具有信号采样及过压保护功能的高边驱动电路的制作方法

本发明属于半导体集成电路设计及制造领域，特别是涉及一种具有信号采样及过压保护功能的高边驱动电路。

背景技术：

1、现有的一种高边驱动电路中，由于负载端连接的电路存在电感，当高边驱动电路的主mos管关断时，电感会强制从该主mos抽取电流，而负载本身也存在压降，会导致主mos管两端的电压高于主mos管本身的雪崩电压而发生雪崩击穿现象，导致主mos管直接被烧毁。

2、同时，现有的高边驱动电路通常需要对高边驱动电路的电流或/及电压进行检测以防止过流或/及过压等现象的发生。现有的电流/电压检测电路通常是通过增加额外的电流/电压采样电阻来实现电流检测功能，不仅增加了较大的成本和电路体积，而且增加了高边驱动电路的开关的损耗。

3、应该注意，上面对技术背景的介绍只是为了方便对本技术的技术方案进行清楚、完整的说明，并方便本领域技术人员的理解而阐述的。不能仅仅因为这些方案在本技术的背景技术部分进行了阐述而认为上述技术方案为本领域技术人员所公知。

技术实现思路

1、鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种具有信号采样及过压保护功能的高边驱动电路，用于解决现有技术中高边驱动电路的主mos管容易发生雪崩击穿和/或电流/电压检测需要额外增加较大的采样结构问题。

2、为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种具有信号采样及过压保护功能的高边驱动电路，所述具有信号采样及过压保护功能的高边驱动电路包括：主mos管、第一子mos管、过压保护单元、第一电阻和第一二极管；所述主mos管的栅极与所述第一子mos管的栅极连接作为栅端，所述栅端连接所述第一电阻的第一端，所述第一电阻的第二端连接控制信号，所述主mos管的第一极与所述第一二极管的负极连接并作为负载端，所述主mos管的第二极与所述第一子mos管的第二极连接并作为输入端，所述第一子mos管的第一极与所述第一二极管的正极连接作为检测端，所述过压保护单元连接于所述栅端与输入端之间，所述过压保护单元包括两个负极相连的二极管；所述第一子mos管的导通内阻远大于所述主mos管的导通内阻，所述过压保护单元的击穿电压小于所述主mos管的击穿电压。

3、可选地，所述第一子mos管的导通内阻为所述主mos管的导通内阻的100倍以上。

4、可选地，所述主mos管的内阻为1mohm～100mohm，所述第一子mos管的内阻为1ohm～100ohm。

5、可选地，当主mos管关断时，所述负载端的电感强制从所述主mos抽取电流，使得所述主mos管两端的电压升高，由于所述过压保护单元的击穿电压小于所述主mos管的击穿电压，使得所述主mos管的栅端和输入端之间的过压保护单元会提前被击穿产生电流，所述电阻使栅端和负载端之间存在压降，从而使所述主mos被开启，电流从所述主mos管的沟道通过，进而保护所述主mos管不会发生雪崩击穿且将所述输入端和负载端之间的电压钳位在所述过压保护单元的击穿电压。

6、可选地，当所述主mos管导通时，所述第一子mos管的导通内阻远大于所述主mos管的导通内阻，使得所述第一子mos管没有电流通过，此时通过所述检测端检测所述输入端的电压。

7、可选地，当所述主mos管和所述第一子mos管关闭时，通过在所述检测端输入一个电流信号，使所述第一二极管导通，通过获取当前温度下的所述第一二极管的导通压降，根据所述导通压降和温度的关系，获得所述第一二极管的当前温度。

8、可选地，根据所述主mos管的内阻的温度系数获取所述主mos管的在当前温度下的内阻，根据开通时的所述主mos管的压降，计算出当前温度下的所述主mos管的电流。

9、可选地，所述高边驱动电路还包括一静电保护单元，所述静电保护单元连接于所述栅端和所述负载端之间，所述静电保护单元包括两个负极相连的二极管。

10、可选地，还包括供电单元，所述供电单元包括第二电阻、第二二极管和第二子mos管，所述第二电阻的一端与所述第二二极管的正极相连，另一端与所述负载端连接，所述第二二极管的负极连接所述第二子mos管的栅极，所述第二子mos管的第一极连接供电电压，第二极连接所述输入端。

11、可选地，所述第二二极管的击穿电压大于所述供电电压。

12、可选地，还包括电荷泵单元，所述电荷泵单元包括第三子mos管、至少两个泵电容及至少两个串联的第三二极管；所述第三子mos管的栅极与串联的第三二极管的负极连接并连接于所述栅端，所述第三子mos管的第一极连接串联的第三二极管的正极，所述第三子mos管的第二极连接所述输入端，所述泵电容的第一极板分别连接于每个所述第三二极管的负极，第二极板分别连接多个pwm信号。

13、可选地，还包括第四二极管，所述第四二极管的正极连接于所述第三子mos管的栅极和串联的第三二极管的负极，所述第四二极管的负极连接于所述栅端。

14、可选地，所述高边驱动电路包括：衬底，所述衬底的背面设置有漏区；漂移区，设置于所述衬底的正面上；所述主mos管设置于所述漂移区中，所述主mos管包括沟槽栅、体区和源区；所述第一子mos管设置于所述漂移区中，所述第一子mos管包括沟槽栅、体区和源区，所述主mos管包含的沟槽栅的数量大于所述第一子mos管包含的沟槽栅的数量，使得所述第一子mos管的导通内阻远大于所述主mos管的导通内阻；所述过压保护单元、所述第一电阻所述第一二极管设置于所述漂移区表面，所述过压保护单元包括横向排布的n型多晶硅-p型多晶硅-n型多晶硅，所述第一二极管包括横向排布的p型多晶硅-n型多晶硅，所述第一电阻包括p型多晶硅。

15、可选地，所述过压保护单元、所述第一电阻所述第一二极管设置于同一外延多晶硅中，多个所述n型多晶硅通过同一个第一掩膜和第一离子注入工艺形成，多个所述p型多晶硅通过同一个第二掩膜和第二离子注入工艺形成。

16、如上所述，本发明的具有信号采样及过压保护功能的高边驱动电路，具有以下有益效果：

17、本发明的高边驱动电路当主mos管关断时，所述负载端的电感强制从所述主mos抽取电流，使得所述主mos管两端的电压升高，由于所述过压保护单元的击穿电压小于所述主mos管的击穿电压，使得所述主mos管的栅端和输入端之间的过压保护单元会提前被击穿产生电流，所述电阻使栅端和负载端之间存在压降，从而使所述主mos被开启，电流从所述主mos管的沟道通过，进而保护所述主mos管不会发生雪崩击穿且将所述输入端和负载端之间的电压钳位在所述过压保护单元的击穿电压。

18、本发明的高边驱动电路当所述主mos管导通时，所述第一子mos管的导通内阻远大于所述主mos管的导通内阻，使得所述第一子mos管没有电流通过，此时通过所述检测端检测所述输入端的电压；当所述主mos管和所述第一子mos管关闭时，通过在所述检测端输入一个电流信号，使所述第一二极管导通，通过获取当前温度下的所述第一二极管的导通压降，根据所述导通压降和温度的关系，获得所述第一二极管的当前温度；根据所述主mos管的内阻的温度系数获取所述主mos管的在当前温度下的内阻，根据开通时的所述主mos管的压降，计算出当前温度下的所述主mos管的电流。本发明的高边驱动电路通过较小的面积同时实现了电路的电压、温度和电流的采样。

19、本发明的高边驱动电路设有静电保护单元，可实现栅端和负载端之间的静电esd保护功能。

20、本发明的高边驱动电路设置有供电单元和电荷泵单元，供电单元通过电阻和二极管串联(击穿电压为6v左右)，且由于第二子mos管的分压，使得第二子mos管的输出端的输出电压无法超过5v，因而这个端口可以作为一个5v的输出电源。本发明的电荷泵单元由外接5v的电源和多个pwm信号，通过两个或者多个二极管连接，可以保证负载端在高压的时候，栅端和负载端之间维持固定的电压。