CN105375764B - 开关管控制电路 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种开关管控制电路，应用于一供电电路中，所述供电电路包括一功率开关管，其特征在于，在所述功率开关管第一端电压与第二端电压的电压差小于第一阈值时，使得所述功率开关管间歇式地工作在可变电阻区，在此期间，若所述功率开关管第一端电压与第二端电压的电压差达到某一阈值，则使所述功率开关管工作在完全导通状态；若所述功率开关管第一端电压与第二端电压的电压差达不到某一阈值，则使所述功率开关管工作在关断状态。因此，在不增加额外pin脚的情况下，能够实现负载情况检测，由此可以得到准确的开关管控制信号，且具有较低的功率损耗。

Description

开关管控制电路
技术领域
本发明涉及一种电力电子技术，更具体地说，涉及一种应用于电子设备中的开关管控制电路。
背景技术
在USB OTG(USB On-The-Go)、USB PD等运用场合，通常要求系统在确认负载(即外部Power Supply)有效连接之后才建立功率路径，即开启功率开关管(功率开关管M)，而在负载断开连接的时候关闭功率开关管。这样子可以确保系统的安全性。现有技术中，对于供电电路中功率开关管的控制，通常存在以下的方式：
1、使用一个ON/OFF脚进行开关控制。如图1所示，这种方法通过ON/OFF脚进行功率开关管M的导通和关断控制，而ON/OFF脚接收的是外部的系统控制信号。这种方法的缺点在于：1)增加了芯片的管脚数，不利于小型化的设计要求；2)需要增加额外的主控芯片或是电路进行ON/OFF管脚的控制，提高了成本。
2、检测经过功率开关管M的电流，用以判断负载的大小，并决定功率开关管M的工作状态。这种方法一般内部需要增加精度较高的电流检测电路，以准确判断负载的情况，这也给系统设计带来较大的不便。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种开关管控制电路，应用于供电电路中，以解决现有技术中，只能通过外部系统控制或者内部增加电流检测电路才能决定负载情况，从而判断功率开关管工作状态的问题。
本发明提供一种开关管控制电路，应用于一供电电路中，所述供电电路包括一功率开关管，其特征在于，所述开关管控制电路包括：
比较电路，用以比较所述功率开关管第一端电压与第二端电压的电压差和第一阈值，以及比较所述功率开关管第一端电压与第二端电压的电压差和第二阈值，输出比较信号；
逻辑电路，用以根据所述比较信号和一时钟信号，生成开关管控制信号，所述开关管控制信号用于控制所述功率开关管的开关状态；
其中，在所述功率开关管完全导通时，当所述功率开关管第一端电压与第二端电压的电压差小于所述第一阈值时，使得所述功率开关管间歇式地工作在可变电阻区，在所述功率开关管工作在可变电阻区期间，若所述功率开关管第一端电压与第二端电压的电压差达到预定值，则使得所述功率开关管工作在完全导通状态；若所述功率开关管第一端电压与第二端电压的电压差达不到预定值，则使得所述功率开关管工作在关断状态；
在所述功率开关管完全导通时，当所述功率开关管第一端电压与第二端电压的电压差大于所述第一阈值时，使得所述功率开关管一直工作在完全导通状态。
优选地，所述第二阈值大于所述第一阈值，所述预定值为第二阈值。
优选地，所述比较电路包括：
第一比较器，其反相输入端接至所述功率开关管的第一端，同相输入端通过一电压值为第一阈值的固定电压源接至所述功率开关管的第二端，输出第一比较信号；
第二比较器，其反相输入端接至所述功率开关管的第一端，同相输入端通过一电压值为第二阈值的固定电压源接至所述功率开关管的第二端，输出第二比较信号。
优选地，所述逻辑电路包括：
触发电路，用以接收所述第一比较信号、时钟信号和第二比较信号，输出逻辑信号；
控制信号生成电路，用以根据所述逻辑信号，生成开关管控制信号。
优选地，所述触发电路为一D触发器，
所述D触发器的D输入端接收所述第一比较信号，时钟输入端接收所述时钟信号，复位端接收所述第二比较信号，输出端输出所述逻辑信号。
优选地，所述第二阈值等于所述第一阈值，所述预定值为所述第一阈值。
优选地，所述比较电路包括：
第三比较器，其反相输入端接至所述功率开关管的第一端，同相输入端通过一电压值为第一阈值的固定电压源接至所述功率开关管的第二端，输出第三比较信号。
优选地，所述逻辑电路包括：
触发电路，用以接收所述第三比较信号和时钟信号，输出逻辑信号；
控制信号生成电路，用以根据所述逻辑信号，生成开关管控制信号。
优选地，所述触发电路为一D触发器，
所述D触发器的D输入端和复位端均接收所述第三比较信号，时钟输入端接收所述时钟信号，输出端输出所述逻辑信号。
优选地，所述控制信号生成电路包括：
第一电流源，第一端接至一电压源，第二端与第一开关的第一端相连；
第一开关，为P型场效应晶体管，其第二端与第二电流源的第一端相连；
第二电流源，第二端与第二开关的第一端相连；
第二开关，为N型场效应晶体管，其第二端接至控制地；
在所述第一开关的第二端和第二电流源的第一端的公共节点，输出所述开关管控制信号。
优选地，所述第一开关和第二开关均受控于所述逻辑信号，当所述第一开关导通时，所述第二开关关断，此时利用所述第一电流源将所述开关管控制信号抬高，用以使得所述功率开关管工作在完全导通状态；当所述第二开关导通时，所述第一开关关断，此时利用第二电流源将所述开关管控制信号降低，用以使得所述功率开关管工作在可变电阻区或者关断状态。
本发明技术的开关管控制电路，通过在功率开关管导通的时候，间歇式地降低开关管控制信号，使功率开关管工作在可变电阻区，若系统有负载接入，则功率开关管第一端电压与第二端电压的电压差会随着开关管控制信号的降低而渐渐变大，当达到预定值时，功率开关管重新完全导通；若系统没有负载接入(或是接入非常轻的负载)，则功率开关管第一端电压与第二端电压的电压差将不会超过预定值，功率开关管会正常关断。因此，本发明提供的开关管控制电路，在不增加额外开关控制pin脚的情况下，能够实现精准的负载检测，由此可以得到准确的开关管控制信号，且具有较低的功率损耗。
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1为现有技术中的开关管控制电路的结构图；
图2为本发明实施例一的开关管控制电路的结构图；
图3为本发明实施例一的功率开关管的等效电路图；
图4为本发明实施例一的逻辑电路的电路示意图；
图5为本发明实施例一的开关管控制电路的工作波形图；
图6为本发明实施例二的开关管控制电路的结构图；
图7为本发明实施例二的逻辑电路的电路示意图；
图8为本发明实施例二的开关管控制电路的工作波形图；
具体实施方式
以下基于实施例对本发明进行描述，但是本发明并不仅仅限于这些实施例。在下文对本发明的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。对本领域技术人员来说没有这些细节部分的描述也可以完全理解本发明。为了避免混淆本发明的实质，公知的方法、过程、流程、元件和电路并没有详细叙述。
此外，本领域普通技术人员应当理解，在此提供的附图都是为了说明的目的，并且附图不一定是按比例绘制的。
同时，应当理解，在以下的描述中，“电路”是指由至少一个元件或子电路通过电气连接或电磁连接构成的导电回路。当称元件或电路“连接到”另一元件或称元件/电路“连接在”两个节点之间时，它可以是直接耦接或连接到另一元件或者可以存在中间元件，元件之间的连接可以是物理上的、逻辑上的、或者其结合。相反，当称元件“直接耦接到”或“直接连接到”另一元件时，意味着两者不存在中间元件。
除非上下文明确要求，否则整个说明书和权利要求书中的“包括”、“包含”等类似词语应当解释为包含的含义而不是排他或穷举的含义；也就是说，是“包括但不限于”的含义。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
图2为本发明实施例一的开关管控制电路的结构图。如图2所示，本发明实施例的开关管控制电路包括：
比较电路21，其包括第一比较器CMP1和第二比较器CMP2。
第一比较器CMP1，用以比较功率开关管M第一端电压VP1与第二端电压VP2的电压差VP1-VP2和第一阈值Vth1，输出第一比较信号Vcmp1。第一比较器CMP1的反相输入端接至功率开关管M的第一端P1，同相输入端通过一电压值为第一阈值Vth1的固定电压源Vs1接至功率开关管M的第二端P2。在比较时，虽然第一比较器CMP1的同相输入端的电压为第一阈值Vth1与功率开关管M第二端电压VP2的和，反相输入端的电压为功率开关管M第一端电压VP1，实际上等效为比较功率开关管M第一端电压VP1与第二端电压VP2的电压差VP1-VP2和第一阈值Vth1。当功率开关管M第一端电压VP1小于第一阈值Vth1与功率开关管M第二端电压VP2的和时，即表征此时功率开关管M第一端电压VP1与第二端电压VP2的电压差VP1-VP2小于第一阈值Vth1，此时第一比较器CMP1输出的第一比较信号Vcmp1为有效的高电平信号，反之同理。
第二比较器CMP2，用以比较功率开关管M第一端电压VP1与第二端电压VP2的电压差VP1-VP2和第二阈值Vth2，输出第二比较信号Vcmp2。第二比较器CMP2的反相输入端接至功率开关管M的第一端P1，同相输入端通过一电压值为第二阈值Vth2的固定电压源Vs2接至功率开关管M的第二端P2。其比较原理同第一比较器CMP1。
逻辑电路22，用以根据第一比较信号Vcmp1、第二比较信号Vcmp2和一时钟信号clock，生成功率开关管M的开关管控制信号VGATE，开关管控制信号VGATE用于控制功率开关管M的开关状态，在本发明实施例中，功率开关管M有三种工作状态：工作在完全导通状态、关断状态或者工作在可变电阻区。
具体地，在功率开关管M第一端电压VP1与第二端电压VP2的电压差VP1-VP2小于第一阈值Vth1时，功率开关管M间歇式地工作在可变电阻区，在功率开关管M工作在可变电阻区期间，若功率开关管M第一端电压VP1与第二端电压VP2的电压差VP1-VP2达到第二阈值Vth2，则使得功率开关管M工作在完全导通状态；若功率开关管M第一端电压VP1与第二端电压VP2的电压差VP1-VP2达不到第二阈值Vth2，则使得功率开关管M工作在关断状态。
在功率开关管M第一端电压VP1与第二端电压VP2的电压差VP1-VP2大于第一阈值Vth1时，功率开关管M将一直工作在完全导通状态。
图3为本发明实施例一的功率开关管的等效电路图。依据此等效电路图，下面将具体说明本发明的工作机理：
如图3所示，由功率开关管M与负载Load所构成的系统可以等效成两个电阻构成的分压系统。当功率开关管M完全导通时，其等效电阻RMOS非常小，所以负载上的电压几乎等于输入。但是当功率开关管M工作在可变电阻区(也称为饱和区)的时候，其等效电阻RMOS表现为一个可变电阻，当等效电阻RMOS变大到接近负载Load时，负载Load上的电压由于分压效果而变得比输入小。通过这种方式我们可以检测到负载的情况，并以此控制Power FET的状态。
由于功率开关管M工作在可变电阻区的损耗较大，为了减小损耗，我们可以通过间歇式地将功率开关管M工作在可变电阻区(也称为饱和区)，然后检测功率开关管M两端压降的方式来判断是否存在负载。通过这种方式可以实现一种低成本的功率开关管的开关控制方案，无需增加额外的管脚并且几乎不增加额外的功率损耗。
据上述机理，具体地，若将功率开关管M从完全导通状态切换至工作在可变电阻区时，由于功率开关管M的效电阻RMOS变大，与负载Load进行分压，导致负载端即功率开关管M第二端P2的电压VP2下降，也即导致功率开关管M第一端电压VP1与第二端电压VP2的电压差VP1-VP2变大，因此设定一个阈值，即第一阈值Vth2，若在功率开关管M工作在可变电阻区期间，功率开关管M第一端电压VP1与第二端电压VP2的电压差VP1-VP2上升至大于第二阈值Vth2，则表示系统存在负载，功率开关管M应继续导通；若在功率开关管M工作在可变电阻区期间，功率开关管M第一端电压VP1与第二端电压VP2的电压差VP1-VP2达不到第一阈值Vth1，则表示系统不存在负载，功率开关管M应关断。但是，若在功率开关管M工作在完全导通状态期间，功率开关管M第一端电压VP1与第二端电压VP2的电压差VP1-VP2大于设定的第一阈值Vth1，第一阈值Vth1小于第二阈值Vth2，则表示此时的系统为重载状态，在此期间，不用再去将功率开关管M间歇式地工作在可变电阻区去进行负载状态检测。
图4为本发明实施例一的逻辑电路的电路示意图。如图4所示，逻辑电路22包括：
触发电路221，用以接收第一比较信号Vcmp1、时钟信号clock和第二比较信号Vcmp2，输出逻辑信号VQ。
在本发明实施例中，触发电路221为一D触发器，D触发器的D输入端接收第一比较信号Vcmp1，时钟输入端接收时钟信号clock，复位端接收第二比较信号Vcmp2，输出端输出逻辑信号VQ。
根据D触发器的工作原理，当复位端输入的第二比较信号Vcmp2为高电平时，在每一个时钟输入端接收到的时钟信号clock的上升沿来临时刻，将前一时刻D输入端接收到的第一比较信号Vcmp1传递至输出端；当复位端输入的第二比较信号Vcmp2为低电平时，强制将输出端输出的逻辑信号VQ转变为低电平。
控制信号生成电路222，用以根据逻辑信号VQ，生成开关管控制信号VGATE。
控制信号生成电路222包括：第一电流源I1，其第一端接至一具有一定阈值的电压源Vpump，第二端与第一开关Q1的第一端相连，第一开关Q1的第二端与第二电流源I2的第一端相连，第二电流源I2的第二端与第二开关Q2的第一端相连，第二开关Q2的第二端接至控制地，在第一开关Q1的第二端和第二电流源I2的第一端的公共节点，输出开关管控制信号VGATE。优选地，第一开关Q1为P型场效应晶体管，第二开关Q2为N型场效应晶体管。
第一开关Q1和第二开关Q2均受控于逻辑信号VQ，当第一开关Q1导通时，第二开关Q2关断，此时利用第一电流源I1将开关管控制信号VGATE抬高，用以使得功率开关管M工作在完全导通状态；当第二开关Q2导通时，第一开关Q1关断，此时利用第二电流源I2将开关管控制信号VGATE降低，用以使得功率开关管M工作在可变电阻区或者关断状态。其中，第一电流源的电流值较大，以使得开关管控制信号VGATE能够被瞬间拉升抬高。
图5为本发明实施例一的开关管控制电路的工作波形图。结合图5所示的工作波形，下面来详细说明本发明开关管控制电路的工作原理及工作过程：
t0～t1时刻，假设初始时，系统有较小负载存在，则第一比较信号Vcmp1和第二比较信号Vcmp2均为高电平。在t0时刻，时钟信号clock的上升沿到来，逻辑信号VQ跟随上一时刻的第一比较信号Vcmp1跳变为高电平，此时第二开关Q2导通，第二电流源I2将开关管控制信号VGATE降低，使得功率开关管M逐渐进入工作在可变电阻区，随着开关管控制信号VGATE的降低，功率开关管M第一端电压VP1与第二端电压VP2的电压差VP1-VP2逐渐上升；
t1～t2时刻，开关管控制信号VGATE继续降低，功率开关管M第一端电压VP1与第二端电压VP2的电压差VP1-VP2继续上升。虽在t1时刻，功率开关管M第一端电压VP1与第二端电压VP2的电压差VP1-VP2上升达到第一阈值Vth1，使得第一比较信号Vcmp1转变为低电平，但是没有时钟信号clock上升沿的到来，故逻辑信号VQ继续维持高电平；
t2～t3时刻，在t2时刻，第一端电压VP1与第二端电压VP2的电压差VP1-VP2上升达到第二阈值Vth2，使得第二比较信号Vcmp2转变为低电平(可以在第二比较信号Vcmp2后加一个单触发电路，使其维持一段时间的低电平)，将D触发器复位，因此逻辑信号VQ跳变为低电平，此时第一开关Q1导通，第一电流源I1逐渐将开关管控制信号VGATE拉高，功率开关管M第一端电压VP1与第二端电压VP2的电压差VP1-VP2也在逐渐降低，期间，第二比较信号Vcmp2也已转变为高电平；
t3～t4时刻，在t3时刻，功率开关管M第一端电压VP1与第二端电压VP2的电压差VP1-VP2降低达到第一阈值Vth1，使得第一比较信号Vcmp1转变为高电平，在此期间，功率开关管M也已经完全导通；
t4～t5时刻，在t4时刻，系统的负载突然加重，变为重载状态，此时功率开关管M第一端电压VP1与第二端电压VP2的电压差VP1-VP2保持大于第一阈值Vth1，在此阶段内，开关管控制信号VGATE使得功率开关管M一直工作在完全导通状态；
t5～t6时刻，在t5时刻，系统的负载断开连接，功率开关管M工作在完全导通状态，这使得功率开关管M第一端电压VP1与第二端电压VP2的电压差VP1-VP2降低至零；
t6～t7时刻，在t6时刻，时钟信号clock的上升沿到来，逻辑信号VQ跳变为高电平，此时第二开关Q2导通，第二电流源I2将开关管控制信号VGATE降低，直至使得功率开关管M关断；
t7～t8时刻，在t7时刻，系统的负载再次被连接，系统输出端的电容给负载放电使得系统输出端的电压(即功率开关管M第二端电压VP2)有所下降，导致功率开关管M第一端电压VP1与第二端电压VP2的电压差VP1-VP2开始上升；
t8～t9时刻，在t8时刻，功率开关管M第一端电压VP1与第二端电压VP2的电压差VP1-VP2上升达到第一阈值Vth1，使得第一比较信号Vcmp1转变为低电平；
t9～t10时刻，在t9时刻，功率开关管M第一端电压VP1与第二端电压VP2的电压差VP1-VP2上升达到第二阈值Vth2，使得第二比较信号Vcmp2也转变为低电平，将D触发器复位，因此逻辑信号VQ跳变为低电平，此时第一开关Q1导通，第一电流源I1逐渐将开关管控制信号VGATE拉高，期间，功率开关管M第一端电压VP1与第二端电压VP2的电压差VP1-VP2降低至第一阈值Vth1，使得第一比较信号Vcmp1转变为高电平，在t10时刻，功率开关管M也已完全导通，如此周而复始。
本发明的开关管控制电路，在功率开关管导通的时候，间歇式地降低开关管控制信号，使功率开关管工作在可变电阻区(也称饱和区)，若系统有负载接入，那么功率开关管第一端电压与第二端电压的电压差会随着开关管控制信号的降低而渐渐变大，当达到设定的第二阈值时，功率开关管重新完全导通；若系统没有负载接入(或是接入非常轻的负载)，那么功率开关管第一端电压与第二端电压的电压差将不会超过设定的第二阈值，功率开关管会正常关断。
需要说明的是，第二阈值的设定可以大大提高开关控制电路的可靠性，由于可以避免系统中由于电压纹波而造成的误检测，只在功率开关管第一端电压与第二端电压的电压差较大时，才认为是存在负载的，因此，可以较准确地实现开关管控制。
在系统输出带有负载的情况下，功率开关管工作在可变电阻区所造成的损耗必定会大于功率开关管工作在线性区时所造成的损耗，但因为是每隔时钟信号周期的时间才会使得功率开关管工作在可变电阻区，所以对整个系统而言，增加的损耗几乎忽略不计。
另外，当负载电流超过一定程度时，功率开关管第一端电压与第二端电压的电压差会超过设定的第一阈值，则每隔时钟信号周期的时间拉低开关管控制信号电压的相应电路不会工作，从而也不会增加额外的功率损耗。
因此，本发明的开关管控制电路，在不增加额外开关控制pin脚的情况下，能够实现精准的负载检测，由此可以得到准确的开关管控制信号，且具有较低的功率损耗。
图6为本发明实施例二的开关管控制电路的结构图。本实施例与实施一的区别在于，比较电路只包括一个第三比较器CMP3。
第三比较器CMP3，用以比较功率开关管M第一端电压VP1与第二端电压VP2的电压差VP1-VP2和第一阈值Vth1，输出第三比较信号Vcmp3。第三比较器CMP3的反相输入端接至功率开关管M的第一端P1，同相输入端通过一电压值为第一阈值Vth1的固定电压源Vs1接至功率开关管M的第二端P2。其比较原理同第一比较器CMP1。
图7为本发明实施例二的逻辑电路的电路示意图。如图7所示，逻辑电路22的电路结构与实施例一相同，在此不做赘述。其不同之处在于，本发明实施例中的逻辑电路22，用以根据第三比较信号Vcmp3和一时钟信号clock，生成功率开关管M的开关管控制信号VGATE。D触发器的D输入端和复位端均接收第三比较信号Vcmp3，时钟输入端接收时钟信号clock，输出端输出逻辑信号VQ。
具体地，在所述功率开关管完全导通时，当功率开关管M第一端电压VP1与第二端电压VP2的电压差VP1-VP2小于第一阈值Vth1时，功率开关管M间歇式地工作在可变电阻区，在功率开关管M工作在可变电阻区期间，若功率开关管M第一端电压VP1与第二端电压VP2的电压差VP1-VP2达到第一阈值Vth1，则使得功率开关管M工作在完全导通状态；若功率开关管M第一端电压VP1与第二端电压VP2的电压差VP1-VP2达不到第一阈值Vth1，则使得功率开关管M工作在关断状态。
在所述功率开关管完全导通时，当功率开关管M第一端电压VP1与第二端电压VP2的电压差VP1-VP2大于第一阈值Vth1时，功率开关管M将一直工作在完全导通状态。
图8为本发明实施例二的开关管控制电路的工作波形图；结合图5所示的工作波形，下面来详细说明本发明开关管控制电路的工作原理及工作过程：
t0～t1时刻，假设初始时，系统有较小负载存在，则第三比较信号Vcmp3为高电平。在t0时刻，时钟信号clock的上升沿到来，逻辑信号VQ跟随上一时刻的第三比较信号Vcmp3跳变为高电平，此时第二开关Q2导通，第二电流源I2将开关管控制信号VGATE降低，使得功率开关管M逐渐进入工作在可变电阻区，随着开关管控制信号VGATE的降低，功率开关管M第一端电压VP1与第二端电压VP2的电压差VP1-VP2逐渐上升；
t1～t2时刻，在t1时刻，第一端电压VP1与第二端电压VP2的电压差VP1-VP2上升达到第一阈值Vth1，使得第二比较信号Vcmp2转变为低电平，将D触发器复位，因此逻辑信号VQ跳变为低电平，此时第一开关Q1导通，第一电流源I1逐渐将开关管控制信号VGATE拉高，功率开关管M第一端电压VP1与第二端电压VP2的电压差VP1-VP2也在逐渐降低，第三比较信号Vcmp3也在此期间跳变为高电平；
t2～t3时刻，在t2时刻，功率开关管M第一端电压VP1与第二端电压VP2的电压差VP1-VP2降低达到第一阈值Vth1，功率开关管M也已经完全导通；
t3～t4时刻，在t3时刻，系统的负载突然加重，变为重载状态，此时功率开关管M第一端电压VP1与第二端电压VP2的电压差VP1-VP2保持大于第一阈值Vth1，在此阶段内，开关管控制信号VGATE使得功率开关管M一直工作在完全导通状态；
t4～t5时刻，在t4时刻，系统的负载断开连接，功率开关管M工作在完全导通状态，这使得功率开关管M第一端电压VP1与第二端电压VP2的电压差VP1-VP2降低至零；
t5～t6时刻，在t5时刻，时钟信号clock的上升沿到来，逻辑信号VQ跳变为高电平，此时第二开关Q2导通，第二电流源I2将开关管控制信号VGATE降低，直至使得功率开关管M关断；
t6～t7时刻，在t7时刻，系统的负载再次被连接，系统输出端的电容给负载放电使得系统输出端的电压(即功率开关管M第二端电压VP2)有所下降，导致功率开关管M第一端电压VP1与第二端电压VP2的电压差VP1-VP2开始上升；
t7～t8时刻，在t7时刻，功率开关管M第一端电压VP1与第二端电压VP2的电压差VP1-VP2上升达到第一阈值Vth1，使得第三比较信号Vcmp3转变为低电平，将D触发器复位，因此逻辑信号VQ跳变为低电平，此时第一开关Q1导通，第一电流源I1逐渐将开关管控制信号VGATE拉高，期间，功率开关管M第一端电压VP1与第二端电压VP2的电压差VP1-VP2降低至第一阈值Vth1，第三比较信号Vcmp3也跳变为高电平，在t8时刻，功率开关管M也已经完全导通，如此周而复始。
本发明实施例由于少了一个比较电路，使得开关控制电路相对简单，能够较方便地实现开关管控制，也降低了系统的成本。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域技术人员而言，本发明可以有各种改动和变化。凡在本发明的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种开关管控制电路，应用于一USB供电电路中，所述供电电路包括一功率开关管，其特征在于，所述开关管控制电路包括：
比较电路，用以比较所述功率开关管第一端电压与第二端电压的电压差和第一阈值，以及比较所述功率开关管第一端电压与第二端电压的电压差和第二阈值，输出比较信号；
逻辑电路，用以根据所述比较信号和一时钟信号，生成开关管控制信号，所述开关管控制信号用于控制所述功率开关管的开关状态；
其中，在所述功率开关管完全导通时，当所述功率开关管第一端电压与第二端电压的电压差小于所述第一阈值时，使得所述功率开关管间歇式地工作在可变电阻区，在所述功率开关管工作在可变电阻区期间，若所述功率开关管第一端电压与第二端电压的电压差达到预定值，则使得所述功率开关管工作在完全导通状态；若所述功率开关管第一端电压与第二端电压的电压差达不到预定值，则使得所述功率开关管工作在关断状态；
在所述功率开关管完全导通时，当所述功率开关管第一端电压与第二端电压的电压差大于所述第一阈值时，使得所述功率开关管一直工作在完全导通状态。
2.根据权利要求1所述的开关管控制电路，其特征在于，所述第二阈值大于所述第一阈值，所述预定值为第二阈值。
3.根据权利要求2所述的开关管控制电路，其特征在于，所述比较电路包括：
第一比较器，其反相输入端接至所述功率开关管的第一端，同相输入端通过一电压值为第一阈值的固定电压源接至所述功率开关管的第二端，输出第一比较信号；
第二比较器，其反相输入端接至所述功率开关管的第一端，同相输入端通过一电压值为第二阈值的固定电压源接至所述功率开关管的第二端，输出第二比较信号。
4.根据权利要求3所述的开关管控制电路，其特征在于，所述逻辑电路包括：
触发电路，用以接收所述第一比较信号、时钟信号和第二比较信号，输出逻辑信号；
控制信号生成电路，用以根据所述逻辑信号，生成开关管控制信号。
5.根据权利要求4所述的开关管控制电路，其特征在于，所述触发电路为一D触发器，
所述D触发器的D输入端接收所述第一比较信号，时钟输入端接收所述时钟信号，复位端接收所述第二比较信号，输出端输出所述逻辑信号。
6.根据权利要求1所述的开关管控制电路，其特征在于，所述第二阈值等于所述第一阈值，所述预定值为所述第一阈值。
7.根据权利要求6所述的开关管控制电路，其特征在于，所述比较电路包括：
第三比较器，其反相输入端接至所述功率开关管的第一端，同相输入端通过一电压值为第一阈值的固定电压源接至所述功率开关管的第二端，输出第三比较信号。
8.根据权利要求7所述的开关管控制电路，其特征在于，所述逻辑电路包括：
触发电路，用以接收所述第三比较信号和时钟信号，输出逻辑信号；
控制信号生成电路，用以根据所述逻辑信号，生成开关管控制信号。
9.根据权利要求8所述的开关管控制电路，其特征在于，所述触发电路为一D触发器，
所述D触发器的D输入端和复位端均接收所述第三比较信号，时钟输入端接收所述时钟信号，输出端输出所述逻辑信号。
10.根据权利要求4或8所述的开关管控制电路，其特征在于，所述控制信号生成电路包括：
第一电流源，第一端接至一电压源，第二端与第一开关的第一端相连；
第一开关，为P型场效应晶体管，其第二端与第二电流源的第一端相连；
第二电流源，第二端与第二开关的第一端相连；
第二开关，为N型场效应晶体管，其第二端接至控制地；
在所述第一开关的第二端和第二电流源的第一端的公共节点，输出所述开关管控制信号。
11.根据权利要求10所述的开关管控制电路，其特征在于，所述第一开关和第二开关均受控于所述逻辑信号，当所述第一开关导通时，所述第二开关关断，此时利用所述第一电流源将所述开关管控制信号抬高，用以使得所述功率开关管工作在完全导通状态；当所述第二开关导通时，所述第一开关关断，此时利用第二电流源将所述开关管控制信号降低，用以使得所述功率开关管工作在可变电阻区或者关断状态。
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