TW202331445A - 快充協定晶片及其系統 - Google Patents

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Abstract

本發明實施例提供了一種快充協定晶片及其系統。根據本發明實施例提供的快充協定晶片，包括：內部供電模組，被配置為基於快充協定晶片的輸入電壓，產生用於對快充協定晶片的內部電路供電的內部供電電壓；功率電力MOS場效電晶體，連接在內部供電模組與快充協定晶片的內部供電引腳之間；以及斜率檢測模組，被配置為檢測快充協定晶片的輸入電壓的變化斜率，並基於快充協定晶片的輸入電壓的變化斜率來控制功率電力MOS場效電晶體的導通與關斷。通過利用斜率檢測模組來控制功率電力MOS場效電晶體的導通與關斷，可以防止晶片的內部供電電壓掉電，也就是說，不會引起晶片失控，並且可以節省晶片的面積。

Description

快充協定晶片及其系統
本發明總體涉及積體電路領域，尤其涉及一種快充協定晶片及其系統。
通常，在快充應用中，可能會遇到輸出VBUS短路到地的情況，在這種情況下，越來越多的應用希望快充協定晶片本身不會失控，即，對晶片的內部電路供電的內部供電電壓不會掉落到電源復位電壓閾值以下。現有技術中，為了解決該技術問題而採取的技術手段通常是通過利用肖特基二極體的反相阻斷，以使內部供電電壓不會快速掉電。
然而，在某些工藝制程裡，這種肖特基二極體需要用到額外的掩模，使得系統的成本增加；另外，即使工藝制程裡不用增加額外的掩模，隨著晶片的功耗的增加，為了使得肖特基二極體的壓降能夠滿足要求，導致肖特基二極體的面積隨之增大，進而導致晶片的面積隨之增大，晶片的成本上升。
本發明實施例提供了一種快充協定晶片及其系統，能夠利用斜率檢測模組來控制功率電力MOS場效電晶體的導通與關斷，可以節省晶片的面積和成本，並且在發生輸出短路時，可以將功率電力MOS場效電晶體關斷，以防止晶片的內部供電電壓掉電，使得晶片的內部電路可以正常工作，即不會引起晶片失控。
一方面，本發明實施例提供了一種快充協定晶片，包括：內部供電模組，被配置為基於所述快充協定晶片的輸入電壓，產生用於對所述快充協定晶片的內部電路供電的內部供電電壓；功率電力MOS場效電 晶體，連接在所述內部供電模組與所述快充協定晶片的內部供電引腳之間；以及斜率檢測模組，被配置為檢測所述快充協定晶片的輸入電壓的變化斜率，並基於所述快充協定晶片的輸入電壓的變化斜率來控制所述功率電力MOS場效電晶體的導通與關斷。
另一方面，本發明實施例提供了一種快充系統，包括如第一方面所述的快充協定晶片。
本發明實施例提供的快充協定晶片及其系統，能夠通過利用斜率檢測模組來控制功率電力MOS場效電晶體的導通與關斷，可以防止晶片的內部供電電壓掉電，也就是說，不會引起晶片失控，並且可以節省晶片的面積。
210:原邊脈寬調變控制器
220:副邊同步整流
2301:內部供電模組
2302:輸入電壓檢測模組
2303:故障檢測電路
2304:閘極驅動器
230:現有技術提供的快充協定晶片
430:本發明提供的快充協定晶片
4301:內部供電模組
4302:輸入電壓檢測模組
4303:故障檢測電路
4304:閘極驅動器
4305:斜率檢測模組
AVDD:內部供電電壓
Cavdd:晶片外電容
Clp:片內濾波電容
comp1:第一比較器
comp2:第二比較器
CS:電流感測腳
D0:寄生二極體
Dsb:肖特基二極體
GATE:閘極
GND:接地腳
I0:第一電流源/第二電流源
LDO:低壓差線性穩壓器
M1:電晶體
MN_ext:電晶體
MP0,MP1,MP2:電晶體
Np:原邊電感
Nsec:副邊電感
PWM:原邊脈寬調變
R1,R2,Rdw,Rlp,Rup:電阻
slope_det:第一比較結果
slope_en:第二比較結果
SR:副邊同步整流
sw_ctl:開關控制信號
sw_ctli:經反相的開關控制信號
SW1,SW2:開關
T1:變壓器
VBUS:输出電壓
VIN:輸入電壓
vin_div:分壓電壓
vin_div_lpf:濾波電壓
vin_div_lpf_shift:第一移位位準
vin_div_shift:第二移位位準
vin_low:输入电压检测信号
vref_scp:基準電壓
為了更清楚地說明本發明實施例的技術方案，下面將對本發明實施例中所需要使用的圖式作簡單的介紹，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些圖式獲得其他的圖式。
圖1示出了返馳脈寬調變控制架構的結構示意圖；
圖2示出了基於返馳脈寬調變控制架構的快充控制系統的結構示意圖；
圖3示出了現有技術提供的快充協定晶片的短路保護實現方式示意圖；
圖4示出了本發明實施例提供的快充協定晶片的短路保護實現方式示意圖；以及
圖5示出了圖4所示的實施例中針對輸入電壓的取樣環路的結構示意圖。
下面將詳細描述本發明的各個方面的特徵和示例性實施例，為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合圖式及具體實施例，對本發明進行進一步詳細描述。應理解，此處所描述的具體實施例僅被配置為解釋本發明，並不被配置為限定本發明。對於本領域技術人員來說，本發明可以在不需要這些具體細節中的一些細節的情況下實施。 下面對實施例的描述僅僅是為了通過示出本發明的示例來提供對本發明更好的理解。
需要說明的是，在本文中，諸如第一和第二等之類的關係術語僅僅用來將一個實體或者操作與另一個實體或操作區分開來，而不一定要求或者暗示這些實體或操作之間存在任何這種實際的關係或者順序。而且，術語“包括”、“包含”或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的過程、方法、物品或者設備不僅包括那些要素，而且還包括沒有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種過程、方法、物品或者設備所固有的要素。在沒有更多限制的情況下，由語句“包括……”限定的要素，並不排除在包括所述要素的過程、方法、物品或者設備中還存在另外的相同要素。
為了更好地理解本發明實施例提供的快充協定晶片及其系統，以下首先對交流電源(Alternate Current,AC)/直流電源(Direct Current,DC)快充系統的架構和基本的工作原理進行介紹。作為一個示例，快充系統可以採用返馳(fly-back)架構，例如，圖1示出了返馳脈寬調變控制架構的結構示意圖。
如圖1所示的快充系統採用返馳架構，變壓器T1的原邊/副邊電感為異名端。在功率電力MOS場效電晶體M1導通期間，原邊電感Np存儲能量；在功率電力MOS場效電晶體M1關斷期間，原邊電感Np將存儲的能量傳遞到副邊電感Nsec，副邊電感退磁並將其能量提供給負載。
作為另一示例，圖2示出了基於返馳脈寬調變控制架構的快充控制系統的結構示意圖。如圖2所示，該AC/DC快充系統主要包括：原邊脈寬調變(Pulse Width Modulation，PWM)控制器210、副邊同步整流(Synchronous Rectifier,SR)220以及快充協定晶片230等，其中，快充協定晶片230可以集成有快充協議以及恒壓/恒流(CV/CC)環路。
如圖2所示，PWM控制器210可以用於控制原邊功率電力MOS場效電晶體M1的導通和關斷。圖1中的肖特基二極體被替換為圖2 中的同步整流，這可以大大提高快充系統的效率。
此外，從圖2中可以看出，輸入電壓VIN可以通過位於晶片230外部的受控的電晶體MN_ext(例如，N型金氧半導體(Metal-Oxide-Semiconductor,NMOS)電晶體)來產生輸出電壓VBUS，以為後續設備供電。其中，當在上電初始化完成之前，或者在工作過程中檢測到任何故障，都使得電晶體MN_ext被斷開，以切斷輸入電壓VIN到VBUS的通路，從而可以保護整個快充系統。
應注意，在上述所有這些保護中，對電晶體MN_ext的關斷時間要求最苛刻的是輸出短路(VBUS與GND短路)保護。
為了實現短路保護，可以通過在晶片230內部設置肖特基二極體，以防止在VIN電壓快速下降時，內部供電電壓AVDD也跟隨快速下降。具體地，如圖3所示，圖3示出了現有技術提供的快充協定晶片的短路保護實現方式示意圖。
作為一個示例，該快充協定晶片230可以包括內部供電模組(例如，低壓差線性穩壓器(Low Dropout Regulator,LDO))2301、輸入電壓檢測模組2302、故障檢測電路2303以及閘極驅動器2304、肖特基二極體Dsb等。該晶片230可以包括輸入引腳VIN、供電引腳AVDD以及閘極驅動引腳GATE。
如圖3所示，LDO 2301可以基於輸入電壓VIN來產生用於對晶片的內部電路進行供電的內部低壓供電電壓AVDD，並經過肖特基二極體Dsb輸出到AVDD引腳，以供晶片外電容Cavdd進行穩壓濾波。
在圖3所示的示例中，當系統處於正常工作狀態且沒有檢測到任何故障時，位於晶片外部的功率電力MOS場效電晶體MN_ext保持處於導通狀態；當系統工作過程中，如果發生了VBUS短路到地的情況，則VIN電壓也會隨著VBUS的下降而迅速下降，但由於存在肖特基二極體Dsb的反向阻斷，使得內部供電電壓AVDD不會隨著電壓VIN的下降而快速掉電，故採用內部供電電壓AVDD進行供電的輸入電壓檢測模組2302 可以正常檢測到VIN的低位準，以輸出處於高位準(例如“1”)的vin_low信號，然後通過後續的閘極驅動器2304來將功率電力MOS場效電晶體MN_ext關斷。
可見，圖3提供的快充協定晶片通過增加肖特基二極體Dsb以利用其反向阻斷，可以很好地阻斷VBUS短路發生時，從內部供電電壓AVDD到輸入電壓VIN的放電通路，從而降低了對功率電力MOS場效電晶體MN_ext關斷時間的要求，使得晶片可以在完全受控的情況下，進而保護整個系統。
綜上，圖3所示的電路可以實現短路保護，且電路比較簡單和可靠。然而，上述電路存在如下若干缺點：第一，很多工藝提供的肖特基二極體通常需要用到額外的掩模(mask)，這會增加成本；第二，隨著快充協定晶片的複雜化，VIN的最低輸出電壓設置會越來越接近AVDD復位電壓閾值，並且晶片的時鐘頻率進一步提高，進而使得晶片的功耗增加，為了使肖特基二極體上的壓降能夠滿足上述嚴格要求，導致肖特基二極體的面積隨之增大，使得晶片的面積隨之增加，進而導致晶片的成本上升。
為了解決現有技術問題，本發明實施例提供了一種新的快充協定晶片的短路保護實現方式。下面首先對本發明實施例所提供的快充協定晶片進行介紹。
應注意，為了便於介紹，以下實施例是以適用於返馳(fly-back)架構的快充協定晶片為例進行介紹的，可以理解的是，其僅作為示例提供，而不應被解釋為限制性的。
作為一個示例，本發明實施例提供了一種更加有效的快充協定晶片的短路保護實現方式。具體地，如圖4所示，圖4示出了本發明實施例提供的快充協定晶片的短路保護實現方式示意圖。
作為一個示例，該快充協定晶片430可以包括內部供電模組(例如，LDO)4301、輸入電壓檢測模組4302、故障檢測電路4303、閘極驅動器4304、斜率檢測模組4305以及功率電力MOS場效電晶體MP0等。 該晶片430可以包括輸入引腳VIN、供電引腳AVDD以及閘極驅動引腳GATE。
圖4所示的晶片與圖3所示的晶片之間的區別主要在於：通過利用圖4所示的受控的功率電力MOS場效電晶體MP0(例如，P型金氧半導體(Metal-Oxide-Semiconductor,PMOS)來替換圖3中的肖特基二極體Dsb以實現短路保護，其中，該功率電力MOS場效電晶體MP0連接在內部供電模組4301和內部供電引腳AVDD之間，並且新增了斜率檢測模組4305，以利用該斜率檢測模組4305來檢測晶片的輸入電壓的變化斜率，並基於晶片的輸入電壓的變化斜率來控制功率電力MOS場效電晶體MP0的導通與關斷。
可以理解的是，如果功率電力MOS場效電晶體MP0的閘源極驅動電壓(VSG)足夠高，就可以用同樣的晶片面積，實現比肖特基二極體Dsb更小的壓降。
作為一個示例，斜率檢測模組4305可以被配置為在快充協定晶片的輸入電壓的負斜率大於負斜率閾值時，控制功率電力MOS場效電晶體MP0從導通變為關斷，以及在快充協定晶片的輸入電壓的正斜率大於正斜率閾值時，控制功率電力MOS場效電晶體MP0從關斷變為導通。
作為一個示例，斜率檢測模組4305可以包括分壓單元(包括電阻Rup和Rdw)、低通濾波單元(包括電阻Rlp和電容Clp)、移位單元(包括例如兩個相同尺寸的電晶體MP1和電晶體MP2、電阻R1、電阻R2、開關SW1、開關SW2和電流源I0)、第一比較器comp1、第二比較器comp2以及邏輯單元(包括及閘和反相器)等。
其中，分壓單元可以被配置為對快充協定晶片的輸入電壓VIN進行分壓，產生分壓電壓vin_div；濾波單元可以被配置為通過對分壓電壓vin_div進行濾波，產生濾波電壓vin_div_lpf；移位單元可以被配置為通過分別對濾波電壓vin_div_lpf和分壓電壓vin_div進行位準移位，產生第一移位位準vin_div_lpf_shift和第二移位位準vin_div_shift；第一比較器 comp1可以被配置為通過對第一移位位準vin_div_lpf_shift和第二移位位準vin_div_shift進行比較，產生第一比較結果slope_det；第二比較器comp2可以被配置為通過對分壓電壓vin_div和基準電壓vref_scp進行比較，產生第二比較結果slope_en；以及邏輯單元可以被配置為基於第一比較結果slope_det和第二比較結果slope_en，產生用於控制功率電力MOS場效電晶體MP0的導通與關斷的開關控制信號sw_ctl。
類似於圖3所示的快充協定晶片，圖4所示的快充協定晶片也包括內部供電模組4301，可以用於產生低壓供電電壓AVDD；由內部供電電壓AVDD供電的輸入電壓檢測電路4302，可以用於在檢測到VIN低電壓時，將位於晶片外部的MN_ext關斷。
作為一個示例，移位單元可以包括：第一移位支路，可以包括第一PMOS管MP1、第一開關sw1和第一電阻R1，可以被配置為在第一開關sw1處於導通狀態和處於關斷狀態時，分別對濾波電壓vin_div_lpf進行不同的位準移位；以及第二移位支路，可以包括第二PMOS管MP2、第二開關sw2和第二電阻R2，可以被配置為在第二開關sw2處於導通狀態和處於關斷狀態時，分別對分壓電壓vin_div進行不同的位準移位；其中，第一開關sw1和第二開關sw2的導通與關斷可以分別由經反相的開關控制信號sw_ctli和開關控制信號sw_ctl來控制。
作為一個示例，第一移位支路還可以包括第一電流源I0和第一電晶體MP1，其中，第一電流源I0可以連接在快充協定晶片的內部供電引腳AVDD和第一電阻R1之間，第一電晶體MP1的源極和汲極可以分別連接到第一電阻R1和參考地，第一電晶體MP1的閘極可以接收濾波電壓vin_pin_lpf；並且，第二移位支路還可以包括第二電流源I0和第二電晶體MP2，其中，第二電流源I0可以連接在快充協定晶片的內部供電引腳AVDD和第二電阻R2之間，第二電晶體MP2的源極和汲極可以分別連接到第二電阻R2和參考地，第二電晶體MP2的閘極可以接收分壓電壓vin_div。
具體地，輸入電壓VIN通過分壓單元進行分壓之後，產生分壓電壓vin_div，該分壓電壓又經過低通濾波單元進行濾波之後，產生濾波電壓vin_div_lpf，分壓電壓vin_div和濾波電壓vin_div_lpf被分別提供給後續移位單元的兩個輸入端，即MP2和MP1的閘極，以分別產生經位準移位的電壓vin_div_shift和vin_div_lpf_shift，接下來，電壓vin_div_shift和vin_div_lpf_shift被分別提供給比較器comp1的兩個輸入端(例如，負相輸入端和正相輸入端)，使得比較器comp1可以對二者進行比較，以產生第一比較結果slope_det，同時，分壓電壓vin_div可以被提供給比較器comp2一個輸入端(例如，負相輸入端)，比較器comp2的另一輸入端(例如，正相輸入端)可以接收基準電壓vref_scp，使得比較器comp2可以對二者進行比較，以產生第二比較信號slope_en，第一比較信號slope_det和第二比較信號slope_en經過“與”門進行邏輯與運算之後，可以產生開關控制信號sw_ctl，開關控制信號sw_ctl可以用於控制功率電力MOS場效電晶體MP0的導通和關斷，開關控制信號sw_ctl還可以通過反相器進行反相，以產生經反相的開關控制信號sw_ctli，信號sw_ctl和sw_ctli可以被分別提供給移位單元中的開關sw2和sw1以控制這兩個開關的導通和關斷，從而用於產生正斜率閾值、負斜率閾值以及必要的遲滯電壓等(這將在下面進行詳細介紹)。
其中，當信號sw_ctl處於高位準時，開關sw2處於導通狀態，當信號sw_ctl處於低位準時，開關sw2處於關斷狀態；當信號sw_ctli處於高位準時，開關sw1處於導通狀態，當信號sw_ctli處於低位準時，開關sw1處於關斷狀態。
在圖4所示的實施例中，當發生VBUS短路時，晶片可以檢測到VIN的負斜率大於負斜率閾值，則斷開功率電力MOS場效電晶體MP0，以防止內部供電電壓AVDD掉電，從而使得電壓檢測電路可以正常工作，即對VIN低電壓進行檢測；然後，在VIN電壓恢復時，晶片可以檢測到VIN的正斜率大於正斜率閾值，則接通功率電力MOS場效電晶體 MP0。
以下對快充協定晶片的工作原理進行詳細介紹，例如，該快充協定晶片可以包括三種工作狀態：正常工作狀態、短路保護狀態和電壓恢復狀態等。以下主要對上述三種狀態分別進行介紹。
作為一個示例，針對正常工作狀態，當功率電力MOS場效電晶體MP0處於導通狀態、第一開關sw1處於導通狀態、第二開關sw2處於關斷狀態、分壓電壓vin_div等於濾波電壓vin_div_lpf時，第二移位位準vin_div_shift大於第一移位位準vin_div_lpf_shift，第一比較結果slope_det處於低位準，第二比較結果slope_en與分壓電壓vin_div和基準電壓vref_scp有關。
具體地，當快充系統處於正常工作狀態時，位於晶片外部的電晶體MN_ext處於導通狀態，晶片的輸入電壓VIN通過電晶體MN_ext給VBUS供電，功率電力MOS場效電晶體MP0的開關控制信號sw_ctl=“0”，即MP0處於導通狀態，經反相的開關控制信號sw_ctli=“1”，分別利用開關控制信號sw_ctl和sw_ctli來控制開關sw2處於關斷狀態、開關sw1處於導通狀態，在輸入電壓VIN穩定時，分壓電壓vin_div和濾波電壓vin_div_lpf相等，由於移位單元中的第一電阻R1被第一開關sw1短路，由於第二開關sw2關斷而在第二電阻R2上存在I0*R2的壓降，故分壓電壓vin_div和濾波電壓vin_div_lpf通過移位單元產生的電壓vin_div_shift高於電壓vin_div_lpf_shift，使得比較器comp1對二者進行比較而輸出比較結果slope_det=“0”，同時分壓電壓vin_div電壓與基準電壓vref_scp通過比較器comp2進行比較，目的是讓該斜率檢測模組4305只在輸入電壓VIN低於一個預設值的情況下，才進行工作，從而避免輸入電壓VIN正常輸出時，誤觸發這種斜率檢測，故正常工作時分壓電壓vin_div高於基準電壓vref_scp，使得比較器comp2輸出比較結果slope_en=“0”。
並且，在快充系統處於正常工作狀態時，輸入電壓檢測模組4302的輸出信號vin_low=“0”，如果故障檢測電路4303沒有檢測到其他 故障，輸出指示沒有故障的檢測結果，閘極驅動器4304可以基於來自輸入電壓檢測模組4302的輸出信號vin_low和來自故障檢測電路4303的檢測結果而維持電晶體MN_ext處於導通狀態。
作為一個示例，針對VBUS短路狀態，當分壓電壓vin_div比濾波電壓vin_div_lpf小第一預設閾值、第二移位位準vin_div_shift小於第一移位位準vin_div_lpf_shift、第一比較結果slope_det處於高位準、且第二比較結果slope_en處於高位準時，開關控制信號sw_ctl處於高位準，功率電力MOS場效電晶體MP0處於關斷狀態。
具體地，發生VBUS與地短路時，輸入電壓VIN會跟隨VBUS的下降而迅速下降，使得輸入電壓VIN產生負斜率，此時，通過分壓電阻Rup和Rdw分壓後的分壓電壓vin_div比其通過低通濾波後的vin_div_lpf下降得更快，如果輸入電壓VIN下降的負斜率足夠大，那麼，必然有那麼一個時刻，可以使得分壓電壓vin_div比濾波電壓vin_div_lpf低I0*R2的壓降，進而可以使得第二移位位準vin_div_shift電壓低於第一移位位準vin_div_lpf_shift，第一比較器comp1的輸出信號slope_det從“0”變為“1”，此時，如果輸入電壓VIN足夠低到使得分壓電壓vin_div低於基準電壓vref_scp，則第二比較器comp2的輸出信號slope_en也從“0”變為“1”，來自比較器comp1和比較器comp2的輸出信號slope_det和slope_en經過“與”門進行邏輯與運算，產生的開關控制信號sw_ctl從“0”變為“1”，當開關控制信號sw_ctl處於高位準時，將功率電力MOS場效電晶體MP0關斷，同時，處於高位準的開關控制信號sw_ctl和處於低位準的經反相的開關控制信號sw_ctli可以分別用來控制第二開關sw2導通、第一開關sw1關斷，使得第一移位位準vin_div_lpf_shift瞬間比第二移位位準vin_div_shift高I0*(R1+R2)的壓降，即引入了遲滯，進而可以提高斜率檢測模組4305在檢測閾值附近的抗干擾能力。由於這種斜率檢測方式，可以在輸入電壓VIN較高的情況下，快速完成檢測，阻斷VBUS短路發生時從內部供電電壓AVDD到輸入電壓VIN的放電通路，故輸入電壓檢測模組 4302可以在內部供電電壓AVDD正常的情況下，完成VIN低電壓檢測，使得輸入電壓檢測模組4302的輸出信號vin_low從“0”變為“1”，閘極驅動器4304可以有足夠的時間來關斷電晶體MN_ext，輸入電壓VIN不再隨著VBUS的下降而下降。
作為一個示例，針對電壓恢復狀態，可以分為如下兩種情況：一種情況是，在輸入電壓VIN恢復過程中，分壓電壓vin_div比濾波電壓vin_div_lpf大第二預設閾值、使得第二移位位準vin_div_shift大於第一移位位準vin_div_lpf_shift、使得第一比較結果slope_det處於低位準時，開關控制信號sw_ctl處於低位準，功率電力MOS場效電晶體MP0處於導通狀態；另一種情況是，在輸入電壓VIN恢復過程中，分壓電壓vin_div沒能比濾波電壓vin_div_lpf大第二預設閾值，使得第二移位位準vin_div_shift不會大於第一移位位準vin_div_lpf_shift、使得第一比較結果slope_det一直處於高位準，但輸入電壓VIN上升到使得分壓電壓vin_div大於基準電壓vref_scp，使得比較器comp2的輸出信號slope_en處於低位準時，也可以使功率電力MOS場效電晶體MP0恢復導通狀態。對於本領域技術人員來說，第二種情況相對容易理解，為了便於描述，以下僅對第一種情況的控制原理進行詳細描述。
具體地，由於檢測到VIN短路保護會將外部電晶體MN_ext斷開，原邊PWM控制器提供的能量會使輸入電壓VIN上升，此時，通過分壓電阻Rup和Rdw分壓後的分壓電壓vin_div比其經過低通濾波後的濾波電壓vin_div_lpf上升得更快，如果輸入電壓VIN上升的正斜率足夠大，必然有那麼一個時刻，使得分壓電壓vin_div比濾波電壓vin_div_lpf高I0*R1的壓降，進而使第二移位位準vin_div_shift高於第一移位位準vin_div_lpf_shift，比較器comp1的輸出信號slope_det從“1”變為“0”，此時，不管比較器comp2的輸出信號slope_en是何值，“與”門都會輸出處於低位準的開關控制信號sw_ctl，使得開關控制信號sw_ctl控制功率電力MOS場效電晶體MP0導通，輸入電壓VIN再次給內部供電電壓AVDD 供電。同時，處於低位準的開關控制信號sw_ctl和處於高位準的經反相的開關控制信號sw_ctli可以分別控制第二開關sw2關斷、第一開關sw1導通，使得第一移位位準vin_div_lpf_shift瞬間比第二移位位準vin_div_shift低I0*(R1+R2)的壓降，即引入了遲滯，從而提高了斜率檢測模組4305在檢測閾值附近的抗干擾能力。接下來，如果輸入電壓檢測模組4302檢測到輸入電壓VIN恢復到正常值以上，則輸入電壓檢測模組4302的輸出信號vin_low從“1”變為“0”，通過閘極驅動器4304基於該輸出信號vin_low來再次導通外部電晶體MN_ext，使得所有電路都恢復到正常工作時的初態，為下一次短路檢測做好準備。
進一步地，需要進一步確定短路保護時的負斜率閾值和輸入電壓恢復時的正斜率閾值取決於哪些電路參數，以便電路設計者在設計電路時，可以選取合適的電路參數來獲得合適的負斜率閾值和正斜率閾值。具體地，下面的公式是基於基爾霍夫電壓定律來推導的，如圖5所示，圖5示出了圖4所示的實施例中針對輸入電壓的取樣環路的結構示意圖。
VR(t)+Vlpf(t)=Vdiv(t).....................(1)
公式(1)可以進一步細化，得到公式(2)：
Figure 111124609-A0101-12-0012-1
 其中，Vin(t)為輸入電壓VIN隨時間變化的函數，當發生VBUS短路時，Vin(t)可以近似表示為如下所示的線性函數：
Vin(t)=V0-k．t...........................(3)在公式(3)中，V0為VBUS短路發生時VIN的初始電壓，k為VBUS短路發生時VIN的下降斜率，將公式(3)代入公式(2)中，可得：
Figure 111124609-A0101-12-0012-2
在公式(4)中，Rlp和Clp是圖4所示的低通濾波器中的電阻的電阻值和電容的電容值，Rdw和Rup是VIN的分壓電阻，通過求解公式(4)的一階微分方程，可以得到Vlpf(t)的函數：
Figure 111124609-A0101-12-0013-3
 當輸出短路發生時，圖4在檢測點處滿足如下條件：
Vlpf(t)-Vdiv(t)=I0．R2..................(6)將公式(3)和公式(5)代入公式(6)中，可得：
Figure 111124609-A0101-12-0013-4
 在公式(7)中，當滿足t>>Rlp．Clp時，可以得到短路檢測的負斜率閾值與電路參數之間的對應關係，如公式(8)所示：
Figure 111124609-A0101-12-0013-5
 另外，從公式(7)中也可以得到不同的VIN負斜率下，比較器comp1的檢測時間與VIN斜率k之間的對應關係，如公式(9)所示：
Figure 111124609-A0101-12-0013-6
從公式(9)中可以看出，當發生輸出短路時，輸入電壓VIN下降得越快，k越大，則比較器comp1的檢測時間越短。
同理，當輸入電壓VIN正在恢復時，可以得到，正斜率閾值與電路參數之間的對應關係，如公式(10)所示：
Figure 111124609-A0101-12-0013-7
公式(8)和(10)中的k thn 和k thp 分別是系統實際測試得到的短路保護發生和輸入電壓恢復時，對應的VIN負斜率閾值和正斜率閾值，通過公式(8)和公式(10)的量化，可以合理地選取電路元件的參數，以便有效地實現輸出VBUS的短路保護。
綜上，本發明實施例提供的快充協定晶片和包括該晶片的快充系統，可以降低晶片的成本，並實現一種可靠且有效的輸出短路保護方案。
具體地，相比於傳統的利用肖特基二極體的反向阻斷實現的短路保護方法，本發明實施例提供的快充協定晶片及其系統可以實現諸如以下優點：可以節省晶片的成本；可以將輸入電壓的斜率轉換為即時的電 壓差進行比較，提供了一種快速的斜率檢測方法，可以有效防止晶片的內部供電電壓掉電，即，不會引起晶片失控；可以分別設置輸出短路發生時的負斜率閾值和VIN恢復時的正斜率閾值，提高了靈活性；無論是在負斜率閾值還是正斜率閾值的檢測點附近，均引入了遲滯，提高了抗干擾能力；增加了VIN絕對值電壓的判斷，作為使能斜率檢測的條件，即，只有在輸入電壓VIN低於預設閾值、並高於安全工作電壓時，才允許在進行負斜率檢測時，通過斜率檢測模組斷開功率電力MOS場效電晶體MP0，這可以避免在VIN的典型輸出下，進行輸出動態或者VIN降壓操作時，誤觸發短路保護；在短路保護狀態下，斜率檢測模組可以用於斷開內部供電模組LDO到內部供電電壓AVDD之間的功率電力MOS場效電晶體MP0，即便在正常工作中，由於某種原因而誤關了功率電力MOS場效電晶體MP0，內部供電模組LDO的輸出信號仍然可以通過MP0的寄生二極體D0給AVDD供電(只是短期壓降會增大)，並且寄生二極體D0同樣具有類似於傳統方式中的肖特基二極體Dsb的反向阻斷功能；另外，斜率檢測模組的輸出不會用來直接關斷外部電晶體MN_ext。因此，針對系統靜電放電(Electrostatic Discharge,ESD)等之類的外部衝擊，抗干擾能力更好。
本發明實施例還提供了一種快充系統的短路保護方案，包括如上所述的本發明實施例提供的快充協定晶片，其中的晶片的細節在上文中進行了詳細的介紹，因此，為了便於描述，在此不再贅述。
綜上，本發明實施例提供了一種可以適用於返馳架構AC/DC副邊快充晶片的短路保護方案，在對快充系統的可靠性要求更高的應用中，本發明實施例提供的快充協定晶片及其系統可以很好地進行輸出短路檢測，從而可以有效地保護整個快充系統。
需要明確的是，本發明並不局限於上文所描述並在圖中示出的特定配置和處理。為了簡明起見，這裡省略了對已知方法的詳細描述。在上述實施例中，描述和示出了若干具體的步驟作為示例。但是，本發明的方法過程並不限於所描述和示出的具體步驟，本領域的技術人員可以在 領會本發明的精神後，作出各種改變、修改和添加，或者改變步驟之間的順序。
以上所述的結構框圖中所示的功能塊可以實現為硬體、軟體、韌體或者它們的組合。當以硬體方式實現時，其可以例如是電子電路、專用積體電路(Application Specific Integrated Circuit,ASIC)、適當的韌體、外掛程式、功能卡等等。當以軟體方式實現時，本發明的元素是被用於執行所需任務的程式或者程式碼片段。程式或者程式碼片段可以存儲在機器可讀介質中，或者通過載波中攜帶的資料信號在傳輸介質或者通信鏈路上傳送。“機器可讀介質”可以包括能夠存儲或傳輸資訊的任何介質。機器可讀介質的例子包括電子電路、半導體記憶體設備、ROM、快閃記憶體、可擦除ROM(EROM)、軟碟、CD-ROM、光碟、硬碟、光纖介質、射頻(RF)鏈路，等等。程式碼片段可以經由諸如網際網路、內聯網等的電腦網路被下載。
還需要說明的是，本發明中提及的示例性實施例，基於一系列的步驟或者裝置描述一些方法或系統。但是，本發明不局限於上述步驟的順序，也就是說，可以按照實施例中提及的循序執行步驟，也可以不同於實施例中的順序，或者若干步驟同時執行。
以上所述，僅為本發明的具體實施方式，所屬領域的技術人員可以清楚地瞭解到，為了描述的方便和簡潔，上述描述的系統、模組和單元的具體工作過程，可以參考前述方法實施例中的對應過程，在此不再贅述。應理解，本發明的保護範圍並不局限於此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本發明揭露的技術範圍內，可輕易想到各種等效的修改或替換，這些修改或替換都應涵蓋在本發明的保護範圍之內。
430:晶片
4301:內部供電模組
4302:輸入電壓檢測模組
4303:故障檢測電路
4304:閘極驅動器
4305:斜率檢測模組
AVDD:內部供電電壓
Cavdd:晶片外電容
Clp:片內濾波電容
comp1:第一比較器
comp2:第二比較器
D0:寄生二極體
GATE:閘極
I0:第一電流源/第二電流源
LDO:低壓差線性穩壓器
MN_ext:電晶體
MP0,MP1,MP2:電晶體
Plp,R1,R2:電阻
PWM:原邊脈寬調變
slope_det:第一比較結果
slope_en:第二比較結果
sw_ctl:開關控制信號
SW1,SW2:開關
VBUS:输出電壓
VIN:輸入電壓
vin_div:分壓電壓
vin_div_lpf:濾波電壓
vin_div_lpf_shift:第一移位位準
vin_div_shift:第二移位位準
vin_low:输入电压检测信号
vref_scp:基準電壓

Claims (13)

  1. 一種快充協定晶片，其特徵在於，包括：
    內部供電模組，被配置為基於所述快充協定晶片的輸入電壓，產生用於對所述快充協定晶片的內部電路供電的內部供電電壓；
    功率電力MOS場效電晶體，連接在所述內部供電模組與所述快充協定晶片的內部供電引腳之間；以及
    斜率檢測模組，被配置為檢測所述快充協定晶片的輸入電壓的變化斜率，並基於所述快充協定晶片的輸入電壓的變化斜率來控制所述功率電力MOS場效電晶體的導通與關斷。
  2. 如請求項1所述的快充協定晶片，其中，所述斜率檢測模組進一步被配置為：
    在所述快充協定晶片的輸入電壓的負斜率大於負斜率閾值時，控制所述功率電力MOS場效電晶體從導通變為關斷。
  3. 如請求項1所述的快充協定晶片，其中，所述斜率檢測模組進一步被配置為：
    在所述快充協定晶片的輸入電壓的正斜率大於正斜率閾值時，控制所述功率電力MOS場效電晶體從關斷變為導通。
  4. 如請求項1或2所述的快充協定晶片，其中，所述斜率檢測模組包括：
    分壓單元，被配置為通過對所述快充協定晶片的輸入電壓進行分壓，產生分壓電壓；
    濾波單元，被配置為通過對所述分壓電壓進行濾波，產生濾波電壓；
    移位單元，被配置為通過分別對所述濾波電壓和所述分壓電壓進行位準移位，產生第一移位位準和第二移位位準；
    第一比較器，被配置為通過對所述第一移位位準和所述第二移位位準進行比較，產生第一比較結果；
    第二比較器，被配置為通過對所述分壓電壓和基準電壓進行比較，產 生第二比較結果；以及
    邏輯單元，被配置為基於所述第一比較結果和所述第二比較結果，產生用於控制所述功率電力MOS場效電晶體的導通與關斷的開關控制信號。
  5. 如請求項4所述的快充協定晶片，其中，所述移位單元包括：
    第一移位支路，包括第一開關和第一電阻，被配置為在所述第一開關處於導通狀態和處於關斷狀態時，分別對所述濾波電壓進行不同的位準移位；以及
    第二移位支路，包括第二開關和第二電阻，被配置為在所述第二開關處於導通狀態和處於關斷狀態時，分別對所述分壓電壓進行不同的位準移位；其中，
    所述第一開關和所述第二開關的導通與關斷由所述功率電力MOS場效電晶體的開關控制信號控制。
  6. 如請求項5所述的快充協定晶片，其中，所述第一移位支路還包括第一電流源和第一電晶體，其中，所述第一電流源連接在所述快充協定晶片的內部供電引腳和所述第一電阻之間，所述第一電晶體的源極和汲極分別連接到所述第一電阻和參考地，所述第一電晶體的閘極接收所述濾波電壓；並且，
    所述第二移位支路還包括第二電流源和第二電晶體，其中，所述第二電流源連接在所述快充協定晶片的內部供電引腳和所述第二電阻之間，所述第二電晶體的源極和汲極分別連接到所述第二電阻和參考地，所述第二電晶體的閘極接收所述分壓電壓。
  7. 如請求項6所述的快充協定晶片，其中，
    當所述功率電力MOS場效電晶體的開關控制信號處於高位準時，所述第一開關處於關斷狀態，所述第二開關處於導通狀態；
    當所述功率電力MOS場效電晶體的開關控制信號處於低位準時，所述第一開關處於導通狀態，所述第二開關處於關斷狀態。
  8. 如請求項4所述的快充協定晶片，其中，當所述分壓電壓比所述濾波電壓小第一預設閾值、所述第二移位位準小於所述第一移位位準、所述第一比較結果處於高位準、且所述第二比較結果處於高位準時，所述功率電力MOS場效電晶體的開關控制信號處於高位準，所述功率電力MOS場效電晶體處於關斷狀態。
  9. 如請求項4所述的快充協定晶片，其中，當所述分壓電壓比所述濾波電壓大第二預設閾值、所述第二移位位準大於所述第一移位位準、且所述第一比較結果處於低位準時，所述功率電力MOS場效電晶體的開關控制信號處於低位準，所述功率電力MOS場效電晶體處於導通狀態。
  10. 如請求項5所述的快充協定晶片，其中，當所述功率電力MOS場效電晶體處於導通狀態、所述第一開關處於導通狀態、所述第二開關處於關斷狀態、所述分壓電壓等於所述濾波電壓時，所述第二移位位準大於所述第一移位位準，所述第一比較結果處於低位準，所述第二比較結果與所述分壓電壓和所述基準電壓有關。
  11. 如請求項6所述的快充協定晶片，其中，所述負斜率閾值是根據以下公式確定的：
    Figure 111124609-A0101-13-0003-15
    其中，k thn 為所述負斜率閾值，I0為所述第一電流源或所述第二電流源提供的電流值，R2為所述第二電阻的電阻值，Rlp和Clp分別為所述濾波模組中包括的電阻的電阻值和電容的電容值，Rup和Rdw分別為所述分壓模組中包括的、分別連接至所述輸入電壓和參考地的電阻的電阻值。
  12. 如請求項5所述的快充協定晶片，其中，所述正斜率閾值是根據以下公式確定的：
    Figure 111124609-A0101-13-0003-16
    其中，k thp 為所述正斜率閾值，I0為所述第一電流源或所述第二電流源 提供的電流值，R1為所述第一電阻的電阻值，Rlp和Clp分別為所述濾波模組中包括的電阻的電阻值和電容的電容值，Rup和Rdw分別為所述分壓模組中包括的、分別連接至所述輸入電壓和參考地的電阻的電阻值。
  13. 一種快充協定系統，其特徵在於，包括如請求項1至12中任一項所述的快充協定晶片。
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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5400449B2 (ja) * 2009-04-07 2014-01-29 富士通テン株式会社 電源回路
US9312844B2 (en) * 2012-11-15 2016-04-12 Microchip Technology Incorporated Slope compensation module
KR101796811B1 (ko) * 2013-05-23 2017-11-13 매그나칩 반도체 유한회사 램프 회로 및 그의 dc-dc 컨버터
US9450487B2 (en) * 2013-07-17 2016-09-20 Texas Instruments Incorporated DC to DC converter
CN105048790B (zh) * 2015-07-22 2017-12-05 深圳市稳先微电子有限公司 功率管控制系统和用于驱动外置功率管的驱动电路
CN108900069B (zh) * 2018-07-05 2020-05-19 电子科技大学 一种基于占空比的自适应二次斜坡补偿电路
CN111106660A (zh) * 2020-01-13 2020-05-05 深圳市助尔达电子科技有限公司 高集成控制芯片及具有它的电源电路
CN111342675A (zh) * 2020-04-14 2020-06-26 深圳市助尔达电子科技有限公司 一种智能集成控制器及具有它的电源电路
CN113809901A (zh) * 2021-08-16 2021-12-17 西安拓尔微电子有限责任公司 瞬态增强电路

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