可实现反向电源保护的智能高侧开关芯片及保护方法技术

本发明专利技术涉及一种可实现反向电源保护的智能高侧开关芯片及保护方法，该芯片包括电荷泵、GATE驱动模块、反向保护电阻和反向电源保护电路；反向电源保护电路包括第一驱动电流产生单元、第二驱动电流产生单元、电流上拉单元和电流下拉单元；电流上拉单元用于将GATE驱动模块的驱动电压往上拉；电流下拉单元用于关闭GATE驱动模块的下拉电流。当智能高侧开关芯片的电源反接时，在反向保护电阻上产生压降，该压降通过并联的第一驱动电流产生单元和第二驱动电流产生单元控制功率MOS管的开启，则电源反接时与电源正接时功率MOS管正向导通时的功耗相同，从而保护功率MOS管，解决了现有智能高侧开关芯片在电源反接时容易烧毁功率MOS管的技术问题。的技术问题。的技术问题。

【技术实现步骤摘要】
可实现反向电源保护的智能高侧开关芯片及保护方法


[0001]本专利技术涉及一种智能高侧开关芯片及反向电源保护方法，尤其涉及一种可实现反向电源保护的智能高侧开关芯片及反向电源保护方法。

技术介绍

[0002]智能高侧开关芯片是一种汽车用电子器件，用于代替继电器或保险丝，一般放在汽车电源的某个支路的高侧，其在提供开关电源的同时，还可以实现自我检测。
[0003]图1是智能高侧开关芯片的系统结构及引脚示意图。图1中，电荷泵用于监测负载动态情况，电阻Rbb为反向保护电阻。正常情况下VBB引脚接电源正极而IN引脚或IS引脚接信号地。若在使用时发生电源反接，也就是VBB引脚接信号地而IN引脚或IS引脚接电源正极时，负载电流流过功率MOS管内的体二极管，在功率MOS管上产生非常大的功率损耗，使功率MOS管温升急剧上升，容易烧毁功率MOS管。

技术实现思路

[0004]本专利技术目的是提供一种可实现反向电源保护的智能高侧开关芯片及保护方法，其解决了现有智能高侧开关芯片在电源反接时容易烧毁功率MOS管的技术问题。
[0005]本专利技术的技术解决方案是：
[0006]一种可实现反向电源保护的智能高侧开关芯片，包括VBB引脚、IN引脚、IS引脚、OUT引脚、电荷泵、GATE驱动模块和反向保护电阻Rbb；所述驱动模块包括功率MOS管；所述功率MOS管的栅极接电荷泵的输出端，其源极接OUT引脚，其漏极接VBB引脚及反向保护电阻Rbb的一端；其特殊之处是，还包括反向电源保护电路；所述反向电源保护电路包括第一驱动电流产生单元、第二驱动电流产生单元、电流上拉单元和电流下拉单元；所述电流上拉单元用于将GATE驱动模块的驱动电压往上拉；所述电流下拉单元用于关闭GATE驱动模块的下拉电流；所述第一驱动电流产生单元包括第一电阻R1、第一稳压管D1、第六二极管D6、第五二极管D5、第一PMOS管P1和第三PMOS管P3；所述第二驱动电流产生单元包括第二电阻R2、第二稳压管D2、第八二极管D8、第七二极管D7、第二PMOS管P2和第四PMOS管P4；所述第一电阻R1的一端和第二电阻R2的一端接反向保护电阻Rbb的另一端；所述第一稳压管D1的正极接第一电阻R1的另一端、第一PMOS管P1的栅极和第三PMOS管P3的栅极，其负极接第一PMOS管P1的源极和第三PMOS管P3的源极；第六二极管D6的负极接反向保护电阻Rbb的另一端，其正极接第五二极管D5的负极；第五二极管D5的正极接第一PMOS管P1的漏极以及IN引脚；所述第二稳压管D2的正极接第二电阻R2的另一端、第二PMOS管P2的栅极和第四PMOS管P4的栅极，其负极接第二PMOS管P2的源极和第四PMOS管P4的源极；第八二极管D8的负极接反向保护电阻Rbb的另一端，其正极接第七二极管D7的负极；第七二极管D7的正极接第二PMOS管P2的漏极以及IS引脚；第三PMOS管P3的漏极、第四PMOS管P4的漏极、电流上拉单元的输入端、电流下拉单元的输入端连接为一点。
[0007]上述电流上拉单元包括第三二极管D3和第一场效应管N1；上述电流下拉单元包括
第四二极管D4、第二场效应管N2、第三电阻R3、第五开关管N5和第六开关管N6；第三PMOS管P3的漏极、第四PMOS管P4的漏极、第三二极管D3的正极、第四二极管D4的正极连接为一点；所述第三二极管D3的负极接第一场效应管N1的漏极；第一场效应管N1的栅极和源极接功率MOS管的栅极；所述第四二极管D4的负极接第二场效应管N2的漏极；第二场效应管N2的栅极和源极接第五开关管N5的栅极；第五开关管N5的漏极接第六开关管N6的栅极及功率MOS管的栅极；第六开关管N6的漏极接功率MOS管的栅极；第五开关管N5的源极和第六开关管N6的源极接OUT引脚；所述第三电阻的两端分别接第五MOS管的源极和栅极。
[0008]为减小电路板的面积、简化电路设计，上述第一场效应管N1和第二场效应管N2相同，均为耗尽型场效应管或者JFET场效应管。
[0009]为简化设计及制作工艺，上述第五开关管N5和第六开关管N6相同，均为MOS管。
[0010]为快速开启第六开关管N6，上述第五开关管N5的漏极通过第四电阻R4接功率MOS管的栅极。
[0011]为限流考虑，上述第六开关管N6的漏极通过第五电阻R5接功率MOS管的栅极。
[0012]上述智能高侧开关芯片的保护方法，其特殊之处是：
[0013]当智能高侧开关芯片的电源正接时，关掉电流下拉单元，开启GATE驱动模块中的功率MOS管，电荷泵向GATE驱动模块提供电流；
[0014]当智能高侧开关芯片的电源反接时，反向保护电阻Rbb和第五二极管D5和第六二极管D6、第七二极管D7和第八二极管D8形成内部反向电压源，第一场效应管N1和第二场效应管N2做电流源，给GATE驱动模块提供电压；GATE驱动模块中的功率MOS管截止，关掉电流下拉单元的第六开关管N6；反接电源在反向保护电阻Rbb上产生压降Vbb1，然后在此压降Vbb1的基础上，通过并联的第一驱动电流产生单元和第二驱动电流产生单元来控制功率MOS管的开启。
[0015]具体来说，若IN引脚反接+5V，第一稳压管D1上存在0.7V的压降，该压降使得第一PMOS管P1和第三PMOS管P3导通；第一PMOS管P1和第三PMOS管P3的电流流过第四二极管D4、第二开关管N2，使得第五开关管N5导通来关掉第六开关管N6，从而关掉GATE下拉电流；同时第一PMOS管P1和第三PMOS管P3的电流通过第三二极管D3、第一开关管N1，把GATE驱动电压往上拉，则GATE驱动电压使得功率MOS管导通。
[0016]或者，若IS引脚反接+5V，第二稳压管D2上存在0.7V的压降，该压降使得第二PMOS管P2和第四PMOS管P4导通；第二PMOS管P2和第四PMOS管P4的电流流过第四二极管D4、第二开关管N2，使得第五开关管N5导通来关掉第六开关管N6，从而关掉GATE下拉电流；同时第二PMOS管P2和第四PMOS管P4的电流通过第三二极管D3、第一开关管N1，把GATE驱动电压往上拉，则GATE驱动电压使得功率MOS管导通。
[0017]本专利技术的有益效果：
[0018]1、本专利技术在智能高侧开关芯片内增加反向电源保护电路，该电路在电源反接时开通功率MOS管，因功率MOS管导通后压降小，则在电源反接时功率MOS管上的功耗与电源正接时功率MOS管正向导通时的功耗相同，从而起到保护功率MOS管的作用。
[0019]2、本专利技术所增加的反向电源保护电路，不影响智能高侧开关芯片的正常工作。
附图说明
[0020]图1是现有智能高侧开关芯片的内部结构及外部引脚的示意图；
[0021]图2是本专利技术智能高侧开关芯片中反向电源保护电路的电路原理图。
具体实施方式
[0022]参见图2，本专利技术可实现反向电源保护的智能高侧开关芯片，包括电荷泵、GATE驱动模块、反向保护电阻Rbb和反向电本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种可实现反向电源保护的智能高侧开关芯片，包括VBB引脚、IN引脚、IS引脚、OUT引脚、电荷泵、GATE驱动模块和反向保护电阻Rbb；所述驱动模块包括功率MOS管；所述功率MOS管的栅极接电荷泵的输出端，其源极接OUT引脚，其漏极接VBB引脚及反向保护电阻Rbb的一端；其特征在于：还包括反向电源保护电路；所述反向电源保护电路包括第一驱动电流产生单元、第二驱动电流产生单元、电流上拉单元和电流下拉单元；所述电流上拉单元用于将GATE驱动模块的驱动电压往上拉；所述电流下拉单元用于关闭GATE驱动模块的下拉电流；所述第一驱动电流产生单元包括第一电阻R1、第一稳压管D1、第六二极管D6、第五二极管D5、第一PMOS管P1和第三PMOS管P3；所述第二驱动电流产生单元包括第二电阻R2、第二稳压管D2、第八二极管D8、第七二极管D7、第二PMOS管P2和第四PMOS管P4；所述第一电阻R1的一端和第二电阻R2的一端接反向保护电阻Rbb的另一端；所述第一稳压管D1的正极接第一电阻R1的另一端、第一PMOS管P1的栅极和第三PMOS管P3的栅极，其负极接第一PMOS管P1的源极和第三PMOS管P3的源极；第六二极管D6的负极接反向保护电阻Rbb的另一端，其正极接第五二极管D5的负极；第五二极管D5的正极接第一PMOS管P1的漏极以及IN引脚；所述第二稳压管D2的正极接第二电阻R2的另一端、第二PMOS管P2的栅极和第四PMOS管P4的栅极，其负极接第二PMOS管P2的源极和第四PMOS管P4的源极；第八二极管D8的负极接反向保护电阻Rbb的另一端，其正极接第七二极管D7的负极；第七二极管D7的正极接第二PMOS管P2的漏极以及IS引脚；第三PMOS管P3的漏极、第四PMOS管P4的漏极、电流上拉单元的输入端、电流下拉单元的输入端连接为一点。2.根据权利要求1所述可实现反向电源保护的智能高侧开关芯片，其特征在于：所述电流上拉单元包括第三二极管D3和第一场效应管N1；所述电流下拉单元包括第四二极管D4、第二场效应管N2、第三电阻R3、第五开关管N5和第六开关管N6；第三PMOS管P3的漏极、第四PMOS管P4的漏极、第三二极管D3的正极、第四二极管D4的正极连接为一点；所述第三二极管D3的负极接第一场效应管N1的漏极；第一场效应管N1的栅极和源极接功率MOS管的栅极；所述第四二极管D4的负极接第二场效应管N2的漏极；第二场效应管N2的栅极和源极接第五开关管N5的栅极；第五开关管N5的漏极接第六开关管N6的栅极及功率MOS管的栅极；第六开关管N6的漏极接功率MOS管的栅极；第五开关管N5的源极和第六开关管N6的源极接OUT引脚；所述第三电阻...

【专利技术属性】
技术研发人员：熊平，杨世红，余远强，丁永强，齐玥，
申请(专利权)人：陕西亚成微电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：