CN114448213A - 一种适用于窄脉冲的供电电路 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了一种适用于窄脉冲的供电电路，属于锂电池电源管理技术领域，包括第一MOS管N1、单向导通单元、MOS管驱动模块、第一电阻R1、第一开关单元、比较器A、电容C和分压单元，第一MOS管N1的栅极与MOS管驱动模块连接，第一MOS管N1的源极与HVpower端、第一电阻R1连接，第一MOS管N1的漏极与单向导通单元的输入端连接，单向导通单元的输出端与VCC端、分压单元连接，MOS管驱动模块与HVpower端、第一电阻R1、地连接。本申请可以有效解决输入为窄脉冲状态下时，供电电路的输出电压出现降低的问题，能在不同脉宽的输入条件下保持供电电压的一致性。

Description

一种适用于窄脉冲的供电电路
技术领域
本申请涉及锂电池电源管理技术领域，尤其是涉及一种适用于窄脉冲的供电电路。
背景技术
随着锂电池市场的兴起，高压的器件开始有了应用场景，例如，高压的AC\DC控制器、高压的LDO等，而高压的器件一般需要相应的高压供电电路。
相关技术中的一种高压供电电路，如图1所示 ，包括第一MOS管N1，二极管D2、第二MOS管N2、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3，比较器A和电容C，其中，比较器A对第三电阻R3的分压进行采集，并将采集到的电压与基准电压进行比较，当采集到的电压小于基准电压时，通过控制第一MOS管N1打开，电源HVpower可对供电电压VCC进行补偿，以维持供电电压VCC的一致性。
针对上述中的相关技术，发明人发现：在输入电压为窄脉冲输入时，供电电压VCC容易存在供电不足的情况。
发明内容
为了改善在窄脉冲输入时, 供电电压VCC容易存在供电不足的情况，本申请提供一种适用于窄脉冲的供电电路。
本申请提供的一种适用于窄脉冲的供电电路，采用如下的技术方案：
一种适用于窄脉冲的供电电路，包括第一MOS管N1、单向导通单元、MOS管驱动模块、第一电阻R1、第一开关单元、比较器A、电容C和分压单元，其中：
所述第一MOS管N1的栅极与MOS管驱动模块连接，第一MOS管N1的源极与HVpower端、第一电阻R1连接，第一MOS管N1的漏极与单向导通单元的输入端连接，所述单向导通单元的输出端与VCC端、分压单元连接，所述MOS管驱动模块与HVpower端、第一电阻R1、地连接；
所述第一电阻R1的一端与HVpower端连接，第一电阻R1的另一端与MOS管驱动模块连接，所述比较器A的反相端与基准电压Vref连接，比较器A的同相端与分压单元连接，比较器A的输出端与MOS管驱动模块、第一开关单元的第一端连接，第一开关单元的第二端与MOS管驱动模块、第一MOS管N1的栅极连接，第一开关单元的第三端接地，分压单元分别与VCC端、地连接，所述电容C与分压单元并联。
通过采用上述技术方案，比较器A对分压单元的分压进行采集，并将采集到的电压与基准电压进行比较，当采集到的电压小于基准电压时，比较器A控制MOS管驱动模块，MOS管驱动模块驱动第一MOS管N1迅速导通。在输入电压为窄脉冲的情况下，MOS管驱动模块提供快速打开第一MOS管N1的能力，以维持供电电压的一致性，进而改善了供电电压VCC供电不足的情况。
优选的，所述MOS管驱动模块包括第二开关单元和第三开关单元，所述第二开关单元的第一端与第一电阻R1、第三开关单元的第二端连接，所述第二开关单元的第二端与HVpower端、第一MOS管N1的源极连接，第二开关单元的第三端与第一MOS管N1的栅极、第一开关单元的第二端连接，所述第三开关单元的第一端与比较器A的输出端连接，第三开关单元的第三端接地。
通过采用上述技术方案，控制第二开关单元打开，第二开关单元打开后，有较大的电流流向第一MOS管N1的栅极，使第一MOS管N1能迅速开启。
优选的，所述第一开关单元、第二开关单元和第三开关单元中的一个或多个采用MOS管。
优选的，所述第二开关单元采用MOS管，第二开关单元的尺寸小于第一MOS管N1的尺寸。
通过采用上述技术方案，MOS管可承受较大的电流，寿命长。而第二开关单元的尺寸小于第一MOS管N1的尺寸，第二开关单元的寄生电容也比第一MOS管N1的寄生电容小，第二开关单元开启的速度比较快。
优选的，所述MOS管驱动模块还包括齐纳二极管D2，所述齐纳二极管D2的阴极与第二开关单元的第一端连接，齐纳二极管D2的阳极与第一开关单元的第三端、第一MOS管N1的栅极连接。
通过采用上述技术方案，齐纳二极管D2能稳定第二开关单元的栅极电压，使第二开关单元快速开启。
优选的，所述单向导通单元采用二极管D3，二极管D3的阳极与第一MOS管N1的漏极连接，二极管D3的阴极与控制电路、VCC端连接。
通过采用上述技术方案，二极管D3可起到隔离作用，避免电流回流。
优选的，所述分压单元包括第二电阻R2和第三电阻R3，所述第二电阻R2的一端与第一MOS管N1的漏极、VCC端连接，第二电阻R2的另一端与比较器A的同相端、第三电阻R3的一端连接，所述第三电阻R3的另一端接地，所述电容C的一端与第二电阻R2的一端连接，电容C的另一端接地。
通过采用上述技术方案，第二电阻R2和第三电阻R3起到分压限流作用。
优选的，还包括齐纳二极管D1，所述齐纳二极管D1的阳极与第一MOS管N1的漏极、单向导通单元连接，齐纳二极管D1的阴极与第一MOS管N1的栅极、MOS管驱动模块连接。
通过采用上述技术方案，齐纳二极管D1能稳定第一MOS管N1的栅极电压，使第一MOS管N1快速开启。
综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：
1.在输入电压为窄脉冲的情况下，MOS管驱动模块提供快速打开第一MOS管N1的能力，以维持供电电压的一致性，进而改善了供电电压VCC供电不足的情况；
2.第二开关单元的尺寸小于第一MOS管N1的尺寸，第二开关单元的寄生电容也比第一MOS管N1的寄生电容小，第二开关单元开启的速度比较快。
附图说明
图1是相关技术中高压供电电路的电路图；
图2是本申请实施例1中一种适用于窄脉冲的供电电路的电路图；
图3是本申请实施例2中一种适用于窄脉冲的供电电路的电路图；
图4是本申请实施例3中一种适用于窄脉冲的供电电路的电路图；
图5是本申请实施例4中一种适用于窄脉冲的供电电路的电路图。
附图标记说明：
10、第一开关单元；20、单向导通单元；30、分压单元；40、第二开关单元；50、第三开关单元。
具体实施方式
以下结合附图1-5对本申请作进一步详细说明。
参考图1，在相关技术中，高压供电电路包括第一MOS管N1、二极管D3、第一电阻R1、第二MOS管N2、比较器A、电容C、第二电阻R2和第三电阻R3，其中，第一MOS管N1和第二MOS管N2采用N型MOS管。第一MOS管N1的栅极与第二MOS管N2的源极、第一电阻R1的一端连接，第一MOS管N1的源极与HVpower端、第一电阻R1的另一端连接，第一MOS管N1的漏极与二极管D3的阳极连接。
第二MOS管N2的栅极与比较器A的输出端连接，第二MOS管N2的源极与第一电阻R1连接，第二MOS管N2的漏极接地。比较器A的反相端与基准电压Vref连接，比较器A的同相端与第二电阻R2、第三电阻R3连接。二极管D3的阴极与VCC端、第二电阻R2的一端、电容C的一端连接，第二电阻R2的另一端与第三电阻R3的一端连接，第三电阻R3的另一端接地，电容C的另一端接地。
电路上电启动时，VCC端、电容C的电压为0V，比较器A的输出为低电平，第二MOS管N2关断，第一MOS管N1的栅极电压通过第一电阻R1拉高，第一MOS管N1导通，电流从HVpower端流经第一MOS管N1、二极管D2给电容C充电。当第三电阻R3的分压电压达到基准电压Vref时，比较器A的输出变为高电平，第二MOS管N2导通，第一MOS管N1的栅极变为低电平，第一MOS管N1关断。第一MOS管N1关断后，电路的漏电电流为HVpower/R1，漏电电流流经第一电阻R1、第二MOS管N2后到地。
比较器A实时采集第三电阻R3的分压电压，当分压电压小于基准电压Vref时，比较器A的输出为低电平，第二MOS管N2关断，第一MOS管N1导通，电源HVpower可对供电电压VCC进行补偿，以维持供电电压的一致性。
为降低第一MOS管N1关断后的损耗，第一电阻R1的取值一般较大，而第一MOS管N1的栅极寄生电容也较大，导致第一MOS管N1的导通速度较慢。在输入为窄脉冲电压信号时，第一MOS管N1的栅极导通速度比较慢，导致供电电压VCC存在供电不足的情况。其中，脉冲电压的占空比低于0.3时，可认为该脉冲为窄脉冲。
本申请实施例公开一种适用于窄脉冲的供电电路。
实施例1
参照图2，适用于窄脉冲的供电电路包括第一MOS管N1、单向导通单元20、MOS管驱动模块、第一电阻R1、第一开关单元10、比较器A、电容C和分压单元30，其中，第一MOS管N1的栅极与MOS管驱动模块连接，第一MOS管N1的源极与HVpower端、第一电阻R1连接，第一MOS管N1的漏极与单向导通单元20的输入端连接，单向导通单元20的输出端与VCC端、分压单元30连接， MOS管驱动模块与HVpower端、第一电阻R1、地连接。
第一电阻R1的一端与HVpower端连接，第一电阻R1的另一端与MOS管驱动模块连接，比较器A的反相端与基准电压Vref连接，比较器A的同相端与分压单元30连接，比较器A的输出端与MOS管驱动模块、第一开关单元10的第一端连接，第一开关单元10的第二端与MOS管驱动模块、第一MOS管N1的栅极连接，第一开关单元10的第三端接地，分压单元30分别与VCC端、地连接，电容C与分压单元30并联。
MOS管驱动模块包括第二开关单元40和第三开关单元50，在本实施例中，第一开关单元10采用第二MOS管N2，第二开关单元40采用第三MOS管N3，第三开关单元50采用第四MOS管N4，其中，MOS管的栅极为开关单元的第一端，MOS管的源极为开关单元的第二端，MOS管的漏极为开关单元的第三端。
第二MOS管N2、第三MOS管N3和第四MOS管N4均为N型MOS管，第二MOS管N2的栅极与比较器A的输出端连接，第二MOS管N2的源极与第三MOS管N3的漏极、第一MOS管N1的栅极连接，第二MOS管N2的漏极接地。
第三MOS管N3的栅极与第一电阻R1的一端、第四MOS管N4的源极连接，第三MOS管N3的源极与HVpower端、第一电阻R1的另一端、第一MOS管N1的源极连接，第三MOS管N3的漏极与第一MOS管N1的栅极、第二MOS管N2的源极连接，第四MOS管N4的栅极与比较器A的输出端连接，第四MOS管N4的漏极接地。
其中，第三MOS管N3的尺寸小于第一MOS管N1的尺寸。例如，第一MOS管N1的尺寸为500um×100um，第三MOS管N3的尺寸为50um×100um，此时，第一MOS管N1的驱动电流为第三MOS管N3的驱动电流的5倍。
可选的，适用于窄脉冲的供电电路还包括齐纳二极管D1，MOS管驱动模块还包括齐纳二极管D2，齐纳二极管D1的阳极与第一MOS管N1的漏极连接，齐纳二极管D1的阴极与第一MOS管N1的栅极连接。齐纳二极管D2的阴极与第三MOS管N3的栅极连接，齐纳二极管D2的阳极与第二MOS管N2的漏极连接。
在本实施例中，单向导通单元20采用二极管D3，二极管D3的阳极与第一MOS管N1的漏极连接，二极管D3的阴极与分压单元30、电容C连接。分压单元30包括第二电阻R2和第三电阻R3，第二电阻R2的一端与第一MOS管N1的漏极、VCC端连接，第二电阻R2的另一端与比较器A的同相端、第三电阻R3的一端连接，第三电阻R3的另一端接地，电容C的一端与VCC端连接，电容C的另一端接地。
实施例1的实施原理为：电路上电启动时，VCC端、电容C的电压为0V，比较器A的输出为低电平，第二MOS管N2和第四MOS管N4关断，第三MOS管N3的栅极通过第一电阻R1拉高，齐纳二极管D2对第三MOS管N3的栅源电压进行钳位，第三MOS管N3导通，电流从HVpower端流经第三MOS管N3给第一MOS管N1栅极的寄生电容充电，齐纳二极管D1对第一MOS管N1的栅源电压进行钳位，第一MOS管N1导通，电流从HVpower端流经第一MOS管N1、二极管D3给电容C充电。
当第三电阻R3的分压电压达到基准电压Vref时，比较器A的输出变为高电平，第二MOS管N2和第四MOS管N4导通，第三MOS管N3和第一MOS管N1关断。第三MOS管N3、第一MOS管N1关断后，电路的漏电电流依然为HVpower/R1，漏电电流流经第一电阻R1、第四MOS管N4后到地。
第三MOS管N3的尺寸比第一MOS管N1的尺寸小，第三MOS管N3的寄生电容也比第一MOS管N1的寄生电容小，这样第三MOS管N3导通的速度比较快，而第三MOS管N3导通后又可以提供较大的驱动电流给第一MOS管N1的栅极，使第一MOS管N1能迅速导通，即使在输入为窄脉冲电压信号时，也可以快速开启第一MOS管N1进行供电。
实施例2
参照图3，本实施例与实施例1的不同之处在于，第二开关单元40采用三极管Q1，三极管Q1为N型三极管，三极管Q1的基极与第一电阻R1的一端、第四MOS管N4的源极连接，三极管Q1的集电极与HVpower端、第一电阻R1的另一端、第一MOS管N1的源极连接，三极管Q1的发射极与第一MOS管N1的栅极、第二MOS管N2的源极连接。
实施例3
参照图4，本实施例与实施例1的不同之处在于，第二开关单元40采用三极管Q1，第三开关单元50采用三极管Q2，三极管Q1和三极管Q2为N型三极管，其中，三极管Q1的基极与第一电阻R1的一端、三极管Q2的集电极连接，三极管Q1的集电极与HVpower端、第一电阻R1的另一端、第一MOS管N1的源极连接，三极管Q1的发射极与第一MOS管N1的栅极、第二MOS管N2的源极连接。三极管Q2的基极与比较器A的输出端连接，三极管Q2的发射极接地。
实施例4
参照图5，本实施例与实施例1的不同之处在于，单向导通单元20采用第五MOS管N5，第五MOS管N5为N型MOS管，第五MOS管N5的栅极与第五MOS管N5的源极连接，第五MOS管N5的源极与第一MOS管N1的漏极连接，第五MOS管N5的漏极与二极管D3的阳极连接。
以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种适用于窄脉冲的供电电路，其特征在于，包括第一MOS管N1、单向导通单元(20)、MOS管驱动模块、第一电阻R1、第一开关单元(10)、比较器A、电容C和分压单元(30)，其中：
所述第一MOS管N1的栅极与MOS管驱动模块连接，第一MOS管N1的源极与HVpower端、第一电阻R1连接，第一MOS管N1的漏极与单向导通单元(20)的输入端连接，所述单向导通单元(20)的输出端与VCC端、分压单元(30)连接，所述MOS管驱动模块与HVpower端、第一电阻R1、地连接；
所述第一电阻R1的一端与HVpower端连接，第一电阻R1的另一端与MOS管驱动模块连接，所述比较器A的反相端与基准电压Vref连接，比较器A的同相端与分压单元(30)连接，比较器A的输出端与MOS管驱动模块、第一开关单元(10)的第一端连接，第一开关单元(10)的第二端与MOS管驱动模块、第一MOS管N1的栅极连接，第一开关单元(10)的第三端接地，分压单元(30)分别与VCC端、地连接，所述电容C与分压单元(30)并联。
2.根据权利要求1所述的一种适用于窄脉冲的供电电路，其特征在于：所述MOS管驱动模块包括第二开关单元(40)和第三开关单元(50)，所述第二开关单元(40)的第一端与第一电阻R1、第三开关单元(50)的第二端连接，所述第二开关单元(40)的第二端与HVpower端、第一MOS管N1的源极连接，第二开关单元(40)的第三端与第一MOS管N1的栅极、第一开关单元(10)的第二端连接，所述第三开关单元(50)的第一端与比较器A的输出端连接，第三开关单元(50)的第三端接地。
3.根据权利要求2所述的一种适用于窄脉冲的供电电路，其特征在于：所述第一开关单元(10)、第二开关单元(40)和第三开关单元(50)中的一个或多个采用MOS管。
4.根据权利要求3所述的一种适用于窄脉冲的供电电路，其特征在于：所述第二开关单元(40)采用MOS管，第二开关单元(40)的尺寸小于第一MOS管N1的尺寸。
5.根据权利要求4所述的一种适用于窄脉冲的供电电路，其特征在于：所述MOS管驱动模块还包括齐纳二极管D2，所述齐纳二极管D2的阴极与第二开关单元(40)的第一端连接，齐纳二极管D2的阳极与第一开关单元(10)的第三端、第一MOS管N1的栅极连接。
6.根据权利要求1所述的一种适用于窄脉冲的供电电路，其特征在于：所述单向导通单元(20)采用二极管D3，二极管D3的阳极与第一MOS管N1的漏极连接，二极管D3的阴极与分压单元(30)、电容C连接。
7.根据权利要求1所述的一种适用于窄脉冲的供电电路，其特征在于：所述分压单元(30)包括第二电阻R2和第三电阻R3，所述第二电阻R2的一端与第一MOS管N1的漏极、VCC端连接，第二电阻R2的另一端与比较器A的同相端、第三电阻R3的一端连接，所述第三电阻R3的另一端接地，所述电容C的一端与第二电阻R2的一端连接，电容C的另一端接地。
8.根据权利要求1所述的一种适用于窄脉冲的供电电路，其特征在于：还包括齐纳二极管D1，所述齐纳二极管D1的阳极与第一MOS管N1的漏极、单向导通单元(20)连接，齐纳二极管D1的阴极与第一MOS管N1的栅极、MOS管驱动模块连接。
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