驱动电路与电子设备转让专利
申请号 : CN202010979392.6
文献号 : CN112133238B
文献日 : 2021-07-09
发明人 : 黄雷
申请人 : 上海爻火微电子有限公司
摘要 :
权利要求 :
1.一种驱动电路,其特征在于,所述驱动电路连接电源通道,所述电源通道包括依次连接的电源输入端、第一场效应管与负载,所述驱动电路包括:控制模块、第一开关以及选择模块;
所述第一开关的第一端连接所述第一场效应管的栅极;
所述控制模块的输出端连接所述第一开关的第一端,所述控制模块用于输出第一栅极控制信号,以在所述第一开关关断时控制所述第一场效应管导通;
所述选择模块的两个输入端分别连接所述电源输入端和地端,所述选择模块的输出端连接所述第一开关的第二端,所述选择模块用于选择所述电源输入端和地端输入的信号中电压较低的信号作为第二栅极控制信号输出,以在所述第一开关导通时控制所述第一场效应管关断;
所述驱动电路还包括:第三开关;
所述第三开关的第一端连接所述第一场效应管的源极,所述第三开关的第二端连接所述第一开关的第一端;
所述第三开关与所述第一开关能够在所述第一场效应管从导通状态切换为关断状态时从关断状态切换为导通状态。
2.如权利要求1所述的驱动电路,其特征在于,所述驱动电路还包括:第二开关;
所述第二开关连接于所述控制模块的输出端与所述第一开关的第一端之间。
3.如权利要求2所述的驱动电路,其特征在于,所述第一开关的第一端连接受控电路,以向所述受控电路输出逻辑电平信号,所述逻辑电平信号包括逻辑高电平信号;
所述第一开关的第一端还连接上拉电路,所述上拉电路用于在所述第一开关和所述第二开关均关断时通过所述第一开关的第一端输出逻辑高电平信号。
4.如权利要求2所述的驱动电路,其特征在于,所述第一开关的第一端连接复位电路,以在所述第一开关导通、所述第二开关关断时向所述复位电路输出低电平信号,所述低电平信号用于控制所述复位电路的复位。
5.如权利要求1所述的驱动电路,其特征在于,所述电源通道还包括第二场效应管;
所述第二场效应管的栅极与所述第一场效应管的栅极连接,所述第二场效应管的源极与所述第一场效应管的源极连接,所述第二场效应管的漏极连接所述电源输入端;所述第一场效应管的漏极连接所述负载。
6.如权利要求1所述的驱动电路,其特征在于,所述控制模块与所述选择模块集成于同一芯片中。
7.如权利要求6所述的驱动电路,其特征在于,所述第一场效应管为所述芯片的外置场效应管。
8.如权利要求1所述的驱动电路,其特征在于,所述控制模块为电荷泵;
所述控制模块的两个输入端分别连接所述电源输入端和所述第一场效应管的源极。
9.一种电子设备,其特征在于,包括权利要求1至8任一项所述的驱动电路与电源通道。
说明书 :
驱动电路与电子设备
技术领域
背景技术
管、或开关管等),如NMOS(N‑Metal‑Oxide‑Semiconductor),当场效应管导通时则为负载供
电,当场效应管关断时则停止为负载供电。而场效应管的导通与关断,则需要相应的驱动电
路来控制。
路无法控制场效应管关断,导致无法正常选择是否为负载进行供电。
发明内容
块、第一开关以及选择模块;
号中电压较低的信号作为第二栅极控制信号输出,以在所述第一开关导通时控制所述第一
场效应管关断。
述第一场效应管的漏极连接所述负载。
在电源输入端和地端输入的信号中选择电压较低的信号作为第二栅极控制信号输出,因
而,在电源输入端输入的电源输入信号的电压为比地信号的电压更低的负电压时,选择电
源输入信号作为第二栅极控制信号输出,在第一开关导通时,第二栅极控制信号可控制第
一场效应管正常关断,解决了在电源输入信号的电压为负电压的情况下,驱动电路无法正
常控制第一场效应管关断的问题,从而无论电源输入信号的电压为正电压还是负电压,都
可正常控制第一场效应管的导通与关断,从而正常控制电源通道的导通与关断。
一开关的第一端在上拉电路的上拉电压作用下输出逻辑高电平信号,第一开关导通时第一
开关的第一端可将由选择模块选择的地信号作为逻辑低电平信号,实现了驱动电路的部分
电路结构的复用。
可以将第一场效应管和第二场效应管的栅极电压瞬间拉低到源极信号电压,实现第一场效
应管和第二场效应管的快速关断,之后,再通过第一开关将将第一场效应管和第二场效应
管的栅极电压放电到地信号电压,如此,通过第一开关和第三开关的配合,既实现了降低对
选用场效应管的栅源耐压要求,又确保可以快速关断第一场效应管和第二场效应管,驱动
电路的性价比更高,也不对第一开关有过高的要求。
附图说明
发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动性的前提下,还可
以根据这些附图获得其他的附图。
具体实施方式
本发明中的实施例,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,都属于本发明保护的范围。
解这样使用的数据在适当情况下可以互换,以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在
这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外,术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形,
意图在于覆盖不排他的包含,例如,包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设
备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元,而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过
程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
排除电源通道2还设有其他开关、电阻等至少之一器件的方案,其中的开关可例如另一场效
应管。
的一端可直接或间接接地。
备。
的电流检测模块来控制。可选的,第一开关13的第一端可以直接作为驱动电路1的输出端,
或者,可以在第一开关13的第一端之后连接电阻等其他元器件之后作为驱动电路1的输出
端。
中电压较低的信号作为第二栅极控制信号Vmin输出,以在第一开关13导通时控制第一场效
应管21关断。
常是比第一场效应管21的源极端更大的电压值)。选择模块12的两个输入端分别接收电源
输入端22输入的电源输入信号VIN和地端GND输入的地信号,从电源输入信号VIN和地信号
之间选择电压较低的信号作为第二栅极控制信号Vmin输出。
的压差Vgs大于导通阈值,控制第一场效应管21导通,此时电源通道2导通,为负载23供电;
在第一开关13导通时,第二栅极控制信号Vmin作为输出控制信号VC输入至第一场效应管21
的栅极,由于第二栅极控制信号Vmin此时实际为地端GND输入的地信号,所以第一场效应管
21的栅极接地,控制第一场效应管21关断,此时电源通道2关断,停止为负载23供电。
的压差Vgs大于导通阈值,控制第一场效应管21导通,此时电源通道2导通,为负载23供电;
在第一开关13导通时,第二栅极控制信号Vmin作为输出控制信号VC输入至第一场效应管21
的栅极,由于第二栅极控制信号Vmin此时实际为电源输入端22输入的电源输入信号VIN,也
就是‑5V,因而第一场效应管21的栅极与源极的压差满足关断条件(压差为0),仍可正常地
控制第一场效应管21关断,此时电源通道2关断,停止为负载23供电。
为输出控制信号VC输入至第一场效应管21的栅极,地信号高于第一场效应管21此时的源极
信号Vsource电压,因而第一场效应管21的栅极与源极的压差无法满足关断条件,导致无法
正常的控制第一场效应管21关断。也就是说,如果没有选择模块12,在电源输入信号VIN的
电压为负电压的情况下,驱动电路1无法正常控制第一场效应管21关断,从而无法关断电源
输入端22到负载23之间的电源通道2。
22和地端GND,可以在电源输入端22和地端GND输入的信号中选择电压较低的信号作为第二
栅极控制信号Vmin输出,因而,在电源输入端22输入的电源输入信号VIN的电压为比地信号
的电压更低的负电压时,选择电源输入信号VIN作为第二栅极控制信号Vmin输出,在第一开
关13导通时,第二栅极控制信号Vmin可控制第一场效应管21正常关断,解决了在电源输入
信号VIN的电压为负电压的情况下,驱动电路1无法正常控制第一场效应管21关断的问题,
从而无论电源输入信号VIN的电压为正电压还是负电压,都可正常控制第一场效应管21的
导通与关断,从而正常控制电源通道2的导通与关断。
22;第一场效应管21的漏极连接负载23。
管24的栅极,两个场效应管的源极相连、栅极也相连,所以源极的电压是相同的,栅极电压
也是相同的,由于两者的栅极与源极的压差Vgs大于导通阈值,因而控制第一场效应管21和
第二场效应管24均导通,此时电源通道2导通,为负载23供电;在第一开关13导通时,第二栅
极控制信号Vmin作为输出控制信号VC输入至第一场效应管21和第二场效应管24的栅极,由
于第二栅极控制信号Vmin此时实际为地端GND输入的地信号,所以第一场效应管21和第二
场效应管24的栅极接地,控制第一场效应管21关断,此时电源通道2关断,停止为负载23供
电。
极,由于栅极与源极的压差Vgs大于导通阈值,控制第一场效应管21和第二场效应管24导
通,此时电源通道2导通,为负载23供电;在第一开关13导通时,第二栅极控制信号Vmin作为
输出控制信号VC输入至第一场效应管21和第二场效应管24的栅极,由于第二栅极控制信号
Vmin此时实际为电源输入端22输入的电源输入信号VIN,也就是‑5V,因而第一场效应管21
和第二场效应管24的栅极与源极的压差满足关断条件,仍可正常地控制第一场效应管21关
断,此时电源通道2关断,停止为负载23供电。
元器件,具体不做限定。
子中可以是控制第一场效应管21和第二场效应管24的导通与关断。可以理解,该芯片的作
用当然也不限于此,还可以用作其他用途。
线连接外置场效应管的栅极,如此,芯片内部可以不需集成场效应管,当然,芯片内部也可
以根据需要集成场效应管。
场效应管24的情况下,也是第二场效应管24的源极)。
二开关14。
要来设置。
是否为负载23供电,取决于第一开关13是否导通。
其他的功能,并且当前不需要为负载23供电,则可以将第二开关14关断,避免实现其他功能
与为负载23充电相冲突。
高电平信号。受控电路可以根据逻辑电平信号执行相应的操作,具体何种操作不做限定。
出,也不会影响逻辑电平输出端的输出。
可以根据逻辑电平输出端所需连接的逻辑电路来决定,比如可以为1.8V、3.3V、5V等,具体
不做限定。
平信号;在第一开关13导通的情况下,电源输入端22的输入信号的电压优选为正电压,如
此,选择模块12可以选择电压较低的地信号输出,作为逻辑低电平信号,通过第一开关13的
第一端输出该逻辑低电平信号。
逻辑电平需求而导通或关断,从而实现相应的逻辑控制。
设置第二开关14,就无法隔离第一栅极控制信号VGate,则无法实现所需的逻辑控制。
第一端,第一开关13关断时第一开关13的第一端在上拉电路的上拉电压作用下输出逻辑高
电平信号,第一开关13导通时第一开关13的第一端可将由选择模块12选择的地信号作为逻
辑低电平信号,实现了驱动电路1的部分电路结构的复用,以便同次芯片设计并量产的有限
管脚的产品可以兼顾各种系统级的应用,衍生出多种产品。
复位电路,在第一开关13的第一端输出低电平信号时,复位电路受控实现复位。
也不会影响逻辑电平输出端的输出。
通,电源输入端22的输入信号的电压优选为正电压,如此,选择模块12可以选择电压较低的
地信号输出,作为低电平信号,通过第一开关13的第一端输出该低电平信号至复位电路。
一开关13的第一端作为复位控制端,在不需要复位时第一开关13保持关断,在需要复位时
再控制第一开关13导通,使得第一开关13的第一端可将由选择模块12选择的地信号作为低
电平信号,实现了驱动电路1的部分电路结构的复用。
15。当然,图4示出的驱动电路1中包含了第二开关14,实际可以不包含第二开关14,具体不
做限定。
由其他电路模块来控制导通与关断,具体不做限定。
开关14可保持导通。
效应管21和第二场效应管24的源极与第一开关13的第一端(也就是栅极)之间,所以可以快
速地将第一场效应管21和第二场效应管24的栅极小电容上的电压放电到源极信号Vsource
电压,可以快速地使得输出控制信号VC电压与源极信号Vsource电压相等,从而满足关断条
件,快速地关断第一场效应管21和第二场效应管24,接着,第一开关13可以正常地将栅极剩
余的电压(与源极信号Vsource电压相等)放电到地信号电压。
从而避免第一开关13在某些应用场合中失去限流的功能。
管24的源极信号Vsource电压小于该输出控制信号VC的电压,使得第一场效应管21和第二
场效应管24导通;当需要关断第一场效应管21和第二场效应管24时,控制第一开关13导通,
直接将第一场效应管21和第二场效应管24的栅极电压拉到地信号的电压(即栅极直接接地
端GND),那么,在此挂断的瞬间,第一场效应管21和第二场效应管24的源极与栅极之间的压
差比较高(差不多为5V),这就对选用场效应管有了更高要求,需要保证场效应管的栅源极
耐压支持更宽电压范围,价格也就更贵。
三开关15同时关断时,通过第三开关15可以将第一场效应管21和第二场效应管24的栅极电
压瞬间拉低到源极信号Vsource电压,实现第一场效应管21和第二场效应管24的快速关断,
之后,再通过第一开关13将将第一场效应管21和第二场效应管24的栅极电压放电到地信号
电压,如此,通过第一开关13和第三开关15的配合,既实现了降低对选用场效应管的栅源耐
压要求,又确保可以快速关断第一场效应管21和第二场效应管24,驱动电路1的性价比更
高,也不对第一开关13有过高的要求。
图5示出的第一场效应管21和第二场效应管24为NMOS,可以理解,具体不限于此,在可实现
相同功能的情况下,也可以为其他的场效应管。
然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分或者全部技术特征进
行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术
方案的范围。