【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及集成電路，尤其涉及電池供電系統領域，具體是指一種應用于負載開關的防倒灌系統。
技術介紹
1、隨著智能手機等便攜式電子設備的應用對電池的容量需求越來越大，電池供電系統越來越多的開始使用集成的負載開關對電源管理系統的總功耗進行優化，通過關閉那些未使用的子系統，有效的降低待機功耗，延長電池的使用壽命。或者通過對不同的電源輸入做合理的選擇，從而對整個供電系統的功率分配做調整以達到高效率的利用電源。通過集成多樣的保護功能，負載開關可以保證負載不過載受損，保證系統安全可靠地工作并與微處理器實時交互傳遞信息。
2、在開關通路設計中，往往需要考慮輸出電壓高于輸入電壓的情況，這個時候通常需要阻斷開關通路，防止輸出端到輸入端的電流反灌(reverse?current?blocking)。例如充電芯片設計中充電電池電壓高于充電電源電壓，需要關斷開關通路防止電池電壓泄放；如果是輸入短路，那么更加需要注意防止大電流直接將電池放電到地，損壞電池。又例如用作多電源輸入切換的開關選擇器設計，為防止不同電位電源電壓之間的相互充放電，需要在開關設計中嵌入反向電流阻斷保護功能。
3、目前有采用的做法是采用背靠背(back?to?back)的pmos管做開關器件，在關斷模式下天然的具有反向電流阻斷的功能。但它的不足之處在于占用面積大，達到同樣的導通電阻需要兩倍以上的管子面積。另一種做法是用nmos管作為開關器件，襯底接到地，這樣就阻斷了寄生的pn結，但是需要加入電荷泵來驅動nmos管，大大增加了電路的復雜型。另外，由于功率管的柵極
技術實現思路
1、本專利技術的目的是克服了上述現有技術的缺點，提供了一種滿足結構簡單、安全性高、快速關斷的、適用范圍較為廣泛的應用于負載開關的防倒灌系統。
2、為了實現上述目的，本專利技術的應用于負載開關的防倒灌系統如下：
3、該應用于負載開關的防倒灌系統，其主要特點是，所述的系統包括電壓檢測模塊、電壓選擇模塊、負載開關，所述的電壓檢測模塊為一個p輸入比較器電路，所述的電壓檢測模塊的同相輸入端接vout信號，反相輸入端接vin信號，輸出端與負載開關相連，所述的電壓選擇模塊接vout信號和vin信號，電壓選擇模塊與電壓檢測模塊的輸出端相連，還接vmax信號；所述的負載開關為一個pmos功率管，柵極接flag信號，源極接vin信號，漏極接vout信號，襯底端接vmax信號。
4、較佳地，所述的電壓檢測模塊包括第一輸入對管mp1、第二輸入對管mp2和反相器i2，所述的第一輸入對管mp1和第二輸入對管mp2組成1：1的電流鏡電路，所述的第一輸入對管mp1的漏極接vout信號，所述的第二輸入對管mp2的漏極接vin信號，所述的第一輸入對管mp1與第二輸入對管mp2的柵極相連，所述的反相器i2的輸入端與第二輸入對管mp2的源極相連，反相器i2的輸出flag信號。
5、較佳地，所述的系統在vout信號的電壓值比vin信號的電壓值高時，第一輸入對管mp1關斷，第二輸入對管mp2導通，經過反相器i2后輸出的flag信號為低電平；在vout信號的電壓值比vin信號的電壓值低時，第一輸入對管mp1導通，第二輸入對管mp2關斷，經過反相器i2后輸出的flag信號為高電平。
6、較佳地，所述的電壓選擇模塊包括第三pmos開關管pm3、第四pmos開關管pm4和死區時間邏輯電路，所述的第三pmos開關管pm3的柵極和第四pmos開關管pm4的柵極與死區時間邏輯電路相連，所述的第三pmos開關管pm3的漏極接vout信號，所述的第四pmos開關管pm4的漏極接vin信號，第三pmos開關管pm3和第四pmos開關管pm4的中點為輸出端，輸出vmax信號。
7、較佳地，所述的電壓檢測模塊輸出低電平時，第四pmos開關管pm4導通，輸出的vmax信號的電壓值為vin信號的電壓值；在電壓檢測模塊輸出高電平時，第三pmos開關管pm3導通，輸出的vmax信號的電壓值為vout信號的電壓值。
8、較佳地，所述的系統還包括電壓負反饋模塊，所述的電壓負反饋模塊的同相輸入端與負載開關的漏極相連，反相輸入端接vin信號，輸出端與負載開關的柵極相連；在檢測到vout與信號vin信號的電壓差值在預設壓差值內時，通過反饋抬高負載開關管的柵極，將vout信號和vin信號的壓差穩定在一個壓差設定值；在vout信號的電壓值與vin信號的電壓值接近時，負載開關管的柵極電壓值增加，且接近vin信號的電壓值；若vout信號大于vin信號，發生反向電流時，在短時間內柵極電壓上拉至vin信號。
9、較佳地，所述的電壓負反饋模塊包括第六mos管mp6、第七mos管mp7、第四mos管mn4、第五mos管mn5和第二電阻r2，所述的第六mos管mp6和第七mos管mp7為輸入對，所述的第六mos管mp6和第七mos管mp7的柵極相連，所述的第六mos管mp6的漏極接vout信號，所述的第七mos管mp7的漏極通過第二電阻r2接vin信號，所述的第六mos管mp6的源極接第四mos管mn4的漏極，所述的第七mos管mp7的源極接第五mos管mn5的漏極，所述的第四mos管mn4和第五mos管mn5為1：1鏡像的電流鏡，所述的第四mos管mn4的柵極和第五mos管的柵極均與偏置電壓vb連接，第七mos管mp7和第五mos管mn5的中間點為輸出端，與負載開關的柵極相連。
10、采用了本專利技術的應用于負載開關的防倒灌系統，采用電壓負反饋原理，當輸入輸出壓差或者輸出電流減小到一定設定值時，開始將負載開關管的柵極抬升，讓負載開關管從線性區切換到飽和區，再切換到截止區，將負載開關管的導通電阻動態調整，實現了提前將負載開關管的vgs減小，為后續電流反向快速關斷創造條件，同時又避免直接將負載開關管提前完全關斷，保證了整個過程中輸出電流的供給需求。
本文檔來自技高網...【技術保護點】
1.一種應用于負載開關的防倒灌系統，其特征在于，所述的系統包括電壓檢測模塊、電壓選擇模塊和負載開關，所述的電壓檢測模塊為一個P輸入比較器電路，所述的電壓檢測模塊的同相輸入端接VOUT信號，反相輸入端接VIN信號，輸出端與負載開關相連，所述的電壓選擇模塊接VOUT信號和VIN信號，電壓選擇模塊與電壓檢測模塊的輸出端相連，還接VMAX信號；所述的負載開關為一個PMOS功率管，柵極接FLAG信號，源極接VIN信號，漏極接VOUT信號，襯底端接VMAX信號。
2.根據權利要求1所述的應用于負載開關的防倒灌系統，其特征在于，所述的電壓檢測模塊包括第一輸入對管MP1、第二輸入對管MP2和反相器I2，所述的第一輸入對管MP1和第二輸入對管MP2組成1：1的電流鏡電路，所述的第一輸入對管MP1的漏極接VOUT信號，所述的第二輸入對管MP2的漏極接VIN信號，所述的第一輸入對管MP1與第二輸入對管MP2的柵極相連，所述的反相器I2的輸入端與第二輸入對管MP2的源極相連，反相器I2的輸出FLAG信號。
3.根據權利要求2所述的應用于負載開關的防倒灌系統，其特征在于，所述的系統
4.根據權利要求1所述的應用于負載開關的防倒灌系統，其特征在于，所述的電壓選擇模塊包括第三PMOS開關管PM3、第四PMOS開關管PM4和死區時間邏輯電路，所述的第三PMOS開關管PM3的柵極和第四PMOS開關管PM4的柵極與死區時間邏輯電路相連，所述的第三PMOS開關管PM3的漏極接VOUT信號，所述的第四PMOS開關管PM4的漏極接VIN信號，第三PMOS開關管PM3和第四PMOS開關管PM4的中點為輸出端，輸出VMAX信號。
5.根據權利要求4所述的應用于負載開關的防倒灌系統，其特征在于，所述的電壓檢測模塊輸出低電平時，第四PMOS開關管PM4導通，輸出的VMAX信號的電壓值為VIN信號的電壓值；在電壓檢測模塊輸出高電平時，第三PMOS開關管PM3導通，輸出的VMAX信號的電壓值為VOUT信號的電壓值。
6.根據權利要求1所述的應用于負載開關的防倒灌系統，其特征在于，所述的系統還包括電壓負反饋模塊，所述的電壓負反饋模塊的同相輸入端與負載開關的漏極相連，反相輸入端接VIN信號，輸出端與負載開關的柵極相連；在檢測到VOUT與信號VIN信號的電壓差值在預設壓差值內時，通過反饋抬高負載開關管的柵極，將VOUT信號和VIN信號的壓差穩定在一個壓差設定值；在VOUT信號的電壓值與VIN信號的電壓值接近時，負載開關管的柵極電壓值增加，且接近VIN信號的電壓值；若VOUT信號大于VIN信號，發生反向電流時，在短時間內柵極電壓上拉至VIN信號。
7.根據權利要求6所述的應用于負載開關的防倒灌系統，其特征在于，所述的電壓負反饋模塊包括第六MOS管MP6、第七MOS管MP7、第四MOS管MN4、第五MOS管MN5和第二電阻R2，所述的第六MOS管MP6和第七MOS管MP7為輸入對，所述的第六MOS管MP6和第七MOS管MP7的柵極相連，所述的第六MOS管MP6的漏極接VOUT信號，所述的第七MOS管MP7的漏極通過第二電阻R2接VIN信號，所述的第六MOS管MP6的源極接第四MOS管MN4的漏極，所述的第七MOS管MP7的源極接第五MOS管MN5的漏極，所述的第四MOS管MN4和第五MOS管MN5為1：1鏡像的電流鏡，所述的第四MOS管MN4的柵極和第五MOS管的柵極均與偏置電壓VB連接，第七MOS管MP7和第五MOS管MN5的中間點為輸出端，與負載開關的柵極相連。
...【技術特征摘要】
1.一種應用于負載開關的防倒灌系統，其特征在于，所述的系統包括電壓檢測模塊、電壓選擇模塊和負載開關，所述的電壓檢測模塊為一個p輸入比較器電路，所述的電壓檢測模塊的同相輸入端接vout信號，反相輸入端接vin信號，輸出端與負載開關相連，所述的電壓選擇模塊接vout信號和vin信號，電壓選擇模塊與電壓檢測模塊的輸出端相連，還接vmax信號；所述的負載開關為一個pmos功率管，柵極接flag信號，源極接vin信號，漏極接vout信號，襯底端接vmax信號。
2.根據權利要求1所述的應用于負載開關的防倒灌系統，其特征在于，所述的電壓檢測模塊包括第一輸入對管mp1、第二輸入對管mp2和反相器i2，所述的第一輸入對管mp1和第二輸入對管mp2組成1：1的電流鏡電路，所述的第一輸入對管mp1的漏極接vout信號，所述的第二輸入對管mp2的漏極接vin信號，所述的第一輸入對管mp1與第二輸入對管mp2的柵極相連，所述的反相器i2的輸入端與第二輸入對管mp2的源極相連，反相器i2的輸出flag信號。
3.根據權利要求2所述的應用于負載開關的防倒灌系統，其特征在于，所述的系統在vout信號的電壓值比vin信號的電壓值高時，第一輸入對管mp1關斷，第二輸入對管mp2導通，經過反相器i2后輸出的flag信號為低電平；在vout信號的電壓值比vin信號的電壓值低時，第一輸入對管mp1導通，第二輸入對管mp2關斷，經過反相器i2后輸出的flag信號為高電平。
4.根據權利要求1所述的應用于負載開關的防倒灌系統，其特征在于，所述的電壓選擇模塊包括第三pmos開關管pm3、第四pmos開關管pm4和死區時間邏輯電路，所述的第三pmos開關管pm3的柵極和第四pmos開關管pm4的柵極與死區時間邏輯電路相連，所述的第三pmos開關管pm3的漏極接vout信號，所述的第四pmos開關管pm4的漏極接vin信號，第三pmos開關...
【專利技術屬性】
技術研發人員：田劍彪，虞峰，
申請(專利權)人：紹興光大芯業微電子有限公司，
類型：發明
國別省市：
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