功率开关管的保护电路和负载开关电路制造技术

本申请公开了一种功率开关管的保护电路和负载开关电路。该保护电路包括限流保护电路、欠压保护电路以及欠压短路保护电路，欠压短路保护电路连接于功率开关管的栅极和芯片的输出端之间，用于在输入电压欠压且输出电压小于阈值电压时拉低功率开关管的栅极电压，以限制所述功率开关管的输出电流，从而可在输入电压欠压时为功率开关管提供一定的短路保护，避免当芯片的输出端短路时功率开关管受到损坏。坏。坏。

【技术实现步骤摘要】
功率开关管的保护电路和负载开关电路


[0001]本专利技术涉及集成电路
，更具体地，涉及一种功率开关管的保护电路和负载开关电路。

技术介绍

[0002]在各种电源管理系统中，负载开关(load switch)经常被用来连接或隔离两个电气端口，例如，负载开关的第一端可以连接电源，第二端连接负载，所述负载开关可以用于为负载切换或接通电源。现有的电源管理系统中的负载开关一般选用MOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor，金属-氧化物半导体场效应晶体管)，通过调节功率开关管的线性阻抗来提供稳定的输出电压。
[0003]在实际应用，负载开关经常遇到短路的情况，此时负载开关上长时间的通过大电流，有可能导致电路过热而烧毁。因此现有的负载开关电路一般都会有限流保护电路，用于在负载端发生过载甚至短路时将负载电流限制在限流阈值处，从而可以降低输出电压。
[0004]图1示出根据现有技术的一种负载开关电路的电路示意图。如图1所示，负载开关电路100包括功率开关管Mnp、驱动电路110、限流保护电路120以及欠压保护电路130。功率开关管Mnp连接在输入电压Vin和输出电压Vout之间，功率开关管Mnp为芯片中的输出器件，用于为负载提供电流或电压。驱动电路110用于为功率开关管Mnp提供栅极电压，这个电压在启动过程中是很缓慢的，当流过功率开关管Mnp的电流超过限流保护的阈值时，限流保护电路120起作用，将流过功率开关管Mnp的负载电流限制在限流保护的阈值范围，避免功率开关管Mnp和后级负载的损坏。欠压保护电路130用于在检测到输入电压Vin过低时关闭驱动电路110和限流保护电路120，可快速使得芯片停止工作，以防止芯片中的功率器件受到损坏。
[0005]现有的负载开关电路具有以下问题：当输入电压Vin欠压时，欠压保护电路130将使得限流保护电路120停止工作，如果此时芯片的输出端发生短路，功率开关管Mnp的栅极残留的电压会导致功率开关管Mnp导通，导致功率开关管Mnp中流过较大的电流而使得功率开关管Mnp损坏。

技术实现思路

[0006]鉴于上述问题，本专利技术的目的在于提供一种功率开关管的保护电路和负载开关电路，可在输入电压欠压时为功率开关管提供一定的短路保护，避免当芯片的输出端短路时功率开关管受到损坏。
[0007]根据本专利技术实施例的一方面，提供了一种功率开关管的保护电路，所述功率开关管用于将输入端的输入电压转换为输出端的输出电压，其中，所述保护电路包括：限流保护电路，连接于所述功率开关管的栅极和所述输出端之间，用于限制所述功率开关管的输出电流；欠压保护电路，连接于所述输入端和所述限流保护电路之间，用于在所述输入电压欠压时使所述限流保护电路停止工作；以及欠压短路保护电路，连接于所述功率开关管的栅
极和所述输出端之间，用于在所述输入电压欠且所述输出电压小于阈值电压时拉低所述功率开关管的栅极电压，以限制所述功率开关管的输出电流。
[0008]可选的，所述欠压短路保护电路包括：基准模块，用于根据一偏置电压产生一基准电压；第一晶体管，连接于所述功率开关管的栅极和所述输出端之间，其中，所述阈值电压等于所述基准电压与所述第一晶体管的导通阈值之间的差值，所述第一晶体管用于在所述输出电压小于所述基准电压与所述导通阈值的差值时导通，拉低所述功率开关管的栅极电压。
[0009]可选的，所述欠压短路保护电路还包括：第二晶体管，连接于所述功率开关管的栅极和所述第一晶体管的第一端之间，所述第二晶体管连接成二极管结构。
[0010]可选的，所述基准模块包括：一电阻，第一端与所述偏置电压连接，第二端与所述功率开关管的栅极连接；以及一电容，第一端与所述电阻和所述功率开关管的中间节点连接，第二端接地，其中，所述电阻和所述电容的中间节点用于输出所述基准电压。
[0011]可选的，所述第一晶体管还用于在所述输入电压非欠压时保持关断状态。
[0012]可选的，所述保护电路还包括驱动电路，与所述功率开关管的栅极连接，用于向所述功率开关管提供栅极电压。
[0013]根据本专利技术实施例的另一方面，提供了一种负载开关电路，包括：功率开关管，连接于所述负载开关电路的输入端和输出端之前，用于将输入端的输入电压转换为输出端的输出电压；以及所述的保护电路。
[0014]本专利技术实施例的功率开关管的保护电路包括限流保护电路、欠压保护电路以及欠压短路保护电路，欠压短路保护电路连接于功率开关管的栅极和芯片的输出端之间，用于在输入电压欠压且输出电压小于阈值电压时拉低功率开关管的栅极电压，以限制所述功率开关管的输出电流，从而可在输入电压欠压时为功率开关管提供一定的短路保护，避免当芯片的输出端短路时功率开关管受到损坏。此外，本实施例的欠压短路保护电路在输入电压正常时处于关闭状态，因此不会影响电路的正常工作。
附图说明
[0015]通过以下参照附图对本专利技术实施例的描述，本专利技术的上述以及其他目的、特征和优点将更为清楚，在附图中：
[0016]图1示出根据现有技术的一种负载开关电路的电路示意图；
[0017]图2示出根据本专利技术实施例的一种负载开关电路的电路示意图。
具体实施方式
[0018]以下将参照附图更详细地描述本专利技术的各种实施例。在各个附图中，相同的元件采用相同或类似的附图标记来表示。为了清楚起见，附图中的各个部分没有按比例绘制。
[0019]应当理解，在以下的描述中，“电路”可包括单个或多个组合的硬件电路、可编程电路、状态机电路和/或能存储由可编程电路执行的指令的元件。当称元件或电路“连接到”另一元件或称元件/电路“连接在”两个节点之间时，它可以直接耦合或连接到另一元件或者可以存在中间元件，元件之间的连接可以是物理上的、逻辑上的、或者其结合。相反，当称元件“直接耦合到”或“直接连接到”另一元件时，意味着两者不存在中间元件。
[0020]在本申请中，开关管是工作开关模式以提供电流路径的晶体管，包括选自双极晶体管或场效应晶体管的一种。开关管的第一端和第二端分别是电流路径上的高电位端和低电位端，控制端用于接收驱动信号以控制开关管的导通和关断。MOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor，金属氧化物半导体场效应晶体管)包括第一端、第二端和控制端，在MOSFET的导通状态，电流从第一端流至第二端。P型MOSFET的第一端、第二端和控制端分别为源极、漏极和栅极，N型MOSFET的第一端、第二端和控制端分别为漏极、源极和栅极。
[0021]下面结合附图和实施例对本专利技术进一步说明。
[0022]图2示出根据本专利技术实施例的一种负载开关电路的电路示意图。如图2所示，负载开关电路200包括集成在同一集成电路芯片中的功率开关管Mnp和保护电路。功率开关管Mnp为芯片的主要输出管，连接在输入端和输出端之间。功率开关管Mnp例如选用N型MOS本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种功率开关管的保护电路，所述功率开关管用于将输入端的输入电压转换为输出端的输出电压，其特征在于，所述保护电路包括：限流保护电路，连接于所述功率开关管的栅极和所述输出端之间，用于限制所述功率开关管的输出电流；欠压保护电路，连接于所述输入端和所述限流保护电路之间，用于在所述输入电压欠压时使所述限流保护电路停止工作；以及欠压短路保护电路，连接于所述功率开关管的栅极和所述输出端之间，用于在所述输入电压欠且所述输出电压小于阈值电压时拉低所述功率开关管的栅极电压，以限制所述功率开关管的输出电流。2.根据权利要求1所述的保护电路，其特征在于，所述欠压短路保护电路包括：基准模块，用于根据一偏置电压产生一基准电压；第一晶体管，连接于所述功率开关管的栅极和所述输出端之间，其中，所述阈值电压等于所述基准电压与所述第一晶体管的导通阈值之间的差值，所述第一晶体管用于在所述输出电压小于所述基准电压与所述导通阈值的差值时导通，拉低所述功率开关管的栅极电压。3.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖飞，于翔，
申请(专利权)人：圣邦微电子北京股份有限公司，
类型：发明
国别省市：