限制电流的方法及其应用电路 【技术领域】
本发明一般涉及半导体部件，且更具体地涉及限制半导体部件里的电流。
背景技术
半导体部件用于便携应用中，例如移动电话、便携计算机、计算器、照相机、个人数字助理(PDA)、电视游戏控制器等，以及非便携应用中，例如大型计算机、测试装备、汽车应用、制造设施等。在这些应用中，期望半导体部件具有小的形体尺寸，同时最优化它们的性能、功能性和成本。用在这些应用中的半导体部件的一个重要种类是电流限制电路。这些电路在过电流条件期间保护半导体部件。在半导体部件里包括电流限制电路的缺点是，它们使用半导体部件的输入/输出引脚中的一个，这增加了半导体部件的尺寸和成本，同时降低了它们的性能和功能性。
因此，具有这样一种半导体部件，其包括用于限制半导体部件里的电流而不增加输入/输出引脚数量的方法和结构，则是有利的。半导体部件制造起来具有成本效益，则是进一步有利的。
【附图说明】
结合附图图形，阅读以下详细描述，将更好理解本发明，其中同样的参考数字指代同样的元件，以及其中：
图1是依照本发明的实施方式的电流限制电路的电路示意图；以及
图2是依照本发明的实施方式用于限制电流的流程图。
【具体实施方式】
一般地，本发明提供包括用于限制电流的方法和结构的半导体部件。依照本发明的实施方式，一集成电路包括电流控制电路，该电流控制电路包括：集成比较器和控制部分，其具有通过控制电阻器耦合到高压侧(high side)N-沟道场效应晶体管的源极并耦合到该高压侧N-沟道场效应晶体管的栅极的输入/输出引脚。该集成比较器和控制部分的另一输出通过另一控制电阻器连接到低压侧N-沟道场效应晶体管的源极并连接到该低压侧N-沟道场效应晶体管的栅极。高压侧N-沟道场效应晶体管和低压侧N-沟道场效应晶体管以及控制电阻器可与集成比较器和控制部分集成，或它们可以是耦合到该集成比较器和控制部分的分立的电路元件。虽然场效应晶体管已经显示并描述为N-沟道场效应晶体管，但这不是对本发明的限制。例如，晶体管可以是P-沟道场效应晶体管，NPN双极结型晶体管、PNP双极结型晶体管或之类的。应注意，场效应晶体管的栅极被称为控制电极，而场效应晶体管的源极和漏极被称为载流电极或导流电极。类似地，双极结型晶体管的基极被称为控制电极，而其集电极和发射极被称为载流电极或导流电极。
依照本发明的另一实施方式，提供了不增加输入/输出引脚数量限制电流的方法，也就是，不增加半导体部件的输入/输出引脚数限制电流的方法。将两个输入/输出引脚之间的漏极-源极电压与两个输入/输出引脚之间的参考电压比较，其中，参考电压和漏极-源极电压共享一个输入/输出引脚。依照比较的结果设置一控制电压，该控制电压控制输入/输出引脚中参考电压和漏极-源极电压不公有的引脚上的电压。
图1是依照本发明的实施方式的高压侧电流限制电路10的电路示意图。优选地，电流限制电路10包括耦合到驱动器晶体管14和16，并耦合到控制电阻器18和20的集成比较器和控制部分12。集成比较器和控制部分12至少具有输入/输出引脚22、24、26、28和30，并包括双差动比较器32、差动参考测量电路34、高压侧驱动器电路36和低压侧驱动器电路38。应注意，输入/输出引脚22、24、26、28和30被描述为是引脚，因为它们可以是封装的半导体器件的引脚。然而，这不是对本发明的限制。在例如其中电流限制电路10是单片集成电路或部分单片集成电路的实施方式中，它们也能够是输入/输出节点。应进一步注意，为了清楚起见，输入/输出引脚22、24、26、28和30被称为输入/输出引脚。可选地，输入/输出引脚22、24、26、28和30中的一个或更多个可以是输入引脚(或输入节点)或输出引脚(或输出节点)。优选地，双差动比较器32是双差动共模降低、电平移动、低通滤波平均电流限制比较器。双差动比较器32具有输出41和两组差动输入。一组差动输入由反相输入42和非反相输入44组成，另一组差动输入由反相输入46和非反相输入48组成。差动参考测量电路34具有一组差动输入和一组差动输出，一组差动输入由反相输入50和非反相输入52组成，一组差动输出由反相输出54和非反相输出56组成。高压侧驱动器电路36具有输入60和输出62，低压侧驱动器电路38具有输入64和输出66。为了清楚起见，低压侧驱动器电路38被显示为具有输入64的方块形态。用于低压侧驱动器电路38和耦合到输入64用于驱动低压侧驱动器电路38的电路的布局是本领域技术人员公知的。
高压侧驱动器电路36的输出62连接到差动参考测量电路34的非反相输入52并连接到输入/输出引脚26。低压侧驱动器电路38的输出66连接到输入/输出引脚30。差动参考测量电路34的反相输出54和非反相输出56分别连接到双差动比较器32的反相输入46和非反相输入48。双差动比较器32的非反相输入44连接到输入/输出引脚22，双差动比较器32的反相输入42连接到差动参考测量电路34的反相输入50并连接到输入/输出引脚28。双差动比较器32的输出41连接到高压侧驱动器电路36地输入60。输入/输出引脚22经由电流源68耦合到输入/输出引脚26，且其被耦合以接收工作电势源VCC。虽然驱动器晶体管14和16以及控制电阻器18和20显示为分立的电路元件，但这不是对本发明的限制。可选地，驱动器晶体管14和16以及控制电阻器18和20可与比较器和控制部分12集成为单片电路。
晶体管14具有连接到输入/输出引脚26的栅极、耦合到输入/输出引脚22并用于接收工作电势源VCC的漏极和连接到输入/输出引脚28的源极。晶体管16具有连接到输入/输出引脚30的栅极、连接到晶体管14的源极并连接到输入/输出引脚28的漏极和被耦合来接收工作电压源VSS的源极。控制电阻器18耦合在输入/输出引脚26和输入/输出引脚28之间，控制电阻器20耦合在输入/输出引脚30和输入/输出引脚24之间。
图2是依照本发明的实施方式的电流限制电路10的运行的流程图80。通过激活电流源68传输电流IREF通过控制电阻器28(框82指示)，产生控制电阻器18上的参考电压VREF(框84指示)，来设置电流限制跳变点(trip point)。参考电压VREF通过输入/输出引脚26和28传输到差动参考测量电路34的差动输入50和52。因此，参考电压VREF出现在非反相输入52和反相输入50之间，并被差动参考和测量电路34以数字形式存储。作为例子，电流IREF为12.5微安培(μA)，选择控制电阻器18以产生期望的参考电压VREF。应注意，电流IREF和控制电阻器18的值是设计选择。优选地，电流源68在差动参考测量电路34已经测量了电压VREF以后关闭或停止活动。在正常运行期间，参考电压VREF从差动参考测量电路34传输到双差动比较器32的几组差动输入之一，比如到输入48和46。测量驱动器晶体管14上的漏极-源极电压VDS14(框86指示)，并通过双差动比较器32与参考电压VREF差动地比较(框88指示)。应注意，比较不限于是差动地比较，也可以是单端比较。如果驱动器晶体管14上的漏极-源极电压VDS14大于或等于电压VREF，那么双差动比较器32产生一比较电压，驱动器电路36使用该比较电压，在输入/输出引脚26产生控制电压VCON，关闭晶体管14，由此限制或降低流经晶体管14的电流(框90指示)，电路从框86指示的步骤继续或返回到框86指示的步骤。因此，控制电压VCON能够被选择来关闭晶体管14或降低流经晶体管14的电流。如果驱动器晶体管14上的漏极-源极电压VDS14小于参考电压VREF，则电路从框86指示的步骤继续或返回到框86指示的步骤。
至今应理解，已经提供了用于限制半导体部件里的电流的结构和方法。该电路可用完全单片地集成的构造实现，或者，构造中电路的一部分是单片集成的，而一部分由分立的电路部件实现。该方法和结构的优点是，完成电流限制而不增加输入/输出引脚数，由此减小电路的尺寸，增加电路的功能性并降低制造电路的成本。因为已经出现在电路里并用于其它任务的输入/输出引脚也被用于电流限制，而非使用输入/输出引脚之一单独用于电流限制，因此，电路的功能性增加。因此，已经提供了一种用于限制电路里的电流而不改变输入/输出引脚的数量的方法。
虽然这里已经公开了某些优选实施方式和方法，从前述公布将对本领域技术人员明显的是，可对这种实施方式和方法进行改变和变更而不背离本发明的精神和范围。本发明旨在应仅限制到随附权利要求以及适用法律的条例和法则要求的范围。