[实用新型]控制装置

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2015年12月22日提交的名称为“HV MOS LEAKAGE COMPENSATION FOR ULTRALOW CURRENT OPERATION”(对HV MOS的泄漏进行补偿来实现超低电流操作)的美国No.62/270,891临时申请(发明人：Dieter JOOS和Johan Camiel Julia JANSSENS)的优先权，该申请以引用方式并入本文，特此要求本文与该申请的共同主题的优先权。

技术领域

本实用新型总体涉及具有超低电流要求的控制装置，具体涉及利用HV MOS泄漏补偿来实现超低电流操作的控制装置。

背景技术

晶体管(特别是金属氧化物半导体(“MOS”)场效应晶体管)拥有许多理想的开关特性。然而，它们的一些特性可能使其在某些情况下的使用存在问题。具体地讲，MOS晶体管的制造过程在p型硅与n型硅之间形成了内部结，由此产生了寄生二极管，在这类场合中使用时，必须考虑寄生二极管的效应。

采用MOS晶体管的电路通常被设计成让此类寄生二极管短路，或将此类寄生二极管保持在反向偏压下。但是，即便在反向偏压下，寄生二极管仍显现泄漏电流。高电压(“HV”)MOS晶体管中的这种泄漏电流可能尤其明显，原因是相比常规的MOS晶体管，HV MOS晶体管通常具有较宽的沟道和扩大的漏极尺寸，导致PN结面积增大、注入电流增强。HV MOS晶体管还可能遭受明显的亚阈值电流。寄生电流和亚阈值电流都随温度而变。这类泄漏电流可能妨碍HV MOS晶体管用于超低电流操作(即便通常期望的是HV MOS晶体管能够在高温高压下工作)。

实用新型内容

本文使用的短语“超低电流操作”是指，装置处于无源模式时，其总电流消耗被降至最低，例如，保持低于10μA，在一些情况下低于1μA。这类严格的限制可能要求各单独的信号电流保持为该限值的几分之一，例如，约100至250nA。本实用新型的一个实施例解决的技术难题是，HV MOS晶体管的泄漏电流可能与该范围内的电流相当，甚至比该范围内的电流大，从而妨碍HV MOS晶体管用于超低电流装置。本实用新型的一个实施例的技术效果是，使HV MOS晶体管能够用于超低电流操作。

根据本实用新型的一个方面，提供了具有超低电流要求的控制装置，该控制装置包括：控制信号线；控制电流源；高压金属氧化物半导体(“HV MOS”)控制晶体管，其有选择地将控制电流源耦接到控制信号线，该控制晶体管还将寄生泄漏电流耦接到控制信号线；以及补偿电流源，其耦接到控制信号线以提供补偿电流，该补偿电流源包括HV MOS补偿晶体管，此补偿晶体管将补偿电流与寄生泄漏电流匹配。

在一个实施例中，补偿晶体管具有栅极，以及短接到栅极的浮动源极。

在一个实施例中，补偿晶体管的漏极耦接到第二补偿晶体管的漏极，该第二补偿晶体管具有栅极以及短接到第二补偿晶体管的栅极的浮动源极；控制晶体管的漏极耦接到附加晶体管的漏极，该附加晶体管具有栅极以及短接到附加晶体管的栅极的浮动源极；控制晶体管、附加晶体管以及两个补偿晶体管形成了交叉四元(cross-quad)布置，用于将补偿电流与寄生泄漏电流匹配。

在一个实施例中，控制电流源和补偿电流源各自包括电流镜布置，用于增大其输出阻抗。

在一个实施例中，控制装置还包括耦接在控制信号线与补偿电流源之间的二极管或其他电平漂移部件。

在一个实施例中，控制晶体管和补偿晶体管是匹配的增强型n型HV MOS晶体管。

在一个实施例中，控制晶体管将控制电流耦接到控制信号线，支持装置的正常操作；控制装置失去电力时，控制晶体管就将控制电流与控制信号线隔离。

在一个实施例中，控制信号线耦接到电力开关，用于在无源模式下断开电力开关，在有源模式下闭合电力开关。

在一个实施例中，电力开关是反串联开关，一旦闭合，就从备用能量块提供电力。

在一个实施例中，控制电流源提供强度小于250nA的控制电流。

附图说明

在附图中：

图1是示例性备用能量块的示意图。

图2是不支持超低电流操作的示例性开关控制装置的示意图。

图3是采用有缺陷的补偿技术的示例性开关控制装置的示意图。

图4A是采用新型补偿技术的示例性开关控制装置的示意图。

图4B是另选的开关控制装置实施例的示意图。