【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及模擬電路和半導(dǎo)體集成電路，具體地，涉及一種基于輸出瞬間掉電負載開關(guān)的快速關(guān)斷電路。
技術(shù)介紹
1、負載開關(guān)因節(jié)省空間、集成度高、效率高等優(yōu)勢被廣泛應(yīng)用于各種待機情況下耗電量大或需控制電源排序的系統(tǒng)中，如：手機、平板電腦等消費類電子產(chǎn)品與車規(guī)系統(tǒng)。對于負載開關(guān)而言，低導(dǎo)通阻抗是一個顯著的特征，而當(dāng)輸出瞬間掉電的過程中，即便有限流保護等功能模塊，也不足以響應(yīng)如此快速的過程，因而這部分壓差將不可避免的作用在低導(dǎo)通阻抗上，產(chǎn)生非常大的電流，燒毀電路器件，所以消除瞬間大電流顯得尤為重要，如此能夠保護電路，提高芯片壽命。
2、公開號為cn106209041a的中國專利，提出一種過流保護電路，對于低導(dǎo)通阻抗的負載開關(guān)而言，通常采樣nmos管作為功率管，同時利用電荷泵將功率管的柵端電位抬高，功率管寬長比較大，以此來保證低導(dǎo)通阻抗，當(dāng)輸出端瞬間掉電或者瞬間短路時，由于電路來不及響應(yīng)，功率管的柵端存在大的寄生電容，柵端電位不變，源端電位瞬間下降，即產(chǎn)生一個大電流，待功率管的柵端電位下降后，電流才可恢復(fù)正常，此時經(jīng)過的時間足以將器件燒壞。
3、傳統(tǒng)保護電路的思想是采樣輸出電流或電壓信號通過比較器與設(shè)定的電流信號或電壓信號進行比較，將輸出結(jié)果對功率管進行開環(huán)控制，或利用運放對功率管進行閉環(huán)控制。如：公開號為cn105577152a的中國專利提出開環(huán)控制的過流保護電路思想如圖1所示，利用功率管mn2比例采樣功率管mn1上的電流，流過電阻r1形成壓降，當(dāng)這個壓降大于設(shè)定的電流源104電流ib與電阻r2的乘積時，比較器1
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本專利技術(shù)提供了一種基于瞬間掉電負載開關(guān)的快速關(guān)斷電路，可以在輸出信號vout瞬間掉電或瞬間短路時，快速關(guān)閉n型功率管，使得n型功率管不會產(chǎn)生過大的瞬間電流從而燒毀電路，并且，本專利技術(shù)的快速關(guān)斷電路響應(yīng)速度更快，基本不耗費靜態(tài)功耗，且面積小，對瞬間電流的抑制效果好。
2、為實現(xiàn)上述技術(shù)目的，本專利技術(shù)采用如下技術(shù)方案：一種基于輸出瞬間掉電負載開關(guān)的快速關(guān)斷電路，包括：快速泄放模塊、掉電檢測模塊和n型功率管mn1；
3、所述n型功率管mn1用于負荷電流，將電流傳送給輸出信號vout；
4、當(dāng)n型功率管mn1的輸出掉電時，所述掉電檢測模塊用于快速檢測輸出信號vout的掉電狀態(tài)，并產(chǎn)生邏輯信號輸出到快速泄放模塊；
5、所述快速泄放模塊接收到掉電檢測模塊的邏輯信號，將n型功率管mn1的柵端電位迅速泄放并關(guān)斷，減小傳送給輸出信號vout的瞬間電流。
6、進一步地，所述掉電檢測模塊包括：掉電采樣模塊和邏輯觸發(fā)模塊，所述掉電采樣模塊用于采樣輸出信號vout的掉電狀態(tài)；所述邏輯觸發(fā)模塊將掉電采樣模塊采樣到的掉電狀態(tài)轉(zhuǎn)換為邏輯信號輸出，用于控制快速泄放模塊。
7、進一步地，所述掉電采樣模塊包括：第一電容c1、第一電流源、第二電流源、第一p型電流鏡mp1、第二p型電流鏡mp2、反相器和d觸發(fā)器，所述第一電流源的正極分別與第一p型電流鏡mp1的柵極、第一p型電流鏡mp1的漏極、第二p型電流鏡mp2的柵極、第一電容c1的上極板連接，所述第一電容c1的下極板與輸出信號vout連接，所述第一p型電流鏡mp1的源極、第二p型電流鏡mp2的源極均與電源電壓vin連接，所述第二p型電流鏡mp2的漏極分別與第二電流源的正極、d觸發(fā)器的d端、反相器的輸入端連接，所述反相器的輸出端與d觸發(fā)器的clk端連接，所述第一電流源的負極、第二電流源的負極均接地，所述d觸發(fā)器的反相輸出端與邏輯觸發(fā)模塊連接。
8、進一步地，所述邏輯觸發(fā)模塊包括：第一n型開關(guān)管mn5、第一p型開關(guān)管mp3、第三電流源、第二電容c2和或非門，所述第一p型開關(guān)管mp3的源極與第三電流源的負極連接，所述第三電流源的正極與電源電壓vin連接，所述第一p型開關(guān)管mp3的漏極、第一n型開關(guān)管mn5的漏極、第二電容c2的上極板均與或非門的第一輸入端連接，所述第一n型開關(guān)管mn5的源極、第二電容c2的下極板均接地，所述或非門的輸出端與快速泄放模塊連接。
9、進一步地，所述第一p型開關(guān)管mp3的柵極、第一n型開關(guān)管mn5的柵極、或非門的第二輸入端均與d觸發(fā)器的反相輸出端連接。
10、進一步地，所述快速泄放模塊包括：第四電流源、第一n型場效應(yīng)管mn6、第二n型場效應(yīng)管mn7、第一p型場效應(yīng)管mp4和第二p型場效應(yīng)管mp5，所述第四電流源的正極與第一n型場效應(yīng)管mn6的源極連接，所述第一n型場效應(yīng)管mn6的漏極分別與第一p型場效應(yīng)管mp4的柵極、第二p型場效應(yīng)管mp5的柵極連接，所述第一p型場效應(yīng)管mp4的源極與第二p型場效應(yīng)管mp5的源極連接，所述第二p型場效應(yīng)管mp5的漏極與輸出vout連接；所述第二n型場效應(yīng)管mn7的源極、第四電流源的負極均接地。
11、進一步地，所述第一p型場效應(yīng)管mp4的漏極、第二n型場效應(yīng)管mn7的漏極均與n型功率管mn1的柵極連接。
12、進一步地，所述第一n型場效應(yīng)管mn6的柵極、第二n型場效應(yīng)管mn7的柵極均與或非門的輸出端連接。
13、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本專利技術(shù)具有如下有益效果：本專利技術(shù)基于瞬間掉電負載開關(guān)的快速關(guān)斷電路的掉電檢測模塊通過第一電容對輸出信號vout進行采樣，避免使用大面積運算放大器的同時，只需較小的電流就可實現(xiàn)輸出掉電信號的快速采樣，相較于傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)為了加快采樣和觸發(fā)速度，需要較大的靜態(tài)功耗，本專利技術(shù)在增加較小靜態(tài)功耗與芯片面積的情況下，實現(xiàn)了輸出瞬間掉電快速關(guān)斷功能；同時，本專利技術(shù)通過掉電采樣模塊中p型電流鏡將第一電容采集到的電壓信號快速轉(zhuǎn)換為電流信號，并通過邏輯觸發(fā)模塊產(chǎn)生邏輯信號，使得快速泄放模塊能夠?qū)型功率管的柵極電位泄放至地電位，同時將n型功率管的柵極的柵極與源極通過電流路徑相接，加快其柵極電位的泄放，進而抑制瞬間大電流，相較于傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)，電路響應(yīng)速度更快，對瞬間大電流的抑制效果更為顯著。
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1.一種基于輸出瞬間掉電負載開關(guān)的快速關(guān)斷電路，其特征在于，包括：快速泄放模塊(201)、掉電檢測模塊(202)和N型功率管MN1；
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于輸出瞬間掉電負載開關(guān)的快速關(guān)斷電路，其特征在于，所述掉電檢測模塊(202)包括：掉電采樣模塊(307)和邏輯觸發(fā)模塊(308)，所述掉電采樣模塊(307)用于采樣輸出信號VOUT的掉電狀態(tài)；所述邏輯觸發(fā)模塊(308)將掉電采樣模塊(307)采樣到的掉電狀態(tài)轉(zhuǎn)換為邏輯信號輸出，用于控制快速泄放模塊(201)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于輸出瞬間掉電負載開關(guān)的快速關(guān)斷電路，其特征在于，所述掉電采樣模塊(307)包括：第一電容C1、第一電流源(301)、第二電流源(302)、第一P型電流鏡MP1、第二P型電流鏡MP2、反相器(303)和D觸發(fā)器(304)，所述第一電流源(301)的正極分別與第一P型電流鏡MP1的柵極、第一P型電流鏡MP1的漏極、第二P型電流鏡MP2的柵極、第一電容C1的上極板連接，所述第一電容C1的下極板與輸出信號VOUT連接，所述第一P型電流鏡MP1的源極、第二P型電流鏡M
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于輸出瞬間掉電負載開關(guān)的快速關(guān)斷電路，其特征在于，所述邏輯觸發(fā)模塊(308)包括：第一N型開關(guān)管MN5、第一P型開關(guān)管MP3、第三電流源(305)、第二電容C2和或非門(306)，所述第一P型開關(guān)管MP3的源極與第三電流源(305)的負極連接，所述第三電流源(305)的正極與電源電壓VIN連接，所述第一P型開關(guān)管MP3的漏極、第一N型開關(guān)管MN5的漏極、第二電容C2的上極板均與或非門(306)的第一輸入端連接，所述第一N型開關(guān)管MN5的源極、第二電容C2的下極板均接地，所述或非門(306)的輸出端與快速泄放模塊(201)連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種基于輸出瞬間掉電負載開關(guān)的快速關(guān)斷電路，其特征在于，所述第一P型開關(guān)管MP3的柵極、第一N型開關(guān)管MN5的柵極、或非門(306)的第二輸入端均與D觸發(fā)器(304)的反相輸出端連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種基于輸出瞬間掉電負載開關(guān)的快速關(guān)斷電路，其特征在于，所述快速泄放模塊(201)包括：第四電流源(401)、第一N型場效應(yīng)管MN6、第二N型場效應(yīng)管MN7、第一P型場效應(yīng)管MP4和第二P型場效應(yīng)管MP5，所述第四電流源(401)的正極與第一N型場效應(yīng)管MN6的源極連接，所述第一N型場效應(yīng)管MN6的漏極分別與第一P型場效應(yīng)管MP4的柵極、第二P型場效應(yīng)管MP5的柵極連接，所述第一P型場效應(yīng)管MP4的源極與第二P型場效應(yīng)管MP5的源極連接，所述第二P型場效應(yīng)管MP5的漏極與輸出VOUT連接；所述第二N型場效應(yīng)管MN7的源極、第四電流源(401)的負極均接地。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種基于輸出瞬間掉電負載開關(guān)的快速關(guān)斷電路，其特征在于，所述第一P型場效應(yīng)管MP4的漏極、第二N型場效應(yīng)管MN7的漏極均與N型功率管MN1的柵極連接。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種基于輸出瞬間掉電負載開關(guān)的快速關(guān)斷電路，其特征在于，所述第一N型場效應(yīng)管MN6的柵極、第二N型場效應(yīng)管MN7的柵極均與或非門(306)的輸出端連接。
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種基于輸出瞬間掉電負載開關(guān)的快速關(guān)斷電路，其特征在于，包括：快速泄放模塊(201)、掉電檢測模塊(202)和n型功率管mn1；
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于輸出瞬間掉電負載開關(guān)的快速關(guān)斷電路，其特征在于，所述掉電檢測模塊(202)包括：掉電采樣模塊(307)和邏輯觸發(fā)模塊(308)，所述掉電采樣模塊(307)用于采樣輸出信號vout的掉電狀態(tài)；所述邏輯觸發(fā)模塊(308)將掉電采樣模塊(307)采樣到的掉電狀態(tài)轉(zhuǎn)換為邏輯信號輸出，用于控制快速泄放模塊(201)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于輸出瞬間掉電負載開關(guān)的快速關(guān)斷電路，其特征在于，所述掉電采樣模塊(307)包括：第一電容c1、第一電流源(301)、第二電流源(302)、第一p型電流鏡mp1、第二p型電流鏡mp2、反相器(303)和d觸發(fā)器(304)，所述第一電流源(301)的正極分別與第一p型電流鏡mp1的柵極、第一p型電流鏡mp1的漏極、第二p型電流鏡mp2的柵極、第一電容c1的上極板連接，所述第一電容c1的下極板與輸出信號vout連接，所述第一p型電流鏡mp1的源極、第二p型電流鏡mp2的源極均與電源電壓vin連接，所述第二p型電流鏡mp2的漏極分別與第二電流源(302)的正極、d觸發(fā)器(304)的d端、反相器(303)的輸入端連接，所述反相器(303)的輸出端與d觸發(fā)器(304)的clk端連接，所述第一電流源(301)的負極、第二電流源(302)的負極均接地，所述d觸發(fā)器(304)的反相輸出端與邏輯觸發(fā)模塊(308)連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于輸出瞬間掉電負載開關(guān)的快速關(guān)斷電路，其特征在于，所述邏輯觸發(fā)模塊(308)包括：第一n型開關(guān)管mn5、第一p型開關(guān)管mp3、第三電流源(305)、第二電容c2和或非門(30...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：王錫璁，徐飛，付美俊，林瑞，
申請(專利權(quán))人：上海帝迪集成電路設(shè)計有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：
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