CN112910235A - 一种电压可调的钳位保护电路 - Google Patents

一种电压可调的钳位保护电路 Download PDF

Info

Publication number
CN112910235A
CN112910235A CN202110081045.6A CN202110081045A CN112910235A CN 112910235 A CN112910235 A CN 112910235A CN 202110081045 A CN202110081045 A CN 202110081045A CN 112910235 A CN112910235 A CN 112910235A
Authority
CN
China
Prior art keywords
voltage
protection circuit
circuit
clamp
pmos transistor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202110081045.6A
Other languages
English (en)
Other versions
CN112910235B (zh
Inventor
周海澎
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
CETC 58 Research Institute
Original Assignee
CETC 58 Research Institute
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by CETC 58 Research Institute filed Critical CETC 58 Research Institute
Priority to CN202110081045.6A priority Critical patent/CN112910235B/zh
Publication of CN112910235A publication Critical patent/CN112910235A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN112910235B publication Critical patent/CN112910235B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/32—Means for protecting converters other than automatic disconnection
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/02—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac
    • H02M3/04—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/06—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using resistors or capacitors, e.g. potential divider
    • H02M3/07—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using resistors or capacitors, e.g. potential divider using capacitors charged and discharged alternately by semiconductor devices with control electrode, e.g. charge pumps

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Power Conversion In General (AREA)
  • Semiconductor Integrated Circuits (AREA)

Abstract

本发明公开了一种电压可调的钳位保护电路，包括电压调节电路和钳位保护电路，所述电压调节电路和钳位保护电路连接：电压调节电路：用于自行根据所需保护的电压来搭配出合适保护电压；钳位保护电路：用于产生钳位电压。本发明用于电荷泵中，主要在驱动高压PMOS晶体管的时候，能够保证PMOS晶体管的栅氧层不被击穿，进而促使电荷泵能正常工作。

Description

一种电压可调的钳位保护电路
技术领域
本发明涉及保护电路技术领域，具体为一种电压可调的钳位保护电路。
背景技术
现有技术中，电荷泵电路中通常都有一组PMOS和NMOS晶体管，如图1所示，其中一组PMOS和NMOS晶体管，即P0和N0，组成电荷泵电容的充放电电路，用于确定电荷泵电容C0的下极板电位；当该PMOS晶体管开启时(NMOS晶体管关断)，电容下极板会被充到VDD电位；当该NMOS晶体管开启时(PMOS晶体管关断)，电容下极板会被充到GND电位，由于电容极板电荷不会突然消失的原因，在时钟频率CK的控制下，会让电容的上极板的电荷也被抬升到所需的电位，即电荷泵的原理所在。
传统的电荷泵如果电源电压在5V以内，PMOS管的栅源电压不会受到影响，而对于高压应用来说，NMOS可以通过5V的时钟信号来控制，但是PMOS由于源电位是VDD，所以如果VDD高于5V，栅电位如果还是用低压CK来控制，就会使得栅源电压高于5V，从而击穿栅氧层而导致电路失效。
为了解决该栅氧击穿问题，需要使栅氧电压钳位在合理范围内。
传统的简单的做法是采用齐纳管直接钳位，如图2所示，采用DZ0和DZ1来钳位VG电压，该做法虽然结构简单，但是带来两个问题，其一齐纳管的钳位电压会根据不同工艺厂存在差距，其二齐纳管的钳位电压基本在5.5V左右，无法实现可调的钳位电压，为此提出一种电压可调的钳位保护电路。
发明内容
本发明的目的在于提供一种电压可调的钳位保护电路，在高压电荷泵电路中，在保证电荷泵电容充放电通路存在的前提下，同时能够保护充电PMOS晶体管的栅氧层不被击穿。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种电压可调的钳位保护电路，包括电压调节电路和钳位保护电路，所述电压调节电路和钳位保护电路连接：
电压调节电路：用于自行根据所需保护的电压来搭配出合适保护电压；
钳位保护电路：用于产生钳位电压。
优选的，所述电压调节电路包括P3和P4，所述P3和P4组成电流镜像支路。
优选的，所述P3电流镜像支路包括栅漏短接的PMOS晶体管P3，所述栅漏短接的PMOS晶体管P3连接有二极管D0阳极，所述二极管D0通过阴极连接齐纳管DZ0的阴极，所述齐纳管DZ0阳极再连接有电阻R0，所述电阻R0另一端连接有GND。
优选的，所述P4电流镜像支路包括栅漏短接的PMOS晶体管P4，所述栅漏短接的PMOS晶体管P4连接有二极管D1阳极，所述二极管D1通过阴极连接有电阻R1，所述电阻R1另一端与GND连接。
优选的，所述钳位保护电路包括开关控制部分和钳位PMOS晶体管P2；
所述开关控制部分由为P0、P1和N0、N1组成。
优选的，PMOS晶体管所述P0和P1的栅极分别连接主控制信号CK和CKN端口，PMOS晶体管所述P0和P1的源体短接，所述P0和P1的源端接VDD电位，所述P0和P1的漏端分别接NMOS晶体管N0和N1的漏端，NMOS晶体管所述N0和N1栅极相连，所述N0栅漏短接，所述N0和N1二者组成电流镜像结构，所述N0和N1二者源体短接到Float_GND电位。
优选的，所述钳位PMOS晶体管P2栅极接电流镜像管P4漏端(即二极管D1阳极)，所述钳位PMOS晶体管P2漏端接GND，所述钳位PMOS晶体管P2源体短接，所述钳位PMOS晶体管P2源端接Float_GND电位。
优选的，所述晶体管P1和N1漏端为驱动输出信号VG；
所述驱动输出信号VG直接驱动电荷泵的充电管PMOS。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明的电压调节电路用于自行根据所需保护的电压来搭配出合适保护电压，钳位保护电路，用于产生钳位电压，该电压可调的钳位保护电路用于高压电荷泵电路中，能够在保证电荷泵电容充放电通路存在的前提下，同时能够保护充电PMOS晶体管的栅氧层不被击穿，进而促使电荷泵能正常工作。
附图说明
图1是本发明所应用的电荷泵电路结构示意图。
图2是传统电荷泵钳位保护电路结构示意图。
图3是本发明所提出的钳位保护电路结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图3，本发明提供一种技术方案：
一种电压可调的钳位保护电路，包括电压调节电路和钳位保护电路，电压调节电路和钳位保护电路连接：
电压调节电路：用于自行根据所需保护的电压来搭配出合适保护电压；
钳位保护电路：用于产生钳位电压。
本实施例中，电压调节电路包括P3和P4，P3和P4组成电流镜像支路。
本实施例中，P3电流镜像支路包括栅漏短接的PMOS晶体管P3，栅漏短接的PMOS晶体管P3连接有二极管D0阳极，二极管D0通过阴极连接齐纳管DZ0的阴极，齐纳管DZ0阳极再连接有电阻R0，电阻R0另一端连接有GND。
本实施例中，P4电流镜像支路包括栅漏短接的PMOS晶体管P4，栅漏短接的PMOS晶体管P4连接有二极管D1阳极，二极管D1通过阴极连接有电阻R1，电阻R1另一端与GND连接。
本实施例中，钳位保护电路包括开关控制部分和钳位PMOS晶体管P2；
开关控制部分由为P0、P1和N0、N1组成。
本实施例中，PMOS晶体管P0和P1的栅极分别连接主控制信号CK和CKN端口，PMOS晶体管P0和P1的源体短接，P0和P1的源端接VDD电位，P0和P1的漏端分别接NMOS晶体管N0和N1的漏端，NMOS晶体管N0和N1栅极相连，N0栅漏短接，N0和N1二者组成电流镜像结构，N0和N1二者源体短接到Float_GND电位。
本实施例中，钳位PMOS晶体管P2栅极接电流镜像管P4漏端，钳位PMOS晶体管P2漏端接GND，所述钳位PMOS晶体管P2源体短接，钳位PMOS晶体管P2源端接Float_GND电位。
本实施例中，晶体管P1和N1漏端为驱动输出信号VG；
驱动输出信号VG直接驱动电荷泵的充电管PMOS；
工作原理：
在CK和CKN信号正常工作时，VG信号将会在VDD和Float_GND之间摆动，当VDD不高于VG连接的PMOS晶体管的栅氧层耐压时，Float_GND可以是GND电位；当VDD高于VG连接的PMOS晶体管的栅氧层耐压时，VG会使后接PMOS栅氧击穿。所以需要将Float_GND钳位到某个电压范围；
图3中P3和P4、D0和D1、R0和R1均为等比例匹配器件，P3和P4等比例电流镜像，使得X、Y和Float_GND节点的电压关系如下公式(1-1)～公式(1-3)所示；
VX＝VDD-VSG,P3 公式(1-1)
VY＝VX-VDZ0 公式(1-2)
VFloat_GND＝VY+VSG,P2 公式(1-3)
假设P2和P3管子匹配，联立公式(1-1)～公式(1-3)，得到VFloat_GND和VDD的关系如公式(1-4)所示；
VDD-VFloat_GND＝VDZ0 公式(1-4)
则VG的摆幅在VDD和Float_GND之间，即相差一个齐纳管的钳位电压；
本发明强调的电压可调，可以通过在D0或D1支路串联二极管来实现增大或减小的功能；
仅在D0支路串入M个跟D0匹配的二极管，则公式(1-4)改写成公式(1-5)如下所示；
VDD-VFloat_GND＝VDZ0+M×VBE 公式(1-5)
仅在D1支路串入N个跟D1匹配的二极管，则公式(1-4)改写成公式(1-6)如下所示；
VDD-VFloat_GND＝VDZ0-N×VBE 公式(1-6)
在D0、D1支路串入M、N个跟D0/D1匹配的二极管，则公式(1-4)改写成公式(1-7)如下所示；
VDD-VFloat_GND＝VDZ0+(M-N)×VBE 公式(1-7)
公式(1-5)～(1-7)中的VBE是指二极管的导通电压；
综上，本发明完成了可调钳位电压的原理说明，可根据所需的钳位电压，通过调整M和N的个数来完成设计。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (8)

1.一种电压可调的钳位保护电路，包括电压调节电路和钳位保护电路，其特征在于：所述电压调节电路和钳位保护电路连接：
电压调节电路：用于自行根据所需保护的电压来搭配出合适保护电压；
钳位保护电路：用于产生钳位电压。
2.根据权利要求1所述的一种电压可调的钳位保护电路，其特征在于：所述电压调节电路包括P3和P4，所述P3和P4组成电流镜像支路。
3.根据权利要求2所述的一种电压可调的钳位保护电路，其特征在于：所述P3电流镜像支路包括栅漏短接的PMOS晶体管P3，所述栅漏短接的PMOS晶体管P3连接有二极管D0阳极，所述二极管D0通过阴极连接齐纳管DZ0的阴极，所述齐纳管DZ0阳极再连接有电阻R0，所述电阻R0另一端连接有GND。
4.根据权利要求2所述的一种电压可调的钳位保护电路，其特征在于：所述P4电流镜像支路包括栅漏短接的PMOS晶体管P4，所述栅漏短接的PMOS晶体管P4连接有二极管D1阳极，所述二极管D1通过阴极连接有电阻R1，所述电阻R1另一端与GND连接。
5.根据权利要求1所述的一种电压可调的钳位保护电路，其特征在于：所述钳位保护电路包括开关控制部分和钳位PMOS晶体管P2；
所述开关控制部分由为P0、P1和N0、N1组成。
6.根据权利要求5所述的一种电压可调的钳位保护电路，其特征在于：PMOS晶体管所述P0和P1的栅极分别连接主控制信号CK和CKN端口，PMOS晶体管所述P0和P1的源体短接，所述P0和P1的源端接VDD电位，所述P0和P1的漏端分别接NMOS晶体管N0和N1的漏端，NMOS晶体管所述N0和N1栅极相连，所述N0栅漏短接，所述N0和N1二者组成电流镜像结构，所述N0和N1二者源体短接到Float_GND电位。
7.根据权利要求5所述的一种电压可调的钳位保护电路，其特征在于：所述钳位PMOS晶体管P2栅极接电流镜像管P4漏端，所述钳位PMOS晶体管P2漏端接GND，所述钳位PMOS晶体管P2源体短接，所述钳位PMOS晶体管P2源端接Float_GND电位。
8.根据权利要求6所述的一种电压可调的钳位保护电路，其特征在于：所述晶体管P1和N1漏端为驱动输出信号VG；
所述驱动输出信号VG直接驱动电荷泵的充电管PMOS。
CN202110081045.6A 2021-01-21 2021-01-21 一种电压可调的钳位保护电路 Active CN112910235B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110081045.6A CN112910235B (zh) 2021-01-21 2021-01-21 一种电压可调的钳位保护电路

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110081045.6A CN112910235B (zh) 2021-01-21 2021-01-21 一种电压可调的钳位保护电路

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN112910235A true CN112910235A (zh) 2021-06-04
CN112910235B CN112910235B (zh) 2022-02-11

Family

ID=76117901

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110081045.6A Active CN112910235B (zh) 2021-01-21 2021-01-21 一种电压可调的钳位保护电路

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN112910235B (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113708606A (zh) * 2021-08-19 2021-11-26 珠海智融科技有限公司 一种pmos通路开关控制电路

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7542352B1 (en) * 2008-09-11 2009-06-02 Elite Semiconductor Memory Technology Inc. Bit line precharge circuit
CN104038209A (zh) * 2014-06-19 2014-09-10 电子科技大学 一种电平位移电路
CN104377678A (zh) * 2014-11-06 2015-02-25 北京大学 一种电源钳位静电放电保护电路
CN104578025A (zh) * 2013-10-17 2015-04-29 峰岹科技（深圳）有限公司 用于高压集成电路的过压保护电路
CN107179800A (zh) * 2017-07-12 2017-09-19 长沙方星腾电子科技有限公司 一种带钳位功能的内部电源产生电路

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7542352B1 (en) * 2008-09-11 2009-06-02 Elite Semiconductor Memory Technology Inc. Bit line precharge circuit
CN104578025A (zh) * 2013-10-17 2015-04-29 峰岹科技（深圳）有限公司 用于高压集成电路的过压保护电路
CN104038209A (zh) * 2014-06-19 2014-09-10 电子科技大学 一种电平位移电路
CN104377678A (zh) * 2014-11-06 2015-02-25 北京大学 一种电源钳位静电放电保护电路
CN107179800A (zh) * 2017-07-12 2017-09-19 长沙方星腾电子科技有限公司 一种带钳位功能的内部电源产生电路

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113708606A (zh) * 2021-08-19 2021-11-26 珠海智融科技有限公司 一种pmos通路开关控制电路

Also Published As

Publication number Publication date
CN112910235B (zh) 2022-02-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108494234B (zh) 适用于GaN高速栅驱动电路的浮动电源轨
CN103917012B (zh) 一种具有欠压锁定和过温保护模块的白光led驱动系统
WO2014171190A1 (ja) レベルシフト回路
US8717086B2 (en) Adaptive cascode circuit using MOS transistors
CN108429445B (zh) 一种应用于电荷泵的软启动电路
US11848667B2 (en) Load switch circuit and control method
CN112910235B (zh) 一种电压可调的钳位保护电路
CN112688539A (zh) 一种具有短路检测功能的高边开关驱动电路
CN203119868U (zh) 电平移位电路
RU2420858C2 (ru) Коммутационная схема и способ управления потребителем электроэнергии
CN104143972A (zh) 晶体管驱动电路以及驱动方法
CN116760398A (zh) 基于nmos管的负载开关驱动电路
CN110798199B (zh) Mos管驱动电路
CN114337339B (zh) 一种带有端口短路检测的整流桥驱动电路
CN113067462B (zh) 一种新型自举驱动电路结构
CN115102376A (zh) 一种低压输入的高低压驱动电路
CN113050740B (zh) 一种低功耗启动电路
CN210405259U (zh) 单向导通装置及应用其的开关电源
CN203368306U (zh) 一种用于防反接的n 沟道mos 管栅极悬浮驱动电路
CN111092614A (zh) 一种纯cmos超低功耗上电复位电路
CN111399577A (zh) 一种带启动电路的基准电流产生电路
CN112953509B (zh) 一种高压驱动电路
CN216649665U (zh) 一种高压全摆幅逻辑电路
CN213937740U (zh) 防误导通电路及开关电源
CN211127630U (zh) 一种马达驱动电路的软启动电路

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant