本申请涉及一种高边开关，包括欠压检测单元，配置为对所述高边开关的电源信号与预设阈值进行比较，并根据比较结果输出欠压保护信号；功率晶体管，其第一极与电源耦合，接收所述高边开关的电源信号，第二极与外部负载耦合；控制模块，耦合到所述功率晶体管的控制极，其至少包括下拉单元；缓冲模块，耦合在所述高边开关的电源信号与所述控制模块的输入端之间，配置为接收所述电源信号并向所述控制模块提供经缓冲的电源信号；过压保护单元，所述过压保护单元耦合在所述电源与地之间，配置为在所述电源与所述地之间的电压大于过压阈值电压时，所述过压保护单元开始泄放所述电源与所述地之间的电压；本申请还公开了一种包括如前述高边开关的电子设备。高边开关的电子设备。高边开关的电子设备。
【技术实现步骤摘要】
一种高边开关设计
[0001]本申请涉及电气控制领域，特别地涉及一种高边开关设计。
技术介绍
[0002]高边开关是一种在生产制造中应用较为普遍的开关电路，高边开关能够节约成本，可以实现经济高效的高电流负载控制，在汽车控制以及工业照明等电子设备里有着广泛的应用。
[0003]在高边开关需要驱动的负载中包括感性负载以及阻性负载时，在高边开关关断后感性负载中仍然会有电流续流。如果电感负载中的续流电流无法在需要的时间段内停止，那么负载例如继电器就无法在需要的时间段内停止工作，可能造成外部设备或系统电路的损坏。在现有技术中，人们往往会忽略续流电流泄放时间太长造成的器件安全问题。由于该问题更多出现在异常工作状态下，如设备出现故障或汽车发生碰撞，此时若不在短时间内让续流电流泄放完毕将继电器断开，可能会造成严重的后果，例如电池起火。在外部电路中进行补偿又有可能影响其他电路的正常工作。因此，需要一种在高边开关工作异常需要快速关断时不对高边开关和外部设备造成功能性损伤的情况的同时，有效保证感性负载中的电流续流快速泄放的高边开关电路。
技术实现思路
[0004]针对现有技术中存在的技术问题，本申请提出了一种高边开关，其特征在于，包括欠压检测单元，配置为对所述高边开关的电源信号与预设阈值进行比较，并根据比较结果输出欠压保护信号；功率晶体管，其第一极与电源耦合，接收所述高边开关的电源信号，第二极与外部负载耦合；控制模块，耦合到所述功率晶体管的控制极，其至少包括下拉单元，配置为在所述欠压保护信号的控制下利用所述下拉单元对所述功率晶体管的控制极电压进行下拉；缓冲模块，耦合在所述高边开关的电源信号与所述控制模块的输入端之间，配置为在所述电源信号低于外部电源提供的电源电压时，接收所述电源信号并向所述控制模块提供经缓冲的电源信号，所述经缓冲的电源信号的值高于所述电源信号；过压保护单元，耦合在所述电源和地之间，配置为在所述电源与所述地之间的电压大于过压阈值电压时，所述过压保护单元开始工作，泄放所述电源与所述地之间的电压。
[0005]特别的，所述控制模块还包括驱动单元，所述驱动单元配置为接收所述经缓冲的电源信号，并为所述下拉单元以及所述功率晶体管的栅极提供驱动电压。
[0006]特别的，所述下拉单元包括第一受控电流源，所述第一受控电流源耦合在所述功率晶体管的控制极和第二极之间，受所述控制模块的控制下拉所述功率晶体管的控制极电压。
[0007]特别的，所述下拉单元包括耦合在所述功率晶体管控制极和第二极之间的第一受控电流源，当所述电源信号低于所述预设阈值时所述欠压保护信号有效，所述第一受控电流源开始工作，下拉所述功率晶体管的控制极电压。
[0008]特别的，所述缓冲模块包括彼此串联的第一缓冲二极管和第一缓冲电容，所述第一缓冲二极管的阳极配置为接收所述电源信号，阴极与所述第一缓冲电容的一端耦合，所述第一缓冲电容的另一端接地；所述第一缓冲二极管的阴极还与所述驱动单元的输入端耦合配置为输出所述经缓冲的电源信号至所述驱动单元。
[0009]特别的，所述欠压检测单元包括比较器，所述比较器负输入端配置为接收所述电源信号，正输入端配置为接收具有所述预设阈值的参考信号，输出端与所述控制模块耦合。
[0010]特别的，所述高边开关还包括二极管，其阳极耦合到所述功率晶体管的第二极，其阴极耦合到所述功率晶体管的控制极。
[0011]特别的，所述缓冲模块包括第二缓冲二极管，所述第二缓冲二极管的阳极配置为接收所述电源信号，阴极与所述引出装置耦合；所述第二缓冲二极管的阴极还与所述驱动单元的输入端耦合，输出所述经缓冲的电源信号至所述驱动单元；所述第二缓冲二极管的阴极配置为与片外第二缓冲电容的一端耦合，所述第二缓冲电容的另一端接地。
[0012]特别的，所述缓冲模块包括缓冲模块内置电源(Vcc),第三缓冲二极管(Ep1)和第三缓冲电容(Cp1)，所述第三缓冲二极管(Ep1)的阳极耦合到所述缓冲模块内置电源(Vcc)的阳极并配置为接收所述电源信号，所述第三缓冲二极管(Ep1)的阴极耦合到所述第三缓冲电容(Cp1)的第一端，所述第三缓冲电容(Cp1)的第二端通过第一缓冲开关(Sp1)耦合到所述缓冲模块内置电源(Vcc)的阴极；所述缓冲模块还包括第四缓冲二极管(Ep2)和第四缓冲电容(Cp2)，所述第四缓冲二极管(Ep2)阳极与所述第三缓冲二极管(Ep1)的阴极耦合，所述第四缓冲二极管(Ep2)的阴极与所述第四缓冲电容(Cp2)的第一端耦合，所述第四缓冲电容(Cp2)的第二端通过第二缓冲开关(Sp2)与所述第三缓冲电容(Cp1)的第二端耦合，所述第四缓冲电容(Cp2)的第二端还与所述控制模块耦合，配置为向所述控制模块输出所述经缓冲的电源信号；其中在所述时钟信号为高电平时，所述第一缓冲开关(Sp1)闭合，所述第二缓冲开关(Sp2)断开，所述第三缓冲电容(Cp1)储电；在所述时钟信号为低电平时，所述第一缓冲开关(Sp1)断开，所述第二缓冲开关(Sp2)闭合，所述第三缓冲电容(Cp1)放电，所述第四缓冲电容(Cp2)储电，并向所述控制模块输出经缓冲的电源信号。
[0013]本申请还提出了一种包含如前述高边开关的电子设备。
[0014]通过采用本申请的方案，可以有效改善在外部停止供电时高边开关中的功率晶体管无法及时关断、并且高边开关的输出无法变为负值从而协助感性负载电流泄放的问题。通过对特定情况进行特定保护结构的设计与控制，减小异常工作状态对整体电路其他模块的影响，同时缩减了为了保护高边开关及部分电路而修改整体外部电路的工艺和制造成本，让高边开关的保护方法更为普遍适用。
附图说明
[0015]下面，将结合附图对本申请的优选实施方式进行进一步详细的说明，其中：
[0016]图1A是现有的一种高边开关的电路结构示意图；
[0017]图1B是如图1A所示的高边开关的输入电压下降时电路工作的时序图；
[0018]图2A是根据本申请的一个实施例的高边开关的结构示意图；
[0019]图2B是根据本申请的一个实施例的高边开关的电路结构示意图；
[0020]图2C是如图2B所示的一个实施例的高边开关的电路工作时序图；
[0021]图2D是根据本申请的另一个实施例的高边开关的电路结构示意图；
[0022]图3A是根据本申请的又一个实施例的高边开关的电路结构示意图；
[0023]图3B是如图3A所示的实施例中的缓冲模块电路结构示意图；以及
[0024]图4是根据本申请的又一个实施例的高边开关的电路结构示意图。
具体实施方式
[0025]为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
[0本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种高边开关，其特征在于，包括：欠压检测单元，配置为对所述高边开关的电源信号与预设阈值进行比较，并根据比较结果输出欠压保护信号；功率晶体管，其第一极与电源耦合，接收所述高边开关的电源信号，第二极与外部负载耦合；控制模块，耦合到所述功率晶体管的控制极，其至少包括下拉单元，配置为在所述欠压保护信号的控制下利用所述下拉单元对所述功率晶体管的控制极电压进行下拉；缓冲模块，耦合在所述高边开关的电源信号与所述控制模块的输入端之间，配置为在所述电源信号低于外部电源提供的电源电压时，接收所述电源信号并向所述控制模块提供经缓冲的电源信号，所述经缓冲的电源信号的值高于所述电源信号；过压保护单元，耦合在所述电源和地之间，配置为在所述电源与所述地之间的电压大于过压阈值电压时，所述过压保护单元开始工作，泄放所述电源与所述地之间的电压。2.根据权利要求1所述的高边开关，所述控制模块还包括驱动单元，所述驱动单元配置为接收所述经缓冲的电源信号，并为所述下拉单元以及所述功率晶体管的栅极提供驱动电压。3.根据权利要求2所述的高边开关，其中所述下拉单元包括第一受控电流源，所述第一受控电流源耦合在所述功率晶体管的控制极和第二极之间，受所述控制模块的控制下拉所述功率晶体管的控制极电压。4.根据权利要求2所述的高边开关，其中所述下拉单元包括耦合在所述功率晶体管控制极和第二极之间的第一受控电流源，当所述电源信号低于所述预设阈值时所述欠压保护信号有效，所述第一受控电流源开始工作，下拉所述功率晶体管的控制极电压。5.根据权利要求1所述的高边开关，其中所述缓冲模块包括彼此串联的第一缓冲二极管和第一缓冲电容，所述第一缓冲二极管的阳极配置为接收所述电源信号，阴极与所述第一缓冲电容的一端耦合，所述第一缓冲电容的另一端接地；所述第一缓冲二极管的阴极还与所述驱动单元的输入端耦合配置为输出所述经缓冲的电源信号至所述驱动单元。6.根据权利要求1所述的高边开关，其中所述欠压检测单元包括比较器，所述比较器负输入端配置为接收所述电源信号，正输入端配置为接收具有所述预设阈值的参考信号，输出端与所述控制模块耦合。7.根据权利要求1所述的高...
【专利技术属性】
技术研发人员：叶正煜，
申请(专利权)人：瓴芯电子科技无锡有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。