PMOS管驱动电路的制作方法

本发明属于电子电路技术领域，尤其涉及一种pmos管驱动电路。

背景技术：

绝缘栅型场效应晶体管，简称mos管，是利用输入回路的电场效应来控制输出回路电流的一种半导体器件。它不但具备双极型晶体管的优点，而且具有功耗低、输入阻抗极高、噪声低、热稳定性好、抗辐射能力强等突出优点。因而，在电子线路中有着广泛的应用。根据沟道材料的不同，mos管分为pmos管和nmos管。

由于pmos管是一种电压控制器件，其输出受栅源电压vgs控制，而vgs与电源电压密切相关。一般的vgs驱动电路，多采用三极管控制的电阻分压，这在电源电压变化不大时是一种很好的解决方法。但是，在电源电压变化较大的场合，电阻分压的局限性就比较明显。因为，当电源电压变得较高时，vgs必然增大，甚至超过pmos管vgs的安全电压。尽管很多mos管内部有保护稳压管，但驱动电压超过稳压管的电压，会引起较大的静态功耗。当电源电压变得较低时，vgs必然减小，可能引起导通不够，从而增加功耗，甚至低于pmos管vgs的开启电压，pmos管不通，导致原设计失效。采用稳压管驱动vgs电路存在同样的问题。稳压管的稳压值选的较低，尽管能够保证在电源电压较低时，pmos管仍能工作，但由于限流电阻总存在压降，限制了电源电压更低的应用环境，而在电源电压较高时，又会给电路带来较大的功耗。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种pmos管驱动电路，能够适应电源电压高、低的大范围变化，既能够使pmos管正常导通，又使得vgs(栅源电压)始终处于安全电压范围。

本发明的一个方面提供一种pmos管驱动电路，包括三极管开关、第一控制电路、第二控制电路和pmos管；所述三极管开关的输入端接收控制信号，输出端与所述第一控制电路和所述第二控制电路的一个输入端连接；所述第一控制电路和所述第二控制电路的输出端与所述pmos管的输入端连接，另一个输入端与电源电压连接；所述第一控制电路构成为在所述电源电压为低电压的情况下，使施加在所述pmos管上的电压基本等于所述电源电压；所述第二控制电路构成为在所述电源电压为高电压的情况下，使施加在所述pmos管上的电压保持稳定值。

本发明的上述方面的pmos管驱动电路具有超宽的电源电压范围，可在略高于pmos管的开启电压和漏-源击穿电压范围内工作。

附图说明

图1是本发明一种实施方式的pmos管驱动电路的原理框图。

图2是本发明一种实施方式的pmos管驱动电路的第一控制电路起作用的等效电路图。

图3是本发明一种实施方式的pmos管驱动电路的第二控制电路起作用的等效电路图。

图4是本发明一种实施方式的pmos管驱动电路的第一控制电路、第二控制电路综合作用的等效电路图。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面将结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明。

图1是本发明一种实施方式的pmos管驱动电路的原理框图。如图1所示，本实施方式的pmos管驱动电路包括三极管开关1、第一控制电路2和第二控制电路3和pmos管4。三极管开关1的输入端接收控制信号，输出端与第一控制电路2和第二控制电路3的一个输入端连接，第一控制电路2和第二控制电路3的输出端与pmos管4的输入端连接，另一个输入端与电源电压vcc连接。

图2是本发明一种实施方式的pmos管驱动电路的第一控制电路起作用的等效电路图。图3是本发明一种实施方式的pmos管驱动电路的第二控制电路起作用的等效电路图。图4是本发明一种实施方式的pmos管驱动电路的第一控制电路、第二控制电路综合作用的等效电路图。

在图2-图4中，in表示输入控制信号，out1表示第一控制电路2的输出，out2表示第二控制电路3的输出，vcc表示电源电压。在本实施方式中，pmos管4为pmos管v3，pmos管v3的栅极作为pmos管4的输入端，源极连接电源电压vcc。三极管开关1包括三极管v1、第一分压电阻r1和第二分压电阻r2。第一分压电阻r1和第二分压电阻r2构成三极管v1的分压电路，以提高三极管v1的抗干扰能力。三极管v1的基极通过该分压电路连接控制信号in。

第一控制电路2包括集电极电阻r3、输出限流电阻r4以及与输出限流电阻r4并联的电容c1，集电极电阻r3的一端与三极管v1的集电极连接，并且通过由输出限流电阻r4和电容c1构成的并联电路与第一控制电路2的输出端out1连接，另一端与电源电压vcc连接。

当作为输入端的in端输入低电平时，三极管v1不导通。in端输入高电平时，三极管v1导通。此时，三极管v1的基极电流ib以及集电极最大电流ic(max)如下：

ib＝(vin-0.7)/r1

ic(max)＝vcc/r3

其中，vin表示输入端电压，r1分别r3表示第一分压电阻和集电极电阻的阻值。

为了使三极管v1饱和导通，应使βib＞＞ic，其中β表示三极管的放大倍数。这一点可通过设计合适的r1、r3并且选取较大β值的三极管来实现。

饱和导通的三极管v1，其集电极c和发射极e间电压约0.1v，即v1的c极电位为0.1v。由于pmos管v3的输入阻抗极高，输出限流电阻r4没有电流流过，out1端电位也为约0.1v。out1端直接与pmos管4的g极(栅极)相连，电源电压vcc直接加在pmos管v3的s极(源极)上，也就是说，此时pmos管v3的栅源电压vgs＝vg-vs≈-vcc。因此，通过第一控制电路2的控制，电源电压基本全部加在vgs上，相对于一般的电阻分压电路只有部分电压加在vgs上，本实施方式的电源电压可以低很多。

第二控制电路3包括稳压二极管v2，稳压二极管v2的一端与输出限流电阻r4和电容c1构成的并联电路连接并作为第二控制电路3的输出端，另一端与电源电压vcc连接。

在三极管v1饱和导通的情况下，如果电源电压vcc达到稳压二极管v2的稳定电压(反向击穿电压)，则稳压二极管v2起作用，使得无论电源电压vcc多高，pmos管v3的栅源电压vgs总能保持在二极管v2的稳压值附近。使得vcc在很高的情况下，pmos管v3仍能正常工作，而不会出现vgs过大导致pmos管损坏的情况。

因此，当电源电压vcc很低时(低于二极管v2的稳定电压)，第一控制电路2工作，当电源电压vcc很高时(达到二极管v2的稳定电压以上)，第二控制电路3工作，使得pmos管v3的栅源电压vgs总能大于开启电压而低于安全电压。

综上所述，本实施方式的pmos管驱动电路具有超宽的电源电压范围，pmos管的栅极是由三极管组成的共射放大电路的负载，共射放大电路的输出端是一种双路输出控制结构。+5v电平等低压控制信号加在三极管的基极上。当控制信号为低电平时，三极管关断，pmos管的g、s极间没有压差，即vgs＝0，pmos管也处于关断状态；当控制信号为高电平时，三极管导通，因为共射放大电路的输出端是一种双路输出控制结构，在电源电压较低时，稳压二极管组成的集电极输出控制不起作用，电压全部降在集电极电阻构成的输出控制通道上，使得pmos管的g、s电压在数值上等于电源电压(大于pmos管的开启电压)，pmos管导通。在电源电压较高时，第二输出控制的稳压二极管将g、s电压固定(大于pmos管的开启电压)，pmos管仍然导通。这种双路输出控制结构的设计，使得pmos管在超宽电源电压的条件下能够正常开启和关断。

即，在本实施方式中，三极管共射放大电路组成双路输出控制结构，以稳压二极管(或稳压器)的稳压值或集电极电阻产生的电压降，这两者的组合作为pmos管的控制电压，达到在电源电压范围较宽时，控制电压仍能满足pmos管vgs要求的目的。

本发明的上述实施方式的pmos管驱动电路具有如下优点：1、超宽的电源电压范围，可在略高于pmos管的开启电压和漏-源击穿电压范围内工作；2、结构简单、体积小、易实现、成本低。

以上只通过说明的方式描述了本发明的某些示范性实施方式，毋庸置疑，对于本领域的普通技术人员，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，可以用各种不同的方式对所描述的实施方式进行修正。因此，上述附图和描述在本质上是说明性的，不应理解为对本发明保护范围的限制。