[发明专利]电源反接保护高压电路

说明书

技术领域

本发明涉及保护电路，特别是电源反接保护电路。

背景技术

在电源管理产品工作的使用过程中，有时候会发生电源反接的情况，一旦反接，芯片的寄生二极管将导通，产生非常大的反向电流，导致芯片被烧毁。传统的电源反接保护电路如图1示：该电路是在被保护的电器前端连接二极管，利用二极管对电流反向阻断特性，对电源反接起保护使用。由于二极管的压降问题，使得图1的电路在低电压情况下的应用受到明显限制。图2是CN1355607A发明专利申请公开的电源反接保护电路，它是将保护用PMOS场效应管14的漏极及衬底与被保护电路中的PMOS场效应管10的衬底和寄生二极管12的阴极连接，一旦电源极性反接，保护场效应管就会形成断路，防止电流烧毁电路中元件。该电路的不足之处是保护对象不够广泛，应用范围受到限制，首先该电路仅适用于集成电路中；其次即使是在集成电路中如果电源电压较高，该电路中的场效应管N2因无法耐受高压而被击穿，则电路就会烧毁。

发明内容

本发明要解决已有电源反接保护电路应用对象不够广泛的问题，为此提供本发明的一种电源反接保护高压电路，该电路应用对象广。

为解决上述问题，本发明采用的技术方案其特殊之处是由限流电阻R1、二极管和NMOS场效应管组成，所述二极管有第1二极管D1、第2二极管D2……和第n二极管Dn，限流电阻R1一端接电源，限流电阻R1另一端接NMOS场效应管的栅极，NMOS场效应管的漏极接地，NMOS场效应管的源极和衬底短接后接被保护的器件，所述第1二极管D1、第2二极管D2……和第n二极管Dn极性方向相同地相继串联，第1二极管D1的阳极与所述限流电阻R1和NMOS场效应管栅极的接端连接，第n二极管Dn的阴极接地。

所述被保护的器件可以是被保护的电路，也可以是被保护的用电器。

所述相继串联的二极管的个数n取决于NMOS场效应管的栅源击穿电压。

对于不同的集成电路工艺或分立器件，高压MOS场效应管的栅源击穿电压不同，目前常见的高压工艺中，NMOS场效应管栅源击穿电压VGS_BV＝5V，其开启电压Vth约为0.7V，源漏耐压有24V，40V，60V以及600V等多种规格，以二极管正向导通电压VF＝0.7V为例，说明本发明工作原理：正常情况限流电阻R1接电源正极高压，此时根据VGS_BV＝5V选取n＝6，经过电阻R1后又通过6个二极管，因此NMOS场效应管栅源电压VGS基本等于6个二极管正向压降为4.2V，此电压低于NMOS管的栅源击穿电压VGS_BV，所以不会对NMOS场效应管造成栅极击穿危险。由于NMOS场效应管漏极接地，而VGS＞Vt，NMOS场效应管处于反型状态，但是VD＝0，NMOS场效应管处于线性区，因此NMOS场效应管相当于一个导通的开关，其源极电压近似为零，由于场效应管源极接被保护电路或用电器，故电路或用电器能正常工作。

当电源电压反接时候，限流电阻R1接零电位端，NMOS场效应管漏极接高电压，因二极管反向不通，限流电阻和二极管之间电压也为0，此时NMODS场效应管栅极电压为0，因此NMOS场效应管关断，NMOS场效应管源极为零电平，这样电路或用电器两端电压都为0，有效保护了电路或用电器。

本发明中的场效应管也可以用三极管代替，用三极管代替时，场效应管的源极，栅极，漏极分别对应三极管的发射极，基极和集电极。

即本发明的一种电源反接保护高压电路，由限流电阻R1、二极管和三极管组成，所述二极管有第1二极管D1、第2二极管D2……和第n二极管Dn，限流电阻R1一端接电源，限流电阻R1另一端接三极管的基极，三极管的集电极接地，三极管的发射极接被保护的器件，所述第1二极管D1、第2二极管D2……和第n二极管Dn极性方向相同地相继串联，第1二极管D1的阳极与所述限流电阻R1和三极管基极的接端连接，第n二极管Dn的阴极接地。

本发明与图1电路比，具有压降小、发热量少的和工作可靠性高的特点。本发明与图2电路比，具有耐高压和简单实用的特点。

附图说明

图1是已知的一种电源反接保护电路图；

图2是已知的另一种电源反接保护电路图；

图3是本发明的一种电源反接保护电路图。

具体实施方式

电源反接保护高压电路，由限流电阻R1、NMOS场效应管和第1二极管D1、第2二极管D2、第3二极管D3……和第n二极管Dn组成，限流电阻R1一端接电源VDD，限流电阻R1另一端接NMOS场效应管的栅极G，NMOS场效应管的漏极D接地，NMOS场效应管的源极S和衬底短接后接被保护的器件PROTECTED，被保护的器件可以是电路，也可以是用电器；所述第1二极管D1、第2二极管D2、第3二极管D3……和第n二极管Dn极性方向相同地相继串联，第1二极管D1的阳极与限流电阻R1和NMOS场效应管栅极的接端连接，第n二极管Dn的阴极接地。n的数值即二极管的个数取决于所选NMOS场效应管的栅源击穿电压VGS_BV和二极管的正向压降VF，选取原则是n×VF≤VGS_BV，但n*VF的值要在保证这一安全条件的情况下尽量接近VGS_BV，即n取得尽量大。因为对于场效应管而言，其栅源电压越高，则其导通电阻越小。如VGS_BV＝5V，VF＝0.7，则可选n＝6或7，考虑到二极管VF和栅源击穿电压VGS_BV随工艺会出现漂移，当n选7时n×VF＝4.9V，太过接近栅源击穿电压VGS_BV＝5V，当VF参数出现漂移时，如部分产品VF漂移到0.8V则有可能出现场效应管栅源电压VGS超过击穿电压的情况。所以选择n＝6。针对部分器件或工艺，n个二极管可以用齐纳二极管或三极管代替。