一种用于旁路开关的电压检测控制电路制造技术

一种用于旁路开关的电压检测控制电路，属于电子电路技术领域。旁路开关使用VDMOS功率管作主开关管，VDMOS功率管的体二极管导通压降为电源电压，为振荡器和电荷泵电路供电，振荡器产生时钟信号控制电荷泵电路将电源电压泵升输出给电压检测电路产生供电电压，为电压检测电路和驱动电路供电，电压检测电路的输出信号控制电荷泵电路和驱动电路，驱动电路产生具有更大驱动能力的驱动信号控制VDMOS功率管，当输出电压达到预设上限时关断电路停止对第一电容充电，当第一电容的电压下降到预设下限时开启电路继续为第一电容充电。本发明专利技术具有平均导通压降明显降低、反向耐压更高、漏电流更小的优点；且电压检测电路采用内置比较器，保障了预设电压的可靠性。

A voltage detection and control circuit for bypass switches

The utility model relates to a voltage detection and control circuit for a bypass switch, which belongs to the technical field of electronic circuits. The bypass switch uses the VDMOS power transistor as the main switch, the body diode voltage drop of the VDMOS power transistor as the power supply voltage, supplies the oscillator and the charge pump circuit, the oscillator generates the clock signal to control the charge pump circuit to pump the power supply voltage to the voltage detection circuit to generate the power supply voltage, for the voltage detection circuit and the drive electricity. The output signal of the voltage detecting circuit controls the charge pump circuit and the driving circuit. The driving circuit generates a driving signal with greater driving power to control the VDMOS power transistor. When the output voltage reaches the preset upper limit, the circuit stops charging the first capacitor and turns on the power when the voltage of the first capacitor drops to the preset lower limit. The road continues to charge for the first capacitor. The invention has the advantages of lower average on voltage drop, higher reverse voltage withstand and smaller leakage current, and the voltage detection circuit adopts a built-in comparator to ensure the reliability of the preset voltage.

【技术实现步骤摘要】
一种用于旁路开关的电压检测控制电路
本专利技术属于电子电路
，涉及一种用于旁路开关的电压检测控制电路。
技术介绍
旁路开关的平均导通压降是直接决定旁路开关模块功耗的重要因素，相比于传统的二极管旁路方式，采用VDMOS作为旁路开关主开关管具有导通压降极低、功耗大大减小的明显优势。旁路开关模块的反向耐压决定了整流系统应用的电压范围，例如决定了光伏系统使用中并联的太阳能电池单元的数量。传统肖特基二极管设计中的反向耐压和正向导通压降是一个相互制约的指标，采用VDMOS作为主开关管的旁路开关，其反向耐压值设计当中可以更加灵活。旁路开关的漏电流也是一个重要指标，对于光伏系统的太阳能电池单元，其正常发电时，旁路开关模块处于关闭状态，漏电流也决定了模块的静态功耗。传统的肖特基二极管漏电较大，而采用VDMOS作为主开关管的旁路开关采用高压管作为耐压管，其漏电流可以设计到10uA以下。传统旁路开关模块采用集电极电压变化对预设电压进行改变，一般会使用电荷泵转换输入电压为驱动电压驱动VDMOS功率管，而电荷泵泵升电压因为波动比较大，在电压较高时容易出现震荡，使得旁路开关的预设电压因为电源纹波较大导致误触发问题。
技术实现思路
相比于传统的肖特基旁路二极管，本专利技术提出的一种用于旁路开关的电压检测控制电路，旁路开关采用VDMOS作为主开关管，具有平均导通压降明显降低、反向耐压更高，漏电流更小等诸多优点；针对旁路开关预设电压因为电源纹波较大导致的误触发问题，本专利技术中的电压检测电路采用内置比较器，保障了预设电压的可靠性；通过交替的操作实现充电阶段与放电阶段，电荷泵转换输入电压源为驱动电压，驱动VDMOS功率管，从而提高旁路开关驱动效率，明显降低平均导通压降。本专利技术的技术方案为：一种用于旁路开关的电压检测控制电路，所述旁路开关使用VDMOS功率管作主开关管，所述电压检测控制电路包括第一电容C1和控制模块，所述控制模块包括三个控制端和一个输出端，其第一控制端连接所述VDMOS功率管的源极并连接电源电压VDD，其第二控制端连接所述VDMOS功率管的漏极，其第三控制端连接所述VDMOS功率管的栅极，其输出端连接第一电容C1的一端，第一电容C1的另一端接地；所述VDMOS功率管体二极管的导通压降作为所述电源电压VDD；所述控制模块包括振荡器、电荷泵电路、电压检测电路、驱动电路、第一电阻R1、第二电阻R2和高压PMOS管MP40，振荡器和电荷泵电路的电源端连接所述第一控制端，由所述电源电压VDD供电；所述电荷泵电路的输入端连接所述振荡器的输出端，其输出电压连接所述电压检测电路的输入端，为所述电压检测电路提供供电电压VDDH，所述供电电压VDDH连接驱动电路的电源端和所述控制模块的输出端；所述电压检测电路的输出端连接所述驱动电路的输入端和所述振荡器的时钟控制端，并通过第二电阻R2后连接高压PMOS管MP40的栅极；所述驱动电路的输出端连接所述第三控制端；第一电阻R1接在所述第一控制端和高压PMOS管MP40的栅极之间；高压PMOS管MP40的漏极连接所述第二控制端，其源极接地；所述电压检测电路包括检测模块、带隙基准源模块和比较器模块，所述带隙基准源模块用于产生带隙基准电压Vref并输出给所述比较器模块的第一输入端，所述检测模块包括第一NMOS管MN1、第二NMOS管MN2、第三NMOS管MN3、第四NMOS管MN4、第五NMOS管MN5、第一PMOS管MP1、第二PMOS管MP2、第三PMOS管MP3、第四PMOS管MP4、第五PMOS管MP5、第六PMOS管MP6、第七PMOS管MP7、第三电阻R3、第四电阻R4和第五电阻R5，第七PMOS管MP7的漏极作为所述电压检测电路的输入端，其源极产生所述供电电压VDDH，其栅极连接第四NMOS管MN4、第五PMOS管MP5、第一NMOS管MN1和第一PMOS管MP1的栅极以及第四PMOS管MP4和第三NMOS管MN3的漏极；第一PMOS管MP1、第二PMOS管MP2、第三PMOS管MP3、第四PMOS管MP4、第五PMOS管MP5和第六PMOS管MP6的源极连接所述供电电压VDDH；第四电阻R4和第五电阻R5串联并接在所述供电电压VDDH和所述比较器模块的第二输入端之间，第三电阻R3接在所述比较器模块的第二输入端和地之间；第二PMOS管MP2的栅极连接第一PMOS管MP1和第一NMOS管MN1的漏极，其漏极通过第六电阻R6后连接第四电阻R4和第五电阻R5的串联点；第二NMOS管MN2的栅极连接第三PMOS管MP3的栅极和所述比较器模块的输出端，其源极连接第一NMOS管MN1、第三NMOS管MN3、第四NMOS管MN4和第五NMOS管MN5的源极并接地，其漏极连接第三PMOS管MP3的漏极、第三NMOS管MN3和第四PMOS管MP4的栅极；第五NMOS管MN5的栅极连接第六PMOS管MP6的栅极、第四NMOS管MN4和第五PMOS管MP5的漏极，其漏极连接第六PMOS管MP6的漏极并作为所述电压检测电路的输出端。具体的，所述带隙基准源模块包括第七电阻R7、第八电阻R8、第一三极管Q1、第二三极管Q2、第八PMOS管MP8、第九PMOS管MP9、第十PMOS管MP10和第十一PMOS管MP11，第十PMOS管MP10的栅漏短接并连接第十一PMOS管MP11的栅极和第八PMOS管MP8的源极，其源极连接第十一PMOS管MP11的源极和所述供电电压VDDH；第九PMOS管MP9的栅极连接第八PMOS管MP8的栅极和漏极以及第二三极管Q2的集电极，其源极连接第十一PMOS管MP11的漏极，其漏极连接第一三极管Q1的基极和集电极以及第二三极管Q2的基极并作为所述带隙基准源模块的输出端；第七电阻R7和第八电阻R8串联并接在第二三极管Q2的发射极和地之间，其串联点连接第一三极管Q1的发射极。具体的，所述比较器模块包括第六NMOS管MN6、第七NMOS管MN7、第八NMOS管MN8、第十二PMOS管MP12、第十三PMOS管MP13、第十四PMOS管MP14、第十五PMOS管MP15、第十六PMOS管MP16和第十七PMOS管MP17，第十六PMOS管MP16的栅极作为所述比较器模块的第一输入端，其源极连接第十五PMOS管MP15的漏极和第十七PMOS管MP17的源极，其漏极连接第六NMOS管MN6的栅极和漏极以及第七NMOS管MN7的栅极；第十七PMOS管MP17的栅极作为所述比较器模块的第二输入端，其漏极连接第七NMOS管MN7的漏极和第八NMOS管MN8的栅极；第六NMOS管MN6、第七NMOS管MN7和第八NMOS管MN8的源极接地；第十三PMOS管MP13的漏极连接第八NMOS管MN8的漏极并作为所述比较器模块的输出端，其栅极连接第十五PMOS管MP15的栅极和所述带隙基准源模块中第八PMOS管MP8的栅极，其源极连接第十四PMOS管MP14的漏极；第十二PMOS管MP12的栅极连接第十四PMOS管MP14的栅极和所述带隙基准源模块中第八PMOS管MP8的源极，其漏极连接第十五PMOS管MP15的源极，其源极连接第十四PMOS管MP14的源极并连接所述供电电压VDDH。本专利技术的有益效果为：本专利技术提本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于旁路开关的电压检测控制电路，所述旁路开关使用VDMOS功率管作主开关管，所述电压检测控制电路包括第一电容(C1)和控制模块，其特征在于，所述控制模块包括三个控制端和一个输出端，其第一控制端连接所述VDMOS功率管的源极并连接电源电压(VDD)，其第二控制端连接所述VDMOS功率管的漏极，其第三控制端连接所述VDMOS功率管的栅极，其输出端连接第一电容(C1)的一端，第一电容(C1)的另一端接地；所述VDMOS功率管体二极管的导通压降作为所述电源电压(VDD)；所述控制模块包括振荡器、电荷泵电路、电压检测电路、驱动电路、第一电阻(R1)、第二电阻(R2)和高压PMOS管(MP40)，振荡器和电荷泵电路的电源端连接所述第一控制端，由所述电源电压(VDD)供电；所述电荷泵电路的输入端连接所述振荡器的输出端，其输出电压连接所述电压检测电路的输入端，为所述电压检测电路提供供电电压(VDDH)，所述供电电压(VDDH)连接驱动电路的电源端和所述控制模块的输出端；所述电压检测电路的输出端连接所述驱动电路的输入端和所述振荡器的时钟控制端，并通过第二电阻(R2)后连接高压PMOS管(MP40)的栅极；所述驱动电路的输出端连接所述第三控制端；第一电阻(R1)接在所述第一控制端和高压PMOS管(MP40)的栅极之间；高压PMOS管(MP40)的漏极连接所述第二控制端，其源极接地；所述电压检测电路包括检测模块、带隙基准源模块和比较器模块，所述带隙基准源模块用于产生带隙基准电压(Vref)并输出给所述比较器模块的第一输入端，所述检测模块包括第一NMOS管(MN1)、第二NMOS管(MN2)、第三NMOS管(MN3)、第四NMOS管(MN4)、第五NMOS管(MN5)、第一PMOS管(MP1)、第二PMOS管(MP2)、第三PMOS管(MP3)、第四PMOS管(MP4)、第五PMOS管(MP5)、第六PMOS管(MP6)、第七PMOS管(MP7)、第三电阻(R3)、第四电阻(R4)和第五电阻(R5)，第七PMOS管(MP7)的漏极作为所述电压检测电路的输入端，其源极产生所述供电电压(VDDH)，其栅极连接第四NMOS管(MN4)、第五PMOS管(MP5)、第一NMOS管(MN1)和第一PMOS管(MP1)的栅极以及第四PMOS管(MP4)和第三NMOS管(MN3)的漏极；第一PMOS管(MP1)、第二PMOS管(MP2)、第三PMOS管(MP3)、第四PMOS管(MP4)、第五PMOS管(MP5)和第六PMOS管(MP6)的源极连接所述供电电压(VDDH)；第四电阻(R4)和第五电阻(R5)串联并接在所述供电电压(VDDH)和所述比较器模块的第二输入端之间，第三电阻(R3)接在所述比较器模块的第二输入端和地之间；第二PMOS管(MP2)的栅极连接第一PMOS管(MP1)和第一NMOS管(MN1)的漏极，其漏极通过第六电阻(R6)后连接第四电阻(R4)和第五电阻(R5)的串联点；第二NMOS管(MN2)的栅极连接第三PMOS管(MP3)的栅极和所述比较器模块的输出端，其源极连接第一NMOS管(MN1)、第三NMOS管(MN3)、第四NMOS管(MN4)和第五NMOS管(MN5)的源极并接地，其漏极连接第三PMOS管(MP3)的漏极、第三NMOS管(MN3)和第四PMOS管(MP4)的栅极；第五NMOS管(MN5)的栅极连接第六PMOS管(MP6)的栅极、第四NMOS管(MN4)和第五PMOS管(MP5)的漏极，其漏极连接第六PMOS管(MP6)的漏极并作为所述电压检测电路的输出端。...

【技术特征摘要】
1.一种用于旁路开关的电压检测控制电路，所述旁路开关使用VDMOS功率管作主开关管，所述电压检测控制电路包括第一电容(C1)和控制模块，其特征在于，所述控制模块包括三个控制端和一个输出端，其第一控制端连接所述VDMOS功率管的源极并连接电源电压(VDD)，其第二控制端连接所述VDMOS功率管的漏极，其第三控制端连接所述VDMOS功率管的栅极，其输出端连接第一电容(C1)的一端，第一电容(C1)的另一端接地；所述VDMOS功率管体二极管的导通压降作为所述电源电压(VDD)；所述控制模块包括振荡器、电荷泵电路、电压检测电路、驱动电路、第一电阻(R1)、第二电阻(R2)和高压PMOS管(MP40)，振荡器和电荷泵电路的电源端连接所述第一控制端，由所述电源电压(VDD)供电；所述电荷泵电路的输入端连接所述振荡器的输出端，其输出电压连接所述电压检测电路的输入端，为所述电压检测电路提供供电电压(VDDH)，所述供电电压(VDDH)连接驱动电路的电源端和所述控制模块的输出端；所述电压检测电路的输出端连接所述驱动电路的输入端和所述振荡器的时钟控制端，并通过第二电阻(R2)后连接高压PMOS管(MP40)的栅极；所述驱动电路的输出端连接所述第三控制端；第一电阻(R1)接在所述第一控制端和高压PMOS管(MP40)的栅极之间；高压PMOS管(MP40)的漏极连接所述第二控制端，其源极接地；所述电压检测电路包括检测模块、带隙基准源模块和比较器模块，所述带隙基准源模块用于产生带隙基准电压(Vref)并输出给所述比较器模块的第一输入端，所述检测模块包括第一NMOS管(MN1)、第二NMOS管(MN2)、第三NMOS管(MN3)、第四NMOS管(MN4)、第五NMOS管(MN5)、第一PMOS管(MP1)、第二PMOS管(MP2)、第三PMOS管(MP3)、第四PMOS管(MP4)、第五PMOS管(MP5)、第六PMOS管(MP6)、第七PMOS管(MP7)、第三电阻(R3)、第四电阻(R4)和第五电阻(R5)，第七PMOS管(MP7)的漏极作为所述电压检测电路的输入端，其源极产生所述供电电压(VDDH)，其栅极连接第四NMOS管(MN4)、第五PMOS管(MP5)、第一NMOS管(MN1)和第一PMOS管(MP1)的栅极以及第四PMOS管(MP4)和第三NMOS管(MN3)的漏极；第一PMOS管(MP1)、第二PMOS管(MP2)、第三PMOS管(MP3)、第四PMOS管(MP4)、第五PMOS管(MP5)和第六PMOS管(MP6)的源极连接所述供电电压(VDDH)；第四电阻(R4)和第五电阻(R5)串联并接在所述供电电压(VDDH)和所述比较器模块的第二输入端之间，第三电阻(R3)接在所述比较器模块的第二输入端和地之间；第二PMOS管(MP2)的栅极连接第一PMOS管(MP1)和第一NMOS管(MN1)的漏极，其漏极通过第六电阻(R6)后连接第四电阻(R4)和第五电阻(R5)的串联点；第二NMOS管(MN2)的栅极连接第三PMOS管(MP3)的栅极...

【专利技术属性】
技术研发人员：李泽宏，张成发，孙河山，熊涵风，胡任任，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：四川,51