CN108566085B - 一种高压器件控制电路的负电源产生电路 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种新型高压器件控制电路的负电源产生电路，涉及高压器件控制电路的负电源电路领域；一种新型高压器件控制电路的负电源产生电路，包括高压控制单元、输入电压VIN和GND，所述高压控制单元包括高压控制开关MP5，还包括与高压控制开关MP5连接的低压控制开关MN4和与低压控制开关MN4连接用于检测输入电压VIN的电压检测电路；本发明解决了现有的薄栅氧高压器件控制电路只能高压工作，低压输入情况因为高压控制开关栅源电压的影响导致控制电路的电压与地的电压差值减小导致控制电路无法正常工作的问题，达到了薄栅氧高压器件控制电路产生浮动地电源保证低压正常工作的效果。
Description
技术领域
本发明涉及高压器件控制电路的负电源电路，尤其是一种高压器件控制电路的负电源产生电路。
背景技术
在高压器件电路设计中，越来越要求电路在输入高低电压时均能正常工作。在高压电路中，薄栅氧高压器件的栅压无法耐高压，因此为了防止在高压情况下对薄栅氧高压PMOS 管栅极的击穿，必须将其栅压被控制在(VDDH-VDD)～VDDH之间。通常需要对薄栅氧HVPMOS管栅极进行钳压控制。传统控制电路在高输入电压时可以正常工作，VHGND＝VBIAS+|VGS，MP1|，VGS为栅源电压，VBIAS为偏置电压；当输入电压变低后， VHGND＝VBIAS+|VGS,MP1|，导致VIN和VHGND之差变得较小(即栅极控制电路的电源与浮动地差距太小)，使得栅极控制电路无法正常工作，(例如VIN＝2.5V，|VGS1|＝1V，那么VIN-VHGND<＝1.5V(较低电压)，在VIN低到2.5时，控制电路的电源与电压差会低到 1.5V甚至更低，从而导致控制电路可能无法正常工作，进而导致器件(HVPMOS)可能无法正常被驱动(HVPMOS的阈值电压至少为1V))，进而影响整个电路在低电压下的功能。因此，需要一个浮动地电压作为薄栅氧高压器件控制电路的负电源使控制电路在低压下也能正常工作。
发明内容
本发明的目的在于：本发明提供了一种高压器件控制电路的负电源产生电路，解决了现有的薄栅氧高压器件控制电路只能高压工作，低压情况因为受VBIAS电压和MP1管栅源电压的- 影响，- 输入电压与输出电压差值减小导致控制电路无法正常工作的问题。
一种高压器件控制电路的负电源产生电路，包括高压控制单元、输入电压VIN和ND，所述高压控制单元包括高压控制开关MP5，还包括与高压控制开关MP5连接的低压控制开关MN4和与低压控制开关MN4连接用于检测输入电压VIN的电压检测电路；
所述低压控制开关MN4与电压检测电路和高压控制单元的连接如下：低压控制开关 MN4的源极连接GND，其漏极连接高压控制开关MP5源极，高压控制开关MP5漏极连接GND，高压控制开关MP5栅极为高压输出VBIAS，低压控制开关MN4栅极为低压输出 VY；
所述高压控制单元还包括PMOS控制电路、NMOS控制电路电阻R1、PMOS管和NMOS管。
优选地，所述电压检测电路包括电流比较单元和与电流比较单元连接的电流镜像单元。
优选地，所述电流比较单元包括电流源U2，电流镜像单元包括MOS管MP1、MP2、MP3、MP4、MN2、MN3和MN1，具体电路连接如下：MOS管MP1和MP4的源极均连接输入电压VIN，MOS管MP1栅极连接其漏极后连接MOS管MP2源极，MOS管MP2 栅极连接其漏极后连接MOS管MP3源极，MOS管MP3栅极连接其漏极后连接MOS管 MN1漏极，MOS管MN1栅极连接电流源VBN1，MOS管MN1源极连接GND，MOS管 MP4的栅极连接MOS管MP1栅极，MOS管MP4的漏极连接MOS管MN2漏极，MOS 管MN2漏极与其栅极连接，MOS管MN2源极连接GND，MOS管MN2栅极与MOS管 MN3栅极连接，MOS管MN3源极连接GND，MOS管MN3漏极连接电流源U2一端，电流源U2另一端连接输入电压VIN，MOS管MN3漏极还连接低压控制开关MN4栅极。
优选地，所述高压控制单元的电路连接如下：输入电压VIN连接电阻R1后连接高压控制开关MP5源极，输入电压VIN还连接PMOS控制电路的Vin端，PMOS控制电路GND 端连接高压控制开关MP5源极，PMOS管源极连接输入电压VIN，其栅极连接PMOS控制电路控制端，其漏极连接NMOS管漏极，NMOS管栅极连接NMOS控制电路控制端，NMOS 管源极连接GND，NMOS控制电路VDD端连接VDD，其GND端连接GND。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
1.本发明通过增设低压控制开关和电压检测电路，若高压则控制高压控制开关输出高压保证正常电路工作，若低压则控制低压控制开关输出满足条件的低压保证电路的正常工作，解决了现有的高压器件控制电路只能高压工作，低压情况因为高压控制开关的栅源电压影响导致输入电压与输出电压差值减小导致控制电路无法正常工作的问题，达到了高压器件控制电路产生负电源保证低压正常工作的效果；
2.本发明电压检测电路通过镜像单元和比较单元，结构简单，耗电小，实现高效检测，提供电压检测电路的实用性。
附图说明
本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中：
图1是本发明的电路图；
图2是本发明的现有高压控制电路图；
图3是本发明的效果图。
具体实施方式
本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。
下面结合图1-3对本发明作详细说明。
实施例1
一种高压器件控制电路的负电源产生电路，包括高压控制单元、输入电压VIN和ND，所述高压控制单元包括高压控制开关MP5，还包括与高压控制开关MP5连接的低压控制开关MN4和与低压控制开关MN4连接用于检测输入电压VIN的电压检测电路。若高压则控制高压控制开关输出高压保证正常电路工作，若低压则控制低压控制开关输出满足条件的低压保证电路的正常工作。
实施例2
电压检测电路包括电流比较单元和与电流比较单元连接的电流镜像单元，电流比较单元包括电流源U2，电流镜像单元包括MOS管MP1、MP2、MP3、MP4、MN2、MN3和 MN1，具体电路连接如下：MOS管MP1和MP4的源极均连接输入电压VIN，MOS管MP1 栅极连接其漏极后连接MOS管MP2源极，MOS管MP2栅极连接其漏极后连接MOS管 MP3源极，MOS管MP3栅极连接其漏极后连接MOS管MN1漏极，MOS管MN1栅极连接电流源VBN1，MOS管MN1源极连接GND，MOS管MP4的栅极连接MOS管MP1栅极，MOS管MP4的漏极连接MOS管MN2漏极，MOS管MN2漏极与其栅极连接，MOS 管MN2源极连接GND，MOS管MN2栅极与MOS管MN3栅极连接，MOS管MN3源极连接GND，MOS管MN3漏极连接电流源U2一端，电流源U2另一端连接输入电压VIN， MOS管MN3漏极还连接低压控制开关MN4栅极。
低压控制开关MN4与电压检测电路和高压控制单元的连接如下：低压控制开关MN4的源极连接GND，其漏极连接高压控制开关MP5源极，高压控制开关MP5漏极连接GND，高压控制开关MP5栅极为高压输出VBIAS，低压控制开关MN4栅极为低压输出VY。
高压控制单元还包括PMOS控制电路、NMOS控制电路电阻R1、PMOS管和NMOS 管，高压控制单元的电路连接如下：输入电压VIN连接电阻R1后连接高压控制开关MP5 源极，输入电压VIN还连接PMOS控制电路的Vin端，PMOS控制电路GND端连接高压控制开关MP5源极，PMOS管源极连接输入电压VIN，其栅极连接PMOS控制电路控制端，其漏极连接NMOS管漏极，NMOS管栅极连接NMOS控制电路控制端，NMOS管源极连接GND，NMOS控制电路VDD端连接VDD，其GND端连接GND。
电阻R1一般采用千欧姆级，本实施例采用5KΩ，为MOS管MP5预设电流，MOS管MN1将电流源VBN1对应的电流提供给MOS管MP3-MP1，MOS管MP1与MOS管MP4 镜像，MOS管MN2与MOS管MN3镜像，电流源U2电流与MOS管MN3漏极电流相比较来判断输入电压VIN的高低，从而进行高压和低压控制，为低压工作情况下提供负电源保证其正常工作；
工作原理：当输入电压VIN较低时，MOS管MN1的漏极电压VDS很低，MP1、MP2、 MP3、MN1这条支路上电流很小(即I1很小)，MOS管MP4镜像MOS管MP1的电流， I2＝K*I1；因此MOS管MP4的电流I2也很小，MOS管MN2和MOS管MN3起电流比较的作用，I1很小，I2<I3(理想电流源)，VY变高，低压控制开关MN4导通开启，浮动地电位VHGND＝VDS，接近0V；当输入电压VIN较高时，偏置电压VBIAS比较高，I2>I3 (理想电流源)，VY变低，低压控制开关MN4截止关闭，高压控制开关MP5导通正常工作，浮动地电位VHGND＝VBIAS+VGS，浮动地电位VHGND会随着输入电压VIN升高而升高。如图3所示，浮动地电位VHGND随输入电压VIN变化的曲线，虚线代表现有架构，实线是本申请的架构，本申请的VIN-VHGND的压差较现有架构大，在低压情况下，VHGND 接近0，避免了现有低压情况下因压差过小无法驱动高压器件的缺点，本发明的电压检测电路实现在低输入电压时扩大了栅极控制电路的电源范围，从而保证了控制电路的正常工作。
Claims (4)
1.一种高压器件控制电路的负电源产生电路，包括高压控制单元、输入电压VIN和GND，所述高压控制单元包括高压控制开关MP5，其特征在于：还包括与高压控制开关MP5连接的低压控制开关MN4和与低压控制开关MN4连接用于检测输入电压VIN的电压检测电路；
所述低压控制开关MN4与电压检测电路和高压控制单元的连接如下：低压控制开关MN4的源极连接GND，其漏极连接高压控制开关MP5源极，高压控制开关MP5漏极连接GND，高压控制开关MP5栅极为高压输出VBIAS，低压控制开关MN4栅极为低压输出VY；
所述高压控制单元还包括PMOS控制电路、NMOS控制电路、电阻R1、PMOS管和NMOS管。
2.根据权利要求1所述的一种高压器件控制电路的负电源产生电路，其特征在于：所述电压检测电路包括电流比较单元和与电流比较单元连接的电流镜像单元。
3.根据权利要求2所述的一种高压器件控制电路的负电源产生电路，其特征在于：所述电流比较单元包括电流源U2，电流镜像单元包括MOS管MP1、MP2、MP3、MP4、MN2、MN3和MN1，具体电路连接如下：MOS管MP1和MP4的源极均连接输入电压VIN，MOS管MP1栅极连接其漏极后连接MOS管MP2源极，MOS管MP2栅极连接其漏极后连接MOS管MP3源极，MOS管MP3栅极连接其漏极后连接MOS管MN1漏极，MOS管MN1栅极连接电流源VBN1，MOS管MN1源极连接GND，MOS管MP4的栅极连接MOS管MP1栅极，MOS管MP4的漏极连接MOS管MN2漏极，MOS管MN2漏极与其栅极连接，MOS管MN2源极连接GND，MOS管MN2栅极与MOS管MN3栅极连接，MOS管MN3源极连接GND，MOS管MN3漏极连接电流源U2一端，电流源U2另一端连接输入电压VIN，MOS管MN3漏极还连接低压控制开关MN4栅极。
4.根据权利要求1所述的一种高压器件控制电路的负电源产生电路，其特征在于：所述高压控制单元的电路连接如下：输入电压VIN连接电阻R1后连接高压控制开关MP5源极，输入电压VIN还连接PMOS控制电路的Vin端，PMOS控制电路GND端连接高压控制开关MP5源极，PMOS管源极连接输入电压VIN，其栅极连接PMOS控制电路控制端，其漏极连接NMOS管漏极，NMOS管栅极连接NMOS控制电路控制端，NMOS管源极连接GND，NMOS控制电路VDD端连接VDD，其GND端连接GND。
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