控制電路和電子系統的制作方法
【專利摘要】本申請涉及控制電路和電子系統。除其他情況之外，本實用新型討論了控制電路，例如轉換電路，所述控制電路被配置為當第一晶體管接收的第一電壓超過所述第一晶體管或第二晶體管中的至少一個的額定電壓時，減小所述第一晶體管和所述第二晶體管的電壓應力。
【專利說明】控制電路和電子系統
【技術領域】
[0001]本申請討論了電子電路，且更特別地討論了用于對電子電路進行過應力保護的裝置。
【背景技術】
[0002]在特定應用中，通路門用于在電子設備的兩個節點之間傳遞信號。例如，通路門可用于從電子設備(例如，便攜電子設備)向連接到該電子設備上的附屬設備傳遞信號。通路門可用于在兩個設備間傳遞模擬信號(例如，模擬音頻信號)。通路門控制電路的設計標準影響通路門在不引入失真的情況下傳遞特定模擬信號的表現，以及當該通路門被禁用時將兩個節點彼此隔離開的表現。某些模擬通路門和相應的通路門控制單元使用高電壓工藝制作使得該通路門和控制電路能夠承受高電壓信號的接收。這樣的高壓器件和制作這樣的器件的工藝會增加使用這些器件的產品的成本。
實用新型內容
[0003]除其他情況之外，本實用新型討論了一種控制電路和電子系統，其使用低電壓控制元件來控制通路門，使得施加到所述通路門上的信號能夠超過所述低電壓控制元件的額定電壓，且該控制電路的結構能夠避免對所述低電壓控制元件造成過電壓應力。
[0004]除其他情況之外，本實用新型討論了電壓過應力保護，使得低電壓元件能夠用于易受能使低電壓元件產生應力的電壓的影響的電路中(例如，通路門電路的電壓轉換器)。
[0005]根據一個方面，提供了一種控制電路，所述控制電路被配置為連接到模擬通路門的控制節點處，所述模擬通路門被配置為響應于控制信號的第一狀態將第一節點隔離于第二節點且響應于所述控制信號的第二狀態將所述第一節點連接到所述第二節點處，所述控制電路可包括:第一晶體管，所述第一晶體管被配置為接收第一電壓且在所述第二狀態下將所述第一電壓連接到所述模擬通路門的所述控制節點處，其中，所述第一電壓參考所述第一節點處的電壓；第二晶體管，所述第二晶體管連接到所述第一晶體管和所述通路門的所述控制節點之間，且被配置為當所述控制信號處于所述第二狀態時作為源極跟隨器工作，以當所述第一電壓超過所述第一晶體管或所述第二晶體管中的至少一個的額定電壓時減小所述第一晶體管和所述第二晶體管的電壓應力；第三晶體管，所述第三晶體管連接到所述第二晶體管和參考電壓之間；其中，所述第一晶體管的控制節點和所述第二晶體管的控制節點被配置為接收第二電壓；其中，所述第三晶體管的控制節點被配置為接收所述控制信號的表示；以及其中，所述第二晶體管和所述第三晶體管被配置為在所述第一狀態下將所述模擬通路門的所述控制節點連接到所述參考電壓上。
[0006]根據另一方面，提供了一種系統。所述系統可包括:通路門晶體管，用于響應于控制信號的第一狀態將第一節點隔離于第二節點且響應于所述控制信號的第二狀態將所述第一節點連接到所述第二節點處；以及控制電路，被配置為接收所述控制信號，所述控制電路包括:第一晶體管，被配置為接收第一電壓且在第二狀態下將所述第一電壓連接到所述通路門晶體管的所述控制節點處，其中，所述第一電壓參考所述第一節點處的電壓；第二晶體管，所述第二晶體管連接到所述第一晶體管和所述通路門晶體管的所述控制節點之間，且被配置為當所述控制信號處于所述第二狀態時作為源極跟隨器工作以當所述第一電壓超過所述第一晶體管或所述第二晶體管中的至少一個的額定電壓時減小所述第一晶體管和所述第二晶體管的電壓應力；第三晶體管，連接到所述第二晶體管和參考電壓之間，其中，所述第一晶體管的控制節點和所述第二晶體管的控制節點被配置為接收第二電壓；其中，所述第三晶體管的控制節點被配置為接收所述控制信號的表示；以及其中，所述第二晶體管和所述第三晶體管被配置為在第一狀態下將所述通路門晶體管的所述控制節點連接到所述參考電壓上。
[0007]在某些示例中，控制電路可以包括第一晶體管，所述第一晶體管被配置為接收第一電壓且將所述第一電壓連接到處于第二狀態的模擬通路門的控制節點處，其中，所述第一電壓參考所述模擬通路門的第一節點處的電壓。所述控制電路進一步可以包括第二晶體管，所述第二晶體管連接到所述第一晶體管和所述模擬通路門的所述控制節點處且被配置為當控制信號處于第二狀態時作為源極跟隨器工作，以當所述第一電壓超過所述第一或第二晶體管中的至少一個的額定電壓時減小所述第一和第二晶體管的電壓應力。
[0008]在特定示例中，所述控制電路包括第三晶體管，所述第三晶體管連接到所述第二晶體管和參考電壓上。所述第一晶體管的控制節點和所述第二晶體管的控制節點可被配置為接收第二電壓。所述第三晶體管的控制節點可被配置為接收所述控制信號的表示。所述第二晶體管和所述第三晶體管可被配置為處于第一狀態時將所述模擬通路門的所述控制節點連接到所述參考電壓上。
[0009]本實用新型的控制電路和電子系統使用低電壓控制元件來控制通路門(如，模擬通路門)，使得施加到所述通路門上的信號能夠超過所述低電壓控制元件的額定電壓，且該控制電路的結構能夠避免對所述低電壓控制元件造成過電壓應力。
[0010]此概述意在提供本專利申請主題的概述。并不旨在提供本實用新型專用的或全面的說明。【具體實施方式】的包含用于提供有關本專利申請的更多信息。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]在附圖(其不一定按比例繪制)中，相同的附圖標記可在不同的視圖中描述相似的部件。具有不同字母后綴的相似附圖標記可表示同類部件的不同例子。附圖以示例而非限制的方式大體示出了本文中所論述的各個示例。
[0012]圖1大體示出了包含一個示例轉換器的通路門系統；
[0013]圖2A和2B大體示出了包含一個控制NMOS通路門的示例轉換器的通路門系統的簡化的電路圖；
[0014]圖3大體示出了一個示例轉換器；
[0015]圖4大體示出了一個示例兩級電荷泵，該兩級電荷泵包括用以避免示例轉換器輸出組件的過電壓應力的電路系統。
【具體實施方式】
[0016]本
【發明者】認識到高電壓轉換器的裝置和方法，該高電壓轉換器使用低電壓控制元件來控制通路門(如，模擬通路門)，使得施加到所述通路門上的信號能夠超過所述低電壓控制元件的額定電壓，且該控制電路的結構能夠避免對所述低電壓控制元件造成過電壓應力。在特定示例中，這樣的高壓轉換器能夠用于音頻選擇開關(包括恒定柵源電壓(Ves)的音頻選擇開關)，且能夠得到比使用高電壓元件的選擇開關具有更小的電容量和更高的帶寬的更小的開關。
[0017]圖1大體示出了通路門系統100，所述通路門系統100包括通路門101和示例轉換的102。在特定示例中，所述通路門101可包括金屬氧化物半導體場效型晶體管(M0SFET)。通路門101的工作能夠響應于在所述通路門101的控制節點(例如，MOSFET的柵極節點)處接收到的信號。
[0018]在第一工作狀態，所述通路門101能夠將第一節點(A)隔離于第二節點(B)。在第二狀態，所述通路門101能夠提供低阻抗通路以將所述第一節點(A)與所述第二節點(B)進行連接。在某些包括晶體管通路門的示例中，所述通路門101的工作可取決于所述節點(A，B)中的一個與所述通路門101的所述控制節點之間的電壓。
[0019]在特定示例中，所述轉換器102能夠控制所述通路門101的所述控制節點處的電壓，以當所述第一或第二節點(A，B)中的至少一個的信號明顯變化時仍保持所述通路門101的狀態。在特定示例中，所述轉換器102能夠接收第一電源電壓(VlimX第二電源導軌(或參考電位)(N_)，以及命令輸入端(例如，通路門使能輸入端(ENABLE))。所述轉換器102能夠向所述通路門101的所述控制節點提供所述通路門使能輸入端(ENABLE)的信號表示，以使所述通路門101能夠響應于所述信號的狀態。
[0020]在特定示例中，所述第一電源電壓(VKm)表示可提供給所述轉換器102的最高電壓，且所述第二電源導軌(NKm)表示可提供給所述轉換器102的最低電壓。在某些示例中，所述第一電源導軌(VkaiJ可連接到一電源電壓上，且所述第二電源導軌(NkaiJ可接地。
[0021]在特定示例中，所述轉換器102可包括電源104和輸出電路106，所述電源104能夠將所述通路門101的所述控制節點保持在合適的電壓電平上，所述輸出電路106用于驅動所述通路門101的所述控制節點。在特定示例中，所述轉換器102的所述電源104可包括能夠提供第一電壓(Vep)的第一電源和能夠提供第二電壓(Vav2)的第二電源。在特定示例中，所述電源104可包括能夠提供所述第一電壓(Vcp)的電荷泵和能夠提供所述第二電壓(Vav2)的另一電源。在某些示例中，所述電源104可包括能夠提供所述第一電壓(Vcp)和所述第二電壓(Vav2)的兩級電荷泵。在特定示例中，所述電源104或其一部分，能夠從所述轉換器102中分離出來。
[0022]在特定示例中，所述轉換器102可包括輸出電路106，所述輸出電路106被配置為接收第一電壓(Vct)和第二電壓(Vav2)15所述輸出電路106能夠響應于所述通路門使能輸入端(ENABLE)的狀態且在使能輸入端(ENABLE)的信號狀態所選擇的狀態下，在足夠的電壓下驅動所述通路門101的所述控制節點以使所述通路門101工作。
[0023]在特定示例中，所述輸出電路106可包括具有給定額定電壓(如，5伏的額定電壓)的電路元件，意味著超過所述給定額定電壓的電壓能夠引起所述元件的電壓應力。在特定的額定系統中，在超過元件的給定額定電壓下使用該元件能夠減少所述元件的工作壽命。將元件的工作擴展到高于該元件的額定電壓的電壓下，在特定示例中，能夠嚴重妨礙所述元件的預想工作。[0024]在特定示例中，所述轉換器102能夠引入偏移于所述通路門101的第一或第二節點(A，B)處接收到的電壓的電壓。在特定示例中，這樣的電壓可出現在所述通路門101的所述控制節點處且能夠連接到所述電源104和所述輸出電路106的元件上。這些電壓能夠高于許多普通的低成本電路元件的額定電壓，所述普通的低成本電路元件包括所述電源104和所述輸出電路106的低成本電路元件。
[0025]圖2A和圖2B大體示出了通路門系統200的簡化的電路圖，所述通路門系統200包括示例轉換器202，所述轉換器202響應于通路門使能輸入端(ENABLE)的狀態以控制NMOS通路門晶體管201處于低阻抗狀態(或者說“導通”狀態，如圖2A)和高阻抗狀態(或者說“斷開”狀態，如圖2B)。所述通路門系統200可包括通路門晶體管201和轉換器202。在特定示例中，所述轉換器202可包括輸出電路206，所述輸出電路206包括具有低于期望施加到所述轉換器102上的電壓的額定電壓的元件。
[0026]圖2A大體示出了包括示例轉換器202的通路門系統200的簡化的電路。所述轉換器202能夠在所述通路門使能輸入端(ENABLE)處接受高電平狀態的信號。所述通路門使能輸入端(ENABLE)可以連接到電源204 (如，電荷泵)上以便當所述信號的狀態為高電平時，啟動所述電源204。在特定示例中，與所述通路門使能輸入端(ENABLE)接收到的信號不同的信號，能夠用于啟動和禁用所述電源204。所述通路門使能輸入端(ENABLE)的高電平信號能夠通過使用第一和第二開關208、209將所述電源204的公共節點連接到所述通路門系統200的所述第一和第二節點(A、B)中的至少一個處。在特定示例中，所述通路門晶體管201的主體能夠通過第一和第二開關208、209連接到所述電源204的公共節點和所述通路門系統200的第一和第二節點(A、B)處。所述通路門系統200在低阻抗狀態下的如此配置能夠允許所述電源204的輸出端提供第一電壓(VCP)，所述第一電壓(Vcp)跟隨且偏移于所述第一節點或第二節點(A、B)處的電壓。在一個示例中，第三開關210能夠將所述電源204的所述主體隔離于地或第二電源導軌(未示出)。
[0027]在特定 示例中，所述輸出電路206可包括反相器212和第一分流電路214。所述反相器響應于所述通路門使能輸入端(ENABLE)處的信號狀態對第一分流電路進行控制。所述第一分流電路214可包括第一晶體管218、第二晶體管219和第三晶體管220，且所述第一分流電路214被配置為控制所述通路門晶體管201的所述控制節點處的電壓電平。
[0028]在特定示例中，所述輸出電路206可包括第二分流電路216。所述第二分流電路可包括第四晶體管221和第五晶體管222。在特定示例中，當所述通路門系統200處于高阻抗狀態時，所述第二分流電路216能夠將所述電源204的輸出接地。另外，所述第二和第四晶體管219、221的配置可允許所述通路門系統200傳遞信號，所述信號能夠在輸出電路元件上不產生過電壓應力的情況下引起超過輸出電路元件的額定電壓的電壓。
[0029]例如，參照圖2A，隨著所述通路門使能輸入端(ENABLE)接收高電平狀態的信號，電源204能夠被啟動且提供第一電壓(Vcp)和第二電壓(Vcp72 )。在某些示例中，所述電源204可包括兩級電荷泵以使得所述第二電壓(Vav2)由所述兩級電荷泵的第一級提供且為所述第一電壓(Vct)的大約一半。在特定示例中，所述第一電壓(Vav2)能夠由所述兩級電荷泵的所述第二級提供。作為給定電壓(Va^Vav2)的結果，所述第一晶體管218 (PM0S晶體管)能夠接收所述第二電壓(Vav2)且能夠處于低阻抗狀態。因此，所述第一晶體管218能夠將所述通路門晶體管201的所述控制節點連接到所述第一電壓(Vcp)上。由于所述第一電壓(Vcp)能夠以一預定的偏移量跟隨所述通路門系統200的所述第一或第二節點(A、B)處的信號，所述通路門晶體管201的柵源電壓(Ves)能夠大致恒定，這就使得所述通路門晶體管201能夠引入稍許失真甚至不引入失真。在特定示例中，所述電源204的相同連接能夠導致所述電源204的輸出端處的所述第一電壓(Vcp)超過所述輸出電路206的所述晶體管218、219、220、221、222的額定電壓。如上簡述，所述第二和第四晶體管219、221能夠作用以消除或減少所述輸出電路206的所述晶體管220、222的過電壓應力。通過限制所述第一晶體管218的所述柵源電壓，用所述第一電壓(Vav2)對所述第一晶體管218進行偏置提供所述第一晶體管218的自應力保護。
[0030]為說明所述通路門系統200的應力保護，考慮以下非限制示例。所述輸出電路元件的額定電壓為5伏。在所述第一節點(A)處的信號包括具有3伏的峰峰電壓和1.5伏的偏移的正弦信號。所述電源204被配置為提供比所述公共電源(COMps)高4伏的第一電壓(Vcp)和比所述公共電荷泵(COMps)高2伏左右的第二電壓(VCP/2)。當所述第一節點(A)處的所述信號達到最大值時，所述電源204的輸出相對于地約為7伏。隨著所述通路門晶體管201處于低阻抗狀態，所述通路門晶體管201的所述控制節點經由所述第一晶體管218后大約為7伏。由于所述通路門使能輸入端(ENABLE)處于高邏輯電平，所述第三和第五晶體管220、222的所述控制節點為低電平且因此所述第三和第五晶體管220、222處于高阻抗狀態。所述第二和第四晶體管219、221能夠接收所述第二電壓(Vav2)且處于源極跟隨器狀態以使得通過所述第三晶體管和所述第五晶體管220、222的電壓約為所述第二電壓(VCP/2)，或者更具體地，約為所述第二電壓(VCP/2)減去晶體管閾值電壓。因此，在本例中，通過所述第二和第四晶體管219、221的電壓可被限制在2伏左右且通過所述第三和第五晶體管220、222的電壓被限制在5伏左右。在某些示例中，所述第二和第四晶體管219、221能夠限制所述第三和第五晶體管220，、222的漏源電壓(Vds)以使得所述輸出電路206的所述晶體管
218、219、220、221、222能夠提供期望的功能且在高電壓下工作，避免過電壓應力。另外，所述輸出電路206的所述晶體管218、219、220、221、222可為低壓晶體管，與高壓裝置相比，所述低壓晶體管價格更低且使用的制造資源較少。
[0031]圖2B大體示出了所述通路門系統200的簡化的電路圖，當所述通路門晶體管201轉換至或處于低阻抗狀態，所述通路門系統200包括一個示例轉換器202。所述轉換器202能夠接收所述通路門使能輸入端(ENABLE)的低電平狀態的信號。所述通路門的使能輸入端(ENABLE)可連接到所述電源204上以使得當所述通路門使能輸入端(ENABLE)的狀態為低電平時，禁用電源204。所述通路門使能輸入端(ENABLE)的低電平信號能夠通過所述第一和第二開關208、209將所述電源204的公共節點(COMps)隔離于所述通路門系統200的第一和第二節點(A、B)。
[0032]在特定示例中，所述輸出電路206包括第一分流電路214。所述第一分流電路包括第一晶體管218、第二晶體管219和第三晶體管220且能夠控制所述通路門晶體管201的所述控制節點處的電壓電平。在特定示例中，所述輸出電路206包括第二分流電路216。所述第二分流電路216包括第四晶體管221和第五晶體管222。當所述通路門系統200處于高阻抗狀態時，所述第二分流電路216能夠將所述電壓204的所述輸出接地。另外，所述第二和第四晶體管219、221被配置為為允許所述通路門系統200傳遞信號，所述信號能夠在輸出電路元件上不產生過電壓應力的情況下引起超過輸出電路元件的額定電壓的電壓。[0033]例如，隨著所述通路門使能輸入端(ENABLE)接收高電平狀態的信號，所述電源204能夠被啟動且提供第一電壓(Vcp)和第二電壓(VCP/2)。在某些示例中，所述電源204包括兩級電荷泵使得所述第二電壓(Vav2)由所述兩級電荷泵的第一級提供且為所述第一電壓(Vct)的大約一半。所述第一電壓(Vct)能夠由所述兩級電荷泵的所述第二級提供。當接收所述通路門使能輸入端(ENABLE)的低電平狀態信號時，所述電源204能夠被禁用。在特定示例中，當所述電源被禁用時，所述電源204的所述第一級可隔離于所述第二級。由于所述第一電壓(Vct)以一預定的偏移值跟隨所述通路門晶體管201的所述第一和第二節點(A、B)處的信號，所述電源204的輸出端的電壓能夠超過所述輸出電路206的所述晶體管218、
219、220、221、222 的額定電壓。
[0034]如上所述，所述轉換器202的所述輸出電路206的所述第二和第四晶體管219、221作用以消除或減少所述輸出電路206的所述晶體管218、219、220、221、222的過電壓應力。當所述通路門晶體管201被禁用時，所述通路門晶體管201的所述控制節點可通過所述輸出電路206的所述第二和第三晶體管219、220被下拉到地。提供所述第一電壓(Vcp)的電源輸出端可使用所述輸出電路206的所述第四和第五晶體管221、222被下拉到地。由于所述第一電壓(Vct)被拉低，第六晶體管223能夠將所述第二電壓(Vav2)連接到所述通路門系統200的第一電源導軌(VeaiJ上。在特定示例中，當所述通路門晶體管201被禁用時，所述第三開關210能夠將所述通路門晶體管201的主體部分接地。在特定示例中，地電位可為低電壓鑒別器的輸出。所述低電壓鑒別器能夠接收接地電位和所述第一和第二節點(A，B)處的一個或多個電壓且能夠將最低電位連接到所述低電壓鑒別器的輸出端。在特定示例中，所述第六晶體管223可為兩級電荷泵的一部分。在某些示例中，包括所述兩級電荷泵的所述電源204可隔離于所述轉換器202。在某些示例中，所述第二分流電路216可為所述電源204的一部分。
[0035]圖3大體示出了一個示例轉換器302的一部分，所述轉換器302包括第一、第二和第三反相器325、326、312，轉換器網絡328，以及輸出電路306。在特定示例中，所述反相器302可接收第一電源導軌(Vka1L)、第二電源導軌(Nea1L)、第一電壓(vCP)、第二電壓(VCP/2)和地(GND)0所述反相器302能夠提供兩個輸出端(OUT、GATE DRV)。第一輸出端(OUT)具有接近所述第一電源導軌上的電壓的高電平邏輯狀態和接近所述第二電源導軌(NKm)的低電平邏輯狀態。第二輸出端(GATE DRV)具有接近第一電壓(Vcp)的高電平邏輯狀態和接近所述第二電源導軌(NKm)處的電壓的低電平邏輯狀態。
[0036]在特定示例中，所述輸出電路306包括第一晶體管318、第二晶體管319和第三晶體管320。當所述使能輸入端(ENABLE、EMSLE)處于第一狀態時，所述晶體管319、320允許所述第二輸出(GATE DRV)跟隨所述第一電壓(Vcp)的電壓。在一個示例中，所述第一晶體管318和所述第二晶體管319的所述控制節點能夠接收所述第二電壓(VCT/2)。在某些示例中，通過一電壓源提供所述第二電壓(Vcp72)，所述電壓源獨立于能夠提供所述第一電壓(Vcp)的電壓源。在特定示例中，使用能夠提供所述第一電壓(Vct )的電源提供所述第二電壓(Vcp72 )。在特定示例中，在第一狀態，所述第二電壓(Vav2)相比于所述第一電壓(Vct)低了一預定值。因此，所述第二輸出(GATE DRV)能夠通過所述第一晶體管318被拉至所述第一電壓(VCP)。
[0037]所述第二晶體管319在所述第一狀態下可作為源極跟隨器工作且所述第三晶體管320可處于高阻抗狀態。在特定示例中，所述第一電壓(Vct)能夠超過在所述第一狀態的所述輸出電路306的晶體管318、319、320中的每一個的額定電壓。然而，由于所述第二晶體管319可作為源極跟隨器工作，所述第一電壓(Vcp)能夠超過所述輸出電路306的所述晶體管318、319、320的額定電壓且不引起過電壓應力。通過將所述第二晶體管319和所述第三晶體管320之間的節點保持在低于所述第二電壓(Vav2)的電壓水平，所述第二晶體管319能夠避免所述輸出電路306的所述晶體管318、319、320受到過電壓應力。在特定示例中，低于所述第二電壓(Vav2)的電壓值可接近于所述第二晶體管319的閾值電壓。可以在第一狀態下選擇第二電壓(Vav2)以保持所述第一晶體管318處于低阻抗狀態，且當所述第一電壓高于每個晶體管額定電壓時，將通過所述輸出電路306的所述晶體管318、319、320中的每一個的電壓保持在它們各自的額定電壓內。
[0038]當所述互補使能輸入端(ENABLE、ENABLE)的信號轉變為與禁用所述通路門晶體管相關聯的第二狀態時，所述第二和第三晶體管319、320能夠將所述第二輸出(GATE DRV)拉至所述第二電源導軌(N_)。在特定環境下，當所述互補使能輸入端(ENABLE、ENABLE)轉變為第二狀態時，所述第二輸出(GATE DRV)可處于高于所述第二和所述第三晶體管319、320的額定電壓的電壓電平。然而，當所述第三晶體管320從高阻抗狀態轉變為低阻抗狀態時，所述第二輸出端(GATE DRV)的電壓可被所述第二和第三晶體管319，320分壓以避免所述第二或第三晶體管319、320上的過電壓應力。正如以下關于圖4討論的，在第二狀態下通過禁用所述電源提供所述第一電壓(VCP)，能夠避免所述第一晶體管318的過電壓應力。
[0039]在所述第二狀態(禁用狀態)，所述第一電壓(Vct)可為O伏且所述第二電壓(Vav2)可為所述第一電源導軌(VkaiJ處的電壓。在所述第二狀態，所述晶體管318具有能夠使所述第一晶體管318 “截止”的正的柵源電壓。由于所述第一電源導軌(VKm)被施加到所述第二晶體管319的柵極上，所述第二晶體管319可處于“導通”狀態且由于所述第三晶體管320被偏置，所述第二晶體管319的漏極能夠接地。因此，在所述第二狀態下，所述第一、二和第三晶體管318、319、320可具有正的柵源電壓以使得所述第一晶體管318處于“截止”狀態且所述第二和第三晶體管319、320處于“導通”狀態。當所述第一電壓為O伏時，所述電路中沒有過度應力且所述第二輸出(GATE_DRV)可為低電平。
[0040]包括所述第一，第二，和第三晶體管318、319、320的所述轉換器輸出部分306在涉及通路門控制的環境中說明，然而，顯而易見的是在其他的轉換器環境下能夠實現所述輸出部分306提供的應力保護且所述輸出部分306提供的應力保護并不意在限制通路門控制的應用。
[0041]圖4大體示出了兩級電荷泵404的一個示例，所述兩級電荷泵404包括用以避免示例轉換器輸出元件和示例電荷泵輸出元件的過電壓應力的電路系統。在特定示例中，所述電荷泵404包括由互補時鐘輸入(CLOCK、CLOCK)驅動的第一級431和第二級432。在一示例中，所述第一級431能夠提供所述第二電壓(Vav2)且級聯到所述第一級431的所述第二級432能夠提供所述第一電壓(VCP)。在特定示例中，當參考所述電荷泵的公共節點(COM)時，所述第二電壓(VCP/2)為所述第一電壓(Vcp)的大約一半。
[0042]當用于通路門系統(如圖2A和2B所述的系統)并且所述通路門被啟動并處于低阻抗狀態下時，所述電荷泵404的所述第一和第二級431、432可通過第一和第二電荷泵開關434,435的低阻抗狀態連接到一起。在特定示例中，所述第一和第二電荷泵開關434、435包括所示的晶體管(例如，PMOS晶體管)。然而，在不背離本實用新型主題的范圍的條件下，其他的開關也是合理的。
[0043]當所述電荷泵404被禁用時(例如，當所述通路門被禁用時)，使用電荷泵輸出元件(例如，電荷泵輸出晶體管421、422)可將配置為提供所述第一電壓(Vcp)的所述電荷泵輸出端拉至地電平。正如以上參照圖2A所述，當所述通路門被啟動并處于低阻抗狀態時，所述電荷泵404的公共節點(COM)可連接到所述通路門的節點(A、B)的其中一個上。如此，所述第一電壓(Vcp)可處于超過所述電荷泵輸出晶體管421、422的額定電壓的電壓電平上。所述電荷泵404包括第一電荷泵輸出晶體管421和第二輸出晶體管422,所述第一電荷泵輸出晶體管421和所述第二輸出晶體管422被設置為即使所述晶體管具有低于所述第一電壓(Vcp)的可能電平的額定電壓，也要控制所述第一電壓(Vcp)的電平且避免每個晶體管的過電壓應力。
[0044]在特定示例中，當所述電荷泵404被啟動時,所述第一電荷泵輸出晶體管421的所述控制節點能夠沿著所述通路門接收所述第二電壓(Vav2)且作為源極跟隨器工作。因此，通過所述第二電荷泵輸出晶體管422的電壓(如，所述柵源電壓(Vds))可隨著所述第二電壓(Vav2)變化。在特定示例中，所述第二電壓(Vav2)可隨著所述通路門節點處的電壓與所述電荷泵的所述第一級提供的電壓之和而變化。在某些示例中，所述第二電壓(Vav2)可相對于地面(GND)固定。對于兩級電荷泵，可選擇所述第一級提供的電壓以在不使用高壓電荷泵晶體管的情況下保持在所述電荷泵輸出晶體管421、422的額定電壓內。
[0045]在特定示例中，當所述電荷泵404被禁用時，可使用所述第一和第二電荷泵開關434、435將所述電荷泵404的第一級輸出電容(CeP/2)隔離于電荷泵電路的其余部分。另外，所述電荷泵404的公共節點(COM)可接地(例如，使用由所述轉換器的輸出或者所述通路門系統的使能輸入或者其中的代表性信號進行控制的開關)。
[0046]在一個示例中，所述第一電荷泵輸出晶體管421的所述控制節點能夠繼續從所述電荷泵404的所述第一級接收所述電壓(VeP/2)。在特定示例中，利用使能輸入端(ENABLE)處的信號能夠將所述第二電荷泵輸出晶體管422驅動到低阻抗狀態。因此，所述第一電壓(Vcp)下降至地電平(GND)且可被所述第一和第二電荷泵輸出晶體管421、422分壓以避免潛在過電壓應力。當所述第一電壓(Vcp)下降至地電平(GND)時，第三電荷泵開關437能夠將所述電荷泵404的所述第一節點431的分離的輸出端連接到所述第一電源導軌(VKm)上。在特定示例中，通過在所述第一階段電容(Ccp72 )上保留一些電荷，將所述電荷泵404的所述第一級連接到所述第一電源導軌(VeaiJ上能夠減少所述電荷泵404的后續起始且節省能量。
[0047]在特定示例中，所述電荷泵404的公共節點(COM)能夠連接至所述通路門晶體管的阱上。在某些示例中，所述電荷泵的所述第一級的公共節點(COMav2)可選地連接至所述電荷泵的所述公共節點(COM)。在某些示例中，所述電荷泵的所述第一級的所述公共節點(COMav2)可選地連接到所述通路門電路的固定電源上。在特定示例中，可使用連接到系統電源上的分壓器提供所述第二電壓，所述系統電源獨立于所述通路門的節點處的電壓。利用晶體管開關可以控制所述分壓器。
[0048]附加注釋
[0049]在示例I中，控制電路可被配置為連接到模擬通路門的控制節點處，所述模擬通路門被配置為響應于控制信號的第一狀態將第一節點隔離于第二節點且響應于所述控制信號的第二狀態將所述第一節點連接到所述第二節點處。控制電路包括第一晶體管，第二晶體管和第三晶體管，所述第一晶體管被配置為接收第一電壓且在所述第二狀態下將所述第一電壓連接到所述模擬通路門的所述控制節點處，其中，所述第一電壓參考所述第一節點處的電壓，所述第二晶體管連接到所述第一晶體管和所述模擬通路門的所述控制節點之間，且被配置為當所述控制信號處于所述第二狀態時，作為源極跟隨器工作以當所述第一電壓超過所述第一晶體管和所述第二晶體管中的至少一個的額定電壓時減小所述第一晶體管和所述第二晶體管的電壓應力，所述第三晶體管連接到所述第二晶體管和參考電壓上。所述第一晶體管的控制節點和所述第二晶體管的控制節點可被配置為接收第二電壓。所述第三晶體管的控制節點可被配置為接收所述控制信號的表示，以及所述第二晶體管和所述第三晶體管被配置在所述第一狀態下為將所述模擬通路門的控制節點連接到所述參考電壓上。
[0050]在示例2中，示例I中的所述第一電壓可選地被配置為跟隨所述第一節點處的電壓且在所述第二狀態期間以一預定電壓值偏移于所述第一節點處的電壓。
[0051]在示例3中，示例1-2中的任一個或多個所述控制電路可選地包括被配置為提供所述預定電壓的電荷泵。
[0052]在示例4中，示例1-3中的任一個或多個所述的電荷泵可選地被配置為提供所述第二電壓的至少一部分。
[0053]在示例5中，示例1-4中的任一個或多個所述的第二電壓可選地以所述預定電壓的大約一半偏移于所述第一電壓。
[0054]在示例6中，示例1-5中的任一個或多個所述的控制電路可選地包括連接到所述第一節點處的所述電荷泵，所述電荷泵被配置為提供所述第一電壓的至少一部分。
[0055]在示例7中，示例1-6中的任一個或多個所述控制電路可選地包括被配置為提供所述第二電壓的電壓源。
[0056]在示例8中，示例1-7中的任一個或多個所述控制電路可選地包括分壓器和晶體管，所述分壓器和所述晶體管被配置為提供與所述第一節點或所述第二節點處的電壓無關的所述第二電壓。
[0057]在示例9中，示例1-8中的任一個或多個所述的電荷泵可選地包括第一級和第二級，所述第一級被配置為提供所述第二電壓，所述第二級被配置為提供所述第一電壓的至少一部分。
[0058]在示例10中，示例1-9中的任一個或多個所述的電荷泵可選地包括連接到所述第二級的輸出端處的第一晶體管和連接到所述第一晶體管和地之間的第二晶體管，其中，所述電荷泵的所述第一晶體管和所述第二晶體管被配置為在所述第一狀態期間將所述第二級的所述輸出拉到地電平。
[0059]在示例11中，示例1-10中的任一個或多個所述的電荷泵可選地包括第三和第四晶體管，所述第三晶體管和所述第四晶體管被配置為在所述第一狀態期間將所述第一級的輸出端隔離于所述第二級。
[0060]在示例12中，示例1-11中的任一個或多個所述的電荷泵可選地包括第五晶體管，所述第五晶體管具有連接到所述第二級的所述輸出端處的控制節點，其中，所述第五晶體管被配置為將所述第一級的所述輸出端連接到所述控制電路的電源導軌上。[0061]在示例13中，一種用于控制模擬通路門的方法，所述模擬通路門被配置為響應于控制信號的第一狀態將第一節點隔離于第二節點且響應于所述控制信號的第二狀態將所述第一節點連接到所述第二節點處，所述方法包括響應于所述控制信號的所述第二狀態，使用第一晶體管將第一電壓連接到所述模擬通路門的控制節點處，所述第一電壓以一預定電壓值偏移于所述第一節點的電壓，當所述控制信號處于所述第二狀態時，將第二晶體管作為源極跟隨器以當所述第一電壓超出所述第一晶體管和所述第二晶體管中的至少一個的額定電壓時減小所述第一晶體管和所述第二晶體管的電壓應力，當所述控制信號處于所述第二狀態時在所述第一晶體管和所述第二晶體管的控制節點處接收的第二電壓，在第三晶體管上接收所述控制信號的表示，且當所述控制信號處于所述第一狀態時通過使用所述第二晶體管和所述第三晶體管，將所述模擬通路門的所述控制節點連接到參考電壓上。
[0062]在示例14中，示例1-13中任一個或多個中的接收所述第一電壓可選地包括計算第一預定電壓和所述第一節點處的電壓之和以提供所述第一電壓。
[0063]在示例15中，示例1-14中的任一個或多個中的接收所述第二電壓可選地包括計算第二預定電壓和所述第一節點處的電壓之和以提供所述第二電壓。
[0064]在示例16中，示例1-15中任一個或多個所述的第二預定電壓可選地為所述第一預定電壓的大約一半。
[0065]在示例17中，示例1-16中的任一個或多個所述的方法可選地包括使用電荷泵的第一級提供所述第二預定電壓，且使用所述電荷泵的第二級提供所述第一預定電壓。
[0066]在示例18中,將所述模擬通路門的所述控制節點連接到示例1-17中的任一個或多個所述的參考電壓上可選地包括使用第三晶體管和第四晶體管將所述電荷泵的所述第一級隔離于所述電荷泵的所述第二級，在第五晶體管的控制節點處接收所述第一電壓，使用所述第五晶體管和第六晶體管將所述電荷泵的第二級的輸出端連接到所述參考電壓上，所述電荷泵的所述第二級的所述輸出端被配置為提供所述第一電壓，且在所述控制信號處于第一狀態期間，使用第七晶體管將所述電荷泵的所述第一級的輸出端連接到所述控制電路的電源導軌上，所述第七晶體管的控制柵連接到所述電荷泵的所述第一級的所述輸出端處。
[0067]在示例19中，示例1-18中的任一個或多個中的接收所述第二電壓可選地包括接收與所述第一節點處的電壓無關的第二電壓。
[0068]在示例20中，示例1-4中的任一個或多個中的接收所述第二電壓可選地包括由連接到第三晶體管上的分壓器提供所述第二電壓，其中，所述第三晶體管被配置為當所述控制信號處于所述第二狀態時，將所述分壓器連接到電源和地之間。
[0069]在示例21中，一種系統包括通路門晶體管和控制電路，所述通路門晶體管被配置為響應于所述控制信號的第一狀態將第一節點隔離于第二節點且響應于所述控制信號的第二狀態將所述第一節點連接到所述第二節點處，所述控制電路被配置為接收所述控制信號，所述控制電路包括第一晶體管，第二晶體管和第三晶體管，所述第一晶體管被配置為在所述第二狀態下接收第一電壓且將所述第一電壓連接到所述通路門晶體管的所述控制節點處，其中，所述第一電壓參考所述第一節點處的電壓，所述第二晶體管連接到所述第一晶體管和所述通路門的所述控制節點之間且被配置為當所述控制信號處于第二狀態時，作為源極跟隨器工作以當所述第一電壓超過所述第一晶體管和所述第二晶體管中的至少一個的額定電壓時減小所述第一晶體管和所述第二晶體管的電壓應力，所述第三晶體管與連接到所述第二晶體管和參考電壓之間。所述第一晶體管的控制節點和所述第二晶體管的控制節點被配置為接收第二電壓。所述第三晶體管被配置為接收所述控制信號的表示。所述第二晶體管和所述第三晶體管被配置為在第一狀態下將所述通路門的所述控制節點連接到所述參考電壓上。
[0070]上述【具體實施方式】包括對附圖的參考，附圖形成【具體實施方式】的一部分。附圖以舉例說明的方式示出了本實用新型能夠用以實踐的具體實施例。于此，這些實施例也稱為“示例”。本申請所涉及到的所有出版物、專利以及專利文件全部作為本實用新型的參考內容，盡管它們是分別加以參考的。如果本申請與參考文件之間存在使用差別，則參考文件的使用應視為本申請使用的補充；若二者之間存在不可調和的差異，則以本申請的使用為準。
[0071]在本申請中，與專利文件通常使用的一樣，術語“一”或“某一”表示包括一個或兩個以上，不同于“至少一個”或“一個或更多”的其它例子或用法。在本申請中，除非另外指明，否則使用術語“或”指無排他性的或者是，“A或B”包括:“A但不是B”、“B但不是A”以及“A和B”。在所附的權利要求中，術語“包含”和“在其中”等同于各個術語“包括”和“其中”的通俗英語而使用。而且，在下述權利要求中，術語“包含”和“包括”是開放性的，即，包括除了權利要求中這樣的術語之后所列出的那些要素以外的要素的系統、裝置、物品或步驟，依然視為落在該項權利要求的范圍之內。而且，在下述權利要求中，術語“第一”、“第二”和“第三”等僅僅用作標識，并非對其對象有數量要求。
[0072]以上實施方式旨在解釋說明而非限制。在其它示例中，以上實施方式的示例(或其一個或多個方面)可以相互結合使用。例如，本領域普通技術人員通過回顧以上實施方式可以使用其他實施例。摘要被提供以 符合37C.F.R.§ 1.72 (b)，從而使得讀者能夠快速確定技術發明的類型。應當理解的是，該摘要將不用于解釋或限制權利要求的范圍或意義。而且，在以上的【具體實施方式】中，各種特征可組合在一起以簡化本實用新型。這不應理解為未要求的公開特征對任何權利要求來說是必不可少的。相反，創造性的主題可以以比特定公開實施例的所有特征更少的特征而存在。因而，下述的權利要求以每個權利要求作為單獨實施例的方式并入【具體實施方式】中。本實用新型的范圍應當參照所附的權利要求以及與這些權利要求的所屬相當的整個范圍來確定。
【權利要求】
1.一種控制電路，所述控制電路被配置為連接到模擬通路門的控制節點處，所述模擬通路門被配置為響應于控制信號的第一狀態將第一節點隔離于第二節點且響應于所述控制信號的第二狀態將所述第一節點連接到所述第二節點處，所述控制電路包括: 第一晶體管，所述第一晶體管被配置為接收第一電壓且在所述第二狀態下將所述第一電壓連接到所述模擬通路門的所述控制節點處，其中，所述第一電壓參考所述第一節點處的電壓； 第二晶體管，所述第二晶體管連接到所述第一晶體管和所述通路門的所述控制節點之間，且被配置為當所述控制信號處于所述第二狀態時作為源極跟隨器工作，以當所述第一電壓超過所述第一晶體管或所述第二晶體管中的至少一個的額定電壓時減小所述第一晶體管和所述第二晶體管的電壓應力； 第三晶體管，所述第三晶體管連接到所述第二晶體管和參考電壓之間； 其中，所述第一晶體管的控制節點和所述第二晶體管的控制節點被配置為接收第二電壓； 其中，所述第三晶體管的控制節點被配置為接收所述控制信號的表示；以及 其中，所述第二晶體管和所述第三晶體管被配置為在所述第一狀態下將所述模擬通路門的所述控制節點連接到所述參考電壓上。
2.根據權利要求1所述的控制電路，其中，所述第一電壓被配置為在所述第二狀態期間跟隨所述第一節點上的電壓且以一預定電壓值偏移于所述第一節點上的電壓。
3.根據權利要求2所述的控制電路，包括被配置為提供所述預定電壓的電荷泵。`
4.根據權利要求3所述的控制電路，其中，所述電荷泵被配置為提供所述第二電壓的至少一部分。
5.根據權利要求4所述的控制電路，其中，所述第二電壓以所述預定電壓的大約一半偏移于所述第一電壓。
6.根據權利要求3-5中任一項所述的控制電路，所述電荷泵連接到所述第一節點處并被配置為提供所述第一電壓的至少一部分。
7.根據權利要求6所述的控制電路，包括被配置為提供所述第二電壓的電壓源。
8.根據權利要求7所述的控制電路，包括分壓器和晶體管，所述分壓器和所述晶體管被配置為提供與所述第一節點或所述第二節點處的電壓無關的所述第二電壓。
9.根據權利要求6所述的控制電路，其中，所述電荷泵包括: 第一級，被配置為提供所述第二電壓；以及 第二級，被配置為提供所述第一電壓的至少一部分。
10.根據權利要求9所述的控制電路，其中，所述電荷泵包括: 第一晶體管，連接到所述第二級的輸出端處； 第二晶體管，連接到所述第一晶體管和地之間； 其中，所述電荷泵的所述第一晶體管和所述第二晶體管被配置在所述第一狀態期間將所述第二級的所述輸出拉到地電平。
11.根據權利要求9所述的控制電路，其中，所述電荷泵包括: 第三晶體管和第四晶體管，被配置為在所述第一狀態期間將所述第一級的輸出端隔離于所述第二級。
12.根據權利要求10所述的控制電路，其中，所述電荷泵包括第五晶體管，所述第五晶體管具有連接到所述第二級的所述輸出端處的控制節點，其中，所述第五晶體管被配置為將所述第一級的所述輸出端連接到所述控制電路的電源導軌上。
13.—種電子系統,包括: 通路門晶體管，用于響應于控制信號的第一狀態將第一節點隔離于第二節點且響應于所述控制信號的第二狀態將所述第一節點連接到所述第二節點處；以及控制電路，被配置為接收所述控制信號，所述控制電路包括: 第一晶體管，被配置為接收第一電壓且在第二狀態下將所述第一電壓連接到所述通路門晶體管的所述控制節點處，其中，所述第一電壓參考所述第一節點處的電壓； 第二晶體管，所述第二晶體管連接到所述第一晶體管和所述通路門晶體管的所述控制節點之間，且被配置為當所述控制信號處于所述第二狀態時作為源極跟隨器工作以當所述第一電壓超過所述第一晶體管或所述第二晶體管中的至少一個的額定電壓時減小所述第一晶體管和所述第二晶體管的電壓應力； 第三晶體管，連接到所述第二晶體管和參考電壓之間， 其中，所述第一晶體管的控制節點和所述第二晶體管的控制節點被配置為接收第二電壓； 其中，所述第三晶體管的控制節點被配置為接收所述控制信號的表示；以及其中，所述第二晶體管和所述第三晶體管被配置為在第一狀態下將所述通路門晶體管的所述控制節點連接到所述參`考電壓上。
【文檔編號】H03K17/08GK203632633SQ201320312498
【公開日】2014年6月4日 申請日期:2013年5月31日 優先權日:2012年5月31日
【發明者】N·加涅, 科奈斯·P·斯諾登 申請人:快捷半導體(蘇州)有限公司, 快捷半導體公司