CN111682869A - 一种防倒灌电流的负载开关及电子设备 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种防倒灌电流的负载开关及电子设备，包括P型功率管、控制选择电路和控制开关电路；在负载电压大于电源电压与第一设定电压之和时，控制P型功率管的衬底与负载端电连接，控制P型功率管的栅极与P型功率管的衬底电连接；直至负载电压小于电源电压与第二设定电压之和时，控制P型功率管的衬底与电源电压端电连接，控制P型功率管的栅极与接地端电连接。可见在负载电压过大时，控制P型功率管的衬底与负载端电连接，且控制P型功率管的栅极与P型功率管的衬底电连接，以控制P型功率管关闭，而使得负载端至电源电压端的通路没有电流，达到防倒灌电流的目的，同时能够防止频繁触发和关闭负载开关的防倒灌功能，提高了负载开关性能。
Description
技术领域
本发明涉及负载开关技术领域，更为具体地说，涉及一种防倒灌电流的负载开关及电子设备。
背景技术
负载开关是电子***中一常用的电子器件，主要用于连接电源和负载，实现二者之间的连接和隔离。其中负载开关可以与其控制电路集成设置，也可以是一个独立的器件。场效应晶体管是一种常用的负载开关，但是，现有的场效应管作为负载开关，在实际应用中，可能会出现输出高于输入的现象，例如输出端存在干扰或者输出端高压碰触，因此可能会出现电荷从输出端反灌至输入端，导致输入端电位升高，造成***工作紊乱。因此负载开关的防倒灌电流的设计为现今研究重点之一。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种防倒灌电流的负载开关及电子设备，有效解决现有技术存在的技术问题，防止负载开关出现倒灌电流的情况，提高负载开关性能。
为实现上述目的，本发明提供的技术方案如下：
一种防倒灌电流的负载开关，包括：P型功率管、控制选择电路和控制开关电路；
所述P型功率管的源极电连接电源电压端，所述P型功率管的漏极电连接负载端，所述P型功率管的衬底电连接所述控制选择电路，及所述P型功率管的栅极电连接所述控制开关电路；
所述控制选择电路用于比较所述电源电压端的电源电压和所述负载端的负载电压的大小，并控制所述P型功率管的衬底与所述电源电压端电连接或与所述负载端电连接；及所述控制开关电路用于根据所述电源电压和所述负载电压的比较结果，控制所述P型功率管的栅极与所述P型功率管的衬底或接地端电连接；
其中，在所述负载电压大于所述电源电压与第一设定电压之和时，控制所述P型功率管的衬底与所述负载端电连接，且控制所述P型功率管的栅极与所述P型功率管的衬底电连接；直至所述负载电压小于所述电源电压与第二设定电压之和时，控制所述P型功率管的衬底与所述电源电压端电连接，且控制所述P型功率管的栅极与接地端电连接，所述第一设定电压大于所述第二设定电压。
可选的，所述控制选择电路包括：比较模块和选择开关模块；
所述比较模块的第一输入端接入所述电源电压，所述比较模块的第二输入端接入所述负载电压，所述比较模块的输出端与所述选择开关模块的控制端电连接；所述比较模块用于比较所述电源电压和所述负载电压的大小，在所述负载电压大于所述电源电压与第一设定电压之和时，输出第一电平控制信号；直至所述负载电压小于所述电源电压与第二设定电压之和时，输出第二电平控制信号，所述第一电平控制信号和所述第二电平控制信号的电平反相；
以及，所述选择开关模块的第一输入端与所述电源电压端电连接，所述选择开关模块的第二输入端与所述负载端电连接，所述选择开关模块的输出端与所述P型功率管的衬底电连接；所述选择开关模块用于响应所述第一电平控制信号而控制所述P型功率管的衬底与所述负载端电连接，及响应所述第二电平控制信号而控制所述P型功率管的衬底与所述电源电压端电连接。
可选的，所述比较模块包括比较器；
所述比较器的第一输入端接入所述电源电压，所述比较器的第二输入端接入所述负载电压，所述比较器的输出端与所述选择开关模块的控制端电连接。
可选的，所述选择开关模块包括：第一晶体管和第二晶体管，所述第一晶体管和所述第二晶体管的导通类型相反；
所述第一晶体管的第一端与所述电源电压端电连接，所述第一晶体管的第二端与所述P型功率管的衬底电连接，所述第一晶体管的栅极与所述比较模块的输出端电连接；
所述第二晶体管的第一端与所述负载端电连接，所述第二晶体管的第二端与所述P型功率管的衬底电连接，所述第二晶体管的栅极与所述比较模块的输出端电连接。
可选的，所述选择开关模块包括：第三晶体管、第四晶体管和第一反相器，所述第三晶体管和所述第四晶体管的导通类型相同；
所述第三晶体管的第一端与所述电源电压端电连接，所述第三晶体管的第二端与所述P型功率管的衬底电连接，所述第三晶体管的栅极与所述比较模块的输出端电连接；所述第四晶体管的第一端与所述负载端电连接，所述第四晶体管的第二端与所述P型功率管的衬底电连接，所述第四晶体管的栅极与第一反相器的输出端电连接，所述第一反相器的输入端与所述比较模块的输出端电连接；
或者，所述第三晶体管的第一端与所述电源电压端电连接，所述第三晶体管的第二端与所述P型功率管的衬底电连接，所述第三晶体管的栅极与所述第一反相器的输出端电连接，所述第一反相器的输入端与所述比较模块的输出端电连接；所述第四晶体管的第一端与所述负载端电连接，所述第四晶体管的第二端与所述P型功率管的衬底电连接，所述第四晶体管的栅极与所述比较模块的输出端电连接。
可选的，所述控制开关电路包括：逻辑门模块和第二反相器；
所述逻辑门模块的第一输入端接入使能信号，所述逻辑门模块的第二输入端与所述比较模块的输出端电连接，所述逻辑门模块的输出端与所述第二反相器的输入端电连接；所述逻辑门模块用于响应所述第一电平控制信号而输出关断信号，及响应所述第二电平控制信号而输出开启信号；
所述第二反相器的输出端与所述P型功率管的栅极电连接，所述第二反相器的电源端与所述P型功率管的衬底电连接；所述第二反相器用于响应所述关断信号而控制所述P型功率管的栅极与所述P型功率管的衬底电连接，及响应所述开启信号而控制所述P型功率管的栅极与所述第二反相器的接地端电连接。
可选的，所述控制开关电路还包括：缓冲器及第三反相器；
所述缓冲器的输入端接入所述使能信号，所述缓冲器的输出端与所述第三反相器的输入端电连接，所述第三反相器的输出端与所述逻辑门模块的第一输入端电连接。
可选的，所述第一电平控制信号为高电平信号、且所述使能信号为高电平信号时，所述逻辑门模块包括：第四反相器和与门；
所述与门的第一输入端接入所述使能信号；所述第四反相器的输入端与所述比较模块的输出端电连接，所述第四反相器的输出端与所述与门的第二输入端电连接；
相应的，本发明还提供了一种电子设备，所述电子设备包括上述的防倒灌电流的负载开关。
相较于现有技术，本发明提供的技术方案至少具有以下优点：
本发明提供了一种防倒灌电流的负载开关及电子设备，包括：P型功率管、控制选择电路和控制开关电路；在所述负载电压大于所述电源电压与第一设定电压之和时，控制所述P型功率管的衬底与所述负载端电连接，且控制所述P型功率管的栅极与所述P型功率管的衬底电连接；直至所述负载电压小于所述电源电压与第二设定电压之和时，控制所述P型功率管的衬底与所述电源电压端电连接，且控制所述P型功率管的栅极与接地端电连接。可见在负载电压过大时，控制P型功率管的衬底与负载端电连接，且控制P型功率管的栅极与P型功率管的衬底电连接，以控制P型功率管关闭，而使得负载端至电源电压端的通路没有电流，达到防倒灌电流的目的，提高了负载开关性能。
并且本发明所提供的第一设定电压和第二设定电压相当于迟滞电压，即在负载电压大于电源电压与第一设定电压之和时才触发负载开关的防倒灌功能，而直至负载电压小于电源电压与第二设定电压之和才关闭负载开关的防倒灌功能，进而能够防止频繁触发和关闭负载开关的防倒灌功能，提高负载开关的实用性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种防倒灌电流的负载开关的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的另一种防倒灌电流的负载开关的结构示意图；
图3为本发明实施例提供的又一种防倒灌电流的负载开关的结构示意图；
图4为本发明实施例提供的又一种防倒灌电流的负载开关的结构示意图；
图5为本发明实施例提供的又一种防倒灌电流的负载开关的结构示意图；
图6为本发明实施例提供的又一种防倒灌电流的负载开关的结构示意图；
图7为本发明实施例提供的又一种防倒灌电流的负载开关的结构示意图；
图8为本发明实施例提供的又一种防倒灌电流的负载开关的结构示意图；
图9为图8中相应端部的电压示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
正如背景技术所述，负载开关是电子***中一常用的电子器件，主要用于连接电源和负载，实现二者之间的连接和隔离。其中负载开关可以与其控制电路集成设置，也可以是一个独立的器件。场效应晶体管是一种常用的负载开关，但是，现有的场效应管作为负载开关，在实际应用中，可能会出现输出高于输入的现象，例如输出端存在干扰或者输出端高压碰触，因此可能会出现电荷从输出端反灌至输入端，导致输入端电位升高，造成***工作紊乱。因此负载开关的防倒灌电流的设计为现今研究重点之一。
基于此，本发明实施例提供了一种防倒灌电流的负载开关及电子设备，有效解决现有技术存在的技术问题，防止负载开关出现倒灌电流的情况，提高负载开关性能。
为实现上述目的，本发明实施例提供的技术方案如下，具体结合图1至图9对本发明实施例提供的技术方案进行详细的描述。
参考图1所示，为本发明实施提供的一种防倒灌电流的负载开关的结构示意图，其中，负载开关包括：P型功率管P0、控制选择电路100和控制开关电路200，D1和D2为寄生二极管。
所述P型功率管P0的源极电连接电源电压端IN，所述P型功率管P0的漏极电连接负载端OUT，所述P型功率管P0的衬底bulk电连接所述控制选择电路100，及所述P型功率管P0的栅极电连接所述控制开关电路200。
所述控制选择电路100用于比较所述电源电压端IN的电源电压Vin和所述负载端OUT的负载电压Vout的大小，并控制所述P型功率管P0的衬底bulk与所述电源电压端IN电连接或与所述负载端OUT电连接；及所述控制开关电路200用于根据所述电源电压Vin和所述负载电压Vout的比较结果，控制所述P型功率管P0的栅极与所述P型功率管P0的衬底bulk或接地端GND电连接。
其中，在所述负载电压Vout大于所述电源电压Vin与第一设定电压之和时，控制所述P型功率管P0的衬底bulk与所述负载端OUT电连接，且控制所述P型功率管P0的栅极与所述P型功率管P0的衬底bulk电连接；直至所述负载电压Vout小于所述电源电压Vin与第二设定电压之和时，控制所述P型功率管P0的衬底bulk与所述电源电压端IN电连接，且控制所述P型功率管P0的栅极与接地端GND电连接，第一设定电压和第二电压均大于0，且所述第一设定电压大于所述第二设定电压。
可以理解的，本发明实施例提供的技术方案，在所述负载电压大于所述电源电压与第一设定电压之和时，控制所述P型功率管的衬底与所述负载端电连接，且控制所述P型功率管的栅极与所述P型功率管的衬底电连接；直至所述负载电压小于所述电源电压与第二设定电压之和时，控制所述P型功率管的衬底与所述电源电压端电连接，且控制所述P型功率管的栅极与接地端电连接；而后保持控制P型功率管的衬底与电源电压端电连接，且控制P型功率管的栅极与接地端电连接，直至再次判断负载电压大于电源电压与第一设定电压之和时，控制P型功率管的衬底与负载端电连接，且控制P型功率管的栅极与P型功率管的衬底电连接。可见在负载电压过大时，控制P型功率管的衬底与负载端电连接，且控制P型功率管的栅极与P型功率管的衬底电连接，以控制P型功率管关闭，而使得负载端至电源电压端的通路没有电流，达到防倒灌电流的目的，提高了负载开关性能。
并且本发明实施例所提供的第一设定电压和第二设定电压相当于迟滞电压，即在负载电压大于电源电压与第一设定电压之和时才触发负载开关的防倒灌功能，而直至负载电压小于电源电压与第二设定电压之和才关闭负载开关的防倒灌功能，进而能够防止频繁触发和关闭负载开关的防倒灌功能，提高负载开关的实用性。
参考图2所示，为本发明实施例提供的另一种防倒灌电流的负载开关的结构示意图，本发明实施例提供的所述控制选择电路100包括：比较模块110和选择开关模块120。
所述比较模块110的第一输入端接入所述电源电压Vin，所述比较模块110的第二输入端接入所述负载电压Vout，所述比较模块110的输出端与所述选择开关模块120的控制端电连接；所述比较模块110用于比较所述电源电压Vin和所述负载电压Vout的大小，在所述负载电压Vout大于所述电源电压Vin与第一设定电压之和时，输出第一电平控制信号；直至所述负载电压Vout小于所述电源电压Vin与第二设定电压之和时，输出第二电平控制信号，所述第一电平控制信号和所述第二电平控制信号的电平反相，而后比较模块110保持输出第二电平控制信号，直至比较模块110再次判断负载电压Vout大于电源电压Vin与第一设定电压之和时，输出第一电平控制信号。
以及，所述选择开关模块120的第一输入端与所述电源电压端IN电连接，所述选择开关模块120的第二输入端与所述负载端OUT电连接，所述选择开关模块120的输出端与所述P型功率管P0的衬底bulk电连接；所述选择开关模块120用于响应所述第一电平控制信号而控制所述P型功率管P0的衬底bulk与所述负载端OUT电连接，及响应所述第二电平控制信号而控制所述P型功率管P0的衬底bulk与所述电源电压端IN电连接。
下面结合附图对本发明实施例提供的比较模块和选择开关模块的具体电路结构进行描述。参考图3所示，为本发明实施例提供的又一种防倒灌电流的负载开关的结构示意图，本发明实施例提供的所述比较模块110包括比较器CMP。
所述比较器CMP的第一输入端接入所述电源电压Vin，所述比较器CMP的第二输入端接入所述负载电压Vout，所述比较器CMP的输出端与所述选择开关模块120的控制端电连接。
如图3所示，本发明实施例提供的所述选择开关模块120可以包括：第一晶体管M1和第二晶体管M2，所述第一晶体管M1和所述第二晶体管M2的导通类型相反，即第一晶体管M1为N型晶体管时，第二晶体管M2为P型晶体管；或第一晶体管M1为P型晶体管时，第二晶体管M2为N型晶体管。
所述第一晶体管M1的第一端与所述电源电压端IN电连接，所述第一晶体管M1的第二端与所述P型功率管P0的衬底bulk电连接，所述第一晶体管M1的栅极与所述比较模块110的输出端电连接。
所述第二晶体管M2的第一端与所述负载端OUT电连接，所述第二晶体管M2的第二端与所述P型功率管P0的衬底bulk电连接，所述第二晶体管M2的栅极与所述比较模块110的输出端电连接。
可以理解的，本发明实施例提供的第一晶体管和第二晶体管的导通类型相反，故而将第一晶体管的栅极和第二晶体管的栅极均电连接比较模块的输出端，能够通过比较模块控制第一晶体管导通时控制第二晶体管关断、且控制第二晶体管导通时控制第一晶体管关断的目的。即达到比较模块输出第一电平控制信号时，控制第二晶体管导通而控制第一晶体管关断，以控制P型功率管的衬底与负载端电连接的目的；及达到比较模块输出第二电平控制信号时，控制第一晶体管导通而控制第二晶体管关断，以控制P型功率管的衬底与电源电压端电连接的目的。
在本发明一实施例中，本发明实施例提供的开关模块所包括的晶体管的导通类型还可以相同。参考图4所示，为本发明实施例提供的又一种防倒灌电流的负载开关的结构示意图，本发明实施例提供的所述选择开关模块120包括：第三晶体管M3、第四晶体管M4和第一反相器INV1，所述第三晶体管M3和所述第四晶体管M4的导通类型相同，即第三晶体管M3和第四晶体管M4可以均为N型晶体管，或者第三晶体管M3和第四晶体管M4可以均为P型晶体管。
所述第三晶体管M3的第一端与所述电源电压端IN电连接，所述第三晶体管M3的第二端与所述P型功率管的衬底bulk电连接，所述第三晶体管M3的栅极与所述比较模块110的输出端电连接；所述第四晶体管M4的第一端与所述负载端OUT电连接，所述第四晶体管M4的第二端与所述P型功率管P0的衬底bulk电连接，所述第四晶体管M4的栅极与第一反相器INV1的输出端电连接，所述第一反相器INV1的输入端与所述比较模块110的输出端电连接。
可以理解的，本发明实施例提供的第三晶体管和第四晶体管的导通类型相同，故而在第四晶体管的栅极和比较模块的输出端之间电连接一第一反相器，以保证比较模块控制第三晶体管导通时控制第四晶体管关断，及控制第四晶体管导通时控制第三晶体管关断的目的。
需要说明的是，本发明实施例提供的第一反相器还可以电连接于第三晶体管的栅极和比较模块的输出端之间，而第四晶体管的栅极直接电连接比较模块的输出端，对此需要根据第一电平控制信号和第二电平控制信号的具体电平、以及第三晶体管和第四晶体管的具体导通类型来决定。即本发明实施例提供的第三晶体管和第四晶体管的导通类型相同，所述第三晶体管的第一端与所述电源电压端电连接，所述第三晶体管的第二端与所述P型功率管的衬底电连接，所述第三晶体管的栅极与所述第一反相器的输出端电连接，所述第一反相器的输入端与所述比较模块的输出端电连接；所述第四晶体管的第一端与所述负载端电连接，所述第四晶体管的第二端与所述P型功率管的衬底电连接，所述第四晶体管的栅极与所述比较模块的输出端电连接。
参考图5所示，为本发明实施例提供的又一种防倒灌电流的负载开关的结构示意图，本发明实施例提供的所述控制开关电路200包括：逻辑门模块210和第二反相器220。
所述逻辑门模块210的第一输入端接入的信号为使能信号EN，所述逻辑门模块210的第二输入端与所述比较模块110的输出端电连接，所述逻辑门模块210的输出端与所述第二反相器INV2的输入端电连接；所述逻辑门模块210用于响应所述第一电平控制信号而输出关断信号，及响应所述第二电平控制信号而输出开启信号。
所述第二反相器INV2的输出端与所述P型功率管P0的栅极电连接，所述第二反相器INV2的电源端与所述P型功率管P0的衬底bulk电连接；所述第二反相器INV2用于响应所述关断信号而控制所述P型功率管P0的栅极与所述P型功率管P0的衬底bulk电连接，及响应所述开启信号而控制所述P型功率管P0的栅极与所述第二反相器INV2的接地端GND电连接。
可以理解的，本发明实施例提供的控制开关电路，在比较模块输出第一电平控制信号时，逻辑门模块根据第一电平控制信号和使能信号而输出关断信号，关断信号能够控制第二反相器的电源端与P型功率管的栅极电连接，以使得P型功率管的栅极与P型功率管的衬底bulk电连接，达到控制P型功率管关断的目的；以及，在比较模块输出第二电平控制信号时，逻辑门模块根据第二电平控制信号和使能信号而输出开启信号，开启信号能够控制第二反相器的接地端与P型功率管的栅极电连接，进而达到控制P型功率管导通的目的。
进一步的，为了达到控制P型功率管缓慢开启的目的，本发明实施例提供的控制开关电路还可以包括有缓冲器等部件。参考图6所示，为本发明实施例提供的又一种防倒灌电流的负载开关的结构示意图，本发明实施例提供的所述控制开关电路200还包括：缓冲器Buffer及第三反相器INV3。
所述缓冲器Buffer的输入端接入使能信号EN，所述缓冲器Buffer的输出端与所述第三反相器INV3的输入端电连接，所述第三反相器INV3的输出端与所述逻辑门模块210的第一输入端电连接，第三反相器INV3的输出信号作为逻辑门模块210的第一输入端的输入信号。
可以理解的，本发明实施例提供的使能信号通过缓冲器和第三反相器后传输至逻辑门模块的第一输入端，使得控制开关电路输出能够自高电平缓慢变到低电平，而使得P型功率管缓慢开启，以提高负载开关的性能。
参考图7所示，为本发明实施例提供的又一种防倒灌电流的负载开关的结构示意图，所述第一电平控制信号为高电平信号、且所述使能信号EN为高电平信号时，所述逻辑门模块210包括：第四反相器INV4和与门And；
所述与门And的第一输入端接入所述使能信号EN；所述第四反相器INV4的输入端与所述比较模块110的输出端电连接，所述第四反相器INV4的输出端与所述与门And的第二输入端电连接。
可以理解的，本发明实施例提供的第一电平控制信号为高电平信号、且使能信号为高电平信号时，第一电平控制信号经过第四反相器反相后为低电平信号，低电平信号和使能信号的高电平信号输入至与门，使得与门输出低电平的关断信号，关断信号能够控制第二反相器的电源端连接的P型功率管的衬底与P型功率管的栅极电连接，达到控制P型功率管关断的目的；以及第二电平控制信号为低电平信号、且使能信号为高电平信号时，输入与门的信号为两个高电平信号，使得与门输出高电平的开启信号，开启信号能够控制第二反相器的接地端与P型功率管的栅极电连接，达到控制P型功率管开启的目的。
下面结合图8和图9对本发明实施例提供的一种具体的负载开关工作过程进行说明。图8所示为本发明实施例提供的又一种防倒灌电流的负载开关的结构示意图，图9为图8相应端口的电压示意图；其中图8以负载开关包括上述实施例所提供的比较器CMP、缓冲器Buffer、第一反相器INV1至第四反相器INV4、与门And、P型的第三晶体管M3、P型的第四晶体管M4、使能信号为高电平信号和第一电平控制信号为高电平信号为例进行说明；以及第一反相器INV1与第四晶体管M4电连接，缓冲器Buffer的电源端、第三反相器INV3的电源端、第四反相器INV4的电源端和与门And的电源端均电连接电源电压端IN，比较器CMP的电源端、第一反相器INV1的电源端和第二反相器INV2的电源端均电连接P型功率管P0的衬底bulk。
在负载电压Vout突然出现比电源电压高的脉冲电压，且负载电压Vout大于电源电压Vin和第一设定电压Vt1之和时(即图9中S1节点处)，比较器CMP输出高电平的第一电平控制信号，第一电平控制信号能够控制第三晶体管M3关断，而第一电平控制信号经过第一反相器INV1反相后控制第四晶体管M4导通，使得P型功率管P0的衬底bulk与负载端OUT电连接。同时，与门And输出低电平的关断信号，关断信号控制第三反相器INV3电源端电连接的P型功率管P0的衬底bulk与P型功率管P0的栅极电连接，使得P型功率管P0的栅极电压Gate迅速拉高至衬底bulk处的电压，P型功率管P0被关断，负载端OUT至电源电压端IN通路没有电流，达到防倒灌电流的目的。
负载电压Vout继续升高，P型功率管P0的衬底bulk的电压和栅极Gate电压跟随负载电压Vout，P型功率管P0保持关断；负载电压Vout开始下降，直至负载电压Vout小于电源电压Vin与第二设定电压Vt2之和时(即图9中S2节点处)，比较器CMP输出低电平的第二电平控制信号，第二电平控制信号能够控制第三晶体管M3导通，而第二电平控制信号经过第一反相器INV1反相后控制第四晶体管M4关断，使得P型功率管P0的衬底bulk与电源电压端IN电连接。同时，与门And输出高电平的开启信号，开启信号控制第三反相器INV3的接地端GND与P型功率管P0的栅极电连接，使得P型功率管P0的栅极电压Gate开始降低，P型功率管P0开始缓慢导通，使得电源电压端IN至负载端OUT通路正常传输电流。
而后保持P型功率管P0的衬底bulk与电源电压端IN电连接，且P型功率管P0的栅极与接地端GND电连接的状态，直至负载电压Vout大于电源电压Vin和第一设定电压Vt1之和时再次循环上述工作过程。
相应的，本发明实施例还提供了一种电子设备，所述电子设备包括上述任意一实施例提供的防倒灌电流的负载开关。
本发明实施例提供了一种防倒灌电流的负载开关及电子设备，包括：P型功率管、控制选择电路和控制开关电路；在所述负载电压大于所述电源电压与第一设定电压之和时，控制所述P型功率管的衬底与所述负载端电连接，且控制所述P型功率管的栅极与所述P型功率管的衬底电连接；直至所述负载电压小于所述电源电压与第二设定电压之和时，控制所述P型功率管的衬底与所述电源电压端电连接，且控制所述P型功率管的栅极与接地端电连接。可见在负载电压过大时，控制P型功率管的衬底与负载端电连接，且控制P型功率管的栅极与P型功率管的衬底电连接，以控制P型功率管关闭，而使得负载端至电源电压端的通路没有电流，达到防倒灌电流的目的，提高了负载开关性能。
并且本发明实施例所提供的第一设定电压和第二设定电压相当于迟滞电压，即在负载电压大于电源电压与第一设定电压之和时才触发负载开关的防倒灌功能，而直至负载电压小于电源电压与第二设定电压之和才关闭负载开关的防倒灌功能，进而能够防止频繁触发和关闭负载开关的防倒灌功能，提高负载开关的实用性。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (9)
1.一种防倒灌电流的负载开关，其特征在于，包括：P型功率管、控制选择电路和控制开关电路；
所述P型功率管的源极电连接电源电压端，所述P型功率管的漏极电连接负载端，所述P型功率管的衬底电连接所述控制选择电路，及所述P型功率管的栅极电连接所述控制开关电路；
所述控制选择电路用于比较所述电源电压端的电源电压和所述负载端的负载电压的大小，并控制所述P型功率管的衬底与所述电源电压端电连接或与所述负载端电连接；及所述控制开关电路用于根据所述电源电压和所述负载电压的比较结果，控制所述P型功率管的栅极与所述P型功率管的衬底或接地端电连接；
其中，在所述负载电压大于所述电源电压与第一设定电压之和时，控制所述P型功率管的衬底与所述负载端电连接，且控制所述P型功率管的栅极与所述P型功率管的衬底电连接；直至所述负载电压小于所述电源电压与第二设定电压之和时，控制所述P型功率管的衬底与所述电源电压端电连接，且控制所述P型功率管的栅极与接地端电连接，所述第一设定电压大于所述第二设定电压。
2.根据权利要求1所述的防倒灌电流的负载开关，其特征在于，所述控制选择电路包括：比较模块和选择开关模块；
所述比较模块的第一输入端接入所述电源电压，所述比较模块的第二输入端接入所述负载电压，所述比较模块的输出端与所述选择开关模块的控制端电连接；所述比较模块用于比较所述电源电压和所述负载电压的大小，在所述负载电压大于所述电源电压与第一设定电压之和时，输出第一电平控制信号；直至所述负载电压小于所述电源电压与第二设定电压之和时，输出第二电平控制信号，所述第一电平控制信号和所述第二电平控制信号的电平反相；
以及，所述选择开关模块的第一输入端与所述电源电压端电连接，所述选择开关模块的第二输入端与所述负载端电连接，所述选择开关模块的输出端与所述P型功率管的衬底电连接；所述选择开关模块用于响应所述第一电平控制信号而控制所述P型功率管的衬底与所述负载端电连接，及响应所述第二电平控制信号而控制所述P型功率管的衬底与所述电源电压端电连接。
3.根据权利要求2所述的防倒灌电流的负载开关，其特征在于，所述比较模块包括比较器；
所述比较器的第一输入端接入所述电源电压，所述比较器的第二输入端接入所述负载电压，所述比较器的输出端与所述选择开关模块的控制端电连接。
4.根据权利要求2所述的防倒灌电流的负载开关，其特征在于，所述选择开关模块包括：第一晶体管和第二晶体管，所述第一晶体管和所述第二晶体管的导通类型相反；
所述第一晶体管的第一端与所述电源电压端电连接，所述第一晶体管的第二端与所述P型功率管的衬底电连接，所述第一晶体管的栅极与所述比较模块的输出端电连接；
所述第二晶体管的第一端与所述负载端电连接，所述第二晶体管的第二端与所述P型功率管的衬底电连接，所述第二晶体管的栅极与所述比较模块的输出端电连接。
5.根据权利要求2所述的防倒灌电流的负载开关，其特征在于，所述选择开关模块包括：第三晶体管、第四晶体管和第一反相器，所述第三晶体管和所述第四晶体管的导通类型相同；
所述第三晶体管的第一端与所述电源电压端电连接，所述第三晶体管的第二端与所述P型功率管的衬底电连接，所述第三晶体管的栅极与所述比较模块的输出端电连接；所述第四晶体管的第一端与所述负载端电连接，所述第四晶体管的第二端与所述P型功率管的衬底电连接，所述第四晶体管的栅极与第一反相器的输出端电连接，所述第一反相器的输入端与所述比较模块的输出端电连接；
或者，所述第三晶体管的第一端与所述电源电压端电连接，所述第三晶体管的第二端与所述P型功率管的衬底电连接，所述第三晶体管的栅极与所述第一反相器的输出端电连接，所述第一反相器的输入端与所述比较模块的输出端电连接；所述第四晶体管的第一端与所述负载端电连接，所述第四晶体管的第二端与所述P型功率管的衬底电连接，所述第四晶体管的栅极与所述比较模块的输出端电连接。
6.根据权利要求2所述的防倒灌电流的负载开关，其特征在于，所述控制开关电路包括：逻辑门模块和第二反相器；
所述逻辑门模块的第一输入端接入使能信号，所述逻辑门模块的第二输入端与所述比较模块的输出端电连接，所述逻辑门模块的输出端与所述第二反相器的输入端电连接；所述逻辑门模块用于响应所述第一电平控制信号而输出关断信号，及响应所述第二电平控制信号而输出开启信号；
所述第二反相器的输出端与所述P型功率管的栅极电连接，所述第二反相器的电源端与所述P型功率管的衬底电连接；所述第二反相器用于响应所述关断信号而控制所述P型功率管的栅极与所述P型功率管的衬底电连接，及响应所述开启信号而控制所述P型功率管的栅极与所述第二反相器的接地端电连接。
7.根据权利要求6所述的防倒灌电流的负载开关，其特征在于，所述控制开关电路还包括：缓冲器及第三反相器；
所述缓冲器的输入端接入所述使能信号，所述缓冲器的输出端与所述第三反相器的输入端电连接，所述第三反相器的输出端与所述逻辑门模块的第一输入端电连接。
8.根据权利要求6所述的防倒灌电流的负载开关，其特征在于，所述第一电平控制信号为高电平信号、且所述使能信号为高电平信号时，所述逻辑门模块包括：第四反相器和与门；
所述与门的第一输入端接入所述使能信号；所述第四反相器的输入端与所述比较模块的输出端电连接，所述第四反相器的输出端与所述与门的第二输入端电连接。
9.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括权利要求1-8任意一项所述的防倒灌电流的负载开关。
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