專利名稱：電子開關(guān)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型總體涉及電子開關(guān)，更具體地說，涉及一種具有電荷泵的恒定柵源電壓(Ves)MOS開關(guān)。
技術(shù)背景 電子電路和系統(tǒng)通常包括電子開關(guān)。電子開關(guān)可用于將模擬信號傳輸至電路路徑或用于防止模擬信號被發(fā)送至電路路徑。此種開關(guān)有時被稱為模擬開關(guān)或旁路開關(guān)，以便將這種類型的開關(guān)與響應(yīng)于輸入而改變輸出狀態(tài)，但不傳遞接收信號的數(shù)字開關(guān)區(qū)別開來。能夠針對不同類型的模擬信號正常運(yùn)行的模擬開關(guān)可用于多種電子系統(tǒng)。

實(shí)用新型內(nèi)容本申請總體涉及電子開關(guān)。電子開關(guān)示例包括具有輸入端和控制連線的開關(guān)電路以及與所述開關(guān)電路電連接的電壓轉(zhuǎn)換器電路。所述電壓轉(zhuǎn)換器電路包括與所述開關(guān)電路的輸入端電連接的輸入端以及與所述開關(guān)電路的控制連線電連接的輸出端。在輸出端處產(chǎn)生的輸出信號包括當(dāng)輸入信號的電壓改變時，由基本上恒定的電壓幅值移位的輸入信號。本實(shí)用新型在開關(guān)電路的輸入端處接收輸入信號，還將該輸入信號提供給電壓轉(zhuǎn)換器電路的輸入端，從而確保了當(dāng)輸入開關(guān)電路的信號改變時開關(guān)電路的控制連線正常運(yùn)行。該部分的目的在于提供對本專利申請主題的概述。并不意在提供對本實(shí)用新型的排他性或窮舉性解釋。包括有詳細(xì)描述以提供對本專利申請有關(guān)的更多信息。

附圖不一定按比例繪制，且不同附圖中的類似部件可用相同的數(shù)字指代。具有不同字母后綴的相同數(shù)字可表示類似部件的不同示例?？偟膩碚f，附圖是通過舉例(而非限制)的方式來說明本文中所探討的諸實(shí)施例。圖I為實(shí)現(xiàn)開關(guān)電路的方法的示例的流程圖；圖2示出了開關(guān)電路的操作的示例；圖3為包括開關(guān)電路的系統(tǒng)的示例的部分的框圖；圖4示出了用于實(shí)現(xiàn)開關(guān)電路的柵極電壓調(diào)整的示例；圖5和圖6不出了開關(guān)電路的操作的另一不例；圖7為電荷泵電路的示例的示意圖。
具體實(shí)施方式
本申請總體涉及電子開關(guān)?？赡芷谕狗荡笥谕ㄟ^控制連線提供的電壓的信號通過開關(guān)電路。使此信號通過開關(guān)電路通常會導(dǎo)致開關(guān)被斷開。例如，如果開關(guān)電路包括M0SFET，幅值太大的輸入信號會導(dǎo)致柵源電壓(Ves)達(dá)到擊穿點(diǎn)。這可能導(dǎo)致輸出信號保持在或略低于電源電壓。圖I為實(shí)現(xiàn)開關(guān)電路的方法100的示例的流程圖，該方法確保當(dāng)輸入開關(guān)電路的信號改變時開關(guān)電路的控制連線正常運(yùn)行。在方框105中，在開關(guān)電路的輸入端處接收輸入信號。在方框110中，還將該輸入信號提供給電壓轉(zhuǎn)換器電路的輸入端。在方框115中，在電壓轉(zhuǎn)換器電路的輸出端處產(chǎn)生包括由基本上恒定的電壓幅值移位的輸入信號的輸出信號。在方框120中，將該輸出信號提供給開關(guān)電路的控制連線。當(dāng)輸入信號的電壓改變時，開關(guān)電路的輸入端與控制連線之間的電壓差保持在基本上恒定的電壓幅值。因此控制連線的電壓總是比信號輸入高出恒定的電壓幅值。圖2示出了開關(guān)電路操作的示例。示出輸入信號205從3. O伏特(V)逐步上升至7.0V。在控制連線處的信號210隨輸入信號205而改變，但保持高出大約2.0V。因此，當(dāng)輸入信號的電壓改變時，開關(guān)電路的輸入端與控制連線之間的電壓差保持在大約2. O伏特。注意，2. O伏特在圖中僅為示例，該電壓差也可以是其他值?！D3為包括開關(guān)電路305的系統(tǒng)300的示例的部分的框圖。開關(guān)電路305包括輸入端310和控制連線315。系統(tǒng)300還包括電壓轉(zhuǎn)換器電路320。電壓轉(zhuǎn)換器電路320包括與開關(guān)電路的輸入端電連接的輸入端(vin)以及與開關(guān)電路305的控制連線電連接的輸出端(out)。在輸出端處產(chǎn)生的輸出信號包括當(dāng)輸入信號的電壓改變時由基本上恒定的電壓幅值移位的輸入信號。在一些示例中，開關(guān)電路305包括電連接在開關(guān)電路輸入端310與開關(guān)電路輸出端330之間的通路門325。通路門325包括具有第一源極/漏極連線以及柵極連線的通路晶體管(例如M0SFET)。柵極連線與開關(guān)電路的控制連線315電連接，使得當(dāng)在柵極連線處接收到電壓轉(zhuǎn)換器電路320的輸出信號時，通路門將在開關(guān)電路輸入端310處接收的信號傳遞至開關(guān)電路輸出端330。第一源極/漏極連線與柵極連線之間的電壓(例如Ves)通過基本上恒定的指定電壓幅值被恒定地調(diào)整為大于輸入信號電壓。因此，第一源極/漏極連線與柵極連線之間的電壓被恒定地調(diào)整為遠(yuǎn)離擊穿點(diǎn)。圖4示出了用于圖2所示的開關(guān)電路操作的電壓調(diào)整的示例。當(dāng)輸入信號205改變時，將柵源電壓調(diào)整為基本上保持在輸入信號電壓以上的大約2. OV的恒定電壓。圖4示出了用于NMOS開關(guān)的示例。針對PMOS情況而言，將柵源電壓調(diào)整為基本上保持在輸入信號電壓以下的恒定電壓，其中，A :(1. 81948M 2.15623) ；B (6. 02994M 2.27897);變化量:(4. 21045M 122. 736R);斜率29. 1502。圖5示出了用于開關(guān)電路操作的電壓調(diào)整的另一示例。在該示例中，輸入信號505是正弦信號?？刂七B線信號510隨輸入信號505而改變，但保持高出大約2. 0V。圖6示出了當(dāng)輸入信號505改變時，柵極連線處的電壓被調(diào)整為基本上保持恒定且比輸入信號電壓高出大約 2. 0V，其中，A :(3. 51662M 2.1054) ；B (3. 00554M 2.03045);變化量:(-511. 076U-74. 9432M);斜率:146. 638。在一些示例中，通路門325包括第二晶體管，其中通路晶體管和第二晶體管形成互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)晶體管對。CMOS晶體管對能夠擴(kuò)大開關(guān)電路305的動態(tài)范圍。在一些示例中，電壓轉(zhuǎn)換器電路320包括時鐘輸入端(elk)以及與開關(guān)電路的控制連線電連接的輸入端。在時鐘輸入端處接收的第一時鐘信號包括電壓幅值。在輸出端處產(chǎn)生的輸出信號包括由第一時鐘信號的電壓幅值移位的輸入信號。當(dāng)在柵極連線處接收輸出信號時，第一源極/漏極連線與柵極連線之間的電壓保持在第一時鐘信號的基本上恒定的電壓幅值。在一些示例中，電壓轉(zhuǎn)換器電路320包括電荷泵電路。圖7為電荷泵電路700的示例的示意圖。時鐘信號的操作導(dǎo)致輸出端的電壓為Vin+時鐘信號的電壓電平。如果時鐘信號的電壓電平等于Vin，則電荷泵起到如同倍壓器電路的作用。電荷泵電路和倍壓器電路的示例可見于Deval等人在IEEE固體電路雜志1998年3月第3期第33卷上發(fā)表的“AHigh-EfficiencyCMOS Voltage Doubler (高效 CMOS 倍壓器)”。在一些示例中，圖3的系統(tǒng)300包括振蕩器電路335，該振蕩器電路335與電荷泵電路320電連接以便至少提供第一時鐘信號。在某些示例中，系統(tǒng)300包括與振蕩器電路電連接的低壓差(LDO)調(diào)節(jié)器340。LDO電路產(chǎn)生基本上等于第一時鐘信號的電壓幅值的調(diào)節(jié)電壓。在某些示例中，LDO電路從5V電源產(chǎn)生2. OV的調(diào)節(jié)電壓。在某些示例中，LDO電路340由與系統(tǒng)300的其余部分的電源電壓不同(例如不同于Vdd)的電源電壓供電。如 果系統(tǒng)包括電荷泵電路，且電荷泵電路的時鐘信號的幅值足夠大，則不需要LDO電路340。在一些示例中，系統(tǒng)300包括集成電路，開關(guān)電路和電壓轉(zhuǎn)換器電路包括在該集成電路中。集成電路可用于需要開關(guān)電路(其保證控制連線(例如晶體柵極)保持在電路輸入端(例如晶體管源極)處的電壓之上)的任意電子系統(tǒng)中。在某些示例中，集成電路包括在電池保護(hù)系統(tǒng)中。集成電路用于產(chǎn)生控制提供諸如從電路中拆去電池之類的功能的電路所需的邏輯信號。在某些示例中，集成電路包括在蜂窩電話的電子電池保護(hù)系統(tǒng)中(例如輸入可以是來自墻壁充電器的電壓)。在某些示例中，集成電路包括在電子電池充電系統(tǒng)中，例如可與通用串行總線(USB)端口連接的電池充電系統(tǒng)中。補(bǔ)充注釋及示例示例I包括如下主題(例如系統(tǒng))，該主題包括開關(guān)電路(其包括輸入端和控制連線)以及與開關(guān)電路電連接的電壓轉(zhuǎn)換器電路。電壓轉(zhuǎn)換器包括與開關(guān)電路的輸入端電連接的輸入端以及與開關(guān)電路的控制連線電連接的輸出端，其中當(dāng)輸入信號的電壓改變時，在所述輸出端處產(chǎn)生的輸出信號包括由基本上恒定的電壓幅值移位的輸入信號。在示例2中，示例I的電壓轉(zhuǎn)換器電路可選地包括時鐘輸入端以及與開關(guān)電路的控制連線電連接的輸出端。在時鐘輸入端處接收的第一時鐘信號可包括所述電壓幅值，在輸出端處產(chǎn)生的輸出信號包括由第一時鐘信號的電壓幅值移位的輸入信號。在示例3中，示例I和2的一者或任意組合的開關(guān)電路可選地包括電連接在開關(guān)電路輸入端與開關(guān)電路輸出端之間的通路門。通路門可選地包括具有第一源極/漏極連線以及柵極連線的通路晶體管。柵極連線與開關(guān)電路的控制連線電連接，使得通路門配置為當(dāng)在柵極連線處接收到電壓轉(zhuǎn)換器電路的輸出信號時將在開關(guān)電路輸入端處接收的信號傳遞至開關(guān)電路輸出端，并且當(dāng)接收到輸出信號時將第一源極/漏極連線與柵極連線之間的電壓保持在第一時鐘信號的基本上恒定的電壓幅值。在示例4中，示例1-2的一者或任意組合的開關(guān)電路可選地包括電連接在開關(guān)電路輸入端與開關(guān)電路輸出端之間的通路門。通路門可選地包括具有第一源極/漏極連線以及柵極連線的通路晶體管，其中柵極連線與開關(guān)電路的控制連線電連接，使得通路門配置為當(dāng)在柵極連線處接收到電壓轉(zhuǎn)換器電路的輸出信號時將在開關(guān)電路輸入端處接收的信號傳遞至開關(guān)電路輸出端，并且通過基本上恒定的電壓幅值將第一源極/漏極連線和柵極連線之間的電壓恒定地調(diào)整為大于輸入信號電壓。在示例5中，示例3-4的一者或任意組合的通路門可選地包括第二晶體管，并且通路晶體管和第二晶體管形成互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管對。在示例6中，示例1-5的一者或任意組合的電壓轉(zhuǎn)換器電路可選地包括電荷泵電路。在示例7中，示例6的電荷泵電路可選地包括第二時鐘輸入端。在第二時鐘輸入端處接收的第二時鐘信號可選地與第一時鐘信號異相。在示例8中，示例6和7的一者或任意組合的主題可選地包括與電荷泵電路電連接以便提供第一時鐘信號的振蕩器電路，以及與振蕩器電路電連接并配置為產(chǎn)生與第一時 鐘信號的電壓幅值基本上相等的調(diào)節(jié)電壓的低壓差(LDO)調(diào)節(jié)器。在示例9中，示例1-8的一者或任意組合的電壓轉(zhuǎn)換器電路可選地包括倍壓器電路。在示例10中，示例1-9的一者或任意組合的開關(guān)電路和電壓轉(zhuǎn)換器電路可選地包括在集成電路中。在示例11中，示例10的集成電路可選地包括在電池充電系統(tǒng)中。在示例12中，示例10和11的一者或任意組合的集成電路可選地包括在蜂窩電話的電子電池充電系統(tǒng)中。在示例13中，示例10-12的一者或任意組合的集成電路可選地包括在可與通用串行總線(USB)端口連接的電子電池充電系統(tǒng)中。示例14可包括示例1-13的一者或任意組合的主題,或可選地與示例1-13的一者或任意組合的主題相結(jié)合，以便包括如下主題(例如方法，執(zhí)行動作的裝置，或包括在由機(jī)器執(zhí)行時使機(jī)器執(zhí)行動作的指令的機(jī)器可讀介質(zhì))，該主題包括在開關(guān)電路的輸入端處接收輸入信號，將該輸入信號提供給電壓轉(zhuǎn)換器電路的輸入端，在電壓轉(zhuǎn)換器電路的輸出端處產(chǎn)生包括由基本上恒定的電壓幅值移位的輸入信號的輸出信號，以及將該輸出信號提供給開關(guān)電路的控制連線，使得當(dāng)輸入信號的電壓改變時，開關(guān)電路的輸入端與控制連線之間的電壓差保持在基本上恒定的電壓幅值。在示例15中，示例14的主題可選地包括在電壓轉(zhuǎn)換器電路的時鐘輸入端處接收時鐘信號，其中時鐘信號的電壓幅值包括基本上恒定的電壓幅值的電壓幅值。在示例16中，示例14和15的一者或任意組合的在開關(guān)電路的輸入端處接收輸入信號可選地包括在晶體管的第一源極/漏極連線處接收輸入信號，以及在晶體管柵極連線激活時，將該輸入信號傳遞至第二源極/漏極連線，并且將該輸出信號提供給開關(guān)電路的控制連線可選地包括將該輸出信號提供給晶體管柵極連線，使得柵極連線與第一源極/漏極連線之間的電壓差基本上為時鐘信號的電壓幅值。在示例17中，示例14-16的一者或任意組合的在開關(guān)電路的輸入端處接收輸入信號可選地包括在晶體管的第一源極/漏極連線處接收輸入信號，以及在晶體管柵極連線激活時，將該輸入信號傳遞至第二源極/漏極連線，并且將該輸出信號提供給開關(guān)電路的控制連線可選地包括向晶體管柵極連線提供輸出信號，當(dāng)輸入信號改變時，晶體管柵極連線在第一源極/漏極連線與第二源極/漏極連線之間保持基本上恒定的電阻。在示例18中，示例14-17的一者或任意組合的接收輸入信號可選地包括接收為電池充電的輸入信號。在不例19中，不例14-18的一者或任意組合的為電池充電的輸入信號具有與時鐘信號的電壓幅值基本上相等的幅值。在示例20中，示例14-19的一者或任意組合的接收輸入信號可選地包括從USB接頭接收輸入信號。示例21可包括示例1-20的任何一個或多個的任一部分的任何部分或組合，或可選地與示例1-20的任何一個或多個的任意部分的任何部分或組合相結(jié)合以便包括如下主題，該主題包括執(zhí)行示例1-20的功能中的任何一個或多個功能的裝置，或包括 在由機(jī)器執(zhí)行時使機(jī)器執(zhí)行示例1-20的任何一個或多個功能的指令的機(jī)器可讀介質(zhì)。這些非限制性示例能夠以任意排列或組合方式相結(jié)合。上述詳細(xì)說明書參照了附圖，附圖也是所述詳細(xì)說明書的一部分。附圖以圖解的方式顯示了可應(yīng)用本實(shí)用新型的具體實(shí)施例。這些實(shí)施例在本實(shí)用新型中被稱作“示例”。本實(shí)用新型所涉及的所有出版物、專利及專利文件全部作為本實(shí)用新型的參考內(nèi)容，盡管它們是分別加以參考的。如果本實(shí)用新型與參考文件之間存在用途差異，則將參考文件的用途視作本實(shí)用新型的用途的補(bǔ)充，若兩者之間存在不可調(diào)和的差異，則以本實(shí)用新型的用途為準(zhǔn)。在本實(shí)用新型中，與專利文件通常使用的一樣，術(shù)語“一”或“某一”表示包括一個或多個，但其他情況或在使用“至少一個”或“一個或多個”時應(yīng)除外。在本實(shí)用新型中，除非另外指明，否則使用術(shù)語“或”指無排他性的或者，使得“A或B”包括“A但不是B”、“B但不是A”以及“A和B”。在所附權(quán)利要求中，術(shù)語“包含”和“在其中”等同于各個術(shù)語“包括”和“其中”的通俗英語。同樣，在下面的權(quán)利要求中，術(shù)語“包含”和“包括”是開放性的，即，系統(tǒng)、裝置、物品或步驟包括除了權(quán)利要求中這種術(shù)語之后所列出的那些元件以外的部件的，依然視為落在該條權(quán)利要求的范圍之內(nèi)。而且，在下面的權(quán)利要求中，術(shù)語“第一”、“第二”和“第三”等僅僅用作標(biāo)簽，并非對對象有數(shù)量要求。本實(shí)用新型所述的方法示例可至少部分地由機(jī)器或電腦執(zhí)行。上述說明的作用在于解說而非限制。例如上述示例(或示例的一個或多個方面)可結(jié)合使用?？梢栽诶斫馍鲜稣f明書的基礎(chǔ)上，利用現(xiàn)有技術(shù)的某種常規(guī)技術(shù)來執(zhí)行其他實(shí)施例。遵照37 C.F.R. § 1.72(b)的規(guī)定提供摘要，允許讀者快速確定本技術(shù)公開的性質(zhì)。提交本摘要時要理解的是該摘要不用于解釋或限制權(quán)利要求的范圍或意義。同樣，在上面的具體實(shí)施方式
中，各種特征可歸類成將本公開合理化。這不應(yīng)理解成未要求的公開特征對任何權(quán)利要求必不可少。相反，本實(shí)用新型的主題可在于的特征少于特定公開的實(shí)施例的所有特征。因此，下面的權(quán)利要求據(jù)此并入具體實(shí)施方式
中，每個權(quán)利要求均作為一個單獨(dú)的實(shí)施例。應(yīng)參看所附的權(quán)利要求，以及這些權(quán)利要求所享有的等同物的所有范圍，來確定本實(shí)用新型的范圍。
權(quán)利要求1.一種電子開關(guān)，其特征在于，包括 包括輸入端和控制連線的開關(guān)電路； 與所述開關(guān)電路電連接的電壓轉(zhuǎn)換器電路，所述電壓轉(zhuǎn)換器電路包括 與所述開關(guān)電路的輸入端電連接的輸入端； 與所述開關(guān)電路的控制連線電連接的輸出端，其中在所述輸出端處產(chǎn)生的輸出信號包括當(dāng)輸入信號的電壓改變時由基本上恒定的電壓幅值移位的輸入信號。
2.如權(quán)利要求I所述的電子開關(guān)，其中，所述電壓轉(zhuǎn)換器電路包括時鐘輸入端，其中在所述時鐘輸入端處接收的第一時鐘信號包括所述電壓幅值；以及 與所述開關(guān)電路的控制連線電連接的輸出端，其中在所述輸出端處產(chǎn)生的輸出信號包括由所述第一時鐘信號的電壓幅值移位的輸入信號。
3.如權(quán)利要求2所述的電子開關(guān)，其中，所述開關(guān)電路包括 電連接在所述開關(guān)電路輸入端與開關(guān)電路輸出端之間的通路門，其中所述通路門包括 具有第一源極/漏極連線以及柵極連線的通路晶體管，其中所述柵極連線與所述開關(guān)電路的控制連線電連接，使得所述通路門配置為當(dāng)在所述柵極連線處接收到所述電壓轉(zhuǎn)換器電路的輸出信號時，將在所述開關(guān)電路輸入端處接收的信號傳遞至所述開關(guān)電路輸出端，并且 其中當(dāng)接收到所述輸出信號時，將所述第一源極/漏極連線與所述柵極連線之間的電壓保持在所述第一時鐘信號的基本上恒定的電壓幅值。
4.如權(quán)利要求I所述的電子開關(guān)，其中，所述開關(guān)電路包括 電連接在所述開關(guān)電路輸入端與開關(guān)電路輸出端之間的通路門，其中所述通路門包括 具有第一源極/漏極連線以及柵極連線的通路晶體管，其中所述柵極連線與所述開關(guān)電路的控制連線電連接，使得所述通路門配置為當(dāng)在所述柵極連線處接收到所述電壓轉(zhuǎn)換器電路的輸出信號時，將在所述開關(guān)電路輸入端處接收的信號傳遞至所述開關(guān)電路輸出端，并且 其中所述第一源極/漏極連線與所述柵極連線之間的電壓通過基本上恒定的電壓幅值被恒定地調(diào)整為大于輸入信號電壓。
5.如權(quán)利要求4所述的電子開關(guān)，其中，所述通路門包括第二晶體管，其中所述通路晶體管和所述第二晶體管形成互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管對。
6.如權(quán)利要求I至5中任一項(xiàng)所述的電子開關(guān)，其中，所述電壓轉(zhuǎn)換器電路包括電荷泵電路， 其中所述電荷泵電路包括第二時鐘輸入端，并且 其中在所述第二時鐘輸入端處接收的第二時鐘信號與所述第一時鐘信號異相。
7.如權(quán)利要求6所述的電子開關(guān)，其中，包括 振蕩器電路，與所述電荷泵電路電連接以便提供所述第一時鐘信號；以及低壓差(LDO)調(diào)節(jié)器電路，與所述振蕩器電路電連接，并配置為產(chǎn)生與所述第一時鐘信號的電壓幅值基本上相等的調(diào)節(jié)電壓。
8.如權(quán)利要求I至5中任一項(xiàng)所述的電子開關(guān)，其中，所述電壓轉(zhuǎn)換器電路包括倍壓器電路。
9.如權(quán)利要求I所述的電子開關(guān)，包括集成電路，其中，所述集成電路包括所述開關(guān)電路以及所述電壓轉(zhuǎn)換器電路。
專利摘要本申請涉及電子開關(guān)。一種電子開關(guān)包括開關(guān)電路(其包括輸入端和控制連線)以及與所述開關(guān)電路電連接的電壓轉(zhuǎn)換器電路。所述電壓轉(zhuǎn)換器電路包括與所述開關(guān)電路的輸入端電連接的輸入端以及與所述開關(guān)電路的控制連線電連接的輸出端。在輸出端處產(chǎn)生的輸出信號包括當(dāng)輸入信號的電壓改變時由基本上恒定的電壓幅值移位的輸入信號。
文檔編號H03K17/687GK202713254SQ20122004478
公開日2013年1月30日 申請日期2012年2月1日 優(yōu)先權(quán)日2011年2月1日
發(fā)明者C·科佐里諾 申請人:快捷半導(dǎo)體(蘇州)有限公司, 快捷半導(dǎo)體公司