应用于多电源系统的防倒灌电路的制作方法

本发明属于集成电路，具体涉及一种应用于多电源系统的防倒灌电路。

背景技术：

1、在多电源系统中，常常出现多个电源的电压大小关系不确定，会容易出现电流从一个电源通过mos管的体二极管(也称寄生二极管)等通路倒灌到另一个电源的现象，严重的时候甚至会导致芯片烧毁。

2、参图1所示为现有技术中的防倒灌电路，以一个外部电源(vin)和一个内部电源(pvdd)为例，其中mos管为nmos管，栅极与驱动单元相连，漏极与外部电源相连，源极通过一个二极管d2与内部电源相连，mos管产生有体二极管d1，其正极与二极管d2的正极相连，二极管d2的负极与内部电源相连，内部电源与地电位之间连接有电容c1。该方案中虽然可以直接用串联二极管d2的方案来阻断电流，但二极管d2带来的压降较大，有时会造成性能损失。

3、因此，针对上述技术问题，有必要提供一种应用于多电源系统的防倒灌电路。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明的目的在于提供一种应用于多电源系统的防倒灌电路，以减小瞬态电流倒灌风险，并降低内部电源压降。

2、为了实现上述目的，本发明一实施例提供的技术方案如下：

3、一种应用于多电源系统的防倒灌电路，所述防倒灌电路应用于包含若干外部电源和一个内部电源的系统中，防倒灌电路包括连接于外部电源和内部电源之间的开关单元及防倒灌单元，还包括与防倒灌单元相连的体电位选择单元，所述开关单元包括第一开关管，所述防倒灌单元包括第二开关管，所述开关单元及防倒灌单元分别形成有背靠背设置的第一体二极管及第二体二极管，所述第二体二极管的体电位与体电位选择单元相连。

4、一实施例中，所述第一体二极管的正极和第二体二极管的正极均与第一中间节点相连，所述第一体二极管的负极与外部电源相连，所述第二体二极管的负极与体电位选择单元相连，当第一中间节点的电压大于内部电源的电压时，体电位选择单元的输出电位为第一中间节点的电压，当第一中间节点的电压小于内部电源的电压时，体电位选择单元的输出电位为内部电源的电压。

5、一实施例中，所述第一开关管的控制端与第一驱动单元相连，第一端与第一中间节点相连，第二端与外部电源相连，第二开关管的控制端与第二驱动单元相连，第一端与内部电源相连，第二端与第一中间节点相连。

6、一实施例中，所述体电位选择单元包括第三开关管、第四开关管、第一电容及第二电容；

7、所述第三开关管的控制端与第一中间节点相连，第一端与内部电源相连，第二端与第二中间节点相连，所述第四开关管的控制端与内部电源相连，第一端与第一中间节点相连，第二端与第二中间节点相连；

8、所述第一电容的正极与内部电源相连，负极与第二中间节点相连，所述第二电容的正极与第一中间节点相连，负极与第二中间节点相连。

9、一实施例中，所述第三开关管和第四开关管均为pmos管，第三开关管的控制端为栅极，第一端为源极，第二端为漏极，第四开关管的控制端为栅极，第一端为源极，第二端为漏极。

10、一实施例中，所述第一开关管为nmos管，控制端为栅极，第一端为源极，第二端为漏极；第二开关管为pmos管，控制端为栅极，第一端为源极，第二端为漏极。

11、一实施例中，所述防倒灌电路还包括连接于第二驱动单元和第二开关管的控制端之间的逻辑单元，用于对第二驱动单元产生的第二驱动电压进行转换。

12、一实施例中，所述防倒灌电路应用于包含多个外部电源和一个内部电源的系统中，所述内部电源由多个外部电源产生而得，每个外部电源与内部电源之间均连接有开关单元及防倒灌单元。

13、一实施例中，所述防倒灌电路应用于包含第一外部电源、第二外部电源和内部电源的系统中，防倒灌电路包括连接于第一外部电源和内部电源之间的第一开关管m11和第二开关管m21、及连接于第二外部电源和内部电源之间的第一开关管m12和第二开关管m22。

14、一实施例中，当所述第一外部电源的电压高于第二外部电源的电压时，第二开关管m21导通，第二开关管m22关断，内部电源的电压pvdd为vcch-vgs1和vin之间的较小值；

15、当所述第一外部电源的电压低于第二外部电源的电压时，第二开关管m22导通，第二开关管m21关断，内部电源的电压pvdd为vcch-vgs12和vcc之间的较小值；

16、其中，vcch为第一驱动单元产生并施加于第一开关管m11和第一开关管m12控制端的第一驱动电压，vgs11为第一开关管m11的栅源电压，vgs12为第一开关管m12的栅源电压，vin为第一外部电源的电压，vcc为第二外部电源的电压。

17、本发明具有以下有益效果：

18、本发明利用体二极管背靠背的两个mos管，可以减小多电源系统中各电源之间电流倒灌的风险，同时降低内部电源压降，适用于更低电压的应用场景。

技术特征：

1.一种应用于多电源系统的防倒灌电路，其特征在于，所述防倒灌电路应用于包含若干外部电源和一个内部电源的系统中，防倒灌电路包括连接于外部电源和内部电源之间的开关单元及防倒灌单元，还包括与防倒灌单元相连的体电位选择单元，所述开关单元包括第一开关管，所述防倒灌单元包括第二开关管，所述开关单元及防倒灌单元分别形成有背靠背设置的第一体二极管及第二体二极管，所述第二体二极管的体电位与体电位选择单元相连。

2.根据权利要求1所述的应用于多电源系统的防倒灌电路，其特征在于，所述第一体二极管的正极和第二体二极管的正极均与第一中间节点相连，所述第一体二极管的负极与外部电源相连，所述第二体二极管的负极与体电位选择单元相连，当第一中间节点的电压大于内部电源的电压时，体电位选择单元的输出电位为第一中间节点的电压，当第一中间节点的电压小于内部电源的电压时，体电位选择单元的输出电位为内部电源的电压。

3.根据权利要求1所述的应用于多电源系统的防倒灌电路，其特征在于，所述第一开关管的控制端与第一驱动单元相连，第一端与第一中间节点相连，第二端与外部电源相连，第二开关管的控制端与第二驱动单元相连，第一端与内部电源相连，第二端与第一中间节点相连。

4.根据权利要求2所述的应用于多电源系统的防倒灌电路，其特征在于，所述体电位选择单元包括第三开关管、第四开关管、第一电容及第二电容；

5.根据权利要求4所述的应用于多电源系统的防倒灌电路，其特征在于，所述第三开关管和第四开关管均为pmos管，第三开关管的控制端为栅极，第一端为源极，第二端为漏极，第四开关管的控制端为栅极，第一端为源极，第二端为漏极。

6.根据权利要求3所述的应用于多电源系统的防倒灌电路，其特征在于，所述第一开关管为nmos管，控制端为栅极，第一端为源极，第二端为漏极；第二开关管为pmos管，控制端为栅极，第一端为源极，第二端为漏极。

7.根据权利要求3所述的应用于多电源系统的防倒灌电路，其特征在于，所述防倒灌电路还包括连接于第二驱动单元和第二开关管的控制端之间的逻辑单元，用于对第二驱动单元产生的第二驱动电压进行转换。

8.根据权利要求1所述的应用于多电源系统的防倒灌电路，其特征在于，所述防倒灌电路应用于包含多个外部电源和一个内部电源的系统中，所述内部电源由多个外部电源产生而得，每个外部电源与内部电源之间均连接有开关单元及防倒灌单元。

9.根据权利要求8所述的应用于多电源系统的防倒灌电路，其特征在于，所述防倒灌电路应用于包含第一外部电源、第二外部电源和内部电源的系统中，防倒灌电路包括连接于第一外部电源和内部电源之间的第一开关管m11和第二开关管m21、及连接于第二外部电源和内部电源之间的第一开关管m12和第二开关管m22。

10.根据权利要求9所述的应用于多电源系统的防倒灌电路，其特征在于，当所述第一外部电源的电压高于第二外部电源的电压时，第二开关管m21导通，第二开关管m22关断，内部电源的电压pvdd为vcch-vgs1和vin之间的较小值；

技术总结
本发明揭示了一种应用于多电源系统的防倒灌电路，所述防倒灌电路应用于包含若干外部电源和一个内部电源的系统中，防倒灌电路包括连接于外部电源和内部电源之间的开关单元及防倒灌单元，还包括与防倒灌单元相连的体电位选择单元，所述开关单元包括第一开关管，所述防倒灌单元包括第二开关管，所述开关单元及防倒灌单元分别形成有背靠背设置的第一体二极管及第二体二极管，所述第二体二极管的体电位与体电位选择单元相连。本发明可以减小多电源系统中各电源之间电流倒灌的风险，同时降低内部电源压降。

技术研发人员：黄迪,陈春妃,杨兴洲
受保护的技术使用者：思瑞浦微电子科技（上海）有限责任公司
技术研发日：
技术公布日：2024/4/7