[发明专利]具有零负载电荷泵的热插拔控制器

说明书

技术领域

本发明涉及“热插拔”控制器，并且更具体地涉及用于在热插拔时从板载电荷泵抽出约零电流的“热插拔”控制器。“热插拔”指的是将电路插入到计算机系统中或者从计算机系统中移除电路，而不移除系统或使系统断电。

背景技术

在过去，在将电路插上和拔出计算机或其它这样的电子系统中时，电力被断开。这是必要的，因为随着电路板或模块被插入连接器或从连接器移除，随机地产生接触和断开接触可能损害电路和/或系统。无法控制可能的与电力、接地以及信号输入和输出的误连接。

然而，需要断开连接以及后面重新连接电力是麻烦的，尤其在整个系统可能必须被断电(可能以设定顺序)的情况下，后面的上电(可能以设定顺序)，以及重建条件可能花费太多的时间。此外，断电或上电的任何错误可能产生可损害电路的电力假信号(powerglitches)和高电流。

现在，把电路、存储器、控制器等插入和拔出电子系统时通常并不移除电力。然而，这些热插拔电路在这样的系统中占据宝贵的空间，并且相对于它们保护的系统通常必须位于外部。

授予Bezzi等(Bezzi)的、题为“热插拔电流限制电路和方法”的美国专利No.6,400,203涉及可以“热插拔”的电流限制电路。Bezzi在他的图1中示出了他的使用感测电阻器Rsense的发明的实例。该感测电阻器与负载电流串联并且感测电阻器两端的电压用来控制涉及的负载电流。串联的感测电阻器的使用限制了在正常操作期间电路的电压动态范围，消耗电力并且增加电路的阻抗。

授予Inn等(Inn)的、题为″通过自举(bootstrapping)加速MOS晶体管的截止″的另一美国专利No.6,275,395描述了另一电流限制电路。该电路也使用与负载电流串联的感测电阻器。它具有与Bezzi的专利类似的限制。

现有技术的电路消耗太多的管芯区域和电力，而同时表现出高的传输FET和串联感测电阻器的“接通”阻抗(RDSon)。

发明内容

本发明提供一种输出电流限制电路，其包括节省管芯面积和设计时间的小电荷泵。由于来自电荷泵的电流较小，因此可以使用更高的电荷泵电压，对于相同的传输FET管芯面积，该更高的电荷泵电压转变为更低的RDSon(“导通”FET电阻)。另外，实现了精确的电流感测方案，该方案保持负载电流限制精度，节省来自电荷泵的电流；并且不使用串联的感测电阻器，其保持电路动态范围并且不增加电路“导通”阻抗(RDSon)。

在一个实施例中，与现有技术相比，本发明从Vcc抽出较少的电流，具有更低的RDSon阻抗，使用更高的电压以及更低的电流，其消耗更少的管芯面积并且是更简单的设计。

例示性地，形成输出电流的电流镜像并且与参考电流进行比较。在流过传输晶体管的输出电流增加时，镜像电流增加。在镜像电流变得高于参考电流时，电路使传输晶体管截止。

在一个实施例中，使用输出电压Vcp的电荷泵CP，从电荷泵抽出电流Idc。Idc被镜像为驱动传输晶体管的控制端子的Iddc。在传输晶体管是FET时，Iddc把与栅极相关联的寄生电容充电达到使Iddc关断的Vcp。此时，Vcp上的唯一负载是电流源Idc，并且在泄漏和噪音容许的情况下，可以使该电流尽量小。

例示性地，电流限制电路包括连接在输入端和输出端之间的传输晶体管。传输晶体管漏极连接到输入端并且其源极连接到输出端。感测晶体管被放置为与传输晶体管平行，共享公共漏极和栅极连接。电荷泵供应电压Vcp，从电荷泵抽出电流Idc。Idc被镜像为Iddc，其驱动栅极连接以导通传输晶体管和感测晶体管。

运算放大器的输入端连接到传输晶体管源极以及感测晶体管源极输出端以保持两个点的电压彼此相等。以这样的方式，感测晶体管中的电流是输出电流的镜像。

形成参考电流，比较器比较镜像电流与参考电流并且产生表示哪个电流更高的信号。例示性地，可以有利地使用另一镜像电路。

在镜像电流超过参考电流时，比较器导通控制晶体管，该控制晶体管驱动栅极连接，使得传输晶体管和感测晶体管截止。

本领域技术人员将明白，尽管以下具体实施方式将参考说明性实施例、附图和使用方法进行描述，但是本发明不意图被限制于这些实施例和使用方法。更确切些，本发明具有宽的范围并且意图被解释为如伴随的权利要求中阐述的。

附图说明

本发明以下描述引用附图，其中：

图1是具体实现本发明的实例的示意性框图。

具体实施方式