保护性多路复用器电路及选通门系统的制作方法
保护性多路复用器电路及选通门系统的制作方法
【专利摘要】除其它情况之外，提供了保护性多路复用器电路及选通门系统。在一个示例中，保护性多路复用器电路可包括：第一开关，其在第一状态下被配置为在选通门的第一信号节点和第二信号节点中的至少一者的第一电压小于第一限制电压时，将电源的输入耦合至该第一信号节点和第二信号节点中的所述至少一者上。
【专利说明】保护性多路复用器电路及选通门系统
【技术领域】
[0001]除其它情况之外，本申请讨论了电路保护，具体地说，讨论了保护性多路复用器电路及选通丨?系统。
【背景技术】
[0002]当电子装置能够与一个或多个附件通过接口连接时，则可提高电子装置的效用。当多个附件能够使用该电子装置的通用连接器时，则可以小尺寸形式提高物理效用。当低电压元件能够用于附件接口时，则可最小化电子装置的成本。如今经改进的电子装置可具有扩展效用、小的物理尺寸以及低电压接口元件，但在某些情况下，这种接口容易受到高电压应力的影响。
实用新型内容
[0003]除其它情况之外，本申请讨论了保护性多路复用器电路及选通门系统。在一个示例中，提供了一种保护性多路复用器电路，其具有第一状态和第二状态，该保护性多路复用器电路被配置为在选通门的电源的输入处提供输入参考电压，所述选通门具有第一信号节点、第二信号节点和控制节点，所述控制节点被配置为从所述电源接收控制电压，所述控制电压参考所述电源的所述输入，所述保护性多路复用器电路包括:第一开关，在所述第一状态下被配置为在所述第一信号节点和所述第二信号节点中的至少一者的第一电压小于第一限制电压时，将所述电源的所述输入耦合至所述第一信号节点和所述第二信号节点中的所述至少一者上。
[0004]在另一示例中， 提供了一种选通门系统，包括:选通门，其具有第一信号节点、第二信号节点和控制节点，所述选通门被配置为当该选通门被启用时，在所述第一信号节点和所述第二信号节点之间传递信号，当该选通门被禁用时，将所述第一信号节点与所述第二信号节点相互隔离；电源，其被配置为提供控制电压至所述控制节点，所述控制电压参考所述电源的输入；以及保护性多路复用器电路，其具有第一状态和第二状态，所述保护性多路复用器电路被配置为在所述电源的输入处提供输入参考电压，所述保护性多路复用器电路包括:第一晶体管，被配置为在所述第一状态下，在所述第一信号节点和所述第二信号节点中的至少一者的第一电压小于第一限制电压时，将所述电源的所述输入耦合至所述第一信号节点和所述第二信号节点中的所述至少一者上，并被配置为在所述第一信号节点和所述第二信号节点中的所述至少一者的所述第一电压大于所述第一限制电压时，在所述电压的所述输入处提供第二限制电压，其中所述第二限制电压为所述第一限制电压减去所述第一晶体管的导通电压得到的电压；所述第一晶体管，在所述第二状态下被配置为将所述第一信号节点和所述第二信号节点与所述电源隔离，并在体节点处接收所述第一限制电压和所述第一电压中的较低者；以及第二晶体管，被配置为在所述第二状态下，将所述电源的所述输入耦合至第三电压上，在所述第一状态下，将所述电源的所述输入与所述第三电压隔离，且在所述第二晶体管的体中接收被配置为在所述第二晶体管的体节点处接收所述第一电压、所述第一限制电压和所述第三电压中的较高者，其中，所述第三电压不同于所述第一电压且不同于所述第一限制电压。
[0005]该部分旨在提供本专利申请主题的概述。并不旨在提供本实用新型排他性的或详尽的说明。【具体实施方式】的包含用于提供有关本专利申请的更多信息。
【专利附图】
【附图说明】
[0006]在附图(其不一定按比例绘制)中，相似的附图标记可在不同的视图中描述相似的部件。具有不同字母后缀的相似附图标记可表示同类部件的不同例子。附图以示例而非限制的方式大体示出了本申请中所论述的各个实施例。
[0007]图1大体示出了包括示例保护性多路复用器电路的示例选通门电路；
[0008]图2大体示出了示例选通门电路；
[0009]图3大体示出了降低或消除对示例选通门电路的低电压元件的过压应力的示例保护性多路复用器的图。
【具体实施方式】
[0010]除其它情况之外，发明人认识到一种恒定栅-源电压(Vgs )选通门电路，其可用于基本或完全无失真地传递模拟信号和传递具有明显不同的信号参考电压的数字信号。在一些示例中，使用低电压元件和被配置为保护低电压元件免受过压应力以及对输入参考电压进行多路复用以控制选通门的保护性多路复用器电路，可实现成本节约和功率效率。这种保护可在模拟信号振幅可引起过压状态时以及耦合到选通门的连接器错误连接或以未曾预料的配置连接时，用于保护低电压元件。
[0011]图1大体示出示例选通门电路100,该例选通门电路100包括示例保护性多路复用器电路111。在某些示例中，选通门电路100可包括一选通门，例如选通门晶体管102、电源103和保护电路101。在一些示例中，选通门电路100可包括模式选择逻辑104，以启用和选择特定的选通门模式。例如，选通门晶体管102可用于传递模拟信号，例如(但不限于)模拟音频信号或模拟视频信号。在一些示例中，选通门晶体管102可传递符合某一协议的数字信号，例如(但不限于)通用串行总线(USB)信号或移动高清链接(MHL)信号。在某些示例中，电源103可用于在选通门晶体管102被启用时维持选通门晶体管102的恒定栅-源电压(Vgs)。恒定的Vgs可确保选通门晶体管102的开关节点(A，B)之间的恒定电阻。保持选通门晶体管102的开关节点(A，B)之间的电阻可维持在开关节点(A，B)之间传递的信号的保真度并降低或消除该信号的失真。在某些应用中，信号的保真度(不论是模拟信号还是数字信号)可提高用户体验或设备(其包括选通门电路100)的信号传送稳健性。
[0012]在选通门电路100被配置为以单一模式操作的某些示例中，保护电路101可包括启用和禁用选通门晶体管102以及提供过压应力保护的逻辑。在选通门电路100可以多种模式下操作的某些示例中，选通门电路100可包括模式选择逻辑104，以构成保护性多路复用器111。在一些示例中，模式选择逻辑104和保护电路101可以是分立的。在一些示例中，保护性多路复用器111的模式选择逻辑104和保护电路101可集成在一起，以便一些元件提供模式选择、选通门启用/禁用、过压应力保护或其组合的功能。
[0013]再次参见图1，在某些示例中，模式选择逻辑104和保护电路101可接收数个电源和参考电压(V_、VLOff, Vlimit, GND, Vusb eef)0对于过压应力保护，模式选择逻辑104和保护电路101可接收限制电压(VUMIT)。在某些示例中，限制电压(Vumit)可协助检测过压应力状态，且可用于钳制电源103的输入参考电压电平，以在选通门晶体管102处于传递模拟信号的模式时提供过压应力保护。
[0014]在某些示例中，当选通门晶体管102被启用时和当选通门晶体管102被禁用时，在不同的操作模式期间，选通门电路100的元件可耦合到不同的参考电压上。在某些示例中，低轨电源电压(Vot)可通过选通门电路100来接收。在一些示例中，低轨电源电压(Vm)可为选通门开关节点(A，B)之一处的电压。在一些示例中，低轨电源电压(Vot)可为地电势(GND)0在一些示例中，低轨电源电压(Vot)可为选通门电路100可用的最低电压。在一些示例中，低轨电源电压(Vot)可为开关节点(A，B)之一处的电压或地电势(GND)中的最低电压。在某些示例中，选通门电路100可包括提供低轨电源电压(Vm)的低压鉴别器电路(未示出)。
[0015]在某些示例中，高轨电源电压(Vhiot)可通过选通门电路100来接收。在一些示例中，高轨电源电压(Vhkh)可为选通门开关节点(A，B)之一处的电压。在一些示例中，高轨电源电压(Vhkh)可为限制电压(VUMIT)。在一些示例中，高轨电源电压(VHrcH)可为数个参考电压之一，如针对选通门晶体管102的USB模式的参考电压(VUSB KEF)。在一些示例中，高轨电源电压(Vhiot)可为选通门电路100可用的最高电压。在一些示例中，高轨电源电压(Vhkh)可为选通门开关节点(A，B)之一处的电压、限制电压(VUMIT)、参考电压(如USB模式参考电压(VUSB—KEF))、电路的可用电源电压(Vdd)(未示出)或其组合中的最高电压。在某些示例中，选通门电路可包括提供高轨电源电压(Vhigh)的高压鉴别器电路(未示出)。
[0016]图2大体示出了示例选通门电路200。在一个示例中，选通门电路200可包括选通门202、一个或多个电源203和用于模式选择和过压应力保护的保护性多路复用器211。在某些示例中，电源203可包括用于高效电压转换的电荷泵。在一些示例中，电源可包括第一电荷泵203a和第二电荷泵203b。在某些示例中，除其它情况之外，第一电荷泵203a和第二电荷泵203b可用于在选通门202被启用时维持选通门202的恒定栅-源电压(Vgs)。Snowdon于2011年12月20日递交且题为“Constant Vgs Switch (恒定Vgs开关)”的美国专利申请N0.13/331,332中讨论到这种应用，在此该专利申请的全部内容以引用的方式合并于此。
[0017]在某些示例中，保护性多路复用器211可包括提供适当模式选择信号的一个或多个门212、213和为电源203提供参考电压(Vin)的一个或多个开关或晶体管214、215。在某些示例中，电源203的参考电压(Vin)可被钳制以降低或避免选通门202或耦合到该选通门202的其他电路上的过压应力。例如，选通门电路200可使用模拟选择信号(ANALOG)被启用和选择为在模拟模式下操作。尽管该示例示出使用低逻辑电平信号的模拟模式启用和选择，但应理解其他逻辑电平和信号类型也可用于选择和启用选通门电路200的操作模式，例如模拟模式。
[0018]在接收到低的模拟选择信号(ANALOG)后，第一反相器212可提供控制信号至第一晶体管214，以将第一晶体管214置于低阻抗状态。处于高阻抗状态的第一晶体管214可将选通门202的一个或多个开关节点(A，B)与电源203的参考输入隔离。处于低阻抗状态的第一晶体管214可将电源203的参考输入耦合到选通门202的一个或多个开关节点(A，B)上。由于电源203的参考电压(Vin)可在选通门202处的信号电压之上，因此在接收到模拟信号后，选通门202的Vgs可保持恒定在约为VCP1+VCP2。这种设置可使得选通门202基本或完全无失真地传递模拟信号。但相对于地电势(GND)，选通门202栅极处的栅极电压(Vg)和耦合到该栅极和电源203输出的其他元件上的栅极电压(Vg)可以约为:
[0019]Vg=VCPl+VCP2+VSff,
[0020]其中，VSW为选通门202的开关节点(A，B)之一处的信号的电压。在某些情况下，选通门202的栅极电压(Vg)可高至足以在耦合至该栅极的低电压元件中导致电压应力。尽管任何电压均可导致电子装置中的电压应力，但这种情况下的电压应力是装置的给定额定范围之外的电压应力，是与工作在或承受给定额定范围内的电压的装置相比可严重降低装置使用寿命的电压应力。在某些示例中，包括第一反相器212和第一晶体管214的保护性多路复用器211可通过钳制电源203的输入参考电压来降低或消除过压应力的可能性。在一个示例中，第一反相器212可被供应低电源轨(Vot)和限制电压(Vumit)两端的电压。随着选通门202的节点(A，B)处的信号电压变化，电源203的输入参考电压(Vin)可随信号电压而变化。但如果信号电压接近低于限制电压(Vumit)的晶体管阈值电压或导通电压(Vt)，则第一晶体管214可转换到源极跟随器操作模式，且电源203的输入参考电压(Vin)可被钳制在限制电压(Vumit)减去第一晶体管214的导通电压(Vt)得到的电压处。
[0021]在某些示例中，当选通晶体管102被启用时和当选通晶体管102被禁用时，在不同的操作模式期间，选通电路200的元件可耦合至不同的参考电压。在某些示例中，低轨电源电压(Vot)可为选通门开关节点(A，B)之一处的电压。在一些示例中，低轨电源电压(Vot)可为地电势(GND)。在一些示例中，低轨电源电压(Vot)可为选通门电路100可用的最低电压。在一些示例中，低轨电源电压(Vot)可为选通门开关节点(A，B)之一处的电压或地电势(GND)中的最低电压。在某些示例中，选通门电路200可包括提供低轨电源电压(Vlow)的低压鉴别器电路(未示出)。在一些示例中，第一晶体管214的体可耦合至低轨电源电压(VOT)，以确保第一晶体管214和选通门202在被控制时保持在低阻抗状态下，以及在被控制时保持在高阻状态下。在某些示例中，在低轨电源电压(Vot)未耦合至第一晶体管214的体的情况下，选通门202的开关节点(A，B)处的变化电压电平可导致第一晶体管214处的意外泄漏。
[0022]在某些示例中，保护性多路复用器211可包括第二门，例如第二反相器213和第二晶体管215。在某些示例中，选通门100可使用USB选择信号(USB)被启用和选择为在数字模式下操作，例如USB模式。尽管该示例示出使用高逻辑电平信号的USB模式启用和选择，但应理解其他逻辑电平和信号类型也可用于选择和启用选通门电路100的操作模式，例如USB模式。在接收到高的USB选择信号后，第二反相器213可提供控制信号至第二晶体管215，以将第二晶体管215置于低阻抗状态。处于低阻抗状态的第二晶体管215可将电源203的参考输入耦合至用于所选择数字模式的适当参考电压(例如，用于USB模式的USB模式参考电压(VUSB KEF))上。处于高阻抗状态的第二晶体管215可将用于数字选通门模式的参考电压与电源203的参考输入隔离。
[0023]在某些示例中，在不脱离本主题范围的情况下，其他数字模式可能代替USB模式或补充USB模式。这些模式可包括但不限于MHL模式,且激活这些模式可包括针对该特定模式将适当参考电压耦合至电源203上。例如，USB参考电压可以不同于MHL参考电压，这是因为，例如，USB可具有0.2伏信号共模，而MHL可具有2.3伏信号共模。在某些示例中，包括第一电荷泵203a和第二电荷泵203b的电源203可以是可编程的，以允许不同的电源输出电压单独地或与参考电压(例如USB模式参考电压(VUSB KEF))—起在第二晶体管215处被接收。
[0024]在某些示例中，高轨电源电压(Vhiot)可通过选通门电路200来接收。在一些示例中，高轨电源电压(Vhkh)可为选通门开关节点(A，B)之一处的电压。在一些示例中，高轨电源电压(Vhkh)可为限制电压(VUMIT)。在一些示例中，高轨电源电压(VHrcH)可为数个参考电压的一个，如用于选通门晶体管102的USB模式的参考电压(Vusb kef)。在一些示例中，高轨电源电压(Vhkh)可为选通门电路200可用的最高电压。在一些示例中，高轨电源电压(Vhkh)可为选通门开关节点(A，B)之一处的电压、限制电压(VUMIT)、参考电压(如USB模式参考电压(VUSB—KEF))、电路的可用电源电压(Vdd)(未示出)或其组合中的最高电压。在某些示例中，选通门电路可包括提供高轨电源电压(Vhkh)的高压鉴别器电路(未示出)。在一些示例中，第二晶体管215的体可耦合至高轨电源电压(VHKH)，以确保第一晶体管215和选通门202在被控制时保持在低阻抗状态下，以及在被控制时保持在高阻状态下。在某些示例中，在高轨电源电压(Vhiot)未耦合至第二晶体管215的体的情况下，选通门202的开关节点(A，B)处的变化电压电平可导致第二晶体管215处的意外泄漏。
[0025]图3大体示出了当选通门被启用以传递信号301且该信号被施加于选通门电路时，可对示例选通门电路引起过压应力的信号301的第一视图，电源输出302或选通门晶体管处的栅极电压(Vg)的第二视图，以及被示例保护性多路复用器修正以降低或消除对示例选通门电路的低电压元件的过压应力的修正信号303的第三视图。应指出，栅极电压(Vg) 302可通过保护性多路复用器进行限制，以便选通门的栅极电压(Vg)不会超过过应力电压(Vstkess )。在某些示例中，过应力电压(Vstkess )可为电源两端的电压(Vps)加上限制电压(Vum)得到的电压。
[0026]补充沣释
[0027]在示例I中，一种具有第一状态和第二状态的保护性多路复用器电路，其被配置为在选通门的电源的输入处提供输入参考电压，该选通门具有第一信号节点、第二信号节点和控制节点，该控制节点被配置为从所述电源接收控制电压，该控制电压参考所述电源的输入。所述保护性多路复用器电路可包括:第一开关，其在第一状态下被配置为在第一信号节点或第二信号节点中的至少一者的第一电压小于第一限制电压时，将电源的输入耦合至该第一信号节点和第二信号节点中的所述至少一者上。
[0028]在示例2中，示例I中的第一开关在第一状态下可选地被配置为在所述第一电压大于所述第一限制电压时，提供第二限制电压作为所述输入参考电压，其中，该第二限制电压为所述第一限制电压减去所述第一开关的导通电压得到的电压。
[0029]在示例3中，示例I至2中任意一个或多个示例的所述第一开关可选地包括第一
晶体管。
[0030]在示例4中，示例I至3中任意一个或多个示例的所述第一晶体管的体可选地被配置为接收所述限制电压和所述第一电压中的较低者。
[0031]在示例5中，示例I至4中任意一个或多个示例的所述第一晶体管在所述第一状态下可选地被配置为在所述第一电压大于所述第一限制电压，且该第一限制电压出现在所述第一晶体管的源极节点处时，作为源极跟随器。
[0032]在示例6中，示例I至5中任意一个或多个示例的所述第一开关在第二状态下可选地被配置为将所述第一信号节点和所述第二信号节点与所述电源隔离。
[0033]在示例7中，示例I至6中任意一个或多个示例的保护性多路复用器电路可选地包括:第二开关，该第二开关在所述第二状态下被配置为将所述电源的所述输入耦合至第三电压上，该第三电压不同于所述第一电压且不同于所述第一限制电压。
[0034]在示例8中，示例I至7中任意一个或多个示例的所述第二开关在所述第一状态下可选地被配置为将所述电源的所述输入与所述第三电压隔离。
[0035]在示例9中，示例I至8中任意一个或多个示例的所述第二开关可选地包括第二
晶体管。
[0036]在示例10中，示例I至9中任意一个或多个示例的所述第二晶体管的体可选地被配置为接收所述第一电压、所述第一限制电压和所述第三电压的较高者。
[0037]在示例11中，一种操作选通门的方法，该选通门具有模拟模式和通用串行总线(USB)模式，该选通门具有第一信号节点、第二信号节点和控制节点，该控制节点被配置为从电源接收控制电压，该控制电压参考所述电源的输入，所述方法包括:
[0038]在所述选通门处于所述模拟模式时，在所述第一信号节点和所述第二信号节点中的至少一者的第一电压小于第一限制电压时，使用第一开关将所述电源的所述输入耦合至该第一信号节点和 所述第二信号节点中的所述至少一者上。
[0039]在示例12中，示例I至11中任意一个或多个示例的方法可选地包括:在所述第一信号节点和所述第二信号节点中的所述至少一者的所述第一电压大于所述第一限制电压时，在所述电源的所述输入处提供第二限制电压，其中，所述第二限制电压为所述第一限制电压减去所述第一开关的导通电压得到的电压。
[0040]在示例13中，示例I至12中任意一个或多个示例的所述第一开关可选地包括--第一晶体管；且其中，示例I至12中任意一个或多个示例的方法可选地包括:在所述第一晶体管的体处接收所述第一限制电压和所述第一电压中的较低者。
[0041]在示例14中，示例I至13中任意一个或多个示例的方法可选地包括:在所述第一电压大于所述第一限制电压，且所述限制电压出现在所述第一晶体管的源极节点处时，在所述模拟模式期间将所述第一晶体管作为源极跟随器来操作。
[0042]在示例15中，示例I至14中任意一个或多个示例的方法可选地包括:在所述USB模式期间，使用所述第一开关将所述第一信号节点和所述第二信号节点与所述电源的所述输入隔离。
[0043]在示例16中，示例I至15中任意一个或多个示例的方法可选地包括:在所述USB模式下，使用所述第二开关将所述电源的所述输入耦合至第三电压上，所述第三电压不同于所述第一电压且不同于所述第一限制电压。
[0044]在示例17中，示例I至16中任意一个或多个示例的方法可选地包括:在所述模拟模式下，使用所述第二开关将所述电源的所述输入与所述第三电压隔离。
[0045]在示例18中，示例I至17中任意一个或多个示例的所述第二开关可选地包括第二晶体管；且其中，示例I至17中任意一个或多个示例的方法可选地包括:在所述第二晶体管的体处接收所述第一电压、所述第一限制电压和所述第三电压中的较高者。[0046]在示例19中，一种系统，可包括:选通门，具有第一信号节点、第二信号节点和控制节点，该选通门被配置为当其被启用时，在所述第一信号节点和所述第二信号节点之间传递信号且当其被禁用时，将所述第一信号节点与所述第二信号节点相互隔离；电源，其被配置为提供控制电压至所述控制节点，该控制电压参考所述电源的输入；以及保护性多路复用器电路，具有第一状态和第二状态，该保护性多路复用器电路被配置为在所述电源的输入处提供输入参考电压。该保护性多路复用器电路可包括:第一晶体管，在所述第一状态下被配置为在所述第一信号节点和所述第二信号节点中的至少一者的第一电压小于第一限制电压时，将所述电源的所述输入耦合至所述第一信号节点和所述第二信号节点中的所述至少一者上，并被配置为在所述第一信号节点和所述第二信号节点中的所述至少一者的所述第一电压大于所述第一限制电压时，在所述电压的所述输入处提供第二限制电压，其中所述第二限制电压为所述第一限制电压减去所述第一晶体管的导通电压得到的电压，所述第一晶体管，在所述第二状态下被配置为，将所述第一信号节点和所述第二信号节点与所述电源隔离，并在体节点处接收所述第一限制电压和所述第一电压中的较低者；以及第二晶体管，在所述第二状态下被配置为，将所述电源的所述输入耦合至第三电压上，在所述第一状态下，将所述电源的所述输入与所述第三电压隔离，且在所述第二晶体管的体中接收被配置为在所述第二晶体管的体节点处，接收所述第一电压、所述第一限制电压和所述第三电压中的较高者，其中，该第三电压不同于所述第一电压且不同于所述第一限制电压。
[0047]在示例20中，示例I至19中任意一个或多个示例的所述电源包括第一电荷泵和第二电荷泵。
[0048]在本申请中，与专利申请通常使用的一样，术语“一”或“某一”表示包括一个或两个以上，不同于“至少一个”或“一个或多个”的其它例子或用法。在本申请中，除非另外指明，否则使用术语“或”指无排他性的或者是，“A或B”包括:“A但不是B”、“B但不是A”以及“A和B”。在所附的权利要求中，术语“包含”和“在其中”等同于各个术语“包括”和“其中”的通俗英语而使用。而且，在下述权利要求中，术语“包含”和“包括”是开放性的，即，包括除了权利要求中这 样的术语之后所列出的那些要素以外的要素的系统、装置、物品或步骤，依然视为落在该项权利要求的范围之内。此外，在下述权利要求中，术语“第一”、“第二”和“第三”等仅仅用作标识，并非对其对象有数量要求。
[0049]以上实施方式旨在解释说明而非限制。例如，尽管有关特定的晶体管类型(例如，PNP器件)对上述示例进行描述，但在不脱离本主题范围的情况下，一个或多个示例也可适用于NPN器件，反之亦然。在其它示例中，上述示例(或其一个或多个方面)可以相互结合使用。例如，本领域普通技术人员可通过回顾以上描述使用其他实施例。提供符合37C.F.R.§ 1.72(b)的摘要，以使得读者能够快速确定技术实用新型的本质。应理解，该摘要将不用于解释或限制权利要求的范围或意义。而且，在上述【具体实施方式】中，各种特征可组合在一起以简化本实用新型。这不应理解为未要求的公开特征对任何权利要求来说是必不可少的。相反，创造性的主题可在于少于特定公开实施例的所有特征。因而，下述的权利要求以每个权利要求作为单独实施例的方式并入【具体实施方式】中。本实用新型的范围应当参照所附的权利要求以及与这些权利要求的所属等同的整个范围来确定。
【权利要求】
1.一种保护性多路复用器电路，其具有第一状态和第二状态，该保护性多路复用器电路被配置为在选通门的电源的输入处提供输入参考电压，所述选通门具有第一信号节点、第二信号节点和控制节点，所述控制节点被配置为从所述电源接收控制电压，所述控制电压参考所述电源的所述输入，所述保护性多路复用器电路包括: 第一开关，在所述第一状态下被配置为在所述第一信号节点和所述第二信号节点中的至少一者的第一电压小于第一限制电压时，将所述电源的所述输入耦合至所述第一信号节点和所述第二信号节点中的所述至少一者上。
2.根据权利要求1所述的保护性多路复用器电路，其中，所述第一开关，在所述第一状态下被配置为在所述第一电压大于所述第一限制电压时，提供第二限制电压作为所述输入参考电压，其中，所述第二限制电压为所述第一限制电压减去所述第一开关的导通电压得到的电压。
3.根据权利要求1 所述的保护性多路复用器电路，其中，所述第一开关包括第一晶体管。
4.根据权利要求3所述的保护性多路复用器电路，其中，所述第一晶体管的体被配置为接收所述限制电压和所述第一电压中的较低者。
5.根据权利要求3所述的保护性多路复用器电路，其中，所述第一晶体管，在所述第一状态下被配置为在所述第一电压大于所述第一限制电压时，作为源极跟随器，且所述第一限制电压出现在所述第一晶体管的源极节点处。
6.根据权利要求1至5中任一权利要求所述的保护性多路复用器电路，其中，所述第一开关在第二状态下被配置为将所述第一信号节点和所述第二信号节点与所述电源隔离。
7.根据权利要求1至5中任一权利要求所述的保护性多路复用器电路，包括:第二开关，该第二开关在所述第二状态下被配置为将所述电源的所述输入耦合至第三电压上，所述第三电压不同于所述第一电压且不同于所述第一限制电压。
8.根据权利要求7所述的保护性多路复用器电路，其中，所述第二开关在所述第一状态下被配置为将所述电源的所述输入与所述第三电压隔离。
9.根据权利要求7所述的保护性多路复用器电路，其中，所述第二开关包括第二晶体管。
10.根据权利要求9所述的保护性多路复用器电路，其中，所述第二晶体管的体被配置为接收所述第一电压、所述第一限制电压和所述第三电压的较高者。
11.一种选通门系统,包括: 选通门，其具有第一信号节点、第二信号节点和控制节点，所述选通门被配置为当该选通门被启用时，在所述第一信号节点和所述第二信号节点之间传递信号，当该选通门被禁用时，将所述第一信号节点与所述第二信号节点相互隔离； 电源，其被配置为提供控制电压至所述控制节点，所述控制电压参考所述电源的输入；以及 保护性多路复用器电路，其具有第一状态和第二状态，所述保护性多路复用器电路被配置为在所述电源的输入处提供输入参考电压，所述保护性多路复用器电路包括: 第一晶体管，在所述第一状态下被配置为在所述第一信号节点和所述第二信号节点中的至少一者的第一电压小于第一限制电压时，将所述电源的所述输入耦合至所述第一信号节点和所述第二信号节点中的所述至少一者上，并被配置为在所述第一信号节点和所述第二信号节点中的所述至少一者的所述第一电压大于所述第一限制电压时，在所述电压的所述输入处提供第二限制电压，其中所述第二限制电压为所述第一限制电压减去所述第一晶体管的导通电压得到的电压； 所述第一晶体管，在所述第二状态下被配置为将所述第一信号节点和所述第二信号节点与所述电源隔离，并在体节点处接收所述第一限制电压和所述第一电压中的较低者；以及 第二晶 体管，在所述第二状态下被配置为将所述电源的所述输入耦合至第三电压上，在所述第一状态下，将所述电源的所述输入与所述第三电压隔离，且在所述第二晶体管的体中接收被配置为在所述第二晶体管的体节点处接收所述第一电压、所述第一限制电压和所述第三电压中的较高者，其中，所述第三电压不同于所述第一电压且不同于所述第一限制电压。
12.根据权利要求11所述的选通门系统，其中，所述电源包括第一电荷泵和第二电荷栗。
【文档编号】H03K19/0175GK203482179SQ201320509097
【公开日】2014年3月12日 申请日期:2013年8月20日 优先权日:2012年8月20日
【发明者】N·加涅, 科奈斯·P·斯诺登 申请人:快捷半导体(苏州)有限公司, 快捷半导体公司
【专利摘要】除其它情况之外，提供了保护性多路复用器电路及选通门系统。在一个示例中，保护性多路复用器电路可包括：第一开关，其在第一状态下被配置为在选通门的第一信号节点和第二信号节点中的至少一者的第一电压小于第一限制电压时，将电源的输入耦合至该第一信号节点和第二信号节点中的所述至少一者上。
【专利说明】保护性多路复用器电路及选通门系统
【技术领域】
[0001]除其它情况之外，本申请讨论了电路保护，具体地说，讨论了保护性多路复用器电路及选通丨?系统。
【背景技术】
[0002]当电子装置能够与一个或多个附件通过接口连接时，则可提高电子装置的效用。当多个附件能够使用该电子装置的通用连接器时，则可以小尺寸形式提高物理效用。当低电压元件能够用于附件接口时，则可最小化电子装置的成本。如今经改进的电子装置可具有扩展效用、小的物理尺寸以及低电压接口元件，但在某些情况下，这种接口容易受到高电压应力的影响。
实用新型内容
[0003]除其它情况之外，本申请讨论了保护性多路复用器电路及选通门系统。在一个示例中，提供了一种保护性多路复用器电路，其具有第一状态和第二状态，该保护性多路复用器电路被配置为在选通门的电源的输入处提供输入参考电压，所述选通门具有第一信号节点、第二信号节点和控制节点，所述控制节点被配置为从所述电源接收控制电压，所述控制电压参考所述电源的所述输入，所述保护性多路复用器电路包括:第一开关，在所述第一状态下被配置为在所述第一信号节点和所述第二信号节点中的至少一者的第一电压小于第一限制电压时，将所述电源的所述输入耦合至所述第一信号节点和所述第二信号节点中的所述至少一者上。
[0004]在另一示例中， 提供了一种选通门系统，包括:选通门，其具有第一信号节点、第二信号节点和控制节点，所述选通门被配置为当该选通门被启用时，在所述第一信号节点和所述第二信号节点之间传递信号，当该选通门被禁用时，将所述第一信号节点与所述第二信号节点相互隔离；电源，其被配置为提供控制电压至所述控制节点，所述控制电压参考所述电源的输入；以及保护性多路复用器电路，其具有第一状态和第二状态，所述保护性多路复用器电路被配置为在所述电源的输入处提供输入参考电压，所述保护性多路复用器电路包括:第一晶体管，被配置为在所述第一状态下，在所述第一信号节点和所述第二信号节点中的至少一者的第一电压小于第一限制电压时，将所述电源的所述输入耦合至所述第一信号节点和所述第二信号节点中的所述至少一者上，并被配置为在所述第一信号节点和所述第二信号节点中的所述至少一者的所述第一电压大于所述第一限制电压时，在所述电压的所述输入处提供第二限制电压，其中所述第二限制电压为所述第一限制电压减去所述第一晶体管的导通电压得到的电压；所述第一晶体管，在所述第二状态下被配置为将所述第一信号节点和所述第二信号节点与所述电源隔离，并在体节点处接收所述第一限制电压和所述第一电压中的较低者；以及第二晶体管，被配置为在所述第二状态下，将所述电源的所述输入耦合至第三电压上，在所述第一状态下，将所述电源的所述输入与所述第三电压隔离，且在所述第二晶体管的体中接收被配置为在所述第二晶体管的体节点处接收所述第一电压、所述第一限制电压和所述第三电压中的较高者，其中，所述第三电压不同于所述第一电压且不同于所述第一限制电压。
[0005]该部分旨在提供本专利申请主题的概述。并不旨在提供本实用新型排他性的或详尽的说明。【具体实施方式】的包含用于提供有关本专利申请的更多信息。
【专利附图】
【附图说明】
[0006]在附图(其不一定按比例绘制)中，相似的附图标记可在不同的视图中描述相似的部件。具有不同字母后缀的相似附图标记可表示同类部件的不同例子。附图以示例而非限制的方式大体示出了本申请中所论述的各个实施例。
[0007]图1大体示出了包括示例保护性多路复用器电路的示例选通门电路；
[0008]图2大体示出了示例选通门电路；
[0009]图3大体示出了降低或消除对示例选通门电路的低电压元件的过压应力的示例保护性多路复用器的图。
【具体实施方式】
[0010]除其它情况之外，发明人认识到一种恒定栅-源电压(Vgs )选通门电路，其可用于基本或完全无失真地传递模拟信号和传递具有明显不同的信号参考电压的数字信号。在一些示例中，使用低电压元件和被配置为保护低电压元件免受过压应力以及对输入参考电压进行多路复用以控制选通门的保护性多路复用器电路，可实现成本节约和功率效率。这种保护可在模拟信号振幅可引起过压状态时以及耦合到选通门的连接器错误连接或以未曾预料的配置连接时，用于保护低电压元件。
[0011]图1大体示出示例选通门电路100,该例选通门电路100包括示例保护性多路复用器电路111。在某些示例中，选通门电路100可包括一选通门，例如选通门晶体管102、电源103和保护电路101。在一些示例中，选通门电路100可包括模式选择逻辑104，以启用和选择特定的选通门模式。例如，选通门晶体管102可用于传递模拟信号，例如(但不限于)模拟音频信号或模拟视频信号。在一些示例中，选通门晶体管102可传递符合某一协议的数字信号，例如(但不限于)通用串行总线(USB)信号或移动高清链接(MHL)信号。在某些示例中，电源103可用于在选通门晶体管102被启用时维持选通门晶体管102的恒定栅-源电压(Vgs)。恒定的Vgs可确保选通门晶体管102的开关节点(A，B)之间的恒定电阻。保持选通门晶体管102的开关节点(A，B)之间的电阻可维持在开关节点(A，B)之间传递的信号的保真度并降低或消除该信号的失真。在某些应用中，信号的保真度(不论是模拟信号还是数字信号)可提高用户体验或设备(其包括选通门电路100)的信号传送稳健性。
[0012]在选通门电路100被配置为以单一模式操作的某些示例中，保护电路101可包括启用和禁用选通门晶体管102以及提供过压应力保护的逻辑。在选通门电路100可以多种模式下操作的某些示例中，选通门电路100可包括模式选择逻辑104，以构成保护性多路复用器111。在一些示例中，模式选择逻辑104和保护电路101可以是分立的。在一些示例中，保护性多路复用器111的模式选择逻辑104和保护电路101可集成在一起，以便一些元件提供模式选择、选通门启用/禁用、过压应力保护或其组合的功能。
[0013]再次参见图1，在某些示例中，模式选择逻辑104和保护电路101可接收数个电源和参考电压(V_、VLOff, Vlimit, GND, Vusb eef)0对于过压应力保护，模式选择逻辑104和保护电路101可接收限制电压(VUMIT)。在某些示例中，限制电压(Vumit)可协助检测过压应力状态，且可用于钳制电源103的输入参考电压电平，以在选通门晶体管102处于传递模拟信号的模式时提供过压应力保护。
[0014]在某些示例中，当选通门晶体管102被启用时和当选通门晶体管102被禁用时，在不同的操作模式期间，选通门电路100的元件可耦合到不同的参考电压上。在某些示例中，低轨电源电压(Vot)可通过选通门电路100来接收。在一些示例中，低轨电源电压(Vm)可为选通门开关节点(A，B)之一处的电压。在一些示例中，低轨电源电压(Vot)可为地电势(GND)0在一些示例中，低轨电源电压(Vot)可为选通门电路100可用的最低电压。在一些示例中，低轨电源电压(Vot)可为开关节点(A，B)之一处的电压或地电势(GND)中的最低电压。在某些示例中，选通门电路100可包括提供低轨电源电压(Vm)的低压鉴别器电路(未示出)。
[0015]在某些示例中，高轨电源电压(Vhiot)可通过选通门电路100来接收。在一些示例中，高轨电源电压(Vhkh)可为选通门开关节点(A，B)之一处的电压。在一些示例中，高轨电源电压(Vhkh)可为限制电压(VUMIT)。在一些示例中，高轨电源电压(VHrcH)可为数个参考电压之一，如针对选通门晶体管102的USB模式的参考电压(VUSB KEF)。在一些示例中，高轨电源电压(Vhiot)可为选通门电路100可用的最高电压。在一些示例中，高轨电源电压(Vhkh)可为选通门开关节点(A，B)之一处的电压、限制电压(VUMIT)、参考电压(如USB模式参考电压(VUSB—KEF))、电路的可用电源电压(Vdd)(未示出)或其组合中的最高电压。在某些示例中，选通门电路可包括提供高轨电源电压(Vhigh)的高压鉴别器电路(未示出)。
[0016]图2大体示出了示例选通门电路200。在一个示例中，选通门电路200可包括选通门202、一个或多个电源203和用于模式选择和过压应力保护的保护性多路复用器211。在某些示例中，电源203可包括用于高效电压转换的电荷泵。在一些示例中，电源可包括第一电荷泵203a和第二电荷泵203b。在某些示例中，除其它情况之外，第一电荷泵203a和第二电荷泵203b可用于在选通门202被启用时维持选通门202的恒定栅-源电压(Vgs)。Snowdon于2011年12月20日递交且题为“Constant Vgs Switch (恒定Vgs开关)”的美国专利申请N0.13/331,332中讨论到这种应用，在此该专利申请的全部内容以引用的方式合并于此。
[0017]在某些示例中，保护性多路复用器211可包括提供适当模式选择信号的一个或多个门212、213和为电源203提供参考电压(Vin)的一个或多个开关或晶体管214、215。在某些示例中，电源203的参考电压(Vin)可被钳制以降低或避免选通门202或耦合到该选通门202的其他电路上的过压应力。例如，选通门电路200可使用模拟选择信号(ANALOG)被启用和选择为在模拟模式下操作。尽管该示例示出使用低逻辑电平信号的模拟模式启用和选择，但应理解其他逻辑电平和信号类型也可用于选择和启用选通门电路200的操作模式，例如模拟模式。
[0018]在接收到低的模拟选择信号(ANALOG)后，第一反相器212可提供控制信号至第一晶体管214，以将第一晶体管214置于低阻抗状态。处于高阻抗状态的第一晶体管214可将选通门202的一个或多个开关节点(A，B)与电源203的参考输入隔离。处于低阻抗状态的第一晶体管214可将电源203的参考输入耦合到选通门202的一个或多个开关节点(A，B)上。由于电源203的参考电压(Vin)可在选通门202处的信号电压之上，因此在接收到模拟信号后，选通门202的Vgs可保持恒定在约为VCP1+VCP2。这种设置可使得选通门202基本或完全无失真地传递模拟信号。但相对于地电势(GND)，选通门202栅极处的栅极电压(Vg)和耦合到该栅极和电源203输出的其他元件上的栅极电压(Vg)可以约为:
[0019]Vg=VCPl+VCP2+VSff,
[0020]其中，VSW为选通门202的开关节点(A，B)之一处的信号的电压。在某些情况下，选通门202的栅极电压(Vg)可高至足以在耦合至该栅极的低电压元件中导致电压应力。尽管任何电压均可导致电子装置中的电压应力，但这种情况下的电压应力是装置的给定额定范围之外的电压应力，是与工作在或承受给定额定范围内的电压的装置相比可严重降低装置使用寿命的电压应力。在某些示例中，包括第一反相器212和第一晶体管214的保护性多路复用器211可通过钳制电源203的输入参考电压来降低或消除过压应力的可能性。在一个示例中，第一反相器212可被供应低电源轨(Vot)和限制电压(Vumit)两端的电压。随着选通门202的节点(A，B)处的信号电压变化，电源203的输入参考电压(Vin)可随信号电压而变化。但如果信号电压接近低于限制电压(Vumit)的晶体管阈值电压或导通电压(Vt)，则第一晶体管214可转换到源极跟随器操作模式，且电源203的输入参考电压(Vin)可被钳制在限制电压(Vumit)减去第一晶体管214的导通电压(Vt)得到的电压处。
[0021]在某些示例中，当选通晶体管102被启用时和当选通晶体管102被禁用时，在不同的操作模式期间，选通电路200的元件可耦合至不同的参考电压。在某些示例中，低轨电源电压(Vot)可为选通门开关节点(A，B)之一处的电压。在一些示例中，低轨电源电压(Vot)可为地电势(GND)。在一些示例中，低轨电源电压(Vot)可为选通门电路100可用的最低电压。在一些示例中，低轨电源电压(Vot)可为选通门开关节点(A，B)之一处的电压或地电势(GND)中的最低电压。在某些示例中，选通门电路200可包括提供低轨电源电压(Vlow)的低压鉴别器电路(未示出)。在一些示例中，第一晶体管214的体可耦合至低轨电源电压(VOT)，以确保第一晶体管214和选通门202在被控制时保持在低阻抗状态下，以及在被控制时保持在高阻状态下。在某些示例中，在低轨电源电压(Vot)未耦合至第一晶体管214的体的情况下，选通门202的开关节点(A，B)处的变化电压电平可导致第一晶体管214处的意外泄漏。
[0022]在某些示例中，保护性多路复用器211可包括第二门，例如第二反相器213和第二晶体管215。在某些示例中，选通门100可使用USB选择信号(USB)被启用和选择为在数字模式下操作，例如USB模式。尽管该示例示出使用高逻辑电平信号的USB模式启用和选择，但应理解其他逻辑电平和信号类型也可用于选择和启用选通门电路100的操作模式，例如USB模式。在接收到高的USB选择信号后，第二反相器213可提供控制信号至第二晶体管215，以将第二晶体管215置于低阻抗状态。处于低阻抗状态的第二晶体管215可将电源203的参考输入耦合至用于所选择数字模式的适当参考电压(例如，用于USB模式的USB模式参考电压(VUSB KEF))上。处于高阻抗状态的第二晶体管215可将用于数字选通门模式的参考电压与电源203的参考输入隔离。
[0023]在某些示例中，在不脱离本主题范围的情况下，其他数字模式可能代替USB模式或补充USB模式。这些模式可包括但不限于MHL模式,且激活这些模式可包括针对该特定模式将适当参考电压耦合至电源203上。例如，USB参考电压可以不同于MHL参考电压，这是因为，例如，USB可具有0.2伏信号共模，而MHL可具有2.3伏信号共模。在某些示例中，包括第一电荷泵203a和第二电荷泵203b的电源203可以是可编程的，以允许不同的电源输出电压单独地或与参考电压(例如USB模式参考电压(VUSB KEF))—起在第二晶体管215处被接收。
[0024]在某些示例中，高轨电源电压(Vhiot)可通过选通门电路200来接收。在一些示例中，高轨电源电压(Vhkh)可为选通门开关节点(A，B)之一处的电压。在一些示例中，高轨电源电压(Vhkh)可为限制电压(VUMIT)。在一些示例中，高轨电源电压(VHrcH)可为数个参考电压的一个，如用于选通门晶体管102的USB模式的参考电压(Vusb kef)。在一些示例中，高轨电源电压(Vhkh)可为选通门电路200可用的最高电压。在一些示例中，高轨电源电压(Vhkh)可为选通门开关节点(A，B)之一处的电压、限制电压(VUMIT)、参考电压(如USB模式参考电压(VUSB—KEF))、电路的可用电源电压(Vdd)(未示出)或其组合中的最高电压。在某些示例中，选通门电路可包括提供高轨电源电压(Vhkh)的高压鉴别器电路(未示出)。在一些示例中，第二晶体管215的体可耦合至高轨电源电压(VHKH)，以确保第一晶体管215和选通门202在被控制时保持在低阻抗状态下，以及在被控制时保持在高阻状态下。在某些示例中，在高轨电源电压(Vhiot)未耦合至第二晶体管215的体的情况下，选通门202的开关节点(A，B)处的变化电压电平可导致第二晶体管215处的意外泄漏。
[0025]图3大体示出了当选通门被启用以传递信号301且该信号被施加于选通门电路时，可对示例选通门电路引起过压应力的信号301的第一视图，电源输出302或选通门晶体管处的栅极电压(Vg)的第二视图，以及被示例保护性多路复用器修正以降低或消除对示例选通门电路的低电压元件的过压应力的修正信号303的第三视图。应指出，栅极电压(Vg) 302可通过保护性多路复用器进行限制，以便选通门的栅极电压(Vg)不会超过过应力电压(Vstkess )。在某些示例中，过应力电压(Vstkess )可为电源两端的电压(Vps)加上限制电压(Vum)得到的电压。
[0026]补充沣释
[0027]在示例I中，一种具有第一状态和第二状态的保护性多路复用器电路，其被配置为在选通门的电源的输入处提供输入参考电压，该选通门具有第一信号节点、第二信号节点和控制节点，该控制节点被配置为从所述电源接收控制电压，该控制电压参考所述电源的输入。所述保护性多路复用器电路可包括:第一开关，其在第一状态下被配置为在第一信号节点或第二信号节点中的至少一者的第一电压小于第一限制电压时，将电源的输入耦合至该第一信号节点和第二信号节点中的所述至少一者上。
[0028]在示例2中，示例I中的第一开关在第一状态下可选地被配置为在所述第一电压大于所述第一限制电压时，提供第二限制电压作为所述输入参考电压，其中，该第二限制电压为所述第一限制电压减去所述第一开关的导通电压得到的电压。
[0029]在示例3中，示例I至2中任意一个或多个示例的所述第一开关可选地包括第一
晶体管。
[0030]在示例4中，示例I至3中任意一个或多个示例的所述第一晶体管的体可选地被配置为接收所述限制电压和所述第一电压中的较低者。
[0031]在示例5中，示例I至4中任意一个或多个示例的所述第一晶体管在所述第一状态下可选地被配置为在所述第一电压大于所述第一限制电压，且该第一限制电压出现在所述第一晶体管的源极节点处时，作为源极跟随器。
[0032]在示例6中，示例I至5中任意一个或多个示例的所述第一开关在第二状态下可选地被配置为将所述第一信号节点和所述第二信号节点与所述电源隔离。
[0033]在示例7中，示例I至6中任意一个或多个示例的保护性多路复用器电路可选地包括:第二开关，该第二开关在所述第二状态下被配置为将所述电源的所述输入耦合至第三电压上，该第三电压不同于所述第一电压且不同于所述第一限制电压。
[0034]在示例8中，示例I至7中任意一个或多个示例的所述第二开关在所述第一状态下可选地被配置为将所述电源的所述输入与所述第三电压隔离。
[0035]在示例9中，示例I至8中任意一个或多个示例的所述第二开关可选地包括第二
晶体管。
[0036]在示例10中，示例I至9中任意一个或多个示例的所述第二晶体管的体可选地被配置为接收所述第一电压、所述第一限制电压和所述第三电压的较高者。
[0037]在示例11中，一种操作选通门的方法，该选通门具有模拟模式和通用串行总线(USB)模式，该选通门具有第一信号节点、第二信号节点和控制节点，该控制节点被配置为从电源接收控制电压，该控制电压参考所述电源的输入，所述方法包括:
[0038]在所述选通门处于所述模拟模式时，在所述第一信号节点和所述第二信号节点中的至少一者的第一电压小于第一限制电压时，使用第一开关将所述电源的所述输入耦合至该第一信号节点和 所述第二信号节点中的所述至少一者上。
[0039]在示例12中，示例I至11中任意一个或多个示例的方法可选地包括:在所述第一信号节点和所述第二信号节点中的所述至少一者的所述第一电压大于所述第一限制电压时，在所述电源的所述输入处提供第二限制电压，其中，所述第二限制电压为所述第一限制电压减去所述第一开关的导通电压得到的电压。
[0040]在示例13中，示例I至12中任意一个或多个示例的所述第一开关可选地包括--第一晶体管；且其中，示例I至12中任意一个或多个示例的方法可选地包括:在所述第一晶体管的体处接收所述第一限制电压和所述第一电压中的较低者。
[0041]在示例14中，示例I至13中任意一个或多个示例的方法可选地包括:在所述第一电压大于所述第一限制电压，且所述限制电压出现在所述第一晶体管的源极节点处时，在所述模拟模式期间将所述第一晶体管作为源极跟随器来操作。
[0042]在示例15中，示例I至14中任意一个或多个示例的方法可选地包括:在所述USB模式期间，使用所述第一开关将所述第一信号节点和所述第二信号节点与所述电源的所述输入隔离。
[0043]在示例16中，示例I至15中任意一个或多个示例的方法可选地包括:在所述USB模式下，使用所述第二开关将所述电源的所述输入耦合至第三电压上，所述第三电压不同于所述第一电压且不同于所述第一限制电压。
[0044]在示例17中，示例I至16中任意一个或多个示例的方法可选地包括:在所述模拟模式下，使用所述第二开关将所述电源的所述输入与所述第三电压隔离。
[0045]在示例18中，示例I至17中任意一个或多个示例的所述第二开关可选地包括第二晶体管；且其中，示例I至17中任意一个或多个示例的方法可选地包括:在所述第二晶体管的体处接收所述第一电压、所述第一限制电压和所述第三电压中的较高者。[0046]在示例19中，一种系统，可包括:选通门，具有第一信号节点、第二信号节点和控制节点，该选通门被配置为当其被启用时，在所述第一信号节点和所述第二信号节点之间传递信号且当其被禁用时，将所述第一信号节点与所述第二信号节点相互隔离；电源，其被配置为提供控制电压至所述控制节点，该控制电压参考所述电源的输入；以及保护性多路复用器电路，具有第一状态和第二状态，该保护性多路复用器电路被配置为在所述电源的输入处提供输入参考电压。该保护性多路复用器电路可包括:第一晶体管，在所述第一状态下被配置为在所述第一信号节点和所述第二信号节点中的至少一者的第一电压小于第一限制电压时，将所述电源的所述输入耦合至所述第一信号节点和所述第二信号节点中的所述至少一者上，并被配置为在所述第一信号节点和所述第二信号节点中的所述至少一者的所述第一电压大于所述第一限制电压时，在所述电压的所述输入处提供第二限制电压，其中所述第二限制电压为所述第一限制电压减去所述第一晶体管的导通电压得到的电压，所述第一晶体管，在所述第二状态下被配置为，将所述第一信号节点和所述第二信号节点与所述电源隔离，并在体节点处接收所述第一限制电压和所述第一电压中的较低者；以及第二晶体管，在所述第二状态下被配置为，将所述电源的所述输入耦合至第三电压上，在所述第一状态下，将所述电源的所述输入与所述第三电压隔离，且在所述第二晶体管的体中接收被配置为在所述第二晶体管的体节点处，接收所述第一电压、所述第一限制电压和所述第三电压中的较高者，其中，该第三电压不同于所述第一电压且不同于所述第一限制电压。
[0047]在示例20中，示例I至19中任意一个或多个示例的所述电源包括第一电荷泵和第二电荷泵。
[0048]在本申请中，与专利申请通常使用的一样，术语“一”或“某一”表示包括一个或两个以上，不同于“至少一个”或“一个或多个”的其它例子或用法。在本申请中，除非另外指明，否则使用术语“或”指无排他性的或者是，“A或B”包括:“A但不是B”、“B但不是A”以及“A和B”。在所附的权利要求中，术语“包含”和“在其中”等同于各个术语“包括”和“其中”的通俗英语而使用。而且，在下述权利要求中，术语“包含”和“包括”是开放性的，即，包括除了权利要求中这 样的术语之后所列出的那些要素以外的要素的系统、装置、物品或步骤，依然视为落在该项权利要求的范围之内。此外，在下述权利要求中，术语“第一”、“第二”和“第三”等仅仅用作标识，并非对其对象有数量要求。
[0049]以上实施方式旨在解释说明而非限制。例如，尽管有关特定的晶体管类型(例如，PNP器件)对上述示例进行描述，但在不脱离本主题范围的情况下，一个或多个示例也可适用于NPN器件，反之亦然。在其它示例中，上述示例(或其一个或多个方面)可以相互结合使用。例如，本领域普通技术人员可通过回顾以上描述使用其他实施例。提供符合37C.F.R.§ 1.72(b)的摘要，以使得读者能够快速确定技术实用新型的本质。应理解，该摘要将不用于解释或限制权利要求的范围或意义。而且，在上述【具体实施方式】中，各种特征可组合在一起以简化本实用新型。这不应理解为未要求的公开特征对任何权利要求来说是必不可少的。相反，创造性的主题可在于少于特定公开实施例的所有特征。因而，下述的权利要求以每个权利要求作为单独实施例的方式并入【具体实施方式】中。本实用新型的范围应当参照所附的权利要求以及与这些权利要求的所属等同的整个范围来确定。
【权利要求】
1.一种保护性多路复用器电路，其具有第一状态和第二状态，该保护性多路复用器电路被配置为在选通门的电源的输入处提供输入参考电压，所述选通门具有第一信号节点、第二信号节点和控制节点，所述控制节点被配置为从所述电源接收控制电压，所述控制电压参考所述电源的所述输入，所述保护性多路复用器电路包括: 第一开关，在所述第一状态下被配置为在所述第一信号节点和所述第二信号节点中的至少一者的第一电压小于第一限制电压时，将所述电源的所述输入耦合至所述第一信号节点和所述第二信号节点中的所述至少一者上。
2.根据权利要求1所述的保护性多路复用器电路，其中，所述第一开关，在所述第一状态下被配置为在所述第一电压大于所述第一限制电压时，提供第二限制电压作为所述输入参考电压，其中，所述第二限制电压为所述第一限制电压减去所述第一开关的导通电压得到的电压。
3.根据权利要求1 所述的保护性多路复用器电路，其中，所述第一开关包括第一晶体管。
4.根据权利要求3所述的保护性多路复用器电路，其中，所述第一晶体管的体被配置为接收所述限制电压和所述第一电压中的较低者。
5.根据权利要求3所述的保护性多路复用器电路，其中，所述第一晶体管，在所述第一状态下被配置为在所述第一电压大于所述第一限制电压时，作为源极跟随器，且所述第一限制电压出现在所述第一晶体管的源极节点处。
6.根据权利要求1至5中任一权利要求所述的保护性多路复用器电路，其中，所述第一开关在第二状态下被配置为将所述第一信号节点和所述第二信号节点与所述电源隔离。
7.根据权利要求1至5中任一权利要求所述的保护性多路复用器电路，包括:第二开关，该第二开关在所述第二状态下被配置为将所述电源的所述输入耦合至第三电压上，所述第三电压不同于所述第一电压且不同于所述第一限制电压。
8.根据权利要求7所述的保护性多路复用器电路，其中，所述第二开关在所述第一状态下被配置为将所述电源的所述输入与所述第三电压隔离。
9.根据权利要求7所述的保护性多路复用器电路，其中，所述第二开关包括第二晶体管。
10.根据权利要求9所述的保护性多路复用器电路，其中，所述第二晶体管的体被配置为接收所述第一电压、所述第一限制电压和所述第三电压的较高者。
11.一种选通门系统,包括: 选通门，其具有第一信号节点、第二信号节点和控制节点，所述选通门被配置为当该选通门被启用时，在所述第一信号节点和所述第二信号节点之间传递信号，当该选通门被禁用时，将所述第一信号节点与所述第二信号节点相互隔离； 电源，其被配置为提供控制电压至所述控制节点，所述控制电压参考所述电源的输入；以及 保护性多路复用器电路，其具有第一状态和第二状态，所述保护性多路复用器电路被配置为在所述电源的输入处提供输入参考电压，所述保护性多路复用器电路包括: 第一晶体管，在所述第一状态下被配置为在所述第一信号节点和所述第二信号节点中的至少一者的第一电压小于第一限制电压时，将所述电源的所述输入耦合至所述第一信号节点和所述第二信号节点中的所述至少一者上，并被配置为在所述第一信号节点和所述第二信号节点中的所述至少一者的所述第一电压大于所述第一限制电压时，在所述电压的所述输入处提供第二限制电压，其中所述第二限制电压为所述第一限制电压减去所述第一晶体管的导通电压得到的电压； 所述第一晶体管，在所述第二状态下被配置为将所述第一信号节点和所述第二信号节点与所述电源隔离，并在体节点处接收所述第一限制电压和所述第一电压中的较低者；以及 第二晶 体管，在所述第二状态下被配置为将所述电源的所述输入耦合至第三电压上，在所述第一状态下，将所述电源的所述输入与所述第三电压隔离，且在所述第二晶体管的体中接收被配置为在所述第二晶体管的体节点处接收所述第一电压、所述第一限制电压和所述第三电压中的较高者，其中，所述第三电压不同于所述第一电压且不同于所述第一限制电压。
12.根据权利要求11所述的选通门系统，其中，所述电源包括第一电荷泵和第二电荷栗。
【文档编号】H03K19/0175GK203482179SQ201320509097
【公开日】2014年3月12日 申请日期:2013年8月20日 优先权日:2012年8月20日
【发明者】N·加涅, 科奈斯·P·斯诺登 申请人:快捷半导体(苏州)有限公司, 快捷半导体公司
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