一种开关控制电路及负载开关制造技术

本申请公开一种开关控制电路及负载开关，所述开关控制电路包括信号输入端、电源电压输入端、第一电压控制输出端、第一电容、第一开关管、第一电流源和第二开关管；其中，由于第一电容的特性是其两端电压变化的时候，引起电容释放或者吸收电荷，电容具有高通的特性，即通过电容的电流与电容两端电压变化速率为正比例关系。该电流通过第一电容耦合到第一开关管的第一端，也即第二开关管的控制端，这样使得通过第二开关管的电流变大，短时间内下拉第一电压控制输出端的电压，从而对负载开关中的主开关进行控制，进而达到快速关断的目的。本实用新型专利技术提供的开关控制电路电路结构简单，且并没有增加较多功耗，能够在电压变化较快的情况，进行快速响应。

A Switch Control Circuit and Load Switch

This application discloses a switching control circuit and a load switch. The switching control circuit includes a signal input terminal, a power supply voltage input terminal, a first voltage control output terminal, a first capacitor, a first switching tube, a first current source and a second switching tube, in which the capacitor releases or absorbs charges when the voltage at both ends changes due to the characteristics of the first capacitor. It has the characteristic of high-pass, that is, the current through the capacitor is proportional to the change rate of the voltage at both ends of the capacitor. The current is coupled to the first end of the first switch through the first capacitor, i.e. the control end of the second switch, so that the current through the second switch becomes larger and the voltage of the output end is controlled by pulling down the first voltage in a short time, thus the main switch in the load switch is controlled and the purpose of fast shutdown is achieved. The switch control circuit provided by the utility model has simple structure and does not increase more power consumption, and can respond quickly to the situation of fast voltage change.

【技术实现步骤摘要】
一种开关控制电路及负载开关
本技术涉及模拟电路
，尤其涉及一种开关控制电路及负载开关。
技术介绍
在较高端的电子设备，例如手机等设备中往往会通过一个负载开关连接外部电源充电器和其余供电设备，而电网、外部设备的不稳定往往会造成输入电源电压的快速和大幅度变动，因此，这类负载开关通常会加入OVP(OverVoltageProtection，过压保护)功能，即当输入电压发生超过设定电压值的时候，负载开关会关闭，进而保护内部电路不受外界高压冲击。负载开关的关闭时间Toff是个重要的指标，其关闭速度越快也就意味着发生同等条件的外部过压，内部电压上升的幅度越小，也就意味着系统更加稳定可靠。现有技术中多家厂商均提供了改进型的负载开关，相对于普通负载开关，具有更快的关闭速度，但现有技术中的负载开关的关闭时间均在50ns～200ns左右，如果发生50ns范围内的过压事件，则现有的负载开关的关闭时间较长，响应较慢，也即现有技术中负载开关的Toff性能不良，降低了包含负载开关的系统的可靠性和安全度。而现有技术中另外的可以提高负载开关响应速度的方法，具有功耗较大，成本较高的问题。
技术实现思路
有鉴于此，本技术提供一种开关控制电路及负载开关，以解决现有技术中负载开关在发生快速过压事件时，无法及时响应，造成系统可靠性和安全度较低，以及功耗较大、成本较高的问题。为实现上述目的，本技术提供如下技术方案：一种开关控制电路，应用于负载开关，所述开关控制电路包括：信号输入端、电源电压输入端、第一电压控制输出端、第一电容、第一开关管、第一电流源和第二开关管；所述第一电容的一端与所述信号输入端连接；所述第一电容的另一端与所述第一电流源的输出端以及所述第一开关管的第一端相连；所述电流源的输入端作为所述开关控制电路的电源电压输入端，用于接收电源电压的输入；所述第一开关管的控制端与所述第一开关管的第一端，以及所述第二开关管的控制端连接；所述第一开关管的第二端与所述第二开关管的第二端相连，并接地；所述第二开关管的第一端作为所述第一电压控制输出端，用于控制所述负载开关的断开和闭合。优选地，还包括第一电阻和第二电容；其中，所述第一电阻的一端与所述第一开关管的第二端相连，另一端与所述信号输入端连接；所述第二电容的一端与所述第一开关管的第二端相连，另一端接地。本技术还提供一种负载开关，包括：开关控制电路、主开关管和驱动模块；其中，所述开关控制电路为上面所述的开关控制电路；所述主开关管的控制端与所述驱动模块和所述开关控制电路的第一电压控制输出端相连，所述驱动模块用于为所述主开关管提供驱动电压，导通或断开所述主开关管；所述主开关管的第一端与所述开关控制电路的信号输入端相连；所述主开关管的第二端作为所述负载开关的信号输出端。优选地，所述驱动模块包括：第二电流源和齐纳二极管；所述第二电流源的输入端与所述电源电压输入端相连；所述第二电流源的输出端与所述主开关管的控制端相连；所述齐纳二极管的正极与所述主开关管的第二端相连；所述齐纳二极管的负极与所述主开关管的控制端相连。优选地，还包括过压处理模块；所述过压处理模块的输入端与所述信号输入端连接；所述过压处理模块的输出端与所述主开关管的控制端连接；当所述信号输入端的电压信号变化速度高于或等于第一预设阈值时，所述开关控制电路控制所述主开关管关断；当所述信号输入端的电压信号变化速度低于所述第一预设阈值时，所述过压处理模块控制所述主开关管关断。优选地，所述第一预设阈值的范围为1V100ns～10V/100ns，包括端点值。优选地，所述过压处理模块包括：输入电压分压模块、比较模块和关闭模块；所述输入电压分压模块包括：输入端、输入端和接地端；所述比较模块包括第一输入端、第二输入端和输出端；所述关闭模块包括第一端、第二端和控制端；其中，所述输入电压分压模块的输入端与所述信号输入端连接；所述输入电压分压模块的输出端与所述比较模块的第一输入端相连；所述比较模块的第二输入端与参考电压源相连，接收参考电压的输入；所述比较模块的输出端与所述关闭模块的控制端相连；所述关闭模块的第一端与所述主开关管的控制端相连；所述关闭模块的第二端接地。优选地，所述关闭模块包括第三开关管；所述第三开关管的第一端作为所述关闭模块的第一端；所述第三开关管的第二端作为所述关闭模块的第二端；所述第三开关管的控制端作为所述关闭模块的控制端。优选地，所述输入电压分压模块包括依次串接的第二电阻和第三电阻；所述第二电阻远离所述第三电阻的一端与所述信号输入端相连；所述第三电阻远离所述第二电阻的一端接地；所述第二电阻和所述第三电阻的公共端作为所述输入电压分压模块的输出端；所述比较模块包括运算放大器；所述运算放大器的同相输入端作为所述比较模块的第一输入端；所述运算放大器的反相输入端作为所述比较模块的第二输入端。优选地，所述第一开关管、所述第二开关管、所述第三开关管均为NMOS管。经由上述的技术方案可知，本技术提供的开关控制电路，包括：信号输入端、电源电压输入端、第一电压控制输出端、第一电容、第一开关管、第一电流源和第二开关管；其中，由于第一电容的特性是其两端电压变化的时候，引起电容释放或者吸收电荷，电容具有高通的特性，即通过电容的电流与电容两端电压变化速率为正比例关系。电容的电流通过第一电容耦合到第一开关管的第一端，也即第二开关管的控制端，这样使得通过第二开关管的电流变大，短时间内下拉第一电压控制输出端的电压，从而对负载开关中的主开关进行控制，进而达到快速关断的目的。本技术提供的开关控制电路，电路结构简单，且并没有增加较多功耗，而且能够在电压变化较快的情况，进行快速响应。也即在功耗增加较少的情况下，提高了开关控制电路的响应速度。本技术还提供一种负载开关，所述负载开关包括上面所述的开关控制电路、主开关管和驱动模块，所述开关控制电路与主开关管的控制端相连，能够快速控制所述主开关管的断开或导通。由于所述开关控制电路具有功耗小、响应速度快的特点，因此，所述负载开关的功耗也较低，响应速度较快。附图说明为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。图1为现有技术中提供的一种负载开关的输入电压分压模块结构示意图；图2为本技术实施例提供的一种开关控制电路结构示意图；图3为本技术实施例提供的一种负载开关结构示意图；图4为本技术实施例提供的一种负载开关结构示意图；图5为本技术实施例提供的另一种负载开关结构示意图；图6为本技术实施例提供的又一种负载开关结构示意图；图7为本技术实施例提供的多种情况下的响应速度对比图。具体实施方式术语解释：Vgs：MOS管的栅极(Gate)端和源端(Source)的电压之差；OVP：过压保护(OverVoltageProtection)；Toff：发生过压事件开始到开关关闭之间的时间，关闭时间；OPA：operationalamplifier(运算放大器)，本技术中简写为OP；BGR：Band本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种开关控制电路，其特征在于，应用于负载开关，所述开关控制电路包括：信号输入端、电源电压输入端、第一电压控制输出端、第一电容、第一开关管、第一电流源和第二开关管；所述第一电容的一端与所述信号输入端连接；所述第一电容的另一端与所述第一电流源的输出端以及所述第一开关管的第一端相连；所述电流源的输入端作为所述开关控制电路的电源电压输入端，用于接收电源电压的输入；所述第一开关管的控制端与所述第一开关管的第一端，以及所述第二开关管的控制端连接；所述第一开关管的第二端与所述第二开关管的第二端相连，并接地；所述第二开关管的第一端作为所述第一电压控制输出端，用于控制所述负载开关的断开和闭合。

【技术特征摘要】
1.一种开关控制电路，其特征在于，应用于负载开关，所述开关控制电路包括：信号输入端、电源电压输入端、第一电压控制输出端、第一电容、第一开关管、第一电流源和第二开关管；所述第一电容的一端与所述信号输入端连接；所述第一电容的另一端与所述第一电流源的输出端以及所述第一开关管的第一端相连；所述电流源的输入端作为所述开关控制电路的电源电压输入端，用于接收电源电压的输入；所述第一开关管的控制端与所述第一开关管的第一端，以及所述第二开关管的控制端连接；所述第一开关管的第二端与所述第二开关管的第二端相连，并接地；所述第二开关管的第一端作为所述第一电压控制输出端，用于控制所述负载开关的断开和闭合。2.根据权利要求1所述的开关控制电路，其特征在于，还包括第一电阻和第二电容；其中，所述第一电阻的一端与所述第一开关管的第二端相连，另一端与所述信号输入端连接；所述第二电容的一端与所述第一开关管的第二端相连，另一端接地。3.一种负载开关，其特征在于，包括：开关控制电路、主开关管和驱动模块；其中，所述开关控制电路为权利要求1或2所述的开关控制电路；所述主开关管的控制端与所述驱动模块和所述开关控制电路的第一电压控制输出端相连，所述驱动模块用于为所述主开关管提供驱动电压，导通或断开所述主开关管；所述主开关管的第一端与所述开关控制电路的信号输入端相连；所述主开关管的第二端作为所述负载开关的信号输出端。4.根据权利要求3所述的负载开关，其特征在于，所述驱动模块包括：第二电流源和齐纳二极管；所述第二电流源的输入端与所述电源电压输入端相连；所述第二电流源的输出端与所述主开关管的控制端相连；所述齐纳二极管的正极与所述主开关管的第二端相连；所述齐纳二极管的负极与所述主开关管的控制端相连。5.根据权利要求4所述的负载开关，其特征在于，还包括过压处理模块；所述过压处理模块的输入端与所述信号输入端连接；所述过压处理模块的输出端与所述主开...

【专利技术属性】
技术研发人员：何永强，罗旭程，程剑涛，张艳萍，
申请(专利权)人：上海艾为电子技术股份有限公司，
类型：新型
国别省市：上海,31