CN107437888A - 功率开关电路及所应用的电源电路 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种功率开关电路及所应用的电源电路。该功率开关电路特别具有一第一判断电路及一第二判断电路，且该第一判断电路耦接一功率晶体管，且能判断是否有一倒灌电流经由该功率晶体管流入一输入电压端达一段预设时间长度，并只在判断结果为“是”时令该功率晶体管关闭。该第二判断电路耦接该功率晶体管，且能判断是否有一倒灌电流经由该功率晶体管流入该输入电压端，并只在判断结果为“是”时直接令该功率晶体管关闭。如此，便能及时阻断倒灌电流继续流入该电压输入端，避免耦接于该电压输入端的电源的零件受到破坏。

Description

功率开关电路及所应用的电源电路

技术领域

本发明涉及一种功率开关电路，尤其是一种具有倒灌电流阻断功能的功率开关电路及所应用的电源电路。

背景技术

已知技术的功率开关电路9(power switch circuit)，如图1所示，主要具有一功率晶体管90及一电荷泵电路91(或其它种类控制电路)。电荷泵电路91用于控制功率晶体管90的运作，以使一输入电压端Vin上的一电源(图中未示)供电于一输出电压端Vout上的一负载(图中未示)。像这类的现有的功率开关电路9，已见揭于诸多文献，例如中国台湾I229500、I355801、CN203747365U等专利，并且经常被应用于USB端口，以控制一USB电源对一USB外接装置的电力供应。

在一些应用中，可能需要使用两个或更多的功率开关电路9来控制两组或更多的电源对同一负载供电，例如在通用串行总线电力传输(USB Power Delivery)规格下的应用中，通常会出现5V、12V、20V三组电源通过功率开关电路向同一个USB连接器输出电力，以供应连接在该USB连接器上的一USB外接装置所需要的电力。

举例来说，请参考图2，两输入电压端Vin1与Vin2上的两组电源(图中未示)在两功率开关电路9的控制下，对一输出电压端Vout上的一负载(图中未示)供电，这两组电源的电压可以相同，也可以不相同。在考虑两组电源的电压不同的情况，例如输入电压端Vin1上的电源所提供的输入电压V1为5V，输入电压端Vin2上的电源所提供的输入电压V2为6V，请配合图2、3，在两电荷泵电路91的控制下，一开始是其中一功率晶体管90(M1)开启，但另一功率晶体管90(M2)关闭，此时，输入电压端Vin1上的电源经由该功率晶体管90(M1)对该负载供电，输出电压端Vout上的输出电压Vo会略小于或等于输入电压端Vin1上的输入电压V1，接着，在之后的某一时刻T1，另一功率晶体管90(M2)开启，此时，由于输入电压V2高于V1，故输入电压端Vin2上的电源(即高压端电源)所提供的电流会经由输入电压端Vin2、功率晶体管90(M2)、输出电压端Vout、功率晶体管90(M1)、输入电压端Vin1而流入输入电压端Vin1上的电源(即低压端电源)，使得输入电压端Vin1上的输入电压V1被抬高，与此同时，输出电压Vo也因为输入电压端Vin2上的电源加入供电而升高，而输入电压V2则因为输入电压端Vin2上的电源会往输入电压端Vin1供电的缘故而被拉低。

由此可见，现有的功率开关电路9在上前述的应用场合中，只要两组电源的电压不同，就会出现高压端电源的电流倒灌入低压端电源的情形，这可能会破坏低压端电源的零件而亟需改善。

发明内容

已知的目前的功率开关电路应用于需要两组或更多电源供电于同一负载的场合中，只要这些电源的电压不同，就会出现高压端电源的电流倒灌入低压端电源的情形而可能会破坏低压端电源的零件。

因此，需要发展一种能解决上述电流倒灌问题的新功率开关电路，藉以避免低压端电源的零件被来自高压端电源的倒灌电流破坏。

本发明要解决的技术问题是：提供一种功率开关电路及所应用的电源电路，以便解决先前技术中的低压端电源的零件会被倒灌电流破坏的问题，并提出阻断倒灌电流继续流入低压端电源的解决方案。

为达到上述目的，本发明提供了一种功率开关电路，包含一输入电压端、一输出电压端、一功率晶体管、一控制电路、一第一判断电路及一第二判断电路。该输入电压端用于耦接一电源，该输出电压端用于耦接一负载，该功率晶体管耦接在该输入电压端与该输出电压端之间。该控制电路耦接该功率晶体管，用以控制该功率晶体管的运作，以使该电源经由该功率晶体管供电给该负载。该第一判断电路耦接该功率晶体管，且能判断是否有一倒灌电流经由该功率晶体管流入该输入电压端达一段预设时间长度，并只在判断结果为“是”时令该功率晶体管关闭。该第二判断电路，耦接该功率晶体管，且能判断是否有一倒灌电流经由该功率晶体管流入该输入电压端，并只在判断结果为“是”时直接令该功率晶体管关闭，其中，该第二判断电路所能判断出的倒灌电流系大于该第一判断电路所能判断出的倒灌电流。

本发明的上述功率开关电路中的该功率晶体管，其两连接端(例如一金属氧化物半导体场效应晶体管的源极与漏极)分别对应耦接该输入电压端与该输出电压端。该第一判断电路可包括一电压比较器与一延迟电路。该电压比较器的两输入端分别对应耦接该输出电压端与该输入电压端，且只有在比较出该输出电压端上的电压系大于该输入电压端一预设电压值时，该电压比较器的一输出端才会输出一电流倒灌通知信号；该延迟电路的一输入端与一输出端分别对应耦接该电压比较器的该输出端与该功率晶体管的一控制端(例如一金属氧化物半导体场效应晶体管的栅极)，且只有在该电压比较器持续输出该电流倒灌通知信号长达该预设时间长度之后，该延迟电路的该输出端才输出一关闭信号至该该功率晶体管的该控制端，以使该功率晶体管关闭。

本发明之上述功率开关电路中的该第二判断电路，可包括一电压比较器，该第二判断电路的该电压比较器的两输入端分别对应耦接该输出电压端与该输入电压端，该电压比较器的一输出端耦接该功率晶体管的该控制端，且只有在比较出该输出电压端上的电压系大于该输入电压端一预设电压值时，该第二判断电路的该电压比较器的该输出端才会输出一直接关闭信号至所述功率晶体管的所述控制端，以使该功率晶体管关闭，其中，该第二判断电路的该电压比较器所能比较出的预设电压值系大于该第一判断电路的该电压比较器所能比较出的预设电压值。

本发明的上述功率开关电路中的该第一判断电路，也可以是另一种电路，其包括一电流取得电路、一电流感测电路与一延迟电路；该电流取得电路耦接该功率晶体管，用以取得流经该功率晶体管的电流，该电流感测电路的一输入端耦接该电流取得电路，且只有在该电流取得电路所取得的该电流是从该功率晶体管流向该输入电压端且大于一预设电流值时，该电流感测电路的一输出端才会输出一电流倒灌通知信号；该延迟电路的一输入端与一输出端分别对应耦接该电流感测电路的该输出端与该功率晶体管的一控制端(例如一金属氧化物半导体场效应晶体管的栅极)，且只有在该电流感测电路持续输出该电流倒灌通知信号长达该预设时间长度之后，该延迟电路的该输出端才输出一关闭信号至该功率晶体管的该控制端，以使该功率晶体管关闭。

本发明的上述功率开关电路中的该第二判断电路，也可以是另一种电路，其包括一电流感测电路，该第二判断电路的该电流感测电路的一输入端与一输出端分对应耦接该电流取得电路与该功率晶体管的该控制端，且只有在感测到该电流取得电路所取得的该电流是从该功率晶体管流向该输入电压端且大于一预设电流值时，该第二判断电路的该电流感测电路的一输出端才会输出一直接关闭信号至所述功率晶体管的所述控制端，以使该功率晶体管关闭，其中，该第二判断电路的该电流感测电路所能感测到的预设电流值系大于该第一判断电路的该电流感测电路所能感测到的预设电流值。

本发明也提供了一种包括两个上述功率开关电路的电源电路，且这两个功率开关电路系用分别控制两电源对同一负载供电。

本发明也提供了一种电源电路，包括一个上述功率开关电路及一个不同的另一种功率开关电路，且该功率开关电路与该另一种功率开关电路系用分别控制两电源对同一负载供电。

综上所述，本发明在倒灌电流出现之后就会主动予阻断，使得该倒灌电流不会继续对低压端电源的零件造成破坏。

以上的概述与接下来的详细说明皆为示范性质，是为了进一步说明本发明的申请专利范围。而有关本发明的其他目的与优点，将在后续的说明与图示加以阐述。

附图说明

图1是已知功率开关电路的方块图。

图2是已知电源电路的方块图。

图3是图2的电源电路的电压波形示意图

图4是根据本发明实施的功率开电路方块图。

图5是根据本发明实施的电源电路方块图。

图6是图5的电源电路在两电源20、21的电压差较小的情形下的电压波形示意图。

图7是图5的电源电路在两电源20、21的电压差较大的情形下的电压波形示意图。

图8是根据本发明实施的另一电源电路方块图。

图9是根据本发明实施的另一功率开电路方块图。

图10是根据本发明实施的又一功率开电路方块图。

图11是根据本发明实施的又一电源电路方块图。

具体实施方式

通常根据本发明所实施的一功率开关电路1如图4所示，该功率开关电路1包括一输入电压端Vin、一输出电压端Vout、一功率晶体管10、一控制电路11、一第一判断电路12及一第二判断电路13。该输入电压端Vin系用于耦接一电源(图中未示)，该电源的电压可为5～20V其中一者，但不以此为限，例如在通用串行总线电力传输(USB Power Delivery)规格下的应用中，就是5V、12V或20V。该输出电压端Vout用于耦接一负载(图中未示)，该负载可以为一电容、一电感、一电阻、一手机、一USB随身碟或USB行动硬盘等等，但不以此为限。

该功率晶体管10耦接在该输入电压端Vin与该输出电压端Vout之间。该控制电路11耦接该功率晶体管10，用以控制该功率晶体管10的运作，以使该电源供应该负载所需的电力。该功率晶体管10可为n型或P型金属氧化物半导体场效应晶体管(简称NMOS或PMOS)，也可为双载子接面晶体管(简称BJT)或绝缘栅双极晶体管(简称IGBT)等半导体零件。在此实施例中功率晶体管10是NMOS，故其两连接端分别为源极S、漏极D，其控制端则为栅极G，该功率晶体管10的两连接端与控制端分别对应耦接该输入电压端Vin、输出电压端Vout与控制电路11的一输出端。该控制电路11在此时通常是一电荷泵电路(charge pump circuit)，但不以此为限，例如在功率晶体管10为PMOS的情况下，该控制电路11就不需要选用该电荷泵电路，而可以选用其它种类的控制电路，例如一软起动电路。无论如何，该控制电路11系用于产生一控制信号经由其输出端送给该功率晶体管10的控制端(栅极G)，以控制该功率晶体管10的运作，使得该电源供应该负载所需要的工作电压。有时，该控制电路11还可根据该输出电压端Vout的电压或流经该功率晶体管10的电流来调整该控制信号的占空比。

该第一判断电路12耦接该功率晶体管10，且能判断是否有一足够大的倒灌电流Ir经由该功率晶体管10流入该输入电压端Vin达一段预设时间长度，并只在判断结果为“是”时令该功率晶体管10关闭，以阻断该倒灌电流，使其不再继续流入该输入电压端Vin，避免该倒灌电流对该输入电压端Vin上的该电源的零件造成破坏。

在此实施例中，该第一判断电路12包括一电压比较器120(OP1)与一延迟电路121。该电压比较器120的一两输入端分别对应耦接该输出电压端Vout与该输入电压端Vin，且只有在比较出该输出电压端Vout上的电压大于该输入电压端Vin一个预设电压差时，该电压比较器120的一输出端才会输出一电流倒灌通知信号。该延迟电路121的一输入端与一输出端分别对应耦接该电压比较器120的该输出端与该功率晶体管10的控制端(栅极G)。在该功率晶体管10导通期间，如果该输出电压端Vout上的电压大于该输入电压端Vin一个预设电压值(例如20mV～100mV其中一者)就表示已出现上述的倒灌电流Ir且足够大，此时，该电压比较器120的该输出端就会输出该电流倒灌通知信号，该延迟电路121一收到该电流倒灌通知信号，就会开始计算该电流倒灌通知信号的持续时间。该延迟电路121只在该电流倒灌通知信号的持续时间达到该预设时间长度(例如5ms)时，才输出一关闭信号至该功率晶体管10的控制端(栅极G)，以使该功率晶体管10立即关闭，藉以阻断该倒灌电流Ir，使其不再继续流入该输入电压端Vin，避免该倒灌电流Ir对该输入电压端Vin上的该电源的零件造成破坏。简言之，该第一判断电路12在侦测到该倒灌电流Ir时，并非立即令其功率晶体管10关闭，而是利用该延迟电路121延后一段时间(该预设时间长度)之后才令其功率晶体管10关闭，之所以这样做，是为了避免误判，因为，如果该电流倒灌通知信号的持续时间不够长，表示该倒灌电流Ir只是噪声或其它原因造成的短暂电流而不需要去阻断它，此时，该延迟电路121是不会输出该关闭信号，以使该功率晶体管10维持原本的运作。

如果该倒灌电流Ir很小，且小到使得该输出电压端Vout与输入电压端Vin之间的电压差小于该电压比较器120所能鉴别的一最低电压值(例如小于20mV)，该电压比较器120就无法比较出来，故其输出端未输出该电流倒灌通知信号，此时，该延迟电路121因未收到该电流倒灌通知信号而不会输出该关闭信号来让该功率晶体管10关闭，使得该很小的倒灌电流Ir仍经由该功率晶体管10而流入该输入电压端Vin，然而，由于该很小的倒灌电流Ir是小到不致于破坏该输入电压端Vin上的该电源的零件，因此，不会对该电源的零件造成破坏。

如果该倒灌电流Ir很大，该输出电压端Vout与输入电压端Vin之间的电压差也会很大，例如100mV以上，此时该倒灌电流Ir可能大到会立即性地破坏该输入电压端Vin上的该电源的零件，故不管该倒灌电流Ir是否为噪声或其它原因造成的短暂电流，基于安全考虑，即藉由该第二判断电路13直接令该功率晶体管10立即关闭，藉以阻断该很大的倒灌电流Ir，避免该电源的零件被破坏。更详而言之，该第二判断电路13耦接该功率晶体管10，且能判断是否有一倒灌电流经由该功率晶体管10流入该输入电压端Vin，并只在判断结果为“是”时直接令该功率晶体管10关闭，以立即阻断该倒灌电流Ir。其中，该第二判断电路13所能判断的倒灌电流Ir系大于该第一判断电路12所能判断的倒灌电流Ir。

在此实施例中，该第二判断电路13只有一个电压比较器130(OP2)，该电压比较器130的两输入端分别对应耦接该输出电压端Vout与该输入电压端Vin，该电压比较器130的一输出端则耦接该功率晶体管10的控制端(栅极G)。其中，该电压比较器130所能比较出的电压差比上述电压比较器120更大，例如100mV以上，如此，一旦出现上面提及的很大倒灌电流Ir时，且该倒灌电流Ir大到使得该输出电压端Vout与输入电压端Vin之间的电压差大于该电压比较器130所能鉴别的一最低电压值，例如大于100mV，该第二判断电路13的该电压比较器130便能比较出来而从其输出端输出一直接关闭信号，藉以直接驱使该功率晶体管10关闭，达到立即阻断该很大倒灌电流Ir的目的。

从上面的说明可知，本发明的功率开关电路1不但能阻断上述倒灌电流Ir灌入其输入电压端Vin所耦接的电源，避免该电源的零件受到破坏，同时也能排除噪声或其它原因所引起的短暂电流，避免发生误动作。

请参考图5，其显示通常根据本发明所实施的一电源电路100的方块图，该电源电路100中使用两个上述的功率开关电路1来控制两组电源20、21对同一负载3供电。其中的电源20耦接图中左侧的功率开关电路1的一输入电压端Vin1，另一电源21系耦接图中右侧的功率开关电路1的一输入电压端Vin2，两组电源20、21的电压可为5V～20V其中一者，但不以前述为限，且该两组电源20、21的电压可以相同，也可以不同。

在两组电源20、21的电压不同的情形下，例如电源20的电压为5V，另一电源21的电压为6V，在两控制电路11(可以都是电荷泵电路)的控制下，一开始是其中一功率晶体管10(M1)开启，但另一功率晶体管10(M2)关闭，此时，该电源20经由功率晶体管10(M1)对负载3供电，从图6中可看到在T1时刻之前，输出电压端Vout上的输出电压Vo会略小于或等于输入电压端Vin1上的输入电压V1，接着，在T1时刻，另一功率晶体管10(M2)开启，此时，该另一电源21也开始经由该另一功率晶体管10(M2)对该负载3供电。由于该输入电压端Vin2上的输入电压V2高于该输入电压端Vin1上的输入电压V1，故该另一电源21所提供的电流会经由该输入电压端Vin2、功率晶体管10(M2)、输出电压端Vout、功率晶体管10(M1)、输入电压端Vin1而流入该电源20，使得输入电压端Vin1上的输入电压V1被抬高，从图6可以看到在T1时刻之后，该输入电压V1开始升高，与此同时，该输出电压Vo也因为该电源21的参加供电而升高，而输入电压V2则因为该电源21往输入电压端Vin1供电的缘故而被拉低。之后，于T2时刻，由于该输出电压Vo与输入电压V1之间的电压差已经扩大到图5中左侧的电压比较器120(OP1)所能鉴别的最低电压差(例如20mV)，因此，该电压比较器120(OP1)的一输出端此时即输出一电流倒灌通知信号，使得图中左侧的延迟电路121从T2时刻开始计时一段预设时间长度(例如5ms)，该预设时间长度的结束落在T3时刻。在T3时刻，该延迟电路121计时结束，而该电压比较器120(OP1)仍持续输出该电流倒灌通知信号，这表示前述经由该功率晶体管10(M1)而流入该输入电压端Vin1的电流系为需要阻断的倒灌电流Ir，而不是噪声或其它原因引起的短暂电流，故该延迟电路121会在T3时刻送出一关闭信号给该功率晶体管10(M1)，以使该功率晶体管10(M1)立即关闭，从而阻断该倒灌电流Ir继续流入输入电压端Vin1，从图6可以看到，在T3时刻之后，该输入电压端Vin1上的输入电压V1会因此开始下降到原来的电压值，该输入电压端Vin2上的输入电压V2也会因为该另一电源21不用再往该输入电压端Vin1供电而上升回到原来的电压值，而该输出电压Vo则会因为输入电压端Vin2上的电源21仍经由该另一功率晶体管10(M2)对该负载3供电而继续上升，最后将小于或等于该输入电压V2。

在图6所描述的情形中，该两电源20、21之间的电压差不大(表示该倒灌电流Ir不大)，故该输出电压Vo与输入电压V1之间的电压差在图6中的T3时刻，尚未扩大到图5中左侧该另一电压比较器130(OP2)所能鉴别的一最低电压值(例如101mV)，因此，该另一电压比较器130(OP2)的输出端并未输出信号来导致功率晶体管10(M1)关闭，简言之，此时该功率晶体管10(M1)的关闭是图5中左侧中的第一判断电路12所导致的，与图5中左侧中的第二判电路13无关。请参考图5、图7，现考虑该两电源20、21之间电压差比图6所描述更大的情况下，例如该电源20的电压仍为5V，但另一电源21的电压为7V。在两控制电路11的控制下，一开始是其中一功率晶体管10(M1)开启，但另一功率晶体管10(M2)关闭，此时，该电源20经由功率晶体管10(M1)对负载3供电，从图7中可看到在T1时刻之前，输出电压端Vout上的输出电压Vo会略小于或等于输入电压端Vin1上的输入电压V1，接着，在T1时刻，另一功率晶体管10(M2)开启，此时，该另一电源21也开始经由该另一功率晶体管10(M2)对该负载3供电。由于该输入电压端Vin2上的输入电压V2高于该输入电压端Vin1上的输入电压V1，故该另一电源21所提供的电流会经由该输入电压端Vin2、功率晶体管10(M2)、输出电压端Vout、功率晶体管10(M1)、输入电压端Vin1而流入该电源20，使得输入电压端Vin1上的输入电压V1被抬高，从图7可以看到在T1时刻之后，该输入电压V1开始升高，与此同时，该输出电压Vo也因为该电源21的参加供电而升高，而输入电压V2则因为该电源21往输入电压端Vin1供电的缘故而被拉低。其中，由于该输入电压V2与输入电压V1之间电压差比图6所描述的更大，因此在图7中可以看到在T2时刻之前，也就是T2’时刻，该输出电压Vo与输入电压V1之间的电压差就已经扩大到图5中左侧的电压比较器120(OP1)所能鉴别的最低电压差(例如20mV)，因此，图5中左侧的该电压比较器120(OP1)的一输出端在T2’时刻就会输出一电流倒灌通知信号，使得图中左侧的延迟电路121从T2’时刻开始计时一段预设时间长度(例如5ms)，该预设时间长度的结束落在T3”时刻。接著，在T3’时刻，该输出电压Vo与输入电压V1之间的电压差已经扩大到超出图5中左侧的该电压比较器120(OP1)所能鉴别的最高电压差(例如100mV)，并且达到图5中左侧的另一电压比较器130(OP2)所能鉴别的最低电压差(例如101mV)，这表示在T3”时刻的倒灌电流Ir已经变得很大而有可能立即破坏该电源20中的零件，无法再等一段时间之后再阻断它，此时，图5中左侧的该另一电压比较器130(OP2)的一输出端即输出一直接关闭信号，藉以直接驱使功率晶体管10(M1)立即关闭，以阻断该很大的倒灌电流Ir流入该输入电压端Vin1，避免该电源20中的零件被破坏。请注意，在T3’时刻，图5中左侧的该延迟电路121虽因还没计时结束而尚未送出该关闭信号，但此时功率晶体管10(M1)已经被图5中左侧的该另一电压比较器130(OP2)驱动而关闭，从而阻断该倒灌电流Ir继续流入输入电压端Vin1上，故在T3’时刻之后，该输入电压V1会因此下降到原来的电压值，该输出电压Vo则会因为该电源21仍经由该功率晶体管10(M2)对该负载3供电而继续上升，最后将小于或等于该输入电压V2，至于该输入电压V2也会因为该电源21不用再往该输入电压端Vin1供电而上升回到原来的电压值。其中，虽然在T3”时刻，图5中左侧的该延迟电路121会因计时结束而送出一关闭信号给该功率晶体管10(M1)，然而，如前所述的，图5中左侧的该另一电压比较器130(OP2)在那之前早就已经驱使该功率晶体管10(M1)关闭。由此可见，在该两电源20、21之间电压差比较大的情况下(至少比图6所描述的更大)，该功率晶体管10(M1)的关闭实质上是图5中左侧中的第二判断电路13所导致的，与图5中左侧中的第一判电路12无关。

另外，由于该电源电路100是使用两个相同的功率开关电路1，因此，即使该电压端Vin1上的输入电压V1被改为6V或7V，另一输入电压端Vin2上的输入电压V2被改为5V，该电源电路100仍会产生相同于上述的运作(容不赘述)，只不过此时所谓的倒灌电流Ir是经由该功率晶体管10(M2)流入该输入电压端Vin2，并且藉由图中右侧的功率开关电路1的第一判断电路12与第二判断电路13来阻断它。

请参考图8，其显示通常根据本发明所实施的一电源电路101的方块图，该电源电路101中使用一个上述功率开关电路1及一个另一种功率开关路1a来控制两组电源20、21对同一负载3供电，其运作方式与功能说明类似，不同之处只在于该另一种功率开关路1a中没有使用上述的第一、二判断电路12、13而没有上述的倒灌电流阻断功能，它只是单纯利用一控制电路11a来控制一功率晶体管10a(M2)。该控制电路11a如上面所说的，也可以是一电荷泵电路或其它种类的控制电路。由于该另一种功率开关路1a没有上述的倒灌电流阻断功能，因此，该电源电路101只有在电源21的电压高于电源20的情况下，才会发挥上述的倒灌电流阻断功能。

请参考图9，其显示通常根据本发明所实施的一功率开关电路4的方块图，功率开关电路4包括一输入电压端Vin、一输出电压端Vout、一功率晶体管40、一控制电路41、一第一判断电路43及一第二判断电路44。该输入电压端Vin、输出电压端Vout、功率晶体管40与控制电路41，分别对应相同于上述功率开关电路1的该输入电压端Vin、输出电压端Vout、功率晶体管10与控制电路11，容不赘述。在此实施例中,该第一判断电路43包括一电流取得电路430、一电流感测电路431与一延迟电路432。该电流取得电路430耦接该功率晶体管40，用以取得流经该功率晶体管40的电流。该电流取得电路430较佳是包括一参考电流源Iref及一镜映功率晶体管M，该镜映功率晶体管M相同于该功率晶体管40，且与该功率晶体管40共同形成一电流镜电路，藉此，该电流取得电路430就相当于是取得流经该功率晶体管40的电流。

该电流感测电路431的一输入端耦接该电流取得电路430，且只有在该电流取得电路430所取得的该电流是从该功率晶体管40流向该输入电压端Vin且大于一预设电流值时，电流感测电路431的一输出端才会输出一电流倒灌通知信号，这表示此时有一倒灌电流Ir经由该功率晶体管40流入该输入电压端Vin。该延迟电路432的一输入端与一输出端分别对应耦接该电流感测电路431的该输出端与该功率晶体管40的一控制端(栅极G)，且只有在该电流感测电路431的该输出端持续输出该电流倒灌通知信号长达该预设时间长度之后，该延迟电路432的该输出端才输出一关闭信号至该该功率晶体管40的该控制端(栅极G)，以使该功率晶体管40关闭，如同上面所说的，这样不但可以阻断该倒灌电流Ir继续流入该输入电压端Vin，避免该输入电压端Vin上的电源的零件受到破坏，还可以避免发生误判。

该第二判断电路44只有一电流感测电路441，该电流感测电路441的一输入端与一输出端分别对应耦接该电流取得电路430与该功率晶体管40的控制端(栅极G)，且只有在感测到该电流取得电路430所取得的该电流是从该功率晶体管40流向该输入电压端Vin且大于一预设电流值时，该电流感测电路441的一输出端才会输出一直接关闭信号，以使该功率晶体管40关闭。其中，由于该第二判断电路44的该电流感测电路441所能感测到的预设电流值系大于该第一判断电路43的该电流感测电路431所能感测到的预设电流值，因此，相较于该第一判断电路43，该第二判断电路44能够驱使该功率晶体管40阻断比较大的倒灌电流Ir。

可以轻易联想到的是，该功率开关电路4可应用于上述的电源电路100与101中，用以取代其中所使用的该功率开关电路1。

请参考图10，其显示通常根据本发明所实施的一功率开关电路5的方块图。图中虚线框起来的电路相同于上述的功率开关电路1，容不赘述。相较于该功率开关电路1，特别的是，功率开关电路5多出一过压保护电路50，该过压保护电路50系耦接在图中所示的电压输入端Vin与功率晶体管10的一栅极G之间，并只在检测到该电压输入端Vin上的输入电压V1大于一预定上限电压值(例如100mV或更大)时，才会令该功率晶体管10关闭。在此实施例中，当图中的倒灌电流Ir太小时(例如小于20mV)，因为它小到图中的第一、二判断电路12、13都无法鉴别出来，此时，持续流入图中电压输入端Vin的倒灌电流Ir可能会使得该电压输入端Vin上的输入电压V1缓慢抬升，当抬升到超过该预定上限电压值时，该过压保护电路50即可侦知此一情况，并因此送出一关闭信号至功率晶体管10的控制端(栅极)，以使该功率晶体管10关闭，从而阻断该太小倒灌电流Ir继续流入该电压输入端Vin，避免该电压输入端Vin上的输入电压V1持续抬升到会破坏所耦接的电源的零件的程度。可以轻易联想到的是，该过压保护电路50也可应用于上述的功率开关电路4，以使功率开关电路4亦具有前述的过压保护功能。

请参考图11，其显示通常根据本发明所实施的一电源电路102的方块图，电源电路102是使用两个相同的功率开关电路5来控制两输入电压端Vin上的两组电源(图中未示)对同一负载3供电。从上面的说明可知，像这样的应用，该电源电路102不但可以阻断大到可由图中第一判断电路12或第二判断电路13所能鉴别或判断出来的倒灌电流Ir，也可以藉由图中的过压保护电路50而在还没有造成破坏之前阻断已持续一段时间的很小倒灌电流Ir，以避免该倒灌电流Ir所造成的危害。

综上所述本发明在上文中已以实施例揭露，然熟习本项技术者应理解的是，所述实施例仅用于描绘本发明，而不应解读为限制本发明的范围。应注意的是，与上述实施例等效的变化与置换，均应视为涵盖于本发明的范畴内。

Claims (8)

1.一种功率开关电路，其特征在于，所述功率开关电路包括：

一输入电压端，用于耦接一电源；

一输出电压端，用于耦接一负载；

一功率晶体管，耦接在所述输入电压端与所述输出电压端之间；

一控制电路，耦接所述功率晶体管，用以控制所述功率晶体管的运作，以使所述电源经由所述功率晶体管供电给所述负载；

一第一判断电路，耦接所述功率晶体管，且能判断是否有一倒灌电流经由所述功率晶体管流入所述输入电压端达一段预设时间长度，并只在判断结果为“是”时令所述功率晶体管关闭；及

一第二判断电路，耦接所述功率晶体管，且能判断是否有一倒灌电流经由所述功率晶体管流入所述输入电压端，并只在判断结果为“是”时直接令所述功率晶体管关闭，其中，所述第二判断电路所能判断出的倒灌电流大于所述第一判断电路所能判断出的倒灌电流。

2.根据权利要求1所述的功率开关电路，其特征在于，所述功率晶体管的两连接端分别对应耦接所述输入电压端与所述输出电压端；所述第一判断电路包括一电压比较器与一延迟电路；所述电压比较器的两输入端分别对应耦接所述输出电压端与所述输入电压端，且只有在比较出所述输出电压端上的电压系大于所述输入电压端一预设电压值时，所述电压比较器的一输出端才会输出一电流倒灌通知信号；所述延迟电路的一输入端与一输出端分别对应耦接所述电压比较器的所述输出端与所述功率晶体管的一控制端，且只有在所述电压比较器持续输出所述电流倒灌通知信号长达所述预设时间长度之后，所述延迟电路的所述输出端才输出一关闭信号至所述功率晶体管的所述控制端，以使所述功率晶体管关闭。

3.根据权利要求2所述的功率开关电路，其特征在于，所述第二判断电路包括一电压比较器，所述第二判断电路的所述电压比较器的两输入端分别对应耦接所述输出电压端与所述输入电压端，所述第二判断电路的所述电压比较器的一输出端耦接所述功率晶体管的所述控制端，且只有在比较出所述输出电压端上的电压系大于所述输入电压端一预设电压值时，所述第二判断电路的所述电压比较器的所述输出端才会输出一直接关闭信号至所述功率晶体管的所述控制端，以使所述功率晶体管关闭，其中，所述第二判断电路的所述电压比较器所能比较出的预设电压值大于所述第一判断电路的所述电压比较器所能比较出的预设电压值。

4.根据权利要求1所述的功率开关电路，其特征在于，所述功率晶体管的两连接端分别对应耦接所述输入电压端与所述输出电压端；所述第一判断电路包括一电流取得电路、一电流感测电路与一延迟电路；所述电流取得电路耦接所述功率晶体管，用以取得流经所述功率晶体管的电流，所述电流感测电路的一输入端耦接所述电流取得电路，且只有在所述电流取得电路所取得的所述电流是从所述功率晶体管流向所述输入电压端且大于一预设电流值时，所述电流感测电路的一输出端才会输出一电流倒灌通知信号；所述延迟电路的一输入端与一输出端分别对应耦接所述电流感测电路的所述输出端与所述功率晶体管的一控制端，且只有在所述电流感测电路持续输出所述电流倒灌通知信号长达所述预设时间长度之后，所述延迟电路的所述输出端才输出一关闭信号至所述功率晶体管的所述控制端，以使所述功率晶体管关闭。

5.根据权利要求4所述的功率开关电路，其特征在于，所述第二判断电路包括一电流感测电路，所述第二判断电路的所述电流感测电路的一输入端与一输出端分对应耦接所述电流取得电路与所述功率晶体管的所述控制端，且只有在感测到所述电流取得电路所取得的所述电流是从所述功率晶体管流向所述输入电压端且大于一预设电流值时，所述第二判断电路的所述电流感测电路的一输出端才会输出一直接关闭信号至所述功率晶体管的所述控制端，以使所述功率晶体管关闭，其中，所述第二判断电路的所述电流感测电路所能感测到的预设电流值大于所述第一判断电路的所述电流感测电路所能感测到的预设电流值。

6.根据权利要求1至5项任一项所述的功率开关电路，其特征在于，所述功率开关电路更包括一过压保护电路，所述过压保护电路系耦接在所述电压输入端与功率晶体管之间，并只在检测到所述电压输入端上的输入电压大于一预定上限电压值时，才会令所述功率晶体管关闭。

7.一种电源电路，其特征在于，包括两个权利要求1至6项任一项所述的功率开关电路，其中一个功率开关电路的所述输入电压端用于耦接一电源，另一个功率开关电路的所述输入电压端用于耦接另一电源，且所述两功率开关电路的输出电压端系耦接在一起，用于耦接到同一负载。

8.一种电源电路，其特征在于，包括一个权利要求1至6项任一项所述的功率开关电路及一个不同的另一种功率开关电路，所述功率开关电路的所述输入电压端用于耦接一电源，所述另一种功率开关电路的一输入电压端系用于耦接另一电源，且所述功率开关电路的所述输出电压端与所述另一种功率开关电路的一输出电压端耦接在一起，用于耦接到同一负载。