发明内容
本实用新型的目的是克服现有技术中存在的不足,提供一种具有过压、欠压和过流保护功能的总线接口输出级驱动电路,其结构紧凑,具有过压、欠压和过流保护,安全可靠。
按照本实用新型提供的技术方案,所述具有过压、欠压和过流保护功能的总线接口输出级驱动电路,包括PMOS上拉驱动电路及NMOS下拉驱动电路;所述PMOS上拉驱动电路包括第一P型MOS管,所述第一P型MOS管的栅极端与第一N型高压MOS管的栅极端相连后形成连接端PG1,第一P型MOS管的背栅端与源极端相连,且第一P型MOS管的源极端分别与第二P型MOS管、第六P型高压MOS管、第六P型MOS管及第七P型MOS管对应的背栅端及源极端相互连接;第一P型MOS管的漏极端与源极端间通过第七电阻相连,且第一P型MOS管的漏极端与第一P型高压MOS管的漏极端相连;第一高压P型MOS管的背栅端、源极端均与第一N型高压NMOS管的漏极端相连,且第一P型高压MOS管的源极端通过第二电阻与第四P型高压MOS管的漏极端、第八P型高压MOS管的栅极端相连;第一P型高压MOS管的栅极端与第二P型高压MOS管的栅极端、第九P型高压MOS管的栅极端及第十P型高压MOS管的栅极端相连,且第一P型高压MOS管的栅极端通过第三电阻与第三P型高压MOS管的漏极端相连;
第一N型高压MOS管的源极端与背栅端相连,并分别与第二N型高压MOS管、第三N型高压MOS管、第一N型MOS管、第四N型高压MOS管及第五N型高压MOS管对应的背栅端及源极端相互连接,且第一N型高压MOS管的源极端通过第八电阻与第十P型高压MOS管的源极端及背栅端相连;
第二P型MOS管的栅极端与第二N型高压MOS管的栅极端相连后形成连接端PG2;第二N型高压MOS管的漏极端与第二P型高压MOS管的源极端、背栅端相连;第二P型高压MOS管的漏极端与第二P型MOS管的漏极端相连,第二P型MOS管的漏极端与源极端间通过第六电阻相连;第二N型高压MOS管的漏极端及第二P型高压MOS管的源极端均通过第一电阻与第五P型高压MOS管的漏极端、第七P型高压MOS管的栅极端相连;
第五P型高压MOS管的栅极端与第三P型高压MOS管的栅极端、第四P型高压MOS管的栅极端、第五N型高压MOS管的漏极端、第八P型MOS管的栅极端、漏极端、第十P型高压MOS管的源极端、背栅端及第十一P型高压MOS管的栅极端相连;第五P型高压MOS管的背栅端、源极端与第三P型高压MOS管、第四P型高压MOS管、第六P型高压MOS管、第七P型高压MOS管及第八P型高压MOS管对应的背栅端、源极端相互连接后形成连接端F_NW;
第三P型高压MOS管对应于与第三电阻相连的漏极端与第六P型高压MOS管的栅极端相连,第六P型高压MOS管的漏极端与第一寄生二极管的阳极端相连,第一寄生二极管的阴极端与第六P型高压MOS管的背栅端相连;第七P型高压MOS管的漏极端与第二寄生二极管的阳极端相连,第二寄生二极管的阴极端与第七P型高压MOS管的背栅端相连;第八P型高压MOS管的漏极端与第三寄生二极管的阳极端相连,第三寄生二极管的阴极端与第八P型高压MOS管的背栅端相连;第七P型高压MOS管的漏极端、第八P型高压MOS管的漏极端与第十一P型高压MOS管的源极端对应连接后形成输出端OUT;
第六P型MOS管的栅极端与第三N型高压MOS管的栅极端连接后形成电源端V_VDD;第六P型MOS管的栅极端、第三N型高压MOS管的栅极端均与第一N型MOS管的栅极端相连;第六P型MOS管的漏极端与第九P型高压MOS管的漏极端相连,第九P型高压MOS管的背栅端、源极端对应连接后与第九P型高压MOS管的栅极端、第三N型高压MOS管的漏极端相连;第六P型MOS管的漏极端、源极端通过第五电阻相连;
第一N型MOS管的漏极端与第四N型高压MOS管的漏极端相连后形成偏置连接端V_BP;第四N型高压MOS管的漏极端与第四N型高压MOS管的栅极端、第五N型高压MOS管的栅极端相连;第七P型MOS管的漏极端与第十P型高压MOS管的漏极端相连,第七P型MOS管的漏极端通过第四电阻与第七P型MOS管源极端、背栅端相连;第七P型MOS管的栅极端形成电源端V_VDD-;
第八P型MOS管的背栅端、第九P型MOS管的背栅端、第十P型MOS管的背栅端与第十一P型MOS管的背栅端相互连接,且第十一P型MOS管的漏极端与第十P型MOS管的源极端相连,第十一P型MOS管的漏极端、第十P型MOS管的源极端与第八P型MOS管的背栅端、第九P型MOS管的背栅端、第十P型MOS管的背栅端及第十一P型MOS管的背栅端相互连接;
所述NMOS下拉驱动电路包括第十三P型高压MOS管,所述第十三P型高压MOS管的栅极端与第三N型MOS管的栅极端对应连接后形成连接端NG1;第十三P型高压MOS管的源极端、背栅端分别与第十四P型高压MOS管、第十一P型高压MOS管、第三P型MOS管、第十七P型高压MOS管、第十八P型高压MOS管对应的源极端、背栅端相互连接,且第十三P型高压MOS的源极端、背栅端通过第十一电阻与第八N型高压MOS管的源极端、背栅端相互连接;
第十三P型高压MOS管的漏极端与第十五P型高压MOS管的漏极端、第六N型高压MOS管的源极端、背栅端相互连接,且第十三P型高压MOS管的漏极端通过第九电阻与第十N型高压MOS管的漏极端、第十三N型高压MOS管的栅极端相连;第十五P型高压MOS管的栅极端、背栅端、源极端及第六N型高压MOS管的漏极端均与第三N型MOS管的漏极端相连;第三N型MOS管的背栅端、源极端与第四N型MOS管、第二N型MOS管、第四N型MOS管对应的背栅端、源极端相互连接,且第三N型MOS管的背栅端、源极端均与第十五N型高压MOS管的漏极端相连;
第六N型高压MOS管的栅极端与第七N型高压MOS管的栅极端、第十五N型高压MOS管、第十二N型高压MOS管的漏极端、第十一P型高压MOS管的漏极端及第十九P型高压MOS管的漏极端相连;
第十四P型高压MOS管与第四N型MOS管的栅极端对应连接后形成连接端NG2;第十四P型高压MOS管的漏极端与第十六P型高压MOS管的漏极端、第七N型高压MOS管的源极端与栅极端相连,且第十四P型高压MOS管的漏极端通过第十电阻与第十一N型高压MOS管的漏极端、第十四N型高压MOS管的栅极端相连;第十六P型高压MOS管的栅极端、源极端、背栅端及第七N型高压MOS管的漏极端均与第四N型MOS管的漏极端相连;
第十N型高压MOS管的栅极端与第十一N型高压MOS管的栅极端、第十二N型高压MOS管的栅极端相连;第十N型高压MOS管的背栅端、源极端与第十一N型高压MOS管、第十二N型高压MOS管对应的背栅端、源极端相互连接;第十一N型高压MOS管的栅极端还与第十八P型高压MOS管的漏极端、第八N型高压MOS管的源极端、背栅端相连;第十三N型高压MOS管、第十四N型高压MOS管及第十五N型高压MOS管对应的背栅端、源极端相互连接,且第十三N型高压MOS管、第十四N型高压MOS管及第十五N型高压MOS管对应的背栅端、源极端与第十N型高压MOS管、第十一N型高压MOS管、第十二N型高压MOS管对应的背栅端、源极端相互连接;第十五N型高压MOS管的源极端与第四寄生二极管的阳极端相连,第四寄生二极管的阴极端与第十五N型高压MOS管的漏极端相连、第十四N型高压MOS管的源极端、背栅端与第五寄生二极管的阳极端相连,第五寄生二极管的阴极端与第十四N型高压MOS管的漏极端相连,第十三N型高压MOS管的背栅端、源极端与第六寄生二极管的阳极端相连,第六寄生二极管的阴极端与第十三N型高压MOS管的漏极端相连;第十三N型高压MOS管、第十四N型高压MOS管的漏极端对应连接后与输出端OUT相连;
第十一P型高压MOS管的漏极端与第十九P型高压MOS管的漏极端相连,第十一P型高压MOS管的栅极端与第二N型MOS管的栅极端对应连接后形成连接端V_GND,且第十一P型高压MOS管的栅极端还与第三P型MOS管的栅极端相连;第十九P型高压MOS管的栅极端、源极端、背栅端均与第二N型MOS管的漏极端相连;第十九P型高压MOS管的漏极端与第八N型高压MOS管的栅极端相连;第三P型MOS管的漏极端与第十七P型高压MOS管的漏极端、栅极端相互连接后形成连接端V_BN;第十七P型高压MOS管的栅极端与第十八P型高压MOS管的栅极端相连;
第八N型高压MOS管的漏极端与第四N型MOS管的漏极端相连,第四N型MOS管的栅极端形成连接端V_GND-;第三第十一电阻对应与第八N型高压MOS管的背栅端、源极端相连的一端与第五N型MOS管的栅极端、第五N型MOS管的漏极端、第九N型高压MOS管的栅极端相连;第五N型MOS管的源极端与第六N型MOS管的栅极端、漏极端相连,第六N型MOS管的源极端与第七N型MOS管的栅极端、漏极端相连;第七N型MOS管的源极端与第九N型高压MOS管的漏极端相连;第五N型MOS管的背栅端、第六N型MOS管的背栅端、第七N型MOS管的背栅端及第九N型高压MOS管的背栅端相互连接,且第七N型MOS管的源极端、第九P型高压MOS管的漏极端均与第九N型高压MOS管的背栅端相连;第九N型高压MOS管的源极端通过第十二电阻与输出端OUT相连。
所述第一P型MOS管、第二P型MOS管、第六P型MOS管、第七P型MOS管、第十三P型高压MOS管、第十四P型高压MOS管、第十一P型MOS管、第三P型MOS管、第十七P型高压MOS管及第十八P型高压MOS管对应的源极端、背栅端均与外部电源VDD相连,第六P型高压MOS管的漏极端、第一寄生二极管的阳极端均与外部电源VDD相连;第八N型高压MOS管的源极端、背栅端通过第十一电阻与外部电源VDD相连;
第一N型高压MOS管、第二N型高压MOS管、第三N型高压MOS管、第一N型MOS管、第四N型高压MOS管、第五N型高压MOS管、第三N型MOS管、第四N型MOS管、第二N型MOS管及第四N型MOS管对应的源极端、背栅端均与外部GND相连,第十P型高压MOS管的源极端、背栅端通过第八电阻与外部GND相连,第十五N型高压MOS管及第四寄生二极管的阴极端均与外部GND相连。
所述第一N型高压MOS管、第二N型高压MOS管、第三N型高压MOS管、第四N型高压MOS管、第五N型高压MOS管、第六N型高压MOS管、第七N型高压MOS管及第八N型高压MOS管采用漏端隔离管,且对应的隔离阱均连接到外部电源VDD。
所述第九N型高压MOS管、第十N型高压MOS管、第十一N型高压MOS管、第十二N型高压MOS管、第十三N型高压MOS管、第十四N型高压MOS管、第十五N型高压MOS管、第五N型MOS管、第六N型MOS管及第七N型MOS管均采用漏端隔离管,其对应的隔离阱相互连接并接到节点F_NW。
所述第五N型MOS管、第六N型MOS管、第七N型MOS管及第九N型高压MOS管采用漏端隔离管,且均分布于同一个隔离阱内。
所述第十N型高压MOS管、第十一N型高压MOS管、第十二N型高压MOS管、第十三N型高压MOS管、第十四N型高压MOS管及第十五N型高压MOS管均采用漏端隔离管,且均布置于一个N型隔离阱内。
本实用新型的优点:总线接口输出级驱动电路输入端与驱动电路控制模块相连,输出端与总线接口相连;连接端V_BP与连接端V_BN分别与偏置源相连。总线接口输出级驱动电路包括PMOS上拉驱动电路及NMOS下拉驱动电路,总线接口输出级驱动电路中的PMOS上拉驱动电路、NMOS下拉驱动电路能够根据驱动电路控制模块输入的控制信号及总线接口的电压进行对应配合,能够对过压、欠压和过流情况进行有效保护,提高输出级驱动电路的可靠性。
具体实施方式
下面结合具体附图和实施例对本实用新型作进一步说明。
如图3所示:所述具有过压、欠压和过流保护功能的总线接口输出级驱动电路,包括PMOS上拉驱动电路及NMOS下拉驱动电路;所述PMOS上拉驱动电路包括第一P型MOS管PM1,所述第一P型MOS管的栅极端与第一N型高压MOS管HNM1的栅极端相连后形成连接端PG1,第一P型MOS管PM1的背栅端与源极端相连,且第一P型MOS管PM1的源极端分别与第二P型MOS管PM2、第六P型高压MOS管HPM6、第六P型MOS管PM6及第七P型MOS管PM7对应的背栅端及源极端相互连接;第一P型MOS管PM1的漏极端与源极端间通过第七电阻R7相连,且第一P型MOS管PM1的漏极端与第一P型高压MOS管HPM1的漏极端相连;第一高压P型MOS管HPM1的背栅端、源极端均与第一N型高压NMOS管HNM1的漏极端相连,且第一P型高压MOS管HPM1的源极端通过第二电阻R2与第四P型高压MOS管HPM4的漏极端、第八P型高压MOS管HPM8的栅极端相连;第一P型高压MOS管HPM1的栅极端与第二P型高压MOS管HPM2的栅极端、第九P型高压MOS管HPM9的栅极端及第十P型高压MOS管HPM10的栅极端相连,且第一P型高压MOS管HPM1的栅极端通过第三电阻R3与第三P型高压MOS管HPM3的漏极端相连;
第一N型高压MOS管HNM1的源极端与背栅端相连,并分别与第二N型高压MOS管HNM2、第三N型高压MOS管HNM3、第一N型MOS管NM1、第四N型高压MOS管HNM4及第五N型高压MOS管HNM5对应的背栅端及源极端相互连接,且第一N型高压MOS管HNM1的源极端通过第八电阻R8与第十P型高压MOS管HPM10的源极端及背栅端相连;
第二P型MOS管PM2的栅极端与第二N型高压MOS管HNM2的栅极端相连后形成连接端PG2;第二N型高压MOS管HNM2的漏极端与第二P型高压MOS管HPM2的源极端、背栅端相连;第二P型高压MOS管HPM2的漏极端与第二P型MOS管PM2的漏极端相连,第二P型MOS管PM2的漏极端与源极端间通过第六电阻R6相连;第二N型高压MOS管HNM2的漏极端及第二P型高压MOS管HPM2的源极端均通过第一电阻R1与第五P型高压MOS管HPM5的漏极端、第七P型高压MOS管HPM7的栅极端相连;
第五P型高压MOS管HPM5的栅极端与第三P型高压MOS管HPM3的栅极端、第四P型高压MOS管HPM4的栅极端、第五N型高压MOS管HNM5的漏极端、第八P型MOS管PM8的栅极端、漏极端、第十P型高压MOS管HPM10的源极端、背栅端及第十一P型高压MOS管HPM11的栅极端相连;第五P型高压MOS管HPM5的背栅端、源极端与第三P型高压MOS管HPM3、第四P型高压MOS管HPM4、第六P型高压MOS管HPM6、第七P型高压MOS管HPM7及第八P型高压MOS管HPM8对应的背栅端、源极端相互连接后形成连接端F_NW;第八P型MOS管PM8的栅极端与第十P型高压MOS管HPM10的源极端相连后形成节点PS C。
第三P型高压MOS管HPM3对应于与第三电阻R3相连的漏极端与第六P型高压MOS管HPM6的栅极端相连,第六P型高压MOS管HPM6的漏极端与第一寄生二极管D1的阳极端相连,第一寄生二极管D1的阴极端与第六P型高压MOS管HPM6的背栅端相连;第七P型高压MOS管HPM7的漏极端与第二寄生二极管D2的阳极端相连,第二寄生二极管D2的阴极端与第七P型高压MOS管HPM7的背栅端相连;第八P型高压MOS管HPM8的漏极端与第三寄生二极管D3的阳极端相连,第三寄生二极管D3的阴极端与第八P型高压MOS管HPM8的背栅端相连;第七P型高压MOS管HPM7的漏极端、第八P型高压MOS管HPM8的漏极端与第十一P型高压MOS管HPM11的源极端对应连接后形成输出端OUT;
第六P型MOS管PM6的栅极端与第三N型高压MOS管HNM3的栅极端连接后形成电源端V_VDD;第六P型MOS管PM6的栅极端、第三N型高压MOS管HNM3的栅极端均与第一N型MOS管NM1的栅极端相连;第六P型MOS管PM6的漏极端与第九P型高压MOS管HPM9的漏极端相连,第九P型高压MOS管HPM9的背栅端、源极端对应连接后与第九P型高压MOS管HPM9的栅极端、第三N型高压MOS管HNM3的漏极端相连;第六P型MOS管PM6的漏极端、源极端通过第五电阻R5相连;
第一N型MOS管NM1的漏极端与第四N型高压MOS管HNM4的漏极端相连后形成偏置连接端V_BP;第四N型高压MOS管HNM4的漏极端与第四N型高压MOS管HNM4的栅极端、第五N型高压MOS管HNM5的栅极端相连;第七P型MOS管PM7的漏极端与第十P型高压MOS管HPM10的漏极端相连,第七P型MOS管PM7的漏极端通过第四电阻R4与第七P型MOS管PM7的源极端、背栅端相连;第七P型MOS管PM7的栅极端形成电源端V_VDD-;
第八P型MOS管PM8的背栅端、第九P型MOS管PM9的背栅端、第十P型MOS管PM10的背栅端与第十一P型MOS管HPM11的背栅端相互连接,且第十一P型MOS管HPM11的漏极端与第十P型MOS管PM10的源极端相连,第十一P型MOS管HPM11的漏极端、第十P型MOS管PM10的源极端与第八P型MOS管PM8的背栅端、第九P型MOS管PM9的背栅端、第十P型MOS管PM10的背栅端及第十一P型MOS管HPM11的背栅端相互连接;
所述NMOS下拉驱动电路包括第十三P型高压MOS管HPM13,所述第十三P型高压MOS管HPM13的栅极端与第三N型MOS管NM3的栅极端对应连接后形成连接端NG1;第十三P型高压MOS管HPM13的源极端、背栅端分别与第十四P型高压MOS管HPM14、第十一P型高压MOS管HPM11、第三P型MOS管PM3、第十七P型高压MOS管HPM17、第十八P型高压MOS管HPM18对应的源极端、背栅端相互连接,且第十三P型高压MOSHPM13的源极端、背栅端通过第十一电阻R11与第八N型高压MOS管HNM8的源极端、背栅端相互连接;
第十三P型高压MOS管HPM13的漏极端与第十五P型高压MOS管HPM15的漏极端、第六N型高压MOS管HNM6的源极端、背栅端相互连接,且第十三P型高压MOS管HPM13的漏极端通过第九电阻R9与第十N型高压MOS管HNM10的漏极端、第十三N型高压MOS管HNM13的栅极端相连;第十五P型高压MOS管HPM15的栅极端、背栅端、源极端及第六N型高压MOS管HNM6的漏极端均与第三N型MOS管NM3的漏极端相连;第三N型MOS管NM3的背栅端、源极端与第四N型MOS管NM4、第二N型MOS管NM2、第四N型MOS管NM4对应的背栅端、源极端相互连接,且第三N型MOS管NM3的背栅端、源极端均与第十五N型高压MOS管HNM15的漏极端相连;
第六N型高压MOS管HNM6的栅极端与第七N型高压MOS管HNM7的栅极端、第十五N型高压MOS管HNM15、第十二N型高压MOS管HNM12的漏极端、第十一P型高压MOS管HPM11的漏极端及第十九P型高压MOS管HPM19的漏极端相连;
第十四P型高压MOS管HPM14与第四N型MOS管NM4的栅极端对应连接后形成连接端NG2;第十四P型高压MOS管HPM14的漏极端与第十六P型高压MOS管HPM16的漏极端、第七N型高压MOS管HNM7的源极端与栅极端相连,且第十四P型高压MOS管HPM14的漏极端通过第十电阻R10与第十一N型高压MOS管HNM11的漏极端、第十四N型高压MOS管HNM14的栅极端相连;第十六P型高压MOS管HPM16的栅极端、源极端、背栅端及第七N型高压MOS管HNM7的漏极端均与第四N型MOS管NM4的漏极端相连;
第十N型高压MOS管HNM10的栅极端与第十一N型高压MOS管HNM11的栅极端、第十二N型高压MOS管HNM12的栅极端相连;第十N型高压MOS管HNM10的背栅端、源极端与第十一N型高压MOS管HNM11、第十二N型高压MOS管HNM12对应的背栅端、源极端相互连接;第十一N型高压MOS管HNM11的栅极端还与第十八P型高压MOS管HPM18的漏极端、第八N型高压MOS管HNM8的源极端、背栅端相连,且第十三N型高压MOS管HNM13、第十四N型高压MOS管HNM14及第十五N型高压MOS管HNM15对应的背栅端、源极端与第十N型高压MOS管HNM10、第十一N型高压MOS管HNM11、第十二N型高压MOS管HNM12对应的背栅端、源极端相互连接;第十三N型高压MOS管HNM13、第十四N型高压MOS管HNM14及第十五N型高压MOS管HNM15对应的背栅端、源极端相互连接;第十五N型高压MOS管HNM15的源极端与第四寄生二极管D4的阳极端相连,第四寄生二极管D4的阴极端与第十五N型高压MOS管HNM15的漏极端相连、第十四N型高压MOS管HNM14的源极端、背栅端与第五寄生二极管D5的阳极端相连,第五寄生二极管D5的阴极端与第十四N型高压MOS管HNM14的漏极端相连,第十三N型高压MOS管HNM13的背栅端、源极端与第六寄生二极管D6的阳极端相连,第六寄生二极管D6的阴极端与第十三N型高压MOS管HNM13的漏极端相连;第十三N型高压MOS管HNM13、第十四N型高压MOS管HNM14的漏极端对应连接后与输出端OUT相连;
第十一P型高压MOS管HPM11的漏极端与第十九P型高压MOS管HPM19的漏极端相连,第十一P型高压MOS管HPM11的栅极端与第二N型MOS管NM2的栅极端对应连接后形成连接端V_GND,且第十一P型高压MOS管HPM11的栅极端还与第三P型MOS管PM3的栅极端相连;第十九P型高压MOS管HPM19的栅极端、源极端、背栅端均与第二N型MOS管NM2的漏极端相连;第十九P型高压MOS管HPM19的漏极端与第八N型高压MOS管HNM8的栅极端相连;第三P型MOS管PM3的漏极端与第十七P型高压MOS管HPM17的漏极端、栅极端相互连接后形成连接端V_BN;第十七P型高压MOS管HPM17的栅极端与第十八P型高压MOS管HPM18的栅极端相连;
第八N型高压MOS管HNM8的漏极端与第四N型MOS管NM4的漏极端相连,第四N型MOS管NM4的栅极端形成连接端V_GND-;第三第十一电阻R11对应与第八N型高压MOS管HNM8的背栅端、源极端相连的一端与第五N型MOS管NM5的栅极端、第五N型MOS管NM5的漏极端、第九N型高压MOS管HNM9的栅极端相连;第五N型MOS管NM5的源极端与第六N型MOS管NM6的栅极端、漏极端相连,第六N型MOS管NM6的源极端与第七N型MOS管NM7的栅极端、漏极端相连;第七N型MOS管NM7的源极端与第九N型高压MOS管HNM9的漏极端相连;第五N型MOS管NM5的背栅端、第六N型MOS管NM6的背栅端、第七N型MOS管NM7的背栅端及第九N型高压MOS管HNM9的背栅端相互连接,且第七N型MOS管NM7的源极端、第九P型高压MOS管HNM9的漏极端均与第九N型高压MOS管HNM9的背栅端相连;第九N型高压MOS管HNM9的源极端通过第十二电阻R12与输出端OUT相连。第十三N型高压MOS管HNM13的源极端与第十五N型高压MOS管HNM15、第十四N型高压MOS管HNM14的源极端相连后形成节点F_PW;第十一电阻R11对应于与第八N型高压MOS管HNM8的源极端、背栅端相连后形成节点NS_C。
所述第一P型MOS管PM1、第二P型MOS管PM2、第六P型MOS管PM6、第七P型MOS管PM7、第十三P型高压MOS管HPM13、第十四P型高压MOS管HPM14、第十一P型MOS管HPM11、第三P型MOS管PM3、第十七P型高压MOS管HPM17及第十八P型高压MOS管HPM18对应的源极端、背栅端均与外部电源VDD相连,第六P型高压MOS管HPM6的漏极端、第一寄生二极管D1的阳极端均与外部电源VDD相连;第八N型高压MOS管HNM8的源极端、背栅端通过第十一电阻R11与外部电源VDD相连;
第一N型高压MOS管HNM1、第二N型高压MOS管HNM2、第三N型高压MOS管HNM3、第一N型MOS管NM1、第四N型高压MOS管HNM4、第五N型高压MOS管HNM5、第三N型MOS管NM3、第四N型MOS管NM4、第二N型MOS管NM2及第四N型MOS管NM4对应的源极端、背栅端均与外部GND相连,第十P型高压MOS管HPM10的源极端、背栅端通过第八电阻R8与外部GND相连,第十五N型高压MOS管HNM15及第四寄生二极管D1的阴极端均与外部GND相连。
所述NMOS下拉驱动电路中第六N型高压MOS管HNM6、第七N型高压MOS管HNM7、第八N型高压MOS管HNM8、第九N型高压MOS管HNM9、第十N型高压MOS管HNM10、第十一N型高压MOS管HNM11、第十二N型高压MOS管HNM12、第十三N型高压MOS管HNM13、第十四N型高压MOS管HNM14及第十五N型高压MOS管HNM15均采用漏端隔离管,且均布置于一个N型隔离阱内。
所述第五N型MOS管NM5、第六N型MOS管NM6及第七N型MOS管NM7均采用漏端隔离管。
所述第六N型高压MOS管HNM6、第七N型高压MOS管HNM7、第八N型高压MOS管HNM8、第九N型高压MOS管HNM9、第十N型高压MOS管HNM10、第十一N型高压MOS管HNM11、第十二N型高压MOS管HNM12、第十三N型高压MOS管HNM13、第十四N型高压MOS管HNM14及第十五N型高压MOS管HNM15对应的隔离阱ISO与第五N型MOS管NM5、第六N型MOS管NM6及第七N型MOS管NM7对应的隔离阱ISO相互连接后与连接端F_NW相连。所述总线接口输出级驱动电路中的其他隔离管对应的隔离阱均接在电源电位上。
如图2所示:为驱动电路控制模块与总线接口输出级驱动电路相对应配合的结构框图。。驱动电路控制模块的输入DE为驱动器使能信号;DI为驱动器输入控制信号;VDD为外部电源;GND为地;OUT为总线上的电平信号。驱动电路控制模块会根据输入的5个信号的值来控制总线输出级驱动信号,总线输出级驱动信号会保证正确驱动总线的同时,实现过压、欠压和过流保护,并保证在电源掉电和异常情况下与总线有效隔离。图2中的对应输出引脚与图3中的连接端对应相连。驱动电路控制模块与现有输出级驱动电路的驱动电路控制模块相一致。驱动电路控制模块主要包括欠压检测比较器及过压检测比较器,通过欠压检测比较器检测总线电压是否低于地电平GND,通过过压检测比较器用于检测总线电平是否高于电源VDD;同时驱动电路控制模块还包括相应的组合逻辑电路;通过组合逻辑电路根据输入的DE驱动器使能信号,DI驱动器驱动输入信号和总线信号电平决定输出控制信号来控制总线接口输出级驱动电路。
如图2和图3所示:根据总线驱动电路的工作情况,分3个状态来描述总线驱动输出级电路的工作原理。具体地:
1)、当电源上电,DE=0时,总线接口输出级驱动电路关断;
表1电源上电,DE=0时,驱动电路控制模块输出信号状态
a)、当GND电压小于输出端OUT电压,输出端OUT电压小于外部电源VDD的电压时,
GND电压小于输出端OUT电压,输出端OUT电压小于外部电源VDD的电压,对应图3中的连接端PG1、连接端PG2为低电平,第六P型高压MOS管HPM6、第七P型高压MOS管HPM7和第八P型高压MOS管HPM8均关断;连接端NG1、连接端NG2为高电平,第十三N型高压MOS管HNM13、第十四N型高压MOS管HNM14和第十五N型高压MOS管HNM15均关断,总线接口输出级驱动电路输出为高阻态。
b)、当输出端OUT电压大于外部电压VDD的电压时,
当OUT电压大于VDD是,对应于PMOS上拉驱动部分:当输出端OUT与连接端F_NW之间的电压差大于第七P型高压MOS管HPM7、第八P型高压MOS管HPM8的寄生二极管第二寄生二极管D2、第三寄生二极管D3的正偏电压时,连接端F NW会跟随输出端OUT上升,比输出端OUT低一个寄生二极管正向压降。第十一P型高压MOS管HPM11与第十P型MOS管PM10、第九P型MOS管PM9和第八P型MOS管PM8组成的单向导通电路与第五N型高压MOS管HNM5组成分压电路,保证输出端OUT与PS_C点间的电压差,即第四P型高压MOS管HPM4的栅极电位差至少为3倍的VTH;所述3倍的VTH是由于第十一P型高压MOS管相当于开关管导通后,输出端OUT与节点PS_C之间的压降,所述压降至少为第八P型MOS管PM8、第九P型MOS管PM9及第十P型MOS管PM10的阈值电压VTH之和;由于这时分压电路有电流流过,因此上述PM8、PM9及PM10一定导通,3个VGS(栅源之间的电压差)至少大于3个VTH。这样第三P型高压MOS管HPM3、第四P型高压MOS管HPM4和第五P型高压MOS管HPM5的栅极端和源极端电压差至少为2倍的VTH,因此HPM3、HPM4及HPM5导通,第七P型高压MOS管HPM7、第八P型高压MOS管HPM8与第六P型高压MOS管HPM6的栅极与F_NW电位相同,第六P型高压MOS管HPM6截止;同时寄生二极管的第一寄生二极管D1、第二寄生二极管D2和第三寄生二极管D3背靠背,没有电流通路。这样从输出端OUT到外部电源VDD没有电流通路。随着输出端OUT升高;连接端F_NW的电压升高,第六P型高压MOS管HPM6为高压管,其VDS(漏源之间的电压差)够大,可保证耐压要求。
c)、当输出端OUT电压小于GND的电压时,
当输出端OUT电压小于GND电压时,对应于NMOS下拉驱动部分:输出端OUT与F_PW之间的存在第十三N型高压MOS管HNM13和第十四N型高压MOS管HNM14寄生的寄生二极管第六寄生二极管D6、第五寄生二极管D5。当输出端OUT电压小于GND电压时,F_PW会跟随OUT的电压下降,压差为一个PN结的正偏电压。由第十八P型高压MOS管HPM18、第五N型MOS管NM5、第六N型MOS管NM6、第七N型MOS管NM7、第九N型高压MOS管HNM9和第十二电阻R12组成的单向导通电路分压电路保证输出端OUT电压比NS_C点低3个VTH电压。这样第十N型高压MOS管HNM10、第十一N型高压MOS管HNM11和第十二N型高压MOS管HNM12的VGS(栅源电压差)有大约2倍的VTH电压,第十N型高压MOS管HNM10、第十一N型高压MOS管HNM11和第十二N型高压MOS管HNM12的源端电压与节点F PW电压相同;上述三个N型高压MOS管导通,第十三N型高压MOS管HNM13、第十四N型高压MOS管HNM14和第十五N型高压MOS管HNM15的栅极电位均与F_PW相同,比输出端OUT高一个正偏PN结电位,第十五N型高压MOS管HNM15的VGS为零截止。由于寄生二极管的第五寄生二极管D5、第六寄生二极管D6与第四寄生二极管D4背靠背,从而也没有寄生电流通路。这样从输出端OUT到GND没有电流通路。
2)、电源上电(VDD的电压加上),DE=1驱动电路使能
表2电源上电,DE=1时,驱动电路控制模块输出信号状态
a)、当GND电压小于输出端OUT电压,输出端OUT电压小于外部电源VDD的电压时;
正常情况下,当GND电压小于输出端OUT电压小于外部电源VDD的电压时,连接端PG1、连接端PG2、连接端NG1、连接端NG2及连接端DI的电压相等。当连接端DI=0时,NMOS下拉驱动电路中第十三N型高压MOS管HNM13、第十四N型高压MOS管HNM14、第十五N型高压MOS管HNM15导通HPMOS上拉驱动电路中的第六P型高压MOS管HPM6、第七P型高压MOS管HPM7截止,将输出端OUT下拉到低电平;当DI=1时,NMOS下拉驱动电路中第十三N型高压MOS管HNM13、第十四N型高压MOS管HNM14截止,PMOS上拉驱动电流中第六P型高压MOS管HPM6到第八P型高压MOS管HPM8导通,将输出端OUT上拉到高电平。当DI=0,输出端OUT下拉到低电平时,如果这时外部总线将输出端OUT电平拉高,则流过NMOS下拉驱动电路中对应的第十三N型高压MOS管HNM13到第十五N型高压MOS管HNM15的电流越来越大;为了保护下拉驱动管,提高可靠性,当输出端OUT电压抬高到一定值时,连接端NG1变为高电平,关断第十三N型高压MOS管HNM13,只有HNM14和HNM15导通,驱动管等效电阻变大,流过驱动管HNM15的电流变小,(因为HNM13关断,本来等效电阻为HNM13和HNM14的导通电阻并联后与HNM15的导通电阻串联,流过HNM14的电流基本没变,流过HNM15电流减小),起到过流保护功能。当DI=1,输出端OUT上拉到高电平时,如果这时外部总线将输出端OUT电平拉低,则流过PMOS上拉驱动电路中的第六P型高压MOS管HPM6到第八P型高压MOS管HPM8的电流会越来越大,为了保护上拉驱动管,提高可靠性,当输出端OUT电压降低到一定值时,连接端PG1变为低电平,关断第八P型高压MOS管HPM8,只有HPM7和HPM6导通,驱动管等效电阻变大,流过驱动管HPM6的电流变小,起到过流保护功能。
b)、当输出端OUT电压大于外部电源VDD的电压时,
当输出端OUT电压大于外部电源VDD的电压时,无论DI为高电平还是低电平,PMOS上拉驱动电路中的第六P型高压MOS管HPM6截止,这时过压保护原理与DE=0时,OUT大于VDD的情况相同。这时NMOS下拉驱动电路的状态由DI和输出端OUT共同决定;如果DI=1,则连接端NG1和连接端NG2均为高电平,HNM13和HNM14截止;如果DI=0,则连接端NG1=1,连接端NG2=0,NMOS下拉驱动电路中的第十四N型高压MOS管HNM14导通,第十三N型高压MOS管HNM13关断,这时NMOS下拉驱动电路中HNM14和HNM15导通,起到过流保护功能,由输出端OUT到GND的电流不会过大。
c)、当输出端OUT电压小于GND电压时
当输出端OUT电压小于GND电压(地电压)时,无论DI为高电平还是低电平,NMOS下拉驱动电路中的第十五N型高压MOS管HNM15截止,这时欠压保护原理与DE=0时,OUT小于GND的情况相同。这时PMOS上拉驱动电路中的状态由DI和输出端OUT共同决定,如果DI=0,PG1=PG2=0,则PMOS上拉驱动电路中的第七P型高压MOS管HPM7和第八P型高压MOS管HPM8均关断;如果DI=1,则PG1=0,PG2=1,PMOS上拉驱动电路中的第七P型高压MOS管HPM7导通,第八P型高压MOS管HPM8截止,这时PMOS上拉驱动电路中有HPM6和HPM7导通,起到过流保护功能,由外部电源VDD到输出端OUT的电流不会过大。
3、当未加电源时(即未有VDD电源时);
当输出端OUT上为低电平时,PMOS上拉驱动电路中的第八P型高压MOS管HPM8和第七P型高压MOS管HPM7均截止,输出端OUT不会从外部电源VDD拉电流;NMOS下拉驱动电路与上述输出端OUT电压低于GND电压时原理相似,连接端F PW会跟随输出端OUT的电压下降,由第十一电阻R11、第五N型MOS管NM5、第六N型MOS管NM6、第七N型MOS管NM7、第九N型高压MOS管HNM9和第十二电阻R12组成的单向导通电路分压电路保证输出端OUT电压比NS C点低3个VTH电压。这样第十N型高压MOS管HNM10、第十一N型高压MOS管HNM11和第十二N型高压MOS管HNM12的VGS有大约2倍的VTH(开启电压)电压,上述第十N型高压MOS管HNM10、第十一N型高压MOS管HNM11和第十二N型高压MOS管HNM12导通,第十三N型高压MOS管HNM13、第十四N型高压MOS管HNM14、第十五N型高压MOS管HNM15的栅极电位均与F PW相同,比输出端OUT高一个正偏PN结电位,则第十五N型高压MOS管HNM15截止。由于寄生二极管中的第五寄生二极管D5、第六寄生二极管D6与第四寄生二极管D4背靠背,从而也没有寄生电流通路。这样从输出端OUT到GND间没有电流通路。
当输出端OUT上为高电平时,第十四N型高压MOS管HMM14和第十三N型高压MOS管HNM13的栅极电位为低电平截止,输出端OUT不会从GND抽电流;PMOS上拉驱动电路与上述输出端OUT的电压高于外部电源VDD电压时原理相同。输出端OUT为高电平,连接端F NW会跟随输出端OUT的电压上升,比输出端OUT低一个寄生二极管正向压降。第十一P型高压MOS管HPM11与第十P型MOS管PM10、第九P型MOS管PM9和第八P型MOS管PM8组成的单向导通电路与第八电阻R8组成分压电路,保证外部电源VDD与PS_C点,即第四P型高压MOS管HPM4的栅极电位差至少为3倍的VTH。这样第三P型高压MOS管HPM3、第四P型高压MOS管HPM4和第五P型高压MOS管HPM5导通,第七P型高压MOS管HPM7、第八P型高压MOS管HPM8与第六P型高压MOS管HPM6的栅极与连接端F NW电位相同,第六P型高压MOS管HPM6截止;同时寄生二极管对应的第一寄生二极管D1、第二寄生二极管D2和第三寄生二极管D3背靠背,没有电流通路;这样从输出端OUT到外部电源VDD没有电流通路。
本实用新型的总线接口输出级驱动电路输入端与驱动电路控制模块相连,输出端与总线接口相连;连接端V_BP与连接端V_BN分别与偏置源相连。总线接口输出级驱动电路包括PMOS上拉驱动电路及NMOS下拉驱动电路,总线接口输出级驱动电路中的PMOS上拉驱动电路、NMOS下拉驱动电路能够根据驱动电路控制模块输入的控制信号及总线接口的电压进行对应配合,能够对过压、欠压和过流情况进行有效保护,提高输出级驱动电路的可靠性。