场效应管的开关电路、控制方法及芯片技术

本发明专利技术实施例公开了场效应管的开关电路、控制方法及芯片，其中，开关电路包括电荷泵、场效应管和开启度检测电路；所述开启度检测电路用于检测所述场效应管的栅极的电压。当需要控制所述场效应管导通时，所述电荷泵以开启电流向所述场效应管的栅极进行充电，以控制所述场效应管导通；若所述开启度检测电路检测到所述场效应管的栅极的电压大于栅极电压阈值，所述电荷泵从以所述开启电流，转变为以维持电流向所述场效应管的栅极进行充电，以维持所述场效应管保持导通；其中，所述维持电流小于所述开启电流。本发明专利技术实施例兼顾了场效应管的打开速度和功耗。度和功耗。度和功耗。

【技术实现步骤摘要】
场效应管的开关电路、控制方法及芯片


[0001]本专利技术涉及场效应管
，具体涉及场效应管的开关电路、控制方法及芯片。

技术介绍

[0002]场效应管广泛应用在集成电路当中。
[0003]已知技术中，当需要开启场效应管时，通过驱动电路将场效应管的栅极电压加载至某一高电平，从而打开场效应管；当需要关断场效应管时，通过驱动电路将场效应管的栅极电压拉低至0，从而关断场效应管。
[0004]然而，该驱动电路将该场效应管维持在导通状态时，其功耗较大。

技术实现思路

[0005]基于上述现状，本专利技术实施例的主要目的在于提供场效应管的开关电路、控制方法及芯片，以兼顾场效应管的打开速度和功耗。
[0006]为实现上述目的，本专利技术的实施例采用如下技术方案：
[0007]一种场效应管的开关电路，包括电荷泵和场效应管，还包括开启度检测电路；所述开启度检测电路用于检测所述场效应管的栅极的电压。当需要控制所述场效应管导通时，所述电荷泵以开启电流向所述场效应管的栅极进行充电，以控制所述场效应管导通；若所述开启度检测电路检测到所述场效应管的栅极的电压大于栅极电压阈值，所述电荷泵从以所述开启电流，转变为以维持电流向所述场效应管的栅极进行充电，以维持所述场效应管保持导通；其中，所述维持电流小于所述开启电流。
[0008]一种场效应管的开关电路的控制方法，所述开关电路包括电荷泵和场效应管，所述开关电路还包括开启度检测电路，用于检测所述场效应管的栅极的电压。当需要控制所述场效应管导通时，所述电荷泵以开启电流向所述场效应管的栅极进行充电，以控制所述场效应管导通；若所述开启度检测电路检测到所述场效应管的栅极的电压大于栅极电压阈值，所述电荷泵从以所述开启电流，转变为以维持电流向所述场效应管的栅极进行充电，以维持所述场效应管保持导通；其中，所述维持电流小于所述开启电流。
[0009]一种芯片，包括任一所述的场效应管的开关电路。
[0010]本实施例中，由于开启电流较大，因此，能够在较短的时间内完成对场效应管的栅极的充电，从而更快打开场效应管；而在打开场效应管后，以更小的维持电流维持场效应管的导通，则可以降低电路的功耗，因此，本实施例兼顾了场效应管的打开速度和功耗。
[0011]本专利技术的其他有益效果，将在具体实施方式中通过具体技术特征和技术方案的介绍来阐述，本领域技术人员通过这些技术特征和技术方案的介绍，应能理解所述技术特征和技术方案带来的有益技术效果。
附图说明
[0012]以下将参照附图对本专利技术的优选实施方式进行描述。图中：
[0013]图1为根据本专利技术的一种优选实施方式的场效应管的开关电路；
[0014]图2为根据本专利技术的另一种优选实施方式的场效应管的开关电路；
[0015]图3为根据本专利技术的另一种优选实施方式的场效应管的开关电路；
[0016]图4为根据本专利技术的另一种优选实施方式的场效应管的开关电路；
[0017]图5为根据本专利技术的另一种优选实施方式的场效应管的开关电路；
[0018]图6为根据本专利技术的另一种优选实施方式的场效应管的开关电路；
[0019]图7为本专利技术的一种优选实施方式中NMOS场效应管的栅极的寄生电容大小与不同的栅源电压之间的关系曲线图；
[0020]图8为根据本专利技术的另一种优选实施方式的场效应管的开关电路；
[0021]图9为根据本专利技术的另一种优选实施方式的场效应管的开关电路；
[0022]图10为根据本专利技术的另一种优选实施方式的场效应管的开关电路。
具体实施方式
[0023]以下基于实施例对本专利技术进行描述，但是本专利技术并不仅仅限于这些实施例。在下文对本专利技术的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分，为了避免混淆本专利技术的实质，公知的方法、过程、流程、元件并没有详细叙述。
[0024]此外，本领域普通技术人员应当理解，在此提供的附图都是为了说明的目的，并且附图不一定是按比例绘制的。
[0025]除非上下文明确要求，否则整个说明书和权利要求书中的“包括”、“包含”等类似词语应当解释为包含的含义而不是排他或穷举的含义；也就是说，是“包括但不限于”的含义。
[0026]在本专利技术的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本专利技术的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
[0027]图1是本专利技术一种实施例的场效应管的开关电路，该开关电路可以应用于各种电子设备的电路中，例如集成电路或者分立元件的电路中。场效应管Ms可以是功率型或非功率型场效应管，可以是N沟道型或者P沟道型场效应管。该开关电路包括电荷泵100、场效应管Ms和开启度检测电路200；其中，场效应管Ms的电流输入端连接输入端Vin，用于输入输入电压，场效应管Ms的电流输出端连接输出端Vout，用于输出输出电压；电荷泵100的输出端连接场效应管Ms的栅极Vgate；输入端可以连接电源，输出端可以连接后级电路；开启度检测电路200用于检测场效应管Ms的栅极的电压；场效应管Ms的栅极的寄生电容为Cpar。
[0028]当需要控制场效应管Ms导通时，电荷泵100以开启电流向场效应管Ms的栅极进行充电，以控制所述场效应管导通，场效应管Ms的栅极的电压逐渐升高；另外，开启度检测电路200开始检测场效应管Ms的栅极的电压，若开启度检测电路200检测到场效应管Ms的栅极的电压大于栅极电压阈值，则电荷泵100从以开启电流，转变为以维持电流向场效应管Ms的栅极进行充电，以维持场效应管Ms保持导通；其中，维持电流小于开启电流；该栅极电压阈值是可以使场效应管Ms导通的电压。在一些实施例中，场效应管Ms为NMOS场效应管，由于场效应管Ms的源极的电压为输入电压，因此该栅极电压阈值是在该输入电压基础上加上一个偏移电压，例如该偏移电压可以是2倍的场效应管Ms的开启阈值Vth。本实施例中，由于开启
电流较大，因此，能够在较短的时间内完成对场效应管Ms的栅极的充电，从而更快打开场效应管Ms；而在打开场效应管Ms后，以更小的维持电流维持场效应管Ms的导通，则可以降低电路的功耗，也就是说，本实施例兼顾了场效应管Ms的打开速度和功耗。
[0029]图2是本专利技术另一种实施例的场效应管的开关电路，该开关电路包括控制模块300，开启度检测电路200包括开启度检测单元和检测开关S3。当需要控制场效应管Ms关断时，检测开关S3关断，以使开启度检测电路200关断并停止检测场效应管Ms的栅极的电压。当需要控制场效应管Ms导通时，检测开关S3导通，以使开启度检测电路200导通并开始检测场效应管Ms的栅极的电压；若场效应管Ms的栅极被充电至小于栅极电压阈值的电压，检测开关S3保持导通，以控制开启度检测电路200保持检测场效应管Ms的栅极的电压；若场效应管Ms的栅极被充电至大于栅极电压阈值的电压，开启度检测电路200还可以停止检测场效应管Ms的栅极的电压；例如，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种场效应管的开关电路，包括电荷泵和场效应管，其特征在于，还包括开启度检测电路；所述开启度检测电路用于检测所述场效应管的栅极的电压；当需要控制所述场效应管导通时，所述电荷泵以开启电流向所述场效应管的栅极进行充电，以控制所述场效应管导通；若所述开启度检测电路检测到所述场效应管的栅极的电压大于栅极电压阈值，所述电荷泵从以所述开启电流，转变为以维持电流向所述场效应管的栅极进行充电，以维持所述场效应管保持导通；其中，所述维持电流小于所述开启电流。2.根据权利要求1所述的开关电路，其特征在于，所述开启度检测电路包括检测开关；当需要控制所述场效应管关断时，所述检测开关关断，以使所述开启度检测电路关断并停止检测所述场效应管的栅极的电压；当需要控制所述场效应管导通时，所述检测开关导通，以使所述开启度检测电路导通并开始检测所述场效应管的栅极的电压，若所述场效应管的栅极被充电至小于所述栅极电压阈值的电压，所述检测开关保持导通，以控制所述开启度检测电路保持检测所述场效应管的栅极的电压，若所述场效应管的栅极被充电至大于所述栅极电压阈值的电压，所述检测开关关断，以控制所述开启度检测电路停止检测所述场效应管的栅极的电压。3.根据权利要求2所述的开关电路，其特征在于，若所述场效应管的栅极被充电至大于所述栅极电压阈值的电压，所述开启度检测电路停止检测所述场效应管的栅极的电压。4.根据权利要求3所述的开关电路，其特征在于，所述开启度检测电路还包括第一检测PMOS管、第二检测PMOS管和检测电阻；所述第一检测PMOS管的源极连接所述场效应管的栅极，所述第一检测PMOS管的漏极分别与自身的栅极、以及所述第二检测PMOS管的源极连接，所述第二检测PMOS管的栅极连接所述场效应管的源极，漏极通过所述检测电阻接地；若所述检测电阻的电压为高电平，则判定所述场效应管的栅极的电压大于所述栅极电压阈值，若所述检测电阻的电压为低电平，则判定所述场效应管的栅极的电压小于所述栅极电压阈值。5.根据权利要求1所述的开关电路，其特征在于，还包括电流源，所述电荷泵用于向所述电流源提供所需电流；所述电流源包括用于提供第一参考电流的第一参考支路、用于提供第二参考电流的第二参考支路、以及输出支路，其中，所述第一参考电流小于第二参考电流；当需要控制所述场效应管关断时，所述输出支路复制所述第一参考电流作为所述维持电流，以向钳位电路提供进行钳位所需的电流，所述钳位电路将所述场效应管的栅极钳位在使所述场效应管处于关断状态的电压；当需要控制所述场效应管导通时，若所述场效应管的栅极的电压小于所述栅极电压阈值，所述输出支路复制所述第一参考电流和第二参考电流之和作为所述开启电流，若所述场效应管的栅极被充电至大于所述栅极电压阈值的电压，所述输出支路复制所述第一参考电流作为所述维持电流，以维持所述场效应管导通。
6.根据权利要求4所述的开关电路，...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗冬哲，蔡月冰，刘勇，
申请(专利权)人：深圳市思远半导体有限公司，
类型：发明
国别省市：