CN102970017A - 一种单向导通电路 - Google Patents

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Abstract

本发明的目的在于提供一种单向导通电路，以克服芯片内集成二极管时，流过二级管的正向电流引起闩锁效应导致芯片失效甚至损毁的问题。本发明提供的单向导通电路利用一阻抗电路与一主MOS管连接，所述阻抗电路上的压降控制主MOS管强制导通，正向电流完全从主MOS管的沟道流过而不经过其体二极管，解决了在需要二极管正向导通电流的应用场合片内集成二极管时，所产生的寄生效应带来的影响，其运用灵活多变，具有很强的实用性。

Description

一种单向导通电路
技术领域
本发明涉及电力电子领域，尤其涉及一种单向导通电路。
背景技术
参考图1A，100A所示为一常用的自举二极管应用于开关电源的原理框图。其中芯片供电电压VCC对控制电路101进行供电以控制和驱动主开关管Q1和同步开关管Q2。当同步开关管Q2导通时，芯片供电电压VCC提供的充电电流会经过自举二极管D1对电容C进行充电，而芯片内集成的自举二极管正向导电时，将可能触发存在于衬底和阱中的PNPN结构，导致闩锁效应，也可能从芯片供电电源到地产生大电流使整个芯片的失效或功能性错误甚至烧毁。
参考图1B，100B为另一种常用的二极管应用电路，其中开关管M0为JFET或耗尽型场效应管（图中以JFET为例）将经过整流后的正弦半波电压VAC转换为一定幅值的直流输出作为芯片的供电电压VCC。稳压二极管DZ的击穿电压为VCC，当输入电压低于VCC时，二极管D2反向截止，当输入电压高于VCC时，片内集成二极管流过正向电流同样可能引起闩锁效应导致芯片无法正常工作。由此可见在需要电流单向流通的场合中采用二极管而引发的寄生效应不可忽视。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种单向导通电路，以克服芯片内集成二极管时，流过二级管的正向电流引起闩锁效应导致芯片失效甚至损毁的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
依据本发明一实施例的一种单向导通电路，电流从其第一连接端流向第二连接端而不能反向流通，包括一主MOS管和一阻抗电路；
其中所述阻抗电路的第一端口连接至所述主MOS管的源极，其第二端口连接至所述主MOS管的栅极；
当电流从所述第一连接端流向第二连接端时，所述阻抗电路的电压大于所述主MOS管的导通阈值电压，所述主MOS管导通，电流完全流过所述主MOS管的沟道而不经过其体二极管；
当电流从所述第二连接端流向第一连接端时，所述主MOS管关断的同时其体二极管反偏。
进一步的，所述阻抗电路上的电压小于所述主MOS管的额定栅源电压。
优选的，所述主MOS管为P型MOS管，其漏极连接端为所述第一连接端；所述阻抗电路的第二端口为所述第二连接端。
优选的，所述主MOS管为N型MOS管，其漏极连接端为所述第二连接端；所述阻抗电路的第二端口为所述第一连接端。
优选的，所述阻抗电路包括一电阻。
优选的，所述阻抗电路包括至少一个从MOS管，所述从MOS管串联连接，当电流从所述第一连接端流向第二连接端时，所述从MOS管的体二极管反偏。
经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明提供了一种单向导通电路，利用一阻抗电路与一主MOS管连接，所述阻抗电路上的压降控制主MOS管强制导通，正向电流完全从主MOS管的沟道流过而不经过其体二极管，解决了在需要二极管正向导通电流的应用场合片内集成二极管时，所产生的寄生效应带来的影响，其运用灵活多变，实用性高。通过下文优选实施例的具体描述，本发明的上述和其他优点更显而易见。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1A所示为一常用的自举二极管应用于开关电源的原理框图；
图1B所示为另一种常用的二极管应用电路；
图2所示为依据本发明的单向导通电路的第一实施例的原理框图；
图3所示为依据本发明的单向导通电路的第二实施例的原理框图；
图4所示为依据本发明的单向导通电路的第三实施例的原理框图；
图5所示为依据本发明的单向导通电路的第四实施例的原理框图；
图6所述为一种依据本发明的单向导通电路的应用电路。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的几个优选实施例进行详细描述，但本发明并不仅仅限于这些实施例。本发明涵盖任何在本发明的精髓和范围上做的替代、修改、等效方法以及方案。为了使公众对本发明有彻底的了解，在以下本发明优选实施例中详细说明了具体的细节，而对本领域技术人员来说没有这些细节的描述也可以完全理解本发明。
实施例一
参考图2，200为依据本发明的单向导通电路的一实施例的原理框图，其流过的电流仅能从其第一连接端A流向第二连接端A′，而不能反向流通。电路结构具体包括主MOS管M0和一阻抗电路201，所述阻抗电路201的第一端口连接至所述主MOS管M0的源极，其第二端口连接至所述主MOS管M0的栅极；所述主MOS管M0为P型MOS管，其漏极连接端为所述第一连接端A，所述阻抗电路的第二端口为所述第二连接端A′。
当电流从所述第一连接端A流向所述第二连接端A′时，即相当于整个电路单向导通时，所述阻抗电路201上的电压大于所述主MOS管M0的导通阈值电压以保证主MOS管M0的强制导通，因此电流完全流过所述主MOS管M0的沟道，其体二极管上没有电流流过，这样就避免了发生寄生效应。
当电流从所述第二连接端A′流向所述第一连接端A时，即相当于整个电路反向截止时，所述主MOS管M0关断，其体二极管发生反偏以阻止电流流过，这样实现了电流的单向流通，在实际应用中可以达到与二极管相同的技术效果。
优选的，在本实施例中所述阻抗电路201具体包括多个串联连接的从MOS管M1…Mn。所述从MOS管M1···Mn为P型MOS管。当电流从所述第一连接端A流向所述第二连接端A′时，所述从MOS管M1…Mn的体二极管均发生反偏，保证阻抗电路中的MOS管的体二极管同样没有正向电流流过。此时所述主MOS管的源极电压Vs0与栅极电压Vg0的关系如下式所示：
Vs0-Vg0=Vgs1+…Vgsn  （1）
即所述主MOS管的栅极与源极之间的差值为所述阻抗电路中各从MOS管的栅源电压Vgs1··Vgsn的和值。因此一般设定各从MOS管的的栅源电压Vgs1··Vgsn的和值大于所述主MOS管M0的导通阈值电压以保证主MOS管M0能够强制导通；
当电流从所述第二连接端A′流向所述第一连接端A时，Vs0＜Vg0，所述主MOS管M0关断，其耐压由其体二极管的反向耐压决定。
为了进一步确保主MOS管能够安全工作，所述阻抗电路上的电压还需要设定上限值，保证其小于所述主MOS管的额定栅源电压。因此所述从MOS管的个数一般优选为1个到3个。
实施例二
参考图3，300所示为依据本发明的单向导通电路的另一实施例，其与实施一的不同之处在于所述主MOS管M0为N型MOS管，其漏极连接端作为整个单向导通电路的第二连接端A′，其源极连接至所述阻抗电路的第一端口，其栅极连接至所述阻抗电路的第二端口即整个单向导通电路的第一连接端A。所述阻抗电路由多个P型MOS管串联连接。
与图2所示单向导通电路相类似的，当电流从所述第一连接端A流向所述第二连接端A′时，所述阻抗电路中的P型MOS管M1…Mn的体二极管均发生反偏，保证阻抗电路中的MOS管的体二极管同样没有正向电流流过。此时所述主MOS管M0的栅极与源极之间的差值大于其导通阈值电压以保证在主MOS管M0能够导通，因此电流完全流过所述主MOS管M0的沟道，其体二极管上没有电流流过，这样就避免了发生寄生效应。
当电流从所述第二连接端A′流向所述第一连接端A时，所述主MOS管M0关断，其体二极管发生反偏以阻止电流流过。
实施例三
参考图4，400所示为依据本发明的单向导通电路的又一实施例，在该实施例中所述阻抗电路中包括的多个从MOS管包含P型MOS管和N型MOS管两种类型，当电流从所述第一连接端A流向第二连接端A′时，所述从MOS管的体二极管均为反偏。由此可以看出所述阻抗电路包括多个从MOS管时，并不限定从MOS管的类型和个数，但电路的连接关系要保证当电流从所述第一连接端流向第二连接端时，所述从MOS管的体二极管均为反偏。
实施例四
参考图5，500所示为依据本发明的单向导通电路的又一实施例，与以上实施例的不同之处在于：在该实施例中所述阻抗电路中包括一电阻，但其工作原理与实施例一相似，不再赘述。同时依据本发明的单向导通电路中的阻抗电路也可以为任何其他合适的电路形式，其电压满足主MOS管的导通条件即在本发明的保护范围之内。
实施例五
参考图6，600所示为依据本发明的单向导通电路的应用电路，用以替代了在背景技术里给出的图1B中的二极管D2。其中主MOS管M0为N型MOS管，其源极连接至稳压二极管DZ，其漏极连接至电阻R1的一端，其栅极连接至所述电阻R1的另一端。由此可以看出，利用电路中原有的电阻作为阻抗电路，节省元器件的同时简化了电路结构。
由以上实施例可以看出，本发明提供的单向导通电路，利用一阻抗电路与一主MOS管连接，所述阻抗电路上的压降控制主MOS管导通，正向电流完全从主MOS管的沟道流过而不经过其体二极管，解决了需要二极管正向导通电流的应用场合中片内集成二极管时产生的寄生效应带来的影响，运用灵活多变，实用性高。
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。
对所提供的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所提供的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (6)

1.一种单向导通电路，电流从其第一连接端流向第二连接端而不能反向流通，其特征在于，包括一主MOS管和一阻抗电路；
其中所述阻抗电路的第一端口连接至所述主MOS管的源极，其第二端口连接至所述主MOS管的栅极；
当电流从所述第一连接端流向第二连接端时，所述阻抗电路的电压大于所述主MOS管的导通阈值电压，所述主MOS管导通，电流完全流过所述主MOS管的沟道而不经过其体二极管；
当电流从所述第二连接端流向第一连接端时，所述主MOS管关断的同时其体二极管反偏。
2.根据权利要求1所述的单向导通电路，其特征在于，所述阻抗电路上的电压小于所述主MOS管的额定栅源电压。
3.根据权利要求1所述的单向导通电路，其特征在于，所述主MOS管为P型MOS管，其漏极连接端为所述第一连接端；所述阻抗电路的第二端口为所述第二连接端。
4.根据权利要求1所述的单向导通电路，其特征在于，所述主MOS管为N型MOS管，其漏极连接端为所述第二连接端；所述阻抗电路的第二端口为所述第一连接端。
5.根据权利要求1所述的单向导通电路，其特征在于，所述阻抗电路包括一电阻。
6.据权利要求1所述的单向导通电路，其特征在于，所述阻抗电路包括至少一个从MOS管，所述从MOS管串联连接，当电流从所述第一连接端流向第二连接端时，所述从MOS管的体二极管反偏。
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