CN102684167A - 电源掉电反冲保护电路 - Google Patents

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Abstract

掉电后能保护电源器件的电源掉电反冲保护电路，包括一最大电压选择电路和一电源掉电关断电路；电压选择电路由电压比较器COMP1、反相器INV1、第一PMOS场效应管M1和第二PMOS场效应管M2组成；比较器COMP1的正输入端接电源Vin，负输入端接被保护器件的输出端Vout，输出端接反相器INV1的输入端，反相器INV1的输出端接第二PMOS场效应管M2的栅极；电源掉电关断电路由电流源I0、第三PMOS场效应管M3和第四PMOS场效应管M4组成，电流源I0的负极接地，正极接第三PMOS场效应管M3的漏极，第四PMOS场效应管M4的源极和衬底短接后接电源Vin，漏极接被保护器件功率管M0的栅极。本发明适用于电源管理产品。

Description

电源掉电反冲保护电路
技术领域
本发明涉及保护电路，特别是电源掉电反冲保护电路。
背景技术
在电源管理产品的使用过程中，有时候会发生电源电压迅速掉电的情况，例如汽车的冷启动过程。传统的电源方案功率通路示意图如图1所示：其中的内部控制电路为控制功率管M0的栅极电压；一般情况下，电源产品功率管的衬底都是直接和源极短接，一旦电源掉电，由于功率管M0的输出端并联了一个大电容C0而使输出电压变化缓慢，那么输出电压将高于输入电压而使功率管M0的寄生二极管D2导通，产生非常大的反冲电流，导致功率管M0被烧毁，芯片失效。
发明内容
本发明要解决在电源管理产品使用过程中，发生电源迅速掉电时，功率管的输出电压高于输入电压，功率管因其寄生二极管导通产生非常大的反冲电流而被烧毁的问题，为此提供本发明的一种电源掉电反冲保护电路。
为了解决上述问题，本发明采用的技术方案其特殊之处是包括一最大电压选择电路和一电源关断电路，所述最大电压选择电路用以提供一Buck电压去控制被保护功率管的衬底电位，所述电源关断电路用以在电源掉电时关断被保护功率管；
所述最大电压选择电路由电压比较器COMP1、反相器INV1、第一PMOS场效应管M1和第二PMOS场效应管M2组成；电压比较器COMP1的正输入端接电源Vin，电压比较器COMP1的负输入端接被保护器件的输出端Vout，电压比较器COMP1的输出端接反相器INV1的输入端，反相器INV1的输出端接第二PMOS场效应管M2的栅极，第一PMOS场效应管M1的栅极与所述电压比较器COMP1输出端和反相器INV1输入端的接端连接，第一PMOS场效应管M1的源极和衬底短接后接被保护器件的衬底电位Buck，第一PMOS场效应管M1的漏极接被保护器件的输出端Vout，第二PMOS场效应管M2的源极和衬底短接后接被保护器件的衬底电位Bcuk，第二PMOS场效应管M2的漏极接电源Vin；
所述电源关断电路由电流源I0、第三PMOS场效应管M3和第四PMOS场效应管M4组成；电流源I0的负极接地，电流源I0的正极接第三PMOS场效应管M3的漏极，第三PMOS场效应管M3的源极接被保护器件的输出端Vout，第三PMOS场效应管M3的栅极接电源Vin， 第三PMOS场效应管M3的衬底与被保护器件的衬底和最大电压选择电路输出端Buck的接端相连，第四PMOS场效应管M4的源极和衬底短接后接电源Vin，第四PMOS场效应管M4的栅极与所述第三PMOS场效应管M3的漏极和电流源I0正极的接端相连，第四PMOS场效应管M4的漏极接被保护器件功率管M0的栅极。
本发明所述被保护的器件为被保护电源管理芯片的功率管M0。
本发明中所述最大电压选择电路的功能是选择电源电压Vin和被保护功率管M0输出电压Vout的最大值作为输出Buck电压，输出的Buck电压去控制被保护功率管M0的衬底电位。在电源管理芯片正常使用的情况下，电源电压Vin大于被保护功率管M0输出电压Vout，最大电压选择电路的输出电压Buck等于电源电压Vin，此时被保护功率管M0源极到衬底的寄生二极管D1处于短接状态、漏极到衬底的寄生二极管D2处于截止状态；在电源迅速掉电的情况下，被保护功率管M0输出电压Vout大于电源电压Vin，最大电压选择电路的输出电压Buck等于被保护功率管M0输出电压Vout，此时被保护功率管M0源极到衬底的寄生二极管D1处于截止、漏极到衬底的寄生二极管D2处于短接状态。这样无论在什么情况下，都能保证被保护功率管M0的寄生二极管都不会正向导通，保护功率管不被烧毁。
对于电源关断电路，在电源管理芯片正常的使用情况下，电源电压Vin大于被保护功率管M0的输出电压Vout，第三PMOS场效应管M3处于截止状态，第三PMOS场效应管M3的漏极输出高电平去驱动第四PMOS场效应管M4的栅极，第四PMOS场效应管M4也处于截止状态，此时掉电保护电路不起作用；在电源迅速掉电的情况下，被保护功率管M0输出电压Vout大于电源电压Vin，当被保护功率管M0的输出电压Vout与电源电压Vin之间的差值大于第三PMOS场效应管M3的阈值电压Vth时，第三PMOS场效应管M3处于导通状态，第三PMOS场效应管M3的漏极输出低电平去驱动第四PMOS场效应管M4的栅极，第四PMOS场效应管M4也处于导通状态，并对被保护功率管M0的栅极充电直至被保护功率管M0的栅极被拉到电源电压，从而关断被保护功率管M0，实现电源掉电就关断被保护功率管M0的功能。
附图说明
图1是传统电源方案的功率通路示意图；
图2是本发明中的最大电压选择电路图结构原理；
图3是本发明电源掉电反冲保护电路结构原理图。
具体实施方式
电源掉电反冲保护电路，包括一个最大电压选择电路和一电源关断电路，所述最大电压选择电路用以提供一Buck电压去控制被保护器件的衬底电位，所述电源关断电路用以在电源掉电时关断功率管；
所述最大电压选择电路由电压比较器COMP1、反相器INV1、第一PMOS场效应管M1和第二PMOS场效应管M2组成；电压比较器COMP1的正输入端接电源Vin，电压比较器COMP1的负输入端接被保护器件的输出端Vout，电压比较器COMP1的输出端接反相器INV1的输入端，反相器INV1的输出端接第二PMOS场效应管M2的栅极，第一PMOS场效应管M1的栅极与所述电压比较器COMP1输出端和反相器INV1输入端的接端连接，第一PMOS场效应管M1的源极和衬底短接后接被保护器件的衬底电位Buck，第一PMOS场效应管M1的漏极接被保护器件的输出端Vout，第二PMOS场效应管M2的源极和衬底短接后接被保护器件的衬底电位Bcuk，第二PMOS场效应管M2的漏极接电源Vin；
所述电源关断电路由电流源I0、第三PMOS场效应管M3和第四PMOS场效应管M4组成；电流源I0的负极接地，电流源I0的正极接第三PMOS场效应管M3的漏极，第三PMOS场效应管M3的源极接被保护器件的输出端Vout，第三PMOS场效应管M3的栅极接电源Vin， 第三PMOS场效应管M3的衬底与被保护器件的衬底和最大电压选择电路输出端Buck的接端相连，第四PMOS场效应管M4的源极和衬底短接后接电源Vin，第四PMOS场效应管M4的栅极与所述第三PMOS场效应管M3的漏极和电流源I0正极的接端相连，第四PMOS场效应管M4的漏极接被保护器件功率管M0的栅极。
当电源迅速掉电时，被保护功率管M0输出电压Vout大于电源电压Vin，最大电压选择电路的输出电压Buck等于被保护功率管M0的输出电压Vout，此时被保护功率管M0源极到衬底的寄生二极管D1处于截止，漏极到衬底的寄生二极管D2处于短接状态，不存在被保护功率管M0寄生二极管导通的现象；同时，当被保护功率管M0的输出电压Vout与电源电压Vin之间的差值大于第三PMOS场效应管M3的阈值电压Vth时，第三PMOS场效应管M3处于导通状态，第三PMOS场效应管M3的漏极输出低电平去驱动第四PMOS场效应管M4的栅极，第四PMOS场效应管M4也处于导通状态，通过第四PMOS场效应管M4对被保护功率管M0的栅极充电直至功率管M0的栅极被拉到电源电压，从而关断被保护功率管M0。

Claims (2)

1.一种电源掉电反冲保护电路，其特征是包括一最大电压选择电路和一电源关断电路，所述最大电压选择电路用以提供一个Buck电压去控制被保护器件的衬底电位，所述电源关断电路用以在电源掉电时关断被保护器件；
所述最大电压选择电路由电压比较器COMP1、反相器INV1、第一PMOS场效应管M1和第二PMOS场效应管M2组成；电压比较器COMP1的正输入端接电源Vin，电压比较器COMP1的负输入端接被保护器件的输出端Vout，电压比较器COMP1的输出端接反相器INV1的输入端，反相器INV1的输出端接第二PMOS场效应管M2的栅极，第一PMOS场效应管M1的栅极与所述电压比较器COMP1输出端和反相器INV1输入端的接端连接，第一PMOS场效应管M1的源极和衬底短接后接被保护器件的衬底电位Buck，第一PMOS场效应管M1的漏极接被保护器件的输出端Vout，第二PMOS场效应管M2的源极和衬底短接后接被保护器件的衬底电位Bcuk，第二PMOS场效应管M2的漏极接电源Vin；
所述电源关断电路由电流源I0、第三PMOS场效应管M3和第四PMOS场效应管M4组成；电流源I0的负极接地，电流源I0的正极接第三PMOS场效应管M3的漏极，第三PMOS场效应管M3的源极接被保护器件的输出端Vout，第三PMOS场效应管M3的栅极接电源Vin， 第三PMOS场效应管M3的衬底与被保护器件的衬底和最大电压选择电路输出端Buck的接端相连，第四PMOS场效应管M4的源极和衬底短接后接电源Vin，第四PMOS场效应管M4的栅极与所述第三PMOS场效应管M3的漏极和电流源I0正极的接端相连，第四PMOS场效应管M4的漏极接被保护器件功率管M0的栅极。
2.如权利要求1所述的电路，其特征是所述被保护的器件为被保护电源管理芯片的功率管M0。
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