開關管控制電路制造技術

本發明專利技術公開了一種開關管控制電路，應用于一供電電路中，所述供電電路包括一功率開關管，其特征在于，在所述功率開關管第一端電壓與第二端電壓的電壓差小于第一閾值時，使得所述功率開關管間歇式地工作在可變電阻區，在此期間，若所述功率開關管第一端電壓與第二端電壓的電壓差達到某一閾值，則使所述功率開關管工作在完全導通狀態；若所述功率開關管第一端電壓與第二端電壓的電壓差達不到某一閾值，則使所述功率開關管工作在關斷狀態。因此，在不增加額外pin腳的情況下，能夠實現負載情況檢測，由此可以得到準確的開關管控制信號，且具有較低的功率損耗。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種電力電子技術，更具體地說，涉及一種應用于電子設備中的開關管控制電路。
技術介紹
在USB 0TG(USB On-The-Go)、USB PD等運用場合，通常要求系統在確認負載(即外部Power Supply)有效連接之后才建立功率路徑，即開啟功率開關管(功率開關管M)，而在負載斷開連接的時候關閉功率開關管。這樣子可以確保系統的安全性?，F有技術中，對于供電電路中功率開關管的控制，通常存在以下的方式:1、使用一個0N/0FF腳進行開關控制。如圖1所示，這種方法通過0N/0FF腳進行功率開關管Μ的導通和關斷控制，而0N/0FF腳接收的是外部的系統控制信號。這種方法的缺點在于:1)增加了芯片的管腳數，不利于小型化的設計要求；2)需要增加額外的主控芯片或是電路進行0N/0FF管腳的控制，提高了成本。2、檢測經過功率開關管Μ的電流，用以判斷負載的大小，并決定功率開關管Μ的工作狀態。這種方法一般內部需要增加精度較高的電流檢測電路，以準確判斷負載的情況，這也給系統設計帶來較大的不便。
技術實現思路
有鑒于此，本專利技術提供了一種開關管控制電路，應用于供電電路中，以解決現有技術中，只能通過外部系統控制或者內部增加電流檢測電路才能決定負載情況，從而判斷功率開關管工作狀態的問題。本專利技術提供一種開關管控制電路，應用于一供電電路中，所述供電電路包括一功率開關管，其特征在于，所述開關管控制電路包括:比較電路，用以比較所述功率開關管第一端電壓與第二端電壓的電壓差和第一閾值，以及比較所述功率開關管第一端電壓與第二端電壓的電壓差和第二閾值，輸出比較信號;邏輯電路，用以根據所述比較信號和一時鐘信號，生成開關管控制信號，所述開關管控制信號用于控制所述功率開關管的開關狀態；其中，在所述功率開關管完全導通時，當所述功率開關管第一端電壓與第二端電壓的電壓差小于所述第一閾值時，使得所述功率開關管間歇式地工作在可變電阻區，在所述功率開關管工作在可變電阻區期間，若所述功率開關管第一端電壓與第二端電壓的電壓差達到預定值，則使得所述功率開關管工作在完全導通狀態；若所述功率開關管第一端電壓與第二端電壓的電壓差達不到預定值，則使得所述功率開關管工作在關斷狀態；在所述功率開關管完全導通時，當所述功率開關管第一端電壓與第二端電壓的電壓差大于所述第一閾值時，使得所述功率開關管一直工作在完全導通狀態。優選地，所述第二閾值大于所述第一閾值，所述預定值為第二閾值。優選地，所述比較電路包括:第一比較器，其反相輸入端接至所述功率開關管的第一端，同相輸入端通過一電壓值為第一閾值的固定電壓源接至所述功率開關管的第二端，輸出第一比較信號；第二比較器，其反相輸入端接至所述功率開關管的第一端，同相輸入端通過一電壓值為第二閾值的固定電壓源接至所述功率開關管的第二端，輸出第二比較信號。優選地，所述邏輯電路包括:觸發電路，用以接收所述第一比較信號、時鐘信號和第二比較信號，輸出邏輯信號;控制信號生成電路，用以根據所述邏輯信號，生成開關管控制信號。優選地，所述觸發電路為一 D觸發器，所述D觸發器的D輸入端接收所述第一比較信號，時鐘輸入端接收所述時鐘信號，復位端接收所述第二比較信號，輸出端輸出所述邏輯信號。優選地，所述第二閾值等于所述第一閾值，所述預定值為所述第一閾值。優選地，所述比較電路包括:第三比較器，其反相輸入端接至所述功率開關管的第一端，同相輸入端通過一電壓值為第一閾值的固定電壓源接至所述功率開關管的第二端，輸出第三比較信號。優選地，所述邏輯電路包括:觸發電路，用以接收所述第三比較信號和時鐘信號，輸出邏輯信號；控制信號生成電路，用以根據所述邏輯信號，生成開關管控制信號。優選地，所述觸發電路為一 D觸發器，所述D觸發器的D輸入端和復位端均接收所述第三比較信號，時鐘輸入端接收所述時鐘信號，輸出端輸出所述邏輯信號。優選地，所述控制信號生成電路包括:第一電流源，第一端接至一電壓源，第二端與第一開關的第一端相連；第一開關，為P型場效應晶體管，其第二端與第二電流源的第一端相連；第二電流源，第二端與第二開關的第一端相連；第二開關，為N型場效應晶體管，其第二端接至控制地；在所述第一開關的第二端和第二電流源的第一端的公共節點，輸出所述開關管控制信號。優選地，所述第一開關和第二開關均受控于所述邏輯信號，當所述第一開關導通時，所述第二開關關斷，此時利用所述第一電流源將所述開關管控制信號抬高，用以使得所述功率開關管工作在完全導通狀態；當所述第二開關導通時，所述第一開關關斷，此時利用第二電流源將所述開關管控制信號降低，用以使得所述功率開關管工作在可變電阻區或者關斷狀態。本專利技術技術的開關管控制電路，通過在功率開關管導通的時候，間歇式地降低開關管控制信號，使功率開關管工作在可變電阻區，若系統有負載接入，則功率開關管第一端電壓與第二端電壓的電壓差會隨著開關管控制信號的降低而漸漸變大，當達到預定值時，功率開關管重新完全導通；若系統沒有負載接入(或是接入非常輕的負載)，則功率開關管第一端電壓與第二端電壓的電壓差將不會超過預定值，功率開關管會正常關斷。因此，本專利技術提供的開關管控制電路，在不增加額外開關控制pin腳的情況下，能夠實現精準的負載檢測，由此可以得到準確的開關管控制信號，且具有較低的功率損耗。【附圖說明】為了更清楚地說明本專利技術實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本專利技術的實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據提供的附圖獲得其他的附圖。圖1為現有技術中的開關管控制電路的結構圖；圖2為本專利技術實施例一的開關管控制電路的結構圖；圖3為本專利技術實施例一的功率開關管的等效電路圖；圖4為本專利技術實施例一的邏輯電路的電路示意圖；圖5為本專利技術實施例一的開關管控制電路的工作波形圖；圖6為本專利技術實施例二的開關管控制電路的結構圖；圖7為本專利技術實施例二的邏輯電路的電路示意圖；圖8為本專利技術實施例二的開關管控制電路的工作波形圖；【具體實施方式】以下基于實施例對本專利技術進行描述，但是本專利技術并不僅僅限于這些實施例。在下文對本專利技術的細節描述中，詳盡描述了一些特定的細節部分。對本領域技術人員來說沒有這些細節部分的描述也可以完全理解本專利技術。為了避免混淆本專利技術的實質，公知的方法、過程、流程、元件和電路并沒有詳細敘述。此外，本領域普通技術人員應當理解，在此提供的附圖都是為了說明的目的，并且附圖不一定是按比例繪制的。同時，應當理當前第1頁1 2 3 4 本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種開關管控制電路，應用于一USB供電電路中，所述供電電路包括一功率開關管，其特征在于，所述開關管控制電路包括：比較電路，用以比較所述功率開關管第一端電壓與第二端電壓的電壓差和第一閾值，以及比較所述功率開關管第一端電壓與第二端電壓的電壓差和第二閾值，輸出比較信號；邏輯電路，用以根據所述比較信號和一時鐘信號，生成開關管控制信號，所述開關管控制信號用于控制所述功率開關管的開關狀態；其中，在所述功率開關管完全導通時，當所述功率開關管第一端電壓與第二端電壓的電壓差小于所述第一閾值時，使得所述功率開關管間歇式地工作在可變電阻區，在所述功率開關管工作在可變電阻區期間，若所述功率開關管第一端電壓與第二端電壓的電壓差達到預定值，則使得所述功率開關管工作在完全導通狀態；若所述功率開關管第一端電壓與第二端電壓的電壓差達不到預定值，則使得所述功率開關管工作在關斷狀態；在所述功率開關管完全導通時，當所述功率開關管第一端電壓與第二端電壓的電壓差大于所述第一閾值時，使得所述功率開關管一直工作在完全導通狀態。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：李俊杰，蔡勇斌，
申請(專利權)人：矽力杰半導體技術杭州有限公司，
類型：發明
國別省市：浙江;33