CN109217855B - 一种提高负载开关稳定性的电路结构 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及负载开关领域，公开了一种提高负载开关稳定性的电路结构。包括栅极控制电路、第一主开关管、第二主开关管、运算放大器、电压源和场效应管，所述第一主开关管和第二主开关管源极相连，所述第一主开关管、第二主开关管的的漏极分别为VIN和VOUT，所述第一主开关管和第二主开关管的栅极均连接栅极控制电路，所述第二主开关管与栅极控制电路之间的节点连接运算放大器的输出端，所述第二主开关管的栅极连接场效应管的栅极，所述场效应管的源极连接运算放大器的反向输入端，所述场效应管的漏极连接VOUT，场效应管的源极与运算放大器的反向输入端之间的节点为输出电压的检测点，所述运算放大器的同向输入端和VIN之间设置电压源。本发明使得在大负载电流变为小负载电流时仍然保持单个低频极点的稳定环路。

Description

一种提高负载开关稳定性的电路结构
技术领域
本发明涉及负载开关技术领域，特别是一种提高负载开关稳定性的电路结构。
背景技术
在负载开关的应用中，需要反向电压关断保护功能。通常采用idea diode （理想二极管）的工作方式，根据负载调制正向导通电压，目的是在负载小的时候导通阻抗显著增大，从而可以精确地检测到反向电流。目前一般做法为直接检测负载开关输出端的信号来和输入端信号相比较，同时利用控制环路将输出端的信号和输入端信号钳位在较小的一个值。这个控制环路在小的负载电流的时候，会将负载开关的导通阻抗调节变大,使得导通阻抗与负载电流的乘积任然维持在钳位的电压值。这时候控制环路会出现两个低频的极点：负载开关的栅极和输出点。 因此在负载电流从大到小出现的时候，环路调整就会过冲，导致开关出现异常关断等情况。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：针对上述存在的问题，提供了一种提高负载开关稳定性的电路结构。
本发明采用的技术方案如下：一种提高负载开关稳定性的电路结构，具体包括栅极控制电路、第一主开关管、第二主开关管、运算放大器、电压源和场效应管，所述第一主开关管和第二主开关管源极相连，所述第一主开关管的漏极为电压输入端，所述第二主开关管的漏极为电压输出端，所述第一主开关管和第二主开关管的栅极均连接栅极控制电路，所述第二主开关管与栅极控制电路之间的节点连接运算放大器的输出端，所述第二主开关管的栅极连接场效应管的栅极，所述场效应管的源极连接运算放大器的反向输入端，所述场效应管的漏极连接电压输出端，所述场效应管的源极与运算放大器的反向输入端之间的节点为输出电压的检测点，所述运算放大器的同向输入端和电压输入端之间设置电压源。
进一步的，所述输出电压的检测点与场效应管之间的节点连接偏置电流后接地。
进一步的，所述电压输出端、第二主开关管的漏极和场效应管的漏极均连接电容器后接地。
进一步的，所述第一主开关管和第二主开关管为N沟道场效应管。
进一步的，所述场效应管均N沟道场效应管。
与现有技术相比，采用上述技术方案的有益效果为：本发明的技术方案加入场效应管，使负载开关的第二主开关管和增加的场效应管行成一个快速反馈电路，将电压输入端和电压输出的检测点VOUT SENSE的电压值钳位在V_drop的前提下，提供了一个从第二主开关管的栅极节点到输出电压端检测点的源极跟随快速反馈通路, 使得环路在大负载电流变为小负载电流的时候仍然保持单个低频极点的稳定环路。
附图说明
图1是本发明提高负载开关稳定性的电路结构的示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步描述。
如图1所述，一种提高负载开关稳定性的电路结构，具体包括栅极控制电路、第一主开关管MN1、第二主开关管MN2、运算放大器Gm、电压源V_drop和场效应管MN 2_M，所述第一主开关管MN1和第二主开关管MN2源极相连，所述第一主开关管MN1的漏极为电压输入端VIN，所述第二主开关管MN2的漏极为电压输出端VOUT，所述第一主开关管MN1的栅极Gate_MN1和第二主开关管MN2的栅极Gate_MN2均连接栅极控制电路(Switch Gates Control)，所述第二主开关管MN2与栅极控制电路之间的节点连接运算放大器的输出端，所述第二主开关管MN2的栅极Gate_MN2连接场效应管MN 2_M的栅极，所述场效应管MN 2_M的源极连接运算放大器的反向输入端，所述场效应管MN 2_M的漏极连接电压输出端VOUT，所述场效应管MN 2_M的源极与运算放大器Gm的反向输入端之间的节点为输出电压VOUT的检测点VOUTSENSE，所述运算放大器Gm的同向输入端和电压输入端VIN之间设置电压源，所述电压源的电压为V_drop，电压输入端和电压输出的检测点VOUT SENSE之间的压差钳位在电压值V_drop。
本实施例通过加入场效应管MN2_M，所述第二主开关管MN2和场效应管MN2_M行成一个快速反馈电路。运算放大器Gm的作用是通过调节第二主开关管MN2的栅极Gate_MN2的电压并经过反馈电路路径，将输出电压VOUT的检测点VOUT_SENSE的电压钳位在VIN-V_drop（电压输入端和电压输出端的电压值钳位在V_drop）。 栅极Gate_MN2由于阻抗大,寄生电容也较大,从而是信号通路中的一个低频极点。如果没有使用场效应管MN2_M， 则信号的反馈通路就只是通过电压输出端VOUT直接到检测点VOUT_SENSE， 而电压输出端VOUT节点的电容CL很大， 在负载电流较小的时候第二主开关管MN2的阻抗也较大，这样环路中又会出现一个低频极点, 从而产生稳定性问题。本实施例的场效应管MN2_M提供了一个从栅极Gate_MN2节点到检测点VOUT_SENSE的源极跟随快速反馈通路, 使得环路在小负载电流的时候仍然保持单低频极点的稳定环路。
本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。如果本领域技术人员，在不脱离本发明的精神所做的非实质性改变或改进，都应该属于本发明权利要求保护的范围。

Claims (2)

1.一种提高负载开关稳定性的电路结构，其特征在于：具体包括栅极控制电路、第一主开关管、第二主开关管、运算放大器、电压源和场效应管，所述第一主开关管和第二主开关管源极相连，所述第一主开关管的漏极为电压输入端，所述第二主开关管的漏极为电压输出端，所述第一主开关管和第二主开关管的栅极均连接栅极控制电路，所述第二主开关管与栅极控制电路之间的节点连接运算放大器的输出端，所述第二主开关管的栅极连接场效应管的栅极，所述场效应管的源极连接运算放大器的反向输入端，所述场效应管的漏极连接电压输出端，所述场效应管的源极与运算放大器的反向输入端之间的节点为输出电压的检测点，所述运算放大器的同向输入端和电压输入端之间设置电压源；
所述电压输出端、第二主开关管的漏极和场效应管的漏极均连接电容器后接地；
所述第一主开关管和第二主开关管为N沟道场效应管；所述场效应管为N沟道场效应管。
2.如权利要求1所述的提高负载开关稳定性的电路结构，其特征在于：所述输出电压的检测点与场效应管之间的节点连接偏置电流后接地。
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