CN214412699U - 一种自切换阱开关电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种自切换阱开关电路，包括第一高压PMOS管，第一高压PMOS管与ISW信号接口串联，第一高压PMOS管与第二高压PMOS管和第三高压PMOS管并联，第二高压PMOS管与INP信号接口串联。本实用新型仅使用了一个开关管即可实现高侧开关的开启，相较于普通电流开启的高侧开关，达到相同的导通电阻仅需1/4的开关管面积，同时开关可以自动完成阱电位的切换，即阱电位可以跟随输入/输出中较高的电压，没有关断漏电流，且该电路可以通过实现电流控制型开关的VGS等比例开启，提高各路电流控制型开关的通道匹配性以及温度特性，结构简单，降低制造成本。
Description
技术领域
本实用新型涉及电子电路技术领域，具体为一种自切换阱开关电路。
背景技术
随着科技的快速发展，我国各行各业都有了非常大的进步，并且对于各行各业的要求也越来严格，其中对于电源管理芯片的使用，有时需要高侧开关，该开关可以用来传送高压信号，也可以用作开关管对电路进行控制，对于高侧开关的要求要有防倒灌功能，因为开关两端的电压高低不确定，所以要求高侧开关在两端电压不一致时不能有漏电。典型的应用是Boost中的开关管，其阱电位是可以切换的，以防止漏电的产生。
现有开关虽然能够实现高侧开关功能，但缺点在于若想实现相等的导通电阻需要花费相同导通电阻单管四倍的面积，如果高侧开关的共模电压非常高，四倍面积就非常可观，就会大大增加芯片面积，提高成本。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种自切换阱开关电路，以解决上述背景技术中提出的问题。
为了解决上述技术问题，本实用新型提供如下技术方案：一种自切换阱开关电路，包括第一高压PMOS管，所述第一高压PMOS管与ISW信号接口串联，所述第一高压PMOS管栅极与第一电阻并联，所述第一高压PMOS管与第二高压PMOS管和第三高压PMOS管并联，所述第二高压PMOS管与所述第三高压PMOS管串联，所述第二高压PMOS管与第一二极管并联，所述第二高压PMOS管栅极与第三电阻串联，所述第三电阻与所述第三高压PMOS管串联，所述第二高压PMOS管与INP信号接口串联，所述第三高压PMOS管与第二二极管并联，所述第三高压PMOS管与第二电阻串联，所述第二电阻与所述第二高压PMOS管串联，所述高压PMOS管与INN信号接口串联。
进一步的，所述第一高压PMOS管为对称结构的高压PMOS管，其是可通过空穴的流动运送电流的MOS管。
进一步的，所述第二高压PMOS管为非对称结构的高压PMOS管，其是可通过空穴的流动运送电流的MOS管。
进一步的，所述第三高压PMOS管为非对称结构的高压PMOS管，其是可通过空穴的流动运送电流的MOS管。
进一步的，所述第一二极管为所述第二高压PMOS管的体二极管，在VDD过压对所述第二高压PMOS管造成破坏之前，所述第一二极管先反向击穿，为P1的体提供偏执电压，ISW会抽一个恒定电流到地，不会有大电流，ISW电流将P1的栅电压偏置，确保P1开启。
进一步的，所述第二二极管为所述第三高压PMOS管的体二极管，在VDD过压对所述第三高压PMOS管造成破坏之前，所述第二二极管先反向击穿，为P2的体提供偏执电压，ISW会抽一个恒定电流到地，不会有大电流，ISW电流将P2的栅电压偏置，确保P2开启。
进一步的，所述第一高压PMOS管为P1，所述第二高压PMOS管为P2，所述第三高压PMOS管为P3，所述第一电阻为R1，所述第二电阻为R2，所述第一二极管为DP2，所述第二二极管为DP3。
与现有技术相比，本实用新型所达到的有益效果是：
1、本实用新型仅使用了一个开关管即可实现高侧开关的开启，相较于普通电流开启的高侧开关，达到相同的导通电阻仅需1/4的开关管面积，同时开关可以自动完成阱电位的切换，即阱电位可以跟随输入/输出中较高的电压，没有关断漏电流，且该电路可以通过实现电流控制型开关的VGS等比例开启，提高各路电流控制型开关的通道匹配性以及温度特性，结构简单，降低制造成本。
附图说明
附图用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本实用新型的实施例一起用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的限制。在附图中：
图1是本实用新型整体的电路阵列框图；
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。
请参阅图1，本实用新型提供技术方案：一种自切换阱开关电路，包括第一高压PMOS管，所述第一高压PMOS管与ISW信号接口串联，所述第一高压PMOS管栅极与第一电阻并联，所述第一高压PMOS管与第二高压PMOS管和第三高压PMOS管并联，所述第二高压PMOS管与所述第三高压PMOS管串联，所述第二高压PMOS管与第一二极管并联，所述第二高压PMOS管栅极与第三电阻串联，所述第三电阻与所述第三高压PMOS管串联，所述第二高压PMOS管与INP信号接口串联，所述第三高压PMOS管与第二二极管并联，所述第三高压PMOS管与第二电阻串联，所述第二电阻与所述第二高压PMOS管串联，所述高压PMOS管与INN信号接口串联。
所述第一高压PMOS管为对称结构的高压PMOS管，其是可通过空穴的流动运送电流的MOS管。
所述第二高压PMOS管为非对称结构的高压PMOS管，其是可通过空穴的流动运送电流的MOS管。
所述第三高压PMOS管为非对称结构的高压PMOS管，其是可通过空穴的流动运送电流的MOS管。
所述第一二极管为所述第二高压PMOS管的体二极管，在VDD过压对所述第二高压PMOS管造成破坏之前，所述第一二极管先反向击穿，为P1的体提供偏执电压，ISW会抽一个恒定电流到地，不会有大电流，ISW电流将P1的栅电压偏置，确保P1开启。
所述第二二极管为所述第三高压PMOS管的体二极管，在VDD过压对所述第三高压PMOS管造成破坏之前，所述第二二极管先反向击穿，为P2的体提供偏执电压，ISW会抽一个恒定电流到地，不会有大电流，ISW电流将P2的栅电压偏置，确保P2开启。
所述第一高压PMOS管为P1，所述第二高压PMOS管为P2，所述第三高压PMOS管为P3，所述第一电阻为R1，所述第二电阻为R2，所述第一二极管为DP2，所述第二二极管为DP3。
具体实施方式为：使用时，由于P1、P2、P3均为薄栅氧管，并且INP和INN电压不确定，因此采用了电流开启的方式打开开关，电流ISW流过R1形成电压降，打开P1，进而实现开关导通，首先假设INP电压高于INN，此时由于P2管体二极管存在，节点N1的电压接近与INP的电压，此时如果ISW没有电流，则P1管的体电压为INP，此时由于没有ISW电流，P1的源端电压与栅端电压与体电压相等，P1关断，没有漏电流产生；而当需要打开该开关管时，ISW抽取一个电流ISW，ISW流过R1形成一个电压降，由于N1节点电压为INP，而P2管栅极电压为INN电压，在INP和INN压差较大时P2处于线性开启状态，ISW电流从INP流经P2的沟道再流经R1形成电压降VON，调整R1电阻值和ISW电流值，当VON大于P1开启电压时，P1导通；反之，当INN高于INP时，此时由于P3管体二极管存在，节点N1的电压接近与INN的电压，此时如果ISW没有电流，则P1管的体电压为INN，此时由于没有ISW电流，P1的源端电压与栅端电压与体电压相等，P1关断，没有漏电流产生；而当需要打开该开关管时，ISW抽取一个电流ISW，ISW流过R1形成一个电压降，由于N1节点电压为INN，而P3管栅极电压为INP电压，在INN和INP压差较大时P3处于线性开启状态，ISW电流从INN流经P3的沟道再流经R1形成电压降VON，调整R1电阻值和ISW电流值，当VON大于P1开启电压时，P1导通；换时同样能够保证稳定的关断而不会有漏电，以INP先高于INN然后INN高于INP为例对变化过程进行描述；在INP高于INN的阶段节点N1电压为INP电压，INP一端为P1的源极，此时寄生体二极管正极为INN，负极接INP，此时P1关断，由于INP高于INN，此二极管处于反偏状态，不会产生漏电，之后INP与INN电位互换，INN高于INP，此时由于寄生二极管不能立刻反向会有一点漏电，但是由于此可N1电压仍然为INP之前的电压INP`，而此时P3的栅极电压上的INP已经是低于INP`的电压了，因此P3管导通，此刻N1节点电压迅速变为INN的电压，P1管也完成了阱电位的自动切换，此时的寄生体二极管正极接INP、负极接INN，由于INN高于INP形成反偏二极管，此时开关状态达到稳定，不会产生漏电，此电路只使用了一个开关管即可实现高侧开关的开启，相较于普通电流开启的高侧开关，达到相同的导通电阻仅需1/4的开关管面积，同时开关可以自动完成阱电位的切换，即阱电位可以跟随输入/输出中较高的电压，没有关断漏电流，且该电路可以通过实现电流控制型开关的VGS等比例开启，提高各路电流控制型开关的通道匹配性以及温度特性，结构简单，降低制造成本。
本实用新型的工作原理：
参照说明书附图1，本实用新型仅使用了一个开关管即可实现高侧开关的开启，相较于普通电流开启的高侧开关，达到相同的导通电阻仅需1/4的开关管面积，同时开关可以自动完成阱电位的切换，即阱电位可以跟随输入/输出中较高的电压，没有关断漏电流，且该电路可以通过实现电流控制型开关的VGS等比例开启，提高各路电流控制型开关的通道匹配性以及温度特性，结构简单，降低制造成本。
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。
最后应说明的是：以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，如果所有PMOS换成NMOS，电路同样成立，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种自切换阱开关电路，包括第一高压PMOS管，其特征在于：所述第一高压PMOS管与ISW信号接口串联，所述第一高压PMOS管栅极与第一电阻并联，所述第一高压PMOS管与第二高压PMOS管和第三高压PMOS管并联，所述第二高压PMOS管与所述第三高压PMOS管串联，所述第二高压PMOS管与第一二极管并联，所述第二高压PMOS管栅极与第三电阻串联，所述第三电阻与所述第三高压PMOS管串联，所述第二高压PMOS管与INP信号接口串联，所述第三高压PMOS管与第二二极管并联，所述第三高压PMOS管与第二电阻串联，所述第二电阻与所述第二高压PMOS管串联，所述高压PMOS管与INN信号接口串联。
2.根据权利要求1所述的一种自切换阱开关电路，其特征在于：所述第一高压PMOS管为对称结构的高压PMOS管。
3.根据权利要求1所述的一种自切换阱开关电路，其特征在于：所述第二高压PMOS管为非对称结构的高压PMOS管。
4.根据权利要求1所述的一种自切换阱开关电路，其特征在于：所述第三高压PMOS管为非对称结构的高压PMOS管。
5.根据权利要求1所述的一种自切换阱开关电路，其特征在于：所述第一二极管为所述第二高压PMOS管的体二极管。
6.根据权利要求1所述的一种自切换阱开关电路，其特征在于：所述第二二极管为所述第三高压PMOS管的体二极管。
7.根据权利要求1所述的一种自切换阱开关电路，其特征在于：所述第一高压PMOS管为P1，所述第二高压PMOS管为P2，所述第三高压PMOS管为P3，所述第一电阻为R1，所述第二电阻为R2，所述第一二极管为DP2，所述第二二极管为DP3。
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