CN102684180B - 一种用于nfc发射装置的电荷泵输出保护驱动装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于NFC发射装置的电荷泵输出保护驱动装置，在原有第一PMOS管和第一NMOS管的基础上，增加了作为保护管的第二PMOS管和第二NMOS管对输出电压进行保护；还设置了至少一个电平位移模块将输入为0V~3.3V的电压转换为-3.3V~0V的电压，并输出到第一NMOS管的栅极进行驱动。本发明以两个常压普通管作为保护管，不需要设置高压管即能够实现对电荷泵输出的过电压保护，电路结构简单可靠，可以满足电荷泵向NFC发射装置输出-3.3V~3.3V电源时的需要。
Description
技术领域
本发明涉及近距离无线通讯技术领域（NFC），特别涉及一种用于NFC发射装置的电荷泵输出保护驱动装置。
背景技术
对于传统的基于近距离无线通讯技术（NFC）的发射装置（见图1）来说，其有源传输电路一般有一个电源引脚接3.3V的正电压，而有另一个电源引脚接地。这种传统的NFC发射装置具有输出功率小、输出纹波大的缺点。为此，在一种新型的NFC发射装置（见图2）中，通过在有源传输电路原先接地的那一个电源引脚上，电路连接一个电荷泵，并由电荷泵提供 -3.3V的负电压，能够有效解决上述问题。
如图3所示是现有一种向NFC发射装置输出0~3.3V的电路结构，其包含一个PMOS管M2和一个NMOS管M1连接构成的互补 MOS 反相器，即，M1管和M2管的栅极相连作为输入端，M1管和M2管的漏极相连作为输出端，M2管的源极接正电源，M1管的源极接地。然而，由于向图2所示的NFC发射装置提供的电源，需要由原先的0V~3.3V变为-3.3V~3.3V，仅通过图3所示的电路结构难以实现电压转换及过电压保护。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于NFC发射装置的电荷泵输出保护驱动装置，通过设置电平位移模块并以两个常压普通管作为保护管，不需要设置高压管即能够实现对电荷泵输出的过电压保护，电路结构简单可靠。
为了达到上述目的，本发明的技术方案是提供一种用于NFC发射装置的电荷泵输出保护驱动装置，其特点是，所述输出保护驱动装置设置于电荷泵的输出端，所述电荷泵用以对NFC发射装置提供负电压；所述输出保护驱动装置中包含电路连接的第一PMOS管，第一NMOS管，第二PMOS管，第二NMOS管，及至少一个电平位移模块；
其中，所述输出保护驱动装置的输入端，通过所述电平位移模块连接至所述第一NMOS管的栅极；
并且，所述第一PMOS管的源极接正电源，该第一PMOS管的漏极还与第二PMOS管的源极相连；所述第二NMOS管的源极与第一NMOS管的漏极相连，所述第一NMOS管的源极接负电源；所述第二PMOS管的漏极还与所述第二NMOS管的漏极相连，作为所述输出保护驱动装置的输出端。
在所述第二PMOS管的栅极施加有电压信号Vb1，并且，在选择该电压信号Vb1时应当使所述第二PMOS管的源极电压不低于所述第一PMOS管的击穿电压；
并且，在所述第二NMOS管的栅极施加有电压信号Vb2，并且，在选择该电压信号Vb2时应当使所述第二NMOS管的源极电压不高于所述第一NMOS管的击穿电压。
所述输出保护驱动装置的输入端施加有0V~3.3V的方波脉冲信号作为输入信号Vin，在经过所述电平位移模块的处理后，该输入信号Vin会转换为-3.3V~0V的信号Vx，并输出到所述第一NMOS管的栅极。
所述第一NMOS管的源极接-3.3V的负电源；
当所述输出保护驱动装置的输入信号Vin为3.3V时，所述第一PMOS管截止；此时，由该输入信号Vin转换得到的信号Vx为0V，则所述第一NMOS管导通，并经由所述第二NMOS管在所述输出保护驱动装置的输出端得到-3.3V的输出信号。
所述输出保护驱动装置的输入端直接连接至所述第一PMOS管的栅极，或者通过设置另一个电平位移模块连接至所述第一PMOS管的栅极，从而将施加在所述输出保护驱动装置的输入端的0V~3.3V的输入信号Vin，输出到所述第一PMOS管的栅极。
所述第一PMOS管的源极接+3.3V的正电源；
当所述输出保护驱动装置的输入信号Vin为0V时，转换得到的信号Vx为-3.3V，所述第一NMOS管截止；此时，所述第一PMOS管管导通，并经由所述第二NMOS管在所述输出保护驱动装置的输出端得到3.3Ｖ的输出信号。
与现有技术相比，本发明所述用于NFC发射装置的电荷泵输出保护驱动装置，增加了作为保护管的第二PMOS管和第二NMOS管，分别对原有的第一PMOS管和第一NMOS管的输出电压进行保护；还增加了至少一个电平位移模块将输入为0V~3.3V的电压转换为-3.3V~0V的电压，并输出到第一NMOS管的栅极进行驱动。本发明的两个保护管能够以3.3V工艺的常压普通管，对 >5V的电压实现保护，满足电荷泵向NFC发射装置输出-3.3V~3.3V电源时的需要。
附图说明
图1是传统的使用0~3.3V电源的NFC发射装置的结构框图；
图2是通过电荷泵向NFC发射装置提供-3.3V电源时的结构框图；
图3是现有一种能够向图1所示NFC发射装置输出0~3.3V的电路结构示意图；
图4是本发明中用于如图2所示NFC发射装置的电荷泵输出保护驱动装置的电路结构示意图。
具体实施方式
本发明所述的输出保护驱动装置，尤其是适用于为NFC发射装置提供负电压（例如是-3.3V）的电荷泵上。图2所示是该NFC发射装置的一种示例结构。
如图4所示，本发明所述输出保护驱动装置在原有第一PMOS管和第一NMOS管（以下简称M2管和M1管）的基础上，增加了至少一个电平位移模块（level shift）及作为保护管的第二PMOS管和第二NMOS管（以下简称B1管和B2管）。
具体的，所述输出保护驱动装置的输入端，通过一个电平位移模块1连接至M1管的栅极。因此，在所述输出保护驱动装置的输入端施加的0V~3.3V的方波脉冲信号作为输入信号Vin，在经过该电平位移模块1的处理后，会转换为-3.3V~0V的信号Vx，并输出到M1管的栅极。
所述输出保护驱动装置的输入端可以直接连接至M2管的栅极，也可以通过另一个电平位移模块2连接至M2管的栅极。因此，可以将上文所述在输出保护驱动装置的输入端施加的0V~3.3V的信号Vin，输出到M2管的栅极。
在所述输出保护驱动装置中，M2管的源极接正电源3.3V，M2管的漏极与B1管的源极相连；并且，使B2管的源极与M1管的漏极相连，M1管的源极接负电压-3.3V；还将B1管的漏极与B2管的漏极相连，作为所述输出保护驱动装置的输出端，下文会进一步说明如何在该输出端得到-3.3V~3.3V的输出电压。
当输入所述输出保护驱动装置的信号Vin为0V时，转换得到的信号Vx为-3.3V，M1管截止。此时，M2管导通，并经由B1管在所述输出保护驱动装置的输出端得到3.3Ｖ的输出信号。而当输入信号Vin为3.3V时，M2管截止；此时，转换得到的信号Vx为0V，M1管导通，并经由B2管在所述输出保护驱动装置的输出端得到-3.3Ｖ的输出信号。
在上述的工作过程中，B1管作为对M2输出电压的保护管；在B1管的栅极施加有电压Vb1，并且，在选择该电压Vb1时应当使B1管的源极电压不低于M2管的击穿电压（breakdown voltage）。另外，B2管作为对M1输出电压的保护管；在B2管的栅极施加有电压Vb2，并且，在选择该电压Vb2时应当使B2管的源极电压不高于M1管的击穿电压。
综上所述，本发明所述用于NFC发射装置的电荷泵输出保护驱动装置，增加了作为保护管的第二PMOS管和第二NMOS管，分别对原有的第一PMOS管和第一NMOS管的输出电压进行保护；还增加了至少一个电平位移模块将输入为0V~3.3V的电压转换为-3.3V~0V的电压，并输出到第一NMOS管的栅极进行驱动。本发明的两个保护管能够以3.3V工艺的常压普通管，对 >5V的电压实现保护，满足电荷泵向NFC发射装置输出-3.3V~3.3V电源时的需要。
尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。
Claims (5)
1.一种用于NFC发射装置的电荷泵输出保护驱动装置，其特征在于，
所述输出保护驱动装置设置于电荷泵的输出端，所述电荷泵用以对NFC发射装置提供负电压；所述输出保护驱动装置中包含电路连接的第一PMOS管（M2），第一NMOS管（M1），第二PMOS管（B1），第二NMOS管（B2），及至少一个电平位移模块（1）；
其中，所述输出保护驱动装置的输入端，通过所述电平位移模块（1）连接至所述第一NMOS管（M1）的栅极；
并且，所述第一PMOS管（M2）的源极接正电源，该第一PMOS管（M2）的漏极还与第二PMOS管（B1）的源极相连；所述第二NMOS管（B2）的源极与第一NMOS管（M1）的漏极相连，所述第一NMOS管（M1）的源极接负电源；所述第二PMOS管（B1）的漏极还与所述第二NMOS管（B2）的漏极相连，作为所述输出保护驱动装置的输出端；
在所述第二PMOS管（B1）的栅极施加有电压信号Vb1，并且，在选择该电压信号Vb1时应当使所述第二PMOS管（B1）的源极电压不低于所述第一PMOS管（M2）的击穿电压；
并且，在所述第二NMOS管（B2）的栅极施加有电压信号Vb2，并且，在选择该电压信号Vb2时应当使所述第二NMOS管（B2）的源极电压不高于所述第一NMOS管（M1）的击穿电压。
2.如权利要求1所述用于NFC发射装置的电荷泵输出保护驱动装置，其特征在于，
所述输出保护驱动装置的输入端施加有0V~3.3V的方波脉冲信号作为输入信号Vin，在经过所述电平位移模块（1）的处理后，该输入信号Vin会转换为-3.3V~0V的信号Vx，并输出到所述第一NMOS管（M1）的栅极。
3.如权利要求2所述用于NFC发射装置的电荷泵输出保护驱动装置，其特征在于，
所述第一NMOS管（M1）的源极接-3.3V的负电源；
当所述输出保护驱动装置的输入信号Vin为3.3V时，所述第一PMOS管（M2）截止；此时，由该输入信号Vin转换得到的信号Vx为0V，则所述第一NMOS管（M1）导通，并经由所述第二NMOS管（B2）在所述输出保护驱动装置的输出端得到-3.3V的输出信号。
4.如权利要求2所述用于NFC发射装置的电荷泵输出保护驱动装置，其特征在于，
所述输出保护驱动装置的输入端直接连接至所述第一PMOS管（M2）的栅极，或者通过设置另一个电平位移模块（2）连接至所述第一PMOS管（M2）的栅极，从而将施加在所述输出保护驱动装置的输入端的0V~3.3V的输入信号Vin，输出到所述第一PMOS管（M2）的栅极。
5.如权利要求4所述用于NFC发射装置的电荷泵输出保护驱动装置，其特征在于，
所述第一PMOS管（M2）的源极接+3.3V的正电源；
当所述输出保护驱动装置的输入信号Vin为0V时，转换得到的信号Vx为-3.3V，所述第一NMOS管（M1）截止；此时，所述第一PMOS管（M2）管导通，并经由所述第二NMOS管（B2）在所述输出保护驱动装置的输出端得到3.3Ｖ的输出信号。
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