrored to circuit branches 102 and 104 by transistors M8, M9, and M12 (e.g., transistors M8 and M9) Transistors M8 and M12 may form a current mirror for circuit branch 102, while transistors M8 and M12 may form a current mirror for circuit branch 102.)

트랜지스터들(M11 및 M13)은 상이한 드레인 전압들과 연관된 변동으로부터 전류 미러 트랜지스터들(M9 및 M12)을 고립(isolate)시키도록 돕는 캐스코드 트랜지스터들로 기능할 수 있다. 예를 들어, 트랜지스터(M11)는 트랜지스터(M9)의 드레인-소스 전압을 트랜지스터(M8)에 매칭하도록 도울 수 있으며, 이는 전류(Isense) 내의 변동으로부터 트랜지스터(M9)의 동작을 고립시키는 경향을 띤다(예를 들어, 트랜지스터(M9)의 드레인-소스 및 게이트-소스 전압들은 트랜지스터(M8)의 드레인-소스 및 게이트-소스 전압들에 매칭되기 때문임). 트랜지스터들(M3, M5, M4 및 M7)은 트랜지스터(M2)의 드레인(D2)에서의 전압을 트랜지스터(SW)의 드레인(D1)에서의 전압에 매칭하도록 돕는 캐스코드 구조로 기능할 수 있다.Transistors M11 and M13 may function as cascode transistors that help isolate current mirror transistors M9 and M12 from variations associated with different drain voltages. For example, transistor M11 may help to match the drain-source voltage of transistor M9 to transistor M8, which tends to isolate the operation of transistor M9 from variations in current Isense (For example, the drain-source and gate-source voltages of transistor M9 match the drain-source and gate-source voltages of transistor M8). The transistors M3, M5, M4 and M7 can function as a cascode structure which helps to match the voltage at the drain D2 of the transistor M2 to the voltage at the drain D1 of the transistor SW.

트랜지스터(M2)에 의해 트랜지스터(SW)로부터 미러링된 전류(Isense)는 트랜지스터들(M1 및 M3)로 제공될 수 있다. 전류(Isense)는 전류(Is2 및 Is1)로 분할(partition)될 수 있다. 전류(Is2)는 전류 미러 트랜지스터(M12) 를 소스로 하는 전류량에 의해 결정될 수 있다(예를 들어, 전류(Is2)는 Ibias 및 전류(I1)에 등량(equivalent)일 수 있다). 전류(Is1)는 Isense에서 나온 임의의 잔류 전류를 반영할 수 있다. 예를 들어, 전류(Is2) 보다 큰 Isense 전류의 경우(예를 들어, Ibias 보다 큰 전류), 전류(Is1)는 Isense와 Is2 사이의 전류 차이를 반영할 수 있다. 또 다른 예를 들면, 불충분한 전류(Isense)의 경우(예를 들어, Ibias보다 낮은 전류), 전류의 최저량이 저항기(R)을 통해 흐를 수 있다. 전류((Is1)는 회로 브랜치(106)를 통해 라우팅될 수 있으며, 저항기(R)에 의해 전압(Vsense)을 생성하도록 증폭될 수 있다.A current Isense mirrored from the transistor SW by the transistor M2 can be provided to the transistors M1 and M3. The current Isense may be partitioned into currents Is2 and Is1. The current Is2 may be determined by the amount of current source current mirror transistor M12 (e.g., current Is2 may be equivalent to Ibias and current I1). The current Is1 may reflect any residual current from Isense. For example, in the case of an Isense current greater than the current Is2 (e.g., a current greater than Ibias), the current Is1 may reflect the current difference between Isense and Is2. As another example, in the case of insufficient current Isense (e.g., a current lower than Ibias), the minimum amount of current may flow through resistor R. The current Is1 may be routed through the circuit branch 106 and amplified by the resistor R to produce the voltage Vsense.

도 5는 도 4의 회로에 의해 생성된 전압(Vsense)이 어떤 방식으로 출력 전류(I)(예를 들어, 액세서리 디바이스로 제공되는 출력 전류)에 따라 변화하는지를 도시한 예시적인 다이어그램이다. 도 5에 도시된 것처럼, 출력 전류(Ia)에서 Vsense는 0 볼트가 될 수 있다. Ia의 값은 회로 브랜치들(102 및 104)의 바이어스 전류(I1 및 Is2) 사이의 차이를 반영할 수 있다. 예를 들어, 트랜지스터들(M9 및 M12)이 매칭됨으로서 I1 이 Is2 에 동일하게 되면, Ia는 최소값이 될 수 있다(예를 들어, Ia는 -1.5 mA처럼 -2 mA 와 0 mA의 사이 값일 수 있음). 달리 말해, 전류(Isense)가 전류(Is2)와 동일하고, 아무런 전류도 저항기(R)를 통해 지나고 있지 않은 경우, Vsense는 0 볼트가 될 수 있다. Ia보다 큰 디바이스 출력 전류에서는, 전압(Vsense)은 0 볼트에 유지될 수 있다.5 is an exemplary diagram illustrating how the voltage Vsense produced by the circuit of FIG. 4 varies in some way with output current I (e.g., the output current provided to the accessory device). As shown in Fig. 5, Vsense at the output current Ia may be 0 volts. The value of Ia may reflect the difference between the bias currents I1 and Is2 of the circuit branches 102 and 104. [ For example, if I1 is equal to Is2 as the transistors M9 and M12 are matched, Ia can be the minimum value (e.g., Ia can be a value between -2 mA and 0 mA, such as -1.5 mA has exist). In other words, when the current Isense is equal to the current Is2 and no current flows through the resistor R, Vsense can be 0 volts. At a device output current greater than Ia, the voltage Vsense can be maintained at zero volts.

컨트롤 회로(24)는 전압(Vsense)이 임계 전압(Vb)을 초과한다고 결정하는 것에 응답하여(예를 들어, 백-파워 전류가 전류(Ib)의 크기를 초과할 때) 트랜지스터(SW)를 디스에이블하도록 구성될 수 있다. 임계 전압(Vb)은 최대 Ib의 크기에 이르는 크기를 가지는 백-파워 전류를 견딜 수 있는 전력 레귤레이터 회로(18)의 능력에 기초하여 선택될 수 있다.The control circuit 24 is responsive to determining that the voltage Vsense exceeds the threshold voltage Vb (for example, when the back-power current exceeds the magnitude of the current Ib) May be configured to be disabled. The threshold voltage Vb can be selected based on the ability of the power regulator circuit 18 to withstand a back-power current having a magnitude up to the magnitude of Ib.

도 4의 바이어싱 회로(68)는 백-파워링 임계 상태 중에 트랜지스터(SW)의 드레인(D1)과 트렌지스터(M2)의 드레인(D2)에서의 전압이 매칭되도록 보장하도록 돕는다. 출력 전류(Ia)에서(예를 들어, 최소 출력 전류 레벨에서), 전류(Isense)는 전류(IS2)와 실질적으로 동일하고, 트랜지스터들(M1, M3, M4, M5, M6, M7, M11, M9, M13 및 M12)로 형성된 캐스코드 미러 구조는 트랜지스터(SW)의 드레인(D1)에서의 전압이 트랜지스터(M2)의 드레인(D2)에서의 전압과 대략적으로 동일하도록 보장하도록 돕는다.The biasing circuit 68 of Figure 4 helps to ensure that the voltage at the drain Dl of transistor SW and the voltage at drain D2 of transistor M2 during the back-powering threshold state are matched. The current Isense is substantially equal to the current IS2 at the output current Ia (e.g., at the minimum output current level), and the transistors M1, M3, M4, M5, M6, M7, M11, M9, M13 and M12 assist in ensuring that the voltage at the drain D1 of the transistor SW is approximately equal to the voltage at the drain D2 of the transistor M2.

D1 및 D2에서의 전압들을 매칭시킴으로써, 바이어싱 회로(68)는 기온 변동으로부터 보호하도록 도울 수 있다. 도 6은 기온의 변화와 연관된 Vsense의 변동이 어떠한 방식으로 바이어싱 회로(68)에 의해 완화될 수 있는지를 도시하는 예시적인 다이어그램이다. 도 6에 도시된 바와 같이, 라인(112)은 제1 기온(T1)에서 생성된 Vsense에 대응할 수 있으며, 라인(114)은 제2 기온(T2)에서 생성된 Vsense에 대응할 수 있고, 라인(116)은 제3 기온(T3)에서 생성된 Vsense에 대응할 수 있다. 전류(Ia)를 둘러싸는 윈도우(118) 내의 출력 전류, 라인들(112, 114 및 116)은 최소 차를 가질 수 있다(예를 들어, Vsense는 윈도우(118) 내에서 기온 변동에 불감할 수 있음).By matching the voltages at D1 and D2, the biasing circuit 68 can help to protect against temperature fluctuations. FIG. 6 is an exemplary diagram illustrating how the variation in Vsense associated with a change in air temperature can be mitigated by the biasing circuit 68. FIG. As shown in FIG. 6, line 112 may correspond to Vsense generated at first temperature T1, line 114 may correspond to Vsense generated at second temperature T2, 116 may correspond to Vsense generated at the third temperature T3. The output currents in the window 118 surrounding current Ia, lines 112, 114, and 116, may have a minimum difference (e.g., Vsense may be insensitive to temperature fluctuations within window 118) has exist).

요구된다면, 전압(Vsense)이 생성되는 임계 전류(Ia)는 조절될 수 있다. 임계 전류(Ia)는 회로 브랜치(102)의 전류(I1)와 회로 브랜치(104)의 전류(Is2) 사이의 차이를 조절함으로써 조절될 수 있다. 예를 들어, 트랜지스터의 폭 대 길이 비율(width to length ratio, W/L)에 대한 트랜지스터(M9)의 폭 대 길이 비율(W/L)은 전류(I1)와 전류(Is2) 사이의 차이를 제어하도록 조절될 수 있다. 전류(Is2)를 증가시키기 위해, 트랜지스터(M12)의 폭 대 길이 비율(W/L)은 트랜지스터(M9)에 비교해 증가될 수 있다(예를 들어, 트랜지스터(M12)의 폭(W)을 증가시키거나 또는 트랜지스터(M9)의 폭(W)을 감소시킴에 의함). 도 7은 임계 전류(Ia)가 전류 미러 트랜지스터들(M9 및 M12)의 크기를 조절함에 의해 어떠한 방식으로 제어될 수 있는지를 도시하는 예시적인 다이어그램이다.If required, the threshold current Ia at which the voltage Vsense is generated can be regulated. The threshold current Ia can be adjusted by adjusting the difference between the current I1 of the circuit branch 102 and the current Is2 of the circuit branch 104. [ For example, the width-to-length ratio (W / L) of transistor M9 to the width to length ratio (W / L) of the transistor is the difference between current I1 and current Is2 . &Lt; / RTI &gt; The width to length ratio W / L of the transistor M12 can be increased compared to the transistor M9 in order to increase the current Is2 (for example, increase the width W of the transistor M12) Or by decreasing the width W of the transistor M9). Figure 7 is an exemplary diagram illustrating how the threshold current Ia can be controlled by adjusting the size of the current mirror transistors M9 and M12.

도 7에 도시된 바와 같이, 라인(122)은 임계 전류(Ia)에 대응할 수 있다. 바이어스 회로와 전류-전압 증폭기 회로(26)의 임계 전류는 트랜지스터들(M12 및 M9) 사이의 폭 대 길이 비율(W/L)을 감소함에 의해 임계 전류(Ia')까지 증가될 수 있다. 예를 들어, 트랜지스터(M12)의 폭 대 길이 비율(W/L)은 트랜지스터(M9)의 폭 대 길이 비율(W/L)에 대해 감소될 수 있다. 이러한 시나리오에서, 트랜지스터(M12)를 통하는 전류(Is2)는 트랜지스터(M9)를 통하는 전류(I1)에 대해 감소될 수 있으며, 이는 임의의 주어진 출력 전류(I)에 대해 감지 저항기(R)에 제공되는 전류량을 증가시킨다(예를 들어, 라인(126)의 감지 전압은 임의의 주어진 출력 전류(I)에서 라인(122)의 감지 전압보다 클 수 있음). 유사하게, M12의 폭 대 길이 비율(W/L)을 M9의 폭 대 길이 비율(W/L)로 증가시킴에 의해 임계 전류는 Ia''까지 감소될 수 있다.As shown in FIG. 7, line 122 may correspond to a threshold current Ia. The threshold current of the bias circuit and the current-voltage amplifier circuit 26 can be increased to the threshold current Ia 'by reducing the width-to-length ratio W / L between the transistors M12 and M9. For example, the width to length ratio W / L of the transistor M12 can be reduced with respect to the width to length ratio W / L of the transistor M9. In this scenario, the current Is2 through transistor M12 can be reduced for current I1 through transistor M9, which is provided to sense resistor R for any given output current I (For example, the sense voltage of line 126 may be greater than the sense voltage of line 122 at any given output current I). Similarly, by increasing the width to length ratio (W / L) of M12 to the width to length ratio (W / L) of M9, the threshold current can be reduced to Ia ''.

도 8은 회로(26)에 의해 생성된 감지 전압(Vsense)에 응답하여 컨트롤 신호(Vcnt)를 생성하도록 제공될 수 있는 컨트롤 회로(24)의 예시적인 다이어그램이다. 도 8에 도시된 바와 같이, 컨트롤 회로(24)는 전압(Vsense)을 수신하고 Vsense를 각자의 기준 전압들(Vref1 및 Vref2)과 비교하는 비교기들(132 및 134)을 포함할 수 있다. Vref1는 심각한 백-파워 상태와 연관된 큰 전압들을 검출하기에 적합한 전압일 수 있다(예를 들어, C1은 Vsense가 Vref1 보다 클 때 어써트될 수 있다). Vref2는 약간의 백-파워 상태와 연관된 보다 작은 전압들을 검출하기에 적합한 전압일 수 있다(예를 들어, C2는 Vsense가 Vref2 보다 클 때 어써트될 수 있다). 예를 들어, Vref1는 Isense가 대략 200mA일 때 회로(26)에 의해 감지되는 전압일 수 있는 반면, Vref2는 Isense가 대략 5mA일 때 회로(26)에 의해 감지되는 전압일 수 있다. 이 예는 단지 예시적이다. Vref1 및 Vref2는 백-파워 상태를 검출하기 위해 요구되는 임의의 전압들일 수 있다.Figure 8 is an exemplary diagram of a control circuit 24 that may be provided to generate a control signal Vcnt in response to a sense voltage Vsense generated by circuit 26. [ 8, the control circuit 24 may include comparators 132 and 134 that receive the voltage Vsense and compare Vsense with their respective reference voltages Vref1 and Vref2. Vref1 may be a voltage suitable for detecting large voltages associated with a severe back-power condition (e.g., C1 may be asserted when Vsense is greater than Vref1). Vref2 may be a voltage suitable for detecting smaller voltages associated with some back-power state (e.g., C2 may be asserted when Vsense is greater than Vref2). For example, Vref1 may be the voltage sensed by circuit 26 when Isense is approximately 200 mA, while Vref2 may be the voltage sensed by circuit 26 when Isense is approximately 5 mA. This example is merely illustrative. Vref1 and Vref2 may be any voltages required to detect the back-power state.

검출 회로(136)는 비교기(134)로부터 신호(C2)를 수신할 수 있으며, C2가 미리 결정된 임계 시간(예를 들어, 10uS, 100uS 또는 임의의 다른 요구되는 임계 기간)보다 더 오랫동안 계속적으로 어써트되는 때를 검출한다. 예를 들어, 비교기(134)의 출력이 10uS 보다 더 오래 계속적으로 어써트되었을 경우, 검출 회로(136)는 컨트롤 회로(138)에 제공되는 검출 신호(D1)를 어써트할 수 있다. 이 예는 단지 예시적이다. 검출 회로(136)는 임의의 요구되는 임계 시간 값을 가지고 구성될 수 있다. 예를 들어, 임계 시간 값은 전자 디바이스(14)에서 오는 약간량(moderate amount)의 백-파워 전류를 견딜 수 있는 디바이스(10)의 레귤레이터 회로(18)의 능력들에 기초하여 결정될 수 있다.The detection circuitry 136 may receive the signal C2 from the comparator 134 and may determine that C2 is continuously being programmed for longer than a predetermined threshold time period (e.g., 10uS, 100uS, or any other desired threshold period) And detects when it is being thrown. For example, if the output of the comparator 134 is continuously asserted longer than 10 uS, the detection circuit 136 may assert the detection signal D1 provided to the control circuit 138. This example is merely illustrative. Detection circuit 136 may be configured with any desired threshold time value. For example, the threshold time value may be determined based on the capabilities of the regulator circuit 18 of the device 10, which can withstand a moderate amount of back-power current from the electronic device 14. [

검출 회로(136)는 디지털 및/또는 아날로그 기반 검출 회로들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 검출 회로(136)는 비교기(134)의 출력에서 얼마나 많은 클럭 사이클들 동안 어써트가 계속되었는지를 검출하는 클럭 기반 카운터를 포함할 수 있다. 이러한 시나리오에서, 검출 회로(136)는 카운터가 미리 결정된 값(예를 들어, 카운터 임계값)에 도달했음을 판단하는 것에 응답하여 검출 신호(D1)를 어써트할 수 있다. 이 예는 단지 예시적이다. 요구된다면, 검출 회로(136)는 비교기(134)의 출력이 얼마나 오랫동안 계속적으로 어써트되었는지를 검출하는 상태 기계 기반 검출 회로, RC 기반 검출 회로 또는 임의의 요구되는 회로들을 포함할 수 있다.Detection circuit 136 may comprise digital and / or analog based detection circuits. For example, the detection circuit 136 may include a clock-based counter that detects how many clock cycles the assertion has continued at the output of the comparator 134. In such a scenario, the detection circuit 136 may assert the detection signal D1 in response to determining that the counter has reached a predetermined value (e. G., A counter threshold). This example is merely illustrative. If desired, the detection circuitry 136 may comprise a state machine based detection circuit, an RC based detection circuit, or any desired circuitry that detects how long the output of the comparator 134 has been asserted.

도 9는 백-파워링 상태 동안에 컨트롤 회로(24)의 동작을 도시하는 예시적인 다이어그램이다. 도 9에 도시된 바와 같이, 디바이스 출력 전류(I)는 일차적으로는 요동(oscillate)할 수 있다(예를 들어, 경로(16 및 17)와 연관된 전력 공급 경로 인덕턴스는 전력이 호스트(10)에 의해 액세서리(14)로 공급될 때 링잉(ringing)을 초래할 수 있다). 일차적 링잉은 비교기(134)가 시간(T1 및 T2) 동안 신호(C2)를 어써트하도록 트리거링하기에 충분한 크기를 가질 수 있다(예를 들어, Vref2보다 큰 크기를 가지는 대응 Vsense 전압이 시간(T1 및 T2) 동안 생성될 수 있음). 그러나, 검출 회로(136)는 시간(T1 및 T2)이 충분한 기간이 아님을 결정할 수 있고, 검출 신호(D1)가 디어써트되도록 유지될 수 있다.9 is an exemplary diagram illustrating the operation of the control circuit 24 during the back-powering state. 9, the device output current I may oscillate primarily (e.g., the power supply path inductance associated with paths 16 and 17 may cause the power to flow to the host 10) Which may cause ringing when supplied to the accessory 14). The primary ringing may be of sufficient magnitude to trigger the comparator 134 to assert the signal C2 during times T1 and T2 (e.g., the corresponding Vsense voltage having a magnitude greater than Vref2 is at time T1 And T2). However, the detection circuit 136 can determine that the times T1 and T2 are not sufficient periods, and the detection signal D1 can be maintained deasserted.

시간(T3) 동안에는, 심각한 백-파워링 상태가 발생할 수 있으며, 이 시기에는 비교기(132)를 트리거링하기에 충분한 백-파워가 디바이스(10)에 의해 수신된다(예를 들어, 전류(I)는 회로(26)가 Vref1보다 큰 Vsense 전압을 생성하기에 충분히 음성임). 이러한 시나리오에서, 컨트롤 회로(138)는 백-파워링 상태로부터 디바이스(10)를 보호하도록 (예를 들어, Vcnt를 디어써트함으로써) 트랜지스터(SW)를 디스에이블할 수 있다.During the time T3, a severe back-powering condition may occur, during which back-power sufficient to trigger the comparator 132 is received by the device 10 (e.g., current I) Is sufficiently negative for circuit 26 to generate a Vsense voltage that is greater than Vref1. In such a scenario, the control circuit 138 may disable the transistor SW to protect the device 10 from the back-powered state (e.g., by deasserting Vcnt).

도 10은 약간의 백-파워링 상태 동안에 컨트롤 회로(24)의 동작을 도시하는 예시적인 다이어그램이다. 도 10에 도시된 바와 같이, 디바이스 출력 전류(I)는 일차적 링잉 이후에 약간 크기의 음의 전류로 안정화될 수 있다(예를 들어, 일차적 링잉 이후의 백-파워 전류량은 비교기(134)로 하여금 시간(T5) 동안 신호(C2)를 어써트하도록 트리거링하기에 충분할 수 있으나, 비교기(132)를 트리거링하기에는 불충분할 수 있음). 도 10의 예에서, 검출 회로(136)는 (예를 들어, 신호(C2)가 미리 결정된 임계값보다 더 오랫동안 계속적으로 어써트되었기 때문에) 시간 기간(T5)의 끝부분에 검출 신호(D1)를 어써트할 수 있다. 컨트롤 회로(138)는 신호(D1)가 어써트됨에 응답하여 Vcnt를 디어써트할 수 있다.10 is an exemplary diagram illustrating the operation of the control circuit 24 during some back-powering states. 10, the device output current I can be stabilized with a slight magnitude of negative current after the primary ringing (e.g., the amount of back-power current after the primary ringing causes the comparator 134 to &lt; RTI ID = May be sufficient to trigger to assert signal C2 during time T5, but may be insufficient to trigger comparator 132). 10, the detection circuit 136 detects the detection signal D1 at the end of the time period T5 (for example, because the signal C2 has been continuously asserted for longer than the predetermined threshold) Can be asserted. Control circuit 138 may deassert Vcnt in response to signal D1 being asserted.

도 11은 싱크 트랜지스터(202)의 게이트로 가는 컨트롤 신호(Vs)를 제공함에 의해, 컨트롤 회로(24)가 어떠한 방식으로 싱크 트랜지스터(202)를 제어하도록 이용될 수 있는지를 도시하는 예시적인 다이어그램이다. 컨트롤 신호(Vs)는 전류-전압 증폭기 회로(26)에 의해 제공되는 전압(Vsense)에 기초하여 결정될 수 있다. 백-파워 상태 중에, 컨트롤 회로(24)는 컨트롤 신호(Vs)를 이용하여 트랜지스터(202)를 통과하는 싱크 전류(Is)가 전력 레귤레이터 회로(18)로부터 백-파워 전류를 디버트하도록 제어할 수 있다.11 is an exemplary diagram illustrating how the control circuit 24 can be used to control the sink transistor 202 by providing a control signal Vs to the gate of the sink transistor 202 . The control signal (Vs) may be determined based on the voltage (Vsense) provided by the current-voltage amplifier circuit (26). During the back-power state, the control circuit 24 uses the control signal Vs to control so that the sink current Is passing through the transistor 202 will deboost the back-power current from the power regulator circuit 18 .

일 실시예에 따르면, 전력 공급 라인을 포함하는 경로를 거쳐 액세서리로 전력을 제공하도록 구성된 전자 디바이스에서, 제공되는 전자 디바이스는 다음을 포함한다: 전력 공급 라인으로 전력 공급 전압을 제공하는 전력 레귤레이터 회로, 전력 공급 라인 내에 개재된 제1 트랜지스터, 제2 트랜지스터를 포함하고, 제1 및 제2 트랜지스터들은 제1 트랜지스터에 얼마나 많은 전류가 흐르는지를 나타내는 신호를 생성하는 전류 미러를 형성하고, 및 제1 트랜지스터를 통해 흐르는 전류가 전자 디바이스가 액세서리로부터 전력을 수신하고 있는 백-파워링 상태와 연관된 것을 신호가 나타내는 경우, 제1 트랜지스터를 턴 오프하도록 제1 트랜지스터로 컨트롤 신호를 제공하는 회로.According to one embodiment, in an electronic device configured to provide power to an accessory via a path including a power supply line, the provided electronic device includes: a power regulator circuit for providing a power supply voltage to the power supply line, A first transistor and a second transistor interposed in a power supply line, the first and second transistors forming a current mirror that generates a signal indicating how much current is flowing to the first transistor, Circuitry to provide a control signal to the first transistor to turn off the first transistor if the signal indicates that the current flowing through the electronic device is associated with a back-powered state in which the electronic device is receiving power from the accessory.

또 다른 실시예에 따르면, 회로는 신호에 비례하는 감지 전압을 모니터링하는 컨트롤 회로를 포함하며, 제1 트랜지스터를 통해 흐르는 전류의 주어진 변화에 응답하여, 제1 트랜지스터에 걸친 전압 강하가 제1 양만큼 변화하고, 감지 전압은 제1 트랜지스터를 통해 흐르는 전류의 주어진 변화에 응답하여 제2 양만큼 변화하며, 제2 양은 제1 양에 비해 보다 크다.According to yet another embodiment, the circuit includes a control circuit for monitoring a sense voltage proportional to the signal, wherein in response to a given change in current flowing through the first transistor, the voltage drop across the first transistor is greater than a first amount And the sense voltage varies by a second amount in response to a given change in current flowing through the first transistor, the second amount being greater than the first amount.

또 다른 실시예에 따르면, 회로는 신호를 감지 전압으로 변환하는 전류-전압 증폭기를 포함한다.According to yet another embodiment, the circuit includes a current-voltage amplifier that converts the signal to a sense voltage.

또 다른 실시예에 따르면, 전류-전압 증폭기는 공통의 게이트 증폭기를 형성하도록 결합된 한 쌍의 트랜지스터들을 포함한다.According to another embodiment, the current-voltage amplifier comprises a pair of transistors coupled to form a common gate amplifier.

또 다른 실시예에 따르면, 컨트롤 회로는 감지 전압과 기준 전압을 수신하는 비교기를 포함한다.According to yet another embodiment, the control circuit comprises a comparator for receiving the sense voltage and the reference voltage.

또 다른 실시예에 따르면, 제1 트랜지스터는 제1 소스, 제1 드레인 및 제1 게이트를 가지며, 제2 트랜지스터는 제2 소스, 제2 드레인 및 제2 게이트를 가지고, 전자 디바이스는 제1 드레인 상의 전압에 매칭되도록 제2 드레인을 바이어스하는 바이어스 회로를 추가로 포함한다.According to yet another embodiment, the first transistor has a first source, a first drain and a first gate, the second transistor has a second source, a second drain and a second gate, And a bias circuit for biasing the second drain to match the voltage.

또 다른 실시예에 따르면, 전류 미러는 제1 소스를 제2 소스에 결합하는 제1 라인을 포함하고, 제1 게이트를 제2 게이트에 결합하는 제2 라인을 포함한다.According to yet another embodiment, the current mirror includes a first line coupling a first source to a second source and a second line coupling a first gate to a second gate.

또 다른 실시예에 따르면, 회로는 제1 트랜지스터를 통해 흐르는 전류가 주어진 임계값을 초과한다고 판단하는 것에 응답하여, 제1 트랜지스터를 턴 온하도록 컨트롤 신호를 어써트하도록 구성되며, 회로는 제2 트랜지스터를 통해 흐르는 전류가 주어진 임계값의 미만이라고 판단하는 것에 응답하여 제1 트랜지스터를 턴 오프하도록 컨트롤 신호를 디어써트하도록 구성된다.According to yet another embodiment, the circuit is configured to assert a control signal to turn on the first transistor in response to determining that the current flowing through the first transistor exceeds a given threshold, To de-select the control signal to turn off the first transistor in response to determining that the current flowing through the first transistor is less than a given threshold.

또 다른 실시예에 따르면, 주어진 임계값은 음의 값을 가지며, 컨트롤 회로는 제1 입력 및 제2 입력을 구비한 비교기를 가지며, 제2 입력은 임계값을 대표하는 기준 전압을 수신하도록 구성된다.According to another embodiment, a given threshold has a negative value, the control circuit has a comparator with a first input and a second input, and the second input is configured to receive a reference voltage representative of a threshold .

또 다른 실시예에 따르면, 전자 디바이스는 셀룰러 전화기, 태블릿 컴퓨터, 휴대용 컴퓨터 및 미디어 플레이어를 포함하는 그룹에서 선택된 디바이스를 포함하며, 전자 디바이스는 저장부 및 프로세싱 회로를 추가로 포함한다.According to yet another embodiment, the electronic device comprises a device selected from the group comprising a cellular telephone, a tablet computer, a portable computer and a media player, wherein the electronic device further comprises a storage unit and a processing circuit.

또 다른 실시예에 따르면, 백-파워링 상태 중에 외부 장비로부터 전자 디바이스로의 전력 전달을 방지하는 전자 디바이스 내의 보호 회로로서, 제공되는 보호 회로는 다음을 포함한다: 전력 공급 입력-출력 단자에 결합된 제1 트랜지스터 - 보호 회로의 적어도 일부 작동 중에 제1 트랜지스터를 통해 전력 공급 전류가 흐름 -, 제1 트랜지스터에 결합되어 전류 미러를 형성하는 제2 트랜지스터 - 전류 미러는 제1 트랜지스터를 통해 흐르는 전력 공급 전류에 비례한 감지 전류를 생성함 -, 및 감지 전류에 응답하여 백-파워링 상태 중에 제1 트랜지스터를 턴 오프하도록 컨트롤 신호를 제공하는 회로.According to yet another embodiment, a protection circuit in an electronic device that prevents power transfer from an external device to an electronic device during a back-powering state, the protection circuit being provided includes: coupling to a power supply input- A power supply current flows through the first transistor during at least part of operation of the first transistor-protection circuit; a second transistor coupled to the first transistor to form a current mirror; Generating a sense current proportional to the current, and providing a control signal to turn off the first transistor during the back-powering state in response to the sense current.

또 다른 실시예에 따르면, 회로는 감지 전류를 감지 전압으로 변환하는 전류-전압 증폭기를 포함한다.According to yet another embodiment, the circuit includes a current-voltage amplifier that converts the sense current to a sense voltage.

또 다른 실시예에 따르면, 회로는 감지 전압을 모니터링하고, 감지 전압에 기초하여 컨트롤 신호를 제공하는 컨트롤 회로를 포함한다.According to yet another embodiment, the circuit includes a control circuit that monitors the sense voltage and provides a control signal based on the sense voltage.

또 다른 실시예에 따르면, 컨트롤 회로는 감지 전압을 수신하는 제1 입력 및 기준 전압을 수신하는 제2 전압을 갖는 비교기를 포함한다.According to another embodiment, the control circuit comprises a comparator having a first input for receiving a sense voltage and a second voltage for receiving a reference voltage.

또 다른 실시예에 따르면, 회로는 제1 트랜지스터의 드레인 전압에 매칭되도록 제2 트랜지스터 내의 드레인 전압을 바이어스하는 바이어싱 회로를 포함한다.According to yet another embodiment, the circuit includes a biasing circuit for biasing the drain voltage in the second transistor to match the drain voltage of the first transistor.

또 다른 실시예에 따르면, 바이어싱 회로는 전류 소스를 포함한다.According to another embodiment, the biasing circuit comprises a current source.

또 다른 실시예에 따르면, 전자 디바이스가 제공되며 다음을 포함한다: 제1 입력-출력 단자, 제2 입력-출력 단자, 제2 입력-출력 단자에 결합된 접지 전력 공급 라인, 제1 입력-출력 단자에 결합된 양의 전력 공급 라인, 양의 전력 공급 라인에 결합된 제1 트랜지스터, 제1 트랜지스터에 결합되어 전류 미러를 형성하는 제2 트랜지스터 - 전류 미러는 제1 트랜지스터와 양의 전력 공급 라인를 통해 흐르는 전류에 비례한 감지 전류를 생성함 -, 및 감지 전류를 감지 전압으로 변환하는 전류-전압 증폭기 회로.According to yet another embodiment, an electronic device is provided and comprises: a first input-output terminal, a second input-output terminal, a ground power supply line coupled to a second input-output terminal, a first input- A first transistor coupled to the positive power supply line, a second transistor coupled to the first transistor and forming a current mirror, the current mirror coupled to the first transistor and the positive power supply line, Generating a sense current proportional to the current flowing through the current sensor; and a current-voltage amplifier circuit converting the sense current into a sense voltage.

또 다른 실시예에 따르면, 전류-전압 증폭기는 감지 전류가 통과해 흐르는 저항기를 포함한다.According to another embodiment, the current-voltage amplifier includes a resistor through which the sense current flows.

또 다른 실시예에 따르면, 전자 디바이스는 감지 전압을 수신하며 제1 트랜지스터를 제어하기 위해 대응 컨트롤 신호를 생성하는 컨트롤 회로를 포함한다.According to another embodiment, the electronic device includes a control circuit that receives the sense voltage and generates a corresponding control signal to control the first transistor.

또 다른 실시예에 따르면, 컨트롤 회로는 감지 전압을 수신하는 제1 입력 및 기준 전압을 수신하는 제2 입력을 갖는 비교기를 포함하며, 전자 디바이스는 신호 라인을 추가로 포함하며, 컨트롤 신호는 신호 라인에 의해 제1 트랜지스터의 게이트에 제공된다.According to yet another embodiment, the control circuit comprises a comparator having a first input for receiving a sense voltage and a second input for receiving a reference voltage, wherein the electronic device further comprises a signal line, To the gate of the first transistor.

일 실시예에 따르면, 제공되는 전자 디바이스는 전력 공급 단자, 전력 공급 단자를 통해 외부 장비에게 전력을 공급하도록 작동 가능한 전력 레귤레이터 회로, 전력 공급 단자에 결합된 보호 회로를 포함하며, 보호 회로는 전자 디바이스에 의해 전력 공급 단자에 전류가 수신되는 백-파워링 상태를 검출하도록 구성되며, 보호 회로는 백-파워링 상태를 검출하는 것에 응답하여 전력 레귤레이터 회로를 전력 공급 단자로부터 전기적으로 연결 해제하도록 추가로 구성된다.According to one embodiment, the provided electronic device includes a power supply terminal, a power regulator circuit operable to supply power to the external equipment via the power supply terminal, a protection circuit coupled to the power supply terminal, Power ring state in which a current is received at the power supply terminal by the power supply terminal, and the protection circuit is further configured to electrically disconnect the power regulator circuit from the power supply terminal in response to detecting the back- .

일 실시에에 따르면, 전력 공급 라인을 포함하는 경로를 거쳐 액세서리로 전력을 제공하도록 구성된 전자 디바이스로서, 제공된 전자 디바이스는 다음을 포함한다: 전력 공급 라인으로 전력 공급 전압을 제공하는 전력 레귤레이터 회로, 전력 공급 라인 내에 개재된 제1 트랜지스터, 제2 트랜지스터 - 제1 트랜지스터 및 제2 트랜지스터는 얼마나 많은 전류가 제1 트랜지스터를 통해 흐르는지를 나타내는 신호를 생성하는 전류 미러를 형성함 -, 제1 트랜지스터 및 제2 트랜지스터에 결합되어 제2 트랜지스터를 위한 전류 바이어스를 제공하는 바이어스 회로 - 바이어스 회로는 적어도 하나의 캐스코드 트랜지스터로부터 형성된 부가적 전류 미러를 포함함 -, 및 전류 미러에 의해 생성된 신호에 기초하여 제1 트랜지스터를 제어하도록 작동 가능한 컨트롤 회로.According to one embodiment, an electronic device configured to provide power to an accessory via a path including a power supply line, the provided electronic device comprising: a power regulator circuit for providing a power supply voltage to the power supply line; Wherein the first transistor, the second transistor, the first transistor and the second transistor interposed in the supply line form a current mirror that generates a signal indicating how much current flows through the first transistor, Bias circuit coupled to the transistor and providing a current bias for the second transistor comprises an additional current mirror formed from at least one cascode transistor and a second current mirror coupled to the first current mirror based on the signal generated by the current mirror, Controls that can be operated to control transistors .

또 다른 실시예에 따르면, 바이어스 회로는 제1 브랜치 및 제2 브랜치를 포함하며, 제2 트랜지스터를 위한 전류 바이어스의 제1 부분은 제1 브랜치를 통해 흐르고, 전류 바이어스의 제2 부분은 제2 브랜치를 통해 흐른다.According to yet another embodiment, the bias circuit includes a first branch and a second branch, wherein a first portion of the current bias for the second transistor flows through the first branch and a second portion of the current bias flows through the second branch Lt; / RTI &gt;

또 다른 실시예에 따르면, 제1 브랜치는 저항기를 포함하며, 신호는 전류 바이어스의 제1 부분과 연관된 저항기에 걸친 전압 강하에 의해 생성된다.According to another embodiment, the first branch includes a resistor, and the signal is generated by a voltage drop across a resistor associated with the first portion of the current bias.

또 다른 실시예에 따르면, 부가적 전류 미러는 제3 트랜지스터 및 제3 트랜지스터를 미러링(mirror)하는 제4 트랜지스터를 포함하며, 캐스코드 트랜지스터는 제4 트랜지스터에 결합된다.According to another embodiment, the additional current mirror includes a fourth transistor for mirroring the third transistor and the third transistor, and the cascode transistor is coupled to the fourth transistor.

또 다른 실시예에 따르면, 전류 미러는 제1 전류 미러를 포함하며, 부가적 전류 미러는 제2 전류 미러를 포함하고, 제1 브랜치는 전류 바이어스의 제2 부분이 통과해 흐르는 제5 트랜지스터를 포함하고, 제5 트랜지스터는 제3 트랜지스터와 함께 제3 전류 미러를 형성하고, 제3 전류 미러의 제5 트랜지스터는 제2 전류 미러의 제4 트랜지스터의 폭 대 길이 비율과는 상이한 폭 대 길이 비율을 갖는다.According to another embodiment, the current mirror includes a first current mirror, the additional current mirror includes a second current mirror, and the first branch includes a fifth transistor through which a second portion of the current bias flows The fifth transistor forms a third current mirror with the third transistor and the fifth transistor of the third current mirror has a width to length ratio different from the width to length ratio of the fourth transistor of the second current mirror .

또 다른 실시예에 따르면, 제공되는 전자 디바이스는 전력 공급 단자, 전력 공급 단자를 통해 외부 장비에게 전력을 공급하도록 작동 가능한 전력 레귤레이터 회로, 및 전력 공급 단자에 결합된 보호 회로를 포함하며, 보호 회로는 임계값을 초과하는 연속적 기간 동안 전자 디바이스에 의하여 전력 공급 단자에 전류가 수신되는 백-파워링 상태를 검출하도록 구성되며, 보호 회로는 백-파워링 상태를 검출하는 것에 응답하여 전력 레귤레이터 회로를 전력 공급 단자로부터 전기적으로 연결 해제하도록 추가로 구성된다.According to yet another embodiment, the provided electronic device includes a power supply terminal, a power regulator circuit operable to supply power to the external equipment through the power supply terminal, and a protection circuit coupled to the power supply terminal, Wherein the protection circuit is configured to detect a back-powering state in which current is received by the electronic device at a power supply terminal for a continuous period exceeding a threshold, And is further configured to be electrically disconnected from the supply terminal.

또 다른 실시예에 따르면, 보호 회로는 전자 디바이스에 의해 얼마나 많은 전류가 전력 공급 단자에 수신되는지를 나타내는 신호를 생성하는 전류 미러, 신호를 제1 기준 전압과 비교하여 제1 컨트롤 신호를 생성하는 제1 비교기, 및 신호를 제2 기준 전압과 비교하여 제2 컨트롤 신호를 생성하는 제2 비교기를 포함하며, 제1 기준 전압은 제2 기준 전압보다 크다.According to yet another embodiment, the protection circuit comprises a current mirror for generating a signal indicating how much current is received by the electronic device at the power supply terminal, a current mirror for comparing the signal with a first reference voltage to generate a first control signal, 1 comparator, and a second comparator for comparing the signal with a second reference voltage to generate a second control signal, wherein the first reference voltage is greater than the second reference voltage.

또 다른 실시예에 따르면, 보호 회로는 제2 컨트롤 신호를 수신하고, 제2 컨트롤 신호가 임계값을 초과하는 기간 동안 연속적으로 어써트되었을 경우, 이를 식별하는 검출 신호를 생성하는 검출 회로를 추가로 포함한다.According to yet another embodiment, the protection circuit further comprises a detection circuit for receiving the second control signal and for generating a detection signal for identifying the second control signal when it is continuously asserted for a period of time exceeding the threshold value .

또 다른 실시예에 따르면, 전자 디바이스는 제1 컨트롤 신호와 검출 신호를 수신하는 컨트롤 회로를 포함하며, 컨트롤 회로는 제1 컨트롤 신호가 어써트되는 것에 응답하여 전력 공급 단자로부터 전력 레귤레이터 회로를 전기적으로 연결 해제하도록 구성된다.According to yet another embodiment, the electronic device includes a control circuit for receiving a first control signal and a detection signal, wherein the control circuit electrically couples the power regulator circuit from the power supply terminal in response to the first control signal being asserted And disconnected.

또 다른 실시예에 따르면, 검출 회로는 제2 컨트롤 신호가 임계값을 초과하는 기간동안 연속적으로 어써트되는 것을 식별하는 것에 응답하여 검출 신호를 어써트하도록 구성되며, 컨트롤 회로는 검출 신호가 어써트되는 것에 응답하여 전력 공급 단자로부터 전력 레귤레이터 회로를 전기적으로 연결 해제하도록 추가로 구성된다.According to yet another embodiment, the detection circuit is configured to assert a detection signal in response to identifying that the second control signal is continuously asserted for a period of time exceeding a threshold, The power regulator circuit is electrically disconnected from the power supply terminal.

전술한 내용은 단지 본 발명의 원리에 대한 예시이며, 다양한 변형예들이 본 발명의 범주 및 사상을 벗어남이 없이 당업자에 의해 이루어질 수 있다. 상기 실시예들은 개별적으로 또는 임의의 조합으로 구현될 수 있다.The foregoing is merely illustrative of the principles of the invention, and various modifications may be made by those skilled in the art without departing from the scope and spirit of the invention. The embodiments may be implemented individually or in any combination.

Claims (1)

제1항에 기재된 장치.The apparatus of claim 1,
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Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102521293B1 (en) * 2015-09-21 2023-04-12 심프토트 테크놀로지스 엘엘씨 The single transistor apparatus for the circuit protection and autocatalytic voltage change
US10027107B2 (en) 2016-04-05 2018-07-17 Apple Inc. Electronic device with reverse voltage protection circuitry for multiple control lines
CN106559567A (en) * 2016-11-15 2017-04-05 捷开通讯(深圳)有限公司 High current control method and mobile communication terminal
TWI641221B (en) * 2017-05-08 2018-11-11 聯發科技股份有限公司 Interface circuit of an electronic device
US10819074B2 (en) * 2018-05-08 2020-10-27 Semiconductor Components Industries, Llc Overvoltage protection circuit for USB connector
CN110469948A (en) * 2019-09-16 2019-11-19 宁波奥克斯电气股份有限公司 A kind of protection locking and release circuit and air conditioner
CN113533829B (en) * 2021-09-15 2021-12-10 武汉市聚芯微电子有限责任公司 Current detection circuit and method

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5532623A (en) * 1994-10-21 1996-07-02 Waferscale Integration, Inc. Sense amplifier with read current tracking and zero standby power consumption
KR0164528B1 (en) * 1995-10-24 1999-03-20 김광호 Power supply independent type constant current source circuit
ITVA20000031A1 (en) * 2000-09-07 2002-03-07 St Microelectronics Srl DETECTION OF THE CURRENT DELIVERED TO A LOAD.
JP2002335626A (en) * 2001-05-10 2002-11-22 Nec System Technologies Ltd Reverse current protection circuit
JP4467963B2 (en) * 2003-12-03 2010-05-26 株式会社東芝 Regulator device and backflow prevention diode circuit used therefor
JP3961505B2 (en) * 2004-04-13 2007-08-22 松下電器産業株式会社 Voltage detection circuit, power supply device and semiconductor device
DE102007002334B4 (en) * 2006-01-20 2009-06-25 Denso Corporation, Kariya Overcurrent detection circuit
US20080204958A1 (en) * 2007-02-27 2008-08-28 Intersil Americas Inc. Back-current protection circuit
US8945735B2 (en) * 2009-02-23 2015-02-03 Samsung Sdi Co., Ltd. Built-in charge circuit for secondary battery and secondary battery with the built-in charge circuit

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