一种过压关断的充电电路的制作方法

本发明涉及集成电路领域，更具体地，涉及一种过压关断的充电电路。

背景技术：

1、目前，集成电路中经常采用金氧半场效晶体管(metal-oxide-semiconductorfield-effect transistor，mosfet)的开关结构实现充电电路的设计。由场效应管实现的充电电路，其充电压降小，功耗小，实现简单方便且安全，因此得到了广泛的应用。

2、一般来说，场效应管在作为充电开关的过程中，具有双向充电的特性。也就是说，当场效应管的栅源极电压差、栅漏极电压差都大于该管的阈值电压时，mos管可以双向导通，从而使得当漏极电压大于源极电压时，漏极向源极进行充电，当源极电压大于漏极电压时，源极向漏极进行充电。

3、然而，对于mos管进行充电开关的实际应用时，经常需要限制mos管的充电方向。这是因为，如果不限制mos管的充电方向，则可能导致电路中mos管的漏极或源极出现过压的问题。为了使得mos管能够单向导通并实现充电，现有技术中一般采用在mos管的单相充电端并联入具有单向导电特征的器件，如二极管等。但是，由于二极管的伏安特性，二极管的导通压降将随着导通电流的增加而增大，这使得联入二极管后的mos管的充电压降升高、充电速度降低，源端充电的最大值有所降低，源端电路难以达到充电饱和的理想状态。

4、针对上述问题，亟需一种新的充电电路。

技术实现思路

1、为解决现有技术中存在的不足，本发明的目的在于，提供一种过压关断的充电电路，该电路采用逻辑结构，不仅基于充电需求相关信号实现对mos管的导通，而且能够参考mos管源极和漏极的电压大小，实现单向导通充电。

2、本发明采用如下的技术方案。

3、一种过压关断的充电电路，其中，电路包括充电指令获取单元、过压比较单元、功率管控制单元和功率管；充电指令获取单元，基于充电需求生成充电指令和充电结束指令；过压比较单元，对功率管的源极电压和漏极电压进行比较，并生成过压信号；功率管控制单元，分别与充电指令获取单元、过压比较单元连接，用于基于充电指令、充电结束指令和过压信号对功率管的栅极和漏极的电压进行控制，以实现状态切换或保持。

4、优选的，充电指令获取单元生成的充电指令，为信号a1的上升沿状态；充电指令获取单元生成的充电结束指令，为信号a1的下降沿状态。

5、优选的，过压比较单元生成的过压信号a2，在功率管的源极s电压大于漏极d电压时为低电平，在功率管的源极s电压小于漏极d电压时为高电平。

6、优选的，功率管控制单元包括第一与门、非门；其中，第一与门的两个输入端分别接收信号a1和过压信号a2，输出端与非门的输入端连接；非门的输出端与功率管的漏极连接。

7、优选的，当电路中具有充电需求，且功率管的源极s电压小于漏极d电压时，第一与门输出高电平，功率管的栅极g为低电平，功率管导通。

8、优选的，功率管控制单元还包括第二与门，其中，非门的输出端与第二与门的第一输入端连接，第二与门的第二输入端与反向的信号a1连接，输出端用于指示功率管的状态；当电路中具有充电需求，但功率管的源极s电压大于或等于漏极d电压以生成充电结束指令，并使得功率管的栅极g为高电平，功率管截止。

9、优选的，充电结束指令根据功率管的源极电压的幅度实现状态切换。

10、优选的，当电路中不具有充电需求时，第一与门输出低电平，功率管的栅极g为高电平，功率管关断。

11、优选的，非门的输出电压为高电平时，输出电压的幅值为电源电压。

12、优选的，过压比较单元，还可以用于生成过压信号a′2，在功率管的源极s电压大于漏极s电压时为低电平，在功率管的源极d电压小于漏极d电压时为高电平。

13、本发明的有益效果在于，与现有技术相比，本发明中一种过压关断的充电电路，该电路采用逻辑结构，不仅基于充电需求相关信号实现对mos管的导通，而且能够参考mos管源极和漏极的电压大小，实现安全的单向导通。本发明方法简单、方便安全，充电速度快、充电压降小，且能够对于mos管单侧电路进行充分的充电。

14、本发明的有益效果还包括：

15、1、本发明方法可以只根据电路外部的充电需求和充电功率管的各级电压的情况来生成充电指令和充电结束指令，并通过充电指令和充电结束指令充分实现对电路的控制。

16、2、本发明的实现方式可以包括两种，一种只对于功率管的栅极电压进行控制，以充分实现功率管的导通和截止，另一种则可以同时控制功率管的栅极和漏极电压，从而为本发明的充电端也就是功率管的d极实现充电补偿，防止d极在大电流充电的过程中，电压降低的较快，无法对s极执行预想计划中充分的充电。

技术特征：

1.一种过压关断的充电电路，其特征在于：

2.根据权利要求1中所述的一种过压关断的充电电路，其特征在于：

3.根据权利要求2中所述的一种过压关断的充电电路，其特征在于：

4.根据权利要求3中所述的一种过压关断的充电电路，其特征在于：

5.根据权利要求4中所述的一种过压关断的充电电路，其特征在于：

6.根据权利要求5中所述的一种过压关断的充电电路，其特征在于：

7.根据权利要求6中所述的一种过压关断的充电电路，其特征在于：

8.根据权利要求4中所述的一种过压关断的充电电路，其特征在于：

9.根据权利要求4中所述的一种过压关断的充电电路，其特征在于：

10.根据权利要求1-9任意一项中所述的一种过压关断的充电电路，其特征在于：

技术总结
一种过压关断的充电电路，其特征在于：所述电路包括充电指令获取单元、过压比较单元、功率管控制单元和功率管；其中，所述充电指令获取单元，基于充电需求生成充电指令和充电结束指令；所述过压比较单元，对所述功率管的源极电压和漏极电压进行比较，并生成过压信号；所述功率管控制单元，分别与所述充电指令获取单元、过压比较单元连接，用于基于所述充电指令、充电结束指令和过压信号对所述功率管的栅极和漏极的电压进行控制，以实现状态切换或保持。本发明方法简单、方便安全，充电速度快、充电压降小，且能够对于MOS管单侧电路进行充分的充电。

技术研发人员：王佳,马梦娇,郝军哲
受保护的技术使用者：圣邦微电子（北京）股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13