CN218734249U - 一种导通压降可调的pmos理想二极管电路 - Google Patents

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Abstract

一种导通压降可调的PMOS理想二极管电路，理想二极管包括放大器、PMOS管、参考电压源；理想二极管的正端为P，负端为N；PMOS管的源极连接理想二极管的负端N，漏极连接理想二极管的正端P；放大器的正相输入端INP连接理想二极管的负端N，反相输入端INN连接参考电压源的负极，输出端OUT连接PMOS管的栅极，电源连接VCC，地连接GND；参考电压源的正极连接理想二极管的正端P。其优点是：引入适当的参考电压，通过负反馈回路把理想二极管的正向导通压降钳位到引入的参考电压，有效控制理想二极管的正向导通压降，通过调整引入的参考电压值使其大于反馈回路的放大器失调电压就可确保理想二极管反向截止关断，从而有效克服了既有技术的反偏漏电缺陷。

Description

一种导通压降可调的PMOS理想二极管电路
技术领域
本实用新型属于电子电路领域，具体涉及一种导通压降可调的PMOS理想二极管电路。
背景技术
一般的二极管正向导通压降在0.7伏左右，当导通电流大的时候会产生较大的消耗功率导致器件发热失效。理想二极管的本质在于通过电路来实现一般二级管的功能，即正向导通，反向截止，同时降低正向导通压降，从而降低发热功耗。
图1为一种由PMOS管组成的低损耗的理想二极管电路，理想二极管电路D0由共栅差分放大器A0和PMOS管MP0组成，理想二极管的正极为P0，负极为N0。共栅差分放大器A0由PMOS管MP2和MP3，电阻R1和R2组成；共栅差分放大器A0的正相输入端为INP0，反相输入端为INN0,输出端为OUT0；共栅差分放大器A0的正相输入端INP0和反相输入端INN0分别和PMOS管MP0的源极和漏极连接，输出端OUT0和所述PMOS管MP0的栅极连接。共栅差分放大器A0检测所述PMOS管MP0漏源电压VDS0，放大后通过输出端OUT0输出控制所述PMOS管MP0的栅极，当所述PMOS管MP0的源极电压不小于漏极电压(即VDS0≤0)时，所述共栅差分放大器A0的正相输入端INP0的电压大于等于反相输入端INN0的电压，放大器A0输出端OUT0输出高电平控制所述PMOS管MP0关断，反之(即VDS0＞0)MP0导通。即当理想二极管的正极P0的电压大于等于负极N0的电压时，理想二极管导通，当理想二极管的正极P0的电压小于负极N0的电压时，理想二极管截止。
上述现有技术只有在所述共栅差分放大器A0不存在输入失调电压的理想条件下才能实现。在实际电路中，放大器输入端都存在失调电压，失调电压可能为正，也可能为负，具有随机性，放大器实际看到的输入电压为外部输入电压加上放大器的失调电压。如图2所示，当共栅差分放大器A0的输入失调电压VOS0时，共栅差分放大器A0实际的输入电压为VIN0，
VIN0＝VINP0'-VINN0＝-VDS0+VOS0
当失调电压VOS0为正电压情况下(即VOS0＞0)，当VDS0＜0，
VIN0＝-VDS0+VOS0＞0
即所述共栅放大器A0正相输入端实际输入电压大于反相输入端电压，输出端OUT0输出高电平，所述PMOS管MP0关断，即所述理想二极管D0能截止关断。
但当VOS0为负电压的情况下(即VOS0＜0)，所述PMOS管MP0的源漏极电压VDS0在电压区间VOS0和0时(即VOS0＜VDS0＜0时)，
VIN0＝-VDS0+VOS0＜0
即所述共栅放大器A0正相输入端实际输入电压是小于反相输入端电压的，输出端OUT0输出低电平，所述PMOS管MP0开启导通。例如，当所述VOS0为-50mV时，当所述VDS0在-50mV到0mV电压区间时，所述理想二极管D0也是导通的。也就是说，所述理想二极管D0在这种情况下存在反向导通，即理想二极管反向不能截止关断。这种理想二极管在应用中存在极大的隐患，应用受到极大限制。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种导通压降可调的PMOS理想二极管电路，可有效控制二极管的导通压降，确保理想二极管在正负端电压反偏即反向时截止导通，有效避免反向漏电问题。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种导通压降可调的PMOS理想二极管电路，其特征在于：包括理想二极管，所述理想二极管包括放大器、PMOS管、参考电压源；所述理想二极管的正端为P，负端为N；
所述PMOS管的源极连接所述理想二极管的负端N，漏极连接所述理想二极管的正端P；所述放大器的正相输入端INP连接所述理想二极管的负端N，反相输入端INN连接所述参考电压源的负极，输出端OUT连接所述PMOS管的栅极，电源连接VCC，地连接GND；所述参考电压源的正极连接所述理想二极管的正端P。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：本实用新型通过引入适当的参考电压，通过负反馈回路把理想二极管的正向导通压降钳位到引入的参考电压，有效地控制理想二极管的正向导通压降，通过调整引入的参考电压值使其大于反馈回路的放大器失调电压就可确保理想二极管反向截止关断，从而有效克服了既有技术的反偏漏电缺陷。
附图说明
图1是现有技术中的理想二极管电路原理图一；
图2是现有技术中的理想二极管电路原理图二；
图3是本实用新型实施例一的电路原理图一；
图4是本实用新型实施例一的电路原理图二。
具体实施方式
下面结合附图实施例，对本实用新型做进一步描述：
实施例一
如图3所示，一种导通压降可调的PMOS理想二极管电路，包括理想二极管100，理想二极管100包括放大器101、PMOS管103、参考电压源102；理想二极管100的正端为P，负端为N；
PMOS管103的源极连接理想二极管100的负端N，漏极连接理想二极管100的正端P；放大器101的正相输入端INP连接理想二极管100的负端N，反相输入端INN连接参考电压源102的负极，输出端OUT连接PMOS管102的栅极，电源连接VCC，地连接GND；参考电压源102的正极连接理想二极管100的正端P。
放大器101、PMOS管103和参考电压源102连接形成负反馈回路，参考电压源102提供参考电压VREF。
当PMOS管103的漏源极电压VDS小于参考电压VREF时，放大器101的正相输入端INP的电压高于反相端INN的电压，放大器101的输出端OUT输出高电平，PMOS管103关断，即理想二极管100关断；当PMOS管103的漏源极电压VDS大于参考电压VREF时，放大器101的正相输入端INP的电压低于反相端INN的电压，放大器101的输出端OUT开始输出适当的电平，打开PMOS管103，即理想二极管100导通。
由于放大器101、PMOS管103和参考电压源102连接形成负反馈回路，负反馈的调节作用迫使放大器101的正向输入端INP的电压约等于反相输入端INN的电压，即在负反馈的作用下：
VDS≈VREF
PMOS管103在导通的情况下，其漏源电压等于其导通电阻值RDSON乘以导通电流If，即可得：
VDS＝RDSON*If≈VREF
RDSON由PMOS管103的栅极源极电压和它的尺寸大小决定，尺寸越大，同样的栅源极电压下，RDSON越小；管子尺寸固定的情况下，栅源极电压越高RDSON越小。
在正向导通的情况下，理想二极管100通过内部的负反馈回路让其正向导通压降跟随参考电压源100的电压VREF。具体的工作过程为：当导通电流If增大时，PMOS管103的漏源电压VDS也增大，放大器101的正相输入电压VINP相较反相输入电压VINN就更低，通过放大输出后VOUT也更低，PMOS管103的栅极源极压差就越大，导致PMOS管103的导通电阻值RDSON减小，阻止VDS增大。一增一减使RDSON*If即VSD始终跟随参考电压VREF。只有当导通电流大到RDSON的最大调节限度，即RDSON无法再调小，或者说放大器101的输出VOUT到最低电压后，POMS管103的VDS将无法跟随参考电压源VREF，而将随导通电流的增大而增大。
实际应用中，可以通过放大器101的输出最低电压和理想二极管100需要的最大导通电流设计PMOS管103的尺寸，以确保在工作电流范围内PMOS管103的源漏极电压VDS和VREF大致相等，即理想二极管100的正向导通压降被钳位在参考电压源VREF电压。这样，通过调整参考电压源VREF的大小，就可调整理想二极管100的正向导通压降大小。
如图4所示，当放大器101存在失调电压VOS时，当理想二极管100导通时，根据前述分析可得：
VREF≈VDS+VOS
VDS≈V′REF＝VREF-VOS
上述等式说明理想二极管100的实际参考电压为VR'EF＝VREF-VOS通过设计VREF的值，使理想二极管实际看到的参考电压VR'EF＞0，就可以确保所述理想二极管100在反偏时截止关断，从而克服了既有技术的反偏漏电的缺陷。
以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非是对本实用新型作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本实用新型技术方案内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本实用新型技术方案的保护范围。

Claims (1)

1.一种导通压降可调的PMOS理想二极管电路，其特征在于：包括理想二极管，所述理想二极管包括放大器、PMOS管、参考电压源；所述理想二极管的正端为P，负端为N；
所述PMOS管的源极连接所述理想二极管的负端N，漏极连接所述理想二极管的正端P；所述放大器的正相输入端INP连接所述理想二极管的负端N，反相输入端INN连接所述参考电压源的负极，输出端OUT连接所述PMOS管的栅极，电源连接VCC，地连接GND；所述参考电压源的正极连接所述理想二极管的正端P。
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