[發明專利]一種無自舉電容的N型高側開關管關斷的控制系統

有效

• 申請號: 202110358632.5
• 申請日: 2021-04-02
• 公開（公告）號: CN113067461B
• 公開（公告）日: 2022-07-05
• 發明（設計）人: 閘鋼
• 申請（專利權）人: 深圳能芯半導體有限公司
• 主分類號: H02M1/08
• 分類號: H02M1/08
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本申請涉及一種無自舉電容的N型高側開關管關斷的控制系統，包括電荷泵、NMOS管MH、NMOS管ML、主關斷模塊以及控制模塊，主關斷模塊具有第一連接端、第二連接端以及第三連接端，控制模塊包括：電流供給模塊、輔助關斷模塊，主關斷模塊包括NMOS管M8、電阻R2，電流供給模塊包括PMOS電流鏡M6~M5、可控電流源I1，輔助關斷模塊包括NMOS管M7。還包括：自斷路模塊，自斷路模塊包括：斷路信號輸入模塊、執行模塊。通過主關斷模塊將NMOS管MH的柵極、源極短路，使NMOS管MH的柵極、源極電壓相同，使NMOS管MH不易發生交叉互通以及被擊穿的現象，以對NMOS管MH進行保護。

技術領域

本申請涉及控制電路領域，尤其是涉及一種無自舉電容的N型高側開關管關斷的控制系統。

背景技術

在開關電源、馬達控制等功率應用中常會使用兩個N型功率MOS管控制輸出電壓在電源和地電壓之間切換。低側N型功率管的開關可以直接使用低壓的邏輯電路來驅動，而高側N型功率管的驅動電路一般需要使用電容自舉電路來為其提供電源。在有些應用中，由于芯片引腳的限制，無法使用自舉電路來產生高側驅動電路的電源，因此出現了不帶自舉電路的功率輸出級電路。

圖1為現有的一種不帶自舉電路的功率輸出級電路，包括電荷泵、NMOS管ML、NMOS管MH、NMOS管M1，電荷泵的輸出端與NMOS管M1的漏極耦接，NMOS管M1的源極接地，NMOS管M1的柵極用于與外部邏輯電路接通以接受信號G1，NMOS管MH的柵極與電荷泵的輸出端的耦接，NMOS管MH的漏極接VCC，NMOS管MH的源極耦接于NMOS管ML的漏極，MOS管MH的源極與NMOS管ML的漏極之間的電連接點用于輸出電壓Vout，NMOS管ML的源極接地，NMOS管ML的柵極接信號GL，NMOS管M1受信號G1控制開斷、NMOS管ML受信號GL控制開斷。

上針對上述中的相關技術，為了防止NMOS管MH交叉導通，會設定一定死區時間，即NMOS管MH的柵極電壓是0V，但是如果輸出端接的外部應用電路帶感性元器件如電感等，在NMOS管MH關斷后，外部應用電路會產生感應電壓，在死區時間內通過NMOS管ML進行續流，此時輸出端的電壓會降低到-0.7V或者更低，而NMOS管MH的柵極電壓是0V，因而導致NMOS管MH再次被導通，使其無法完全關閉，出現交叉互通的現象。第二，在高低側功率管同時關閉的情況下，輸出呈高阻態，輸出電壓有可能被外部的應用電路拉到不同的電壓，由于NMOS管MH通過NMOS管M1關斷后，NMOS管MH的柵極電壓為0V，如果此時輸出端被外部的應用電路拉到較高的電壓，可能會超過NMOS管MH柵極氧化層的耐壓而將NMOS管MH損壞。

發明內容

為了使NMOS管MH不易發生交叉導通的現象同時防止NMOS管MH被擊穿損壞，本申請提供一種無自舉電容的N型高側開關管關斷的控制系統。

本申請提供的一種無自舉電容的N型高側開關管關斷的控制系統采用如下的技術方案。

一種無自舉電容的N型高側開關管關斷的控制系統，包括電荷泵、NMOS管MH、NMOS管ML，NMOS管MH的柵極與電荷泵的輸出端的耦接，NMOS管MH的漏極接VCC，NMOS管MH的源極與NMOS管ML的漏極耦接，NMOS管ML的源極接地，NMOS管ML的漏極以及NMOS管MH的源極兩點之間的電壓作為Vout輸出，還包括：

主關斷模塊，耦接于所述NMOS管MH，用于將NMOS管MH的柵極與源極短接；

以及控制模塊，耦接于所述主關斷模塊，用于控制所述主關斷模塊的接通及關斷。

通過采用上述技術方案，通過控制模塊控制主關斷模塊導通，將NMOS管MH的柵極與源極短接，使NMOS管MH的柵極與源極的電壓相同，將NMOS管MH關斷，同時由于外部的應用電路的電壓是從NMOS管MH的源極接入到本控制系統的，當外部應用電路的感性電壓或者負載電壓，施加到NMOS管MH的源極后，由于主關斷模塊的短接，使NMOS管MH的柵極與源極無法形成電壓差，而避免導致NMOS管MH發生交差互通或者反向擊穿的現象。