[发明专利]一种CMOS开关电路

说明书

技术领域

本发明涉及CMOS工艺下大电流低导通电阻开关管的设计技术，更具体地说，涉及一种CMOS开关电路。

背景技术

NMOS管在传递电源电压时会存在阈值电压损失，而PMOS管的漏极端输出电压和源极端输入电压之间几乎没有压降，因此不存在阈值电压损失这一问题，比较适合无损传递电源电压等模拟变量，所以大功率PMOS管被广泛用于电源开关等应用中。导通电阻作为一个关键的参数，能够直观的反映出PMOS管的导电能力，电流越大PMOS管电压降越小则导通电阻越小。如图1所示为普通PMOS管开关电路，VCC是电源输入端，OUT是PMOS管的电压输出端，GC是PMOS管的栅极电压控制端；PMOS管工作时，衬底接到电源输入端，而GC端通常接地，此时PMOS管导通电阻最小。

在高电流的应用中，PMOS管的尺寸都非常巨大，这是因为，PMOS管主要靠空穴的移动来产生电流，NMOS管主要靠电子的移动来产生电流，而在相同条件下空穴的移动速度比电子的要低，所以要想达到相同的导通电阻，PMOS管比NMOS管的尺寸要大很多，这也导致PMOS管作为电源的开关管成本比较高。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述NMOS管作为电源的开关管存在阈值电压损失以及PMOS管作为电源的开关管成本比较高的缺陷，提供一种CMOS开关电路。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种CMOS开关电路，包括电荷泵电路、第一开关管、第二开关管、多路复用电路、第三开关管以及第四开关管，其中，所述电荷泵电路、多路复用电路和所述第四开关管分别与信号输入端连接；所述第二开关管与信号输出端连接，所述第二开关管包括第一输出端；

在信号输入端的电压从预设的第一电压下降到预设的第二电压时，所述多路复用电路控制所述第二开关管的第一输出端与信号输出端连接，所述电荷泵电路用于将信号输入端提供的电压稳定在预设电压，控制所述第一开关管和所述第二开关管导通以输出电压；

在信号输入端的电压从预设的第二电压上升到预设的第一电压时，所述多路复用电路控制所述第二开关管的第一输出端接地，所述第三开关管、第四开关管导通以控制所述第一开关管、第二开关管关断。

在上述CMOS开关电路中，所述第一开关管包括第一PMOS管，所述第二、三、四开关管分别包括第一NMOS管、第二NMOS管、第三NMOS管，其中，所述第一输出端为所述第一NMOS管的衬底。

在上述CMOS开关电路中，所述电荷泵电路一端分别与所述第三NMOS管的栅极和所述多路复用电路连接并接入信号输入端，另一端与所述第一PMOS管的源极和衬底连接，所述第一PMOS管的漏极与所述第一NMOS管的栅极连接。

在上述CMOS开关电路中，所述多路复用电路一端与所述第一NMOS管的衬底连接，另一端分别与所述第一NMOS管的源极连接和接地。

在上述CMOS开关电路中，所述第二NMOS管的漏极分别与所述第一PMOS管的漏极和所述第一NMOS管的栅极连接，所述第二NMOS管的源极和衬底均与所述第三NMOS管的漏极连接。

在上述CMOS开关电路中，所述第一PMOS管、第二NMOS管的栅极以及所述第一NMOS管的漏极均与电源连接；所述第一NMOS管的源极与信号输出端连接；所述第三NMOS管的源极和衬底接地。

在上述CMOS开关电路中，所述第一NMOS管包括深N阱和N阱组成的衬底隔离层。

实施本发明的CMOS开关电路，具有以下有益效果：使用CMOS集成电路制造工艺，实现开关管在大电流条件下极低的导通电阻，同时极大的减小了芯片的面积，降低了芯片的成本。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是普通PMOS开关管的电路原理图；

图2是本发明实施例的一种CMOS开关电路的结构框图；

图3是本发明实施例的一种CMOS开关电路的原理图；

图4是图3中CMOS开关电路的信号时序图；

图5是图3中第一NMOS管（MN3）的示意版图。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。