[发明专利]开关控制电路及控制方法

说明书

本发明揭示了一种开关控制电路及控制方法，开关控制电路包括驱动及伺服电路、开关、电压转换模块、参考电压产生器、比较器电路；电压转换模块连接芯片VCC管脚，将芯片的供电电压转换成比较器电路的输入端能接收的电平；参考电压产生器用以产生比较器电路的参考电压，并输送至比较器电路的第二输入端；比较器电路的输出端连接所述开关的控制端；比较器电路探测到所述电压转换模块输出的信号接近或低于设定参考电压时，比较器电路向开关的控制端输出控制信号，以限制或者断开开关的导通电阻，从而使得芯片的供电电压管脚VCC始终被控制在预设值附近。本发明提出的开关控制电路，可降低芯片设计难度，同时确保在控制过程中开关不断电。

技术领域

本发明属于IC设计技术领域，涉及一种控制电路，尤其涉及一种开关控制电路及控制方法。

背景技术

两线开关连接方式广泛地应用于磁感应开关等领域，其具有接线方式简单的优点。图1为现有两线连接开关连接的电路示意图(上拉)；如图1所示，开关芯片10包括了一个受控开关11及其驱动和伺服电路12，芯片通过输入管脚“Vin”连接输入电压/电流信号(或者芯片内部直接集成传感器)，通过驱动/伺服电路控制开关的开启和关闭来控制芯片输出管脚“Vout_Chip”的输出电阻(对地),芯片的驱动和伺服电路由芯片的管脚“VCC”负责提供工作电压。

当开关关闭时，芯片输出端子Vout断路，电池(或者其他类型的电源，以下简称电池)通过负载RL将输出端子“Vout”拉升至电池电压“VB”，此时，芯片的驱动及伺服电路的供电电压等于VB。

当开关开启时，芯片输出端子被短路到地，Vout此时的电压由负载RL和偏置电阻RZ的电阻关系确定：

为了使得在开关开启时，芯片的伺服及驱动电路仍然能正常工作，其供电管脚VCC需要大于特定值Vmin：

V_CC＝V_out≥V_MIN

联合公式1，Rz需要满足：

通常情况下，希望开关开启时，Vout端子能尽量的低，以获得最大的负载电流：

所以，会将RZ取到等于或者略大于公式2界定的最小值。

图2为现有两线连接开关连接的电路示意图(下拉)；图2是两线连接开关的另外一种形式(下拉式)，其原理和上述的连接方法(上拉式)是类似的。

如上所述，需要一个偏置调节电阻来为在开关开启时为芯片的驱动及伺服电路提供足够的电压，同时，为了使得开关开启时，负载能获得尽量大的工作电流，需要为不同的负载阻抗RL来配备不同阻值大小的RZ，如公式2所示。

这在芯片的应用带来了不便，每一种应用都需要不同RZ的设计都需要不同的电阻RZ供应，造成了设计生产的不便。

另外，当图1和图2中所示的负载包含由电感特性(例如继电器)，如图3所示，在开关由断开状态转换至开启状态时，由于负载中包含电感特性，其电流无法迅速增加至稳态电流，而迅速开启的开关则立即通过RZ将Vout电压拉低至零(接地电位)，直到负载电感在负载电压的作用下将电流逐渐地建立至稳态电流为止。在这个过程中，Vout端子上出现的极低电压，也是芯片驱动及伺服电路的供电电压，会造成芯片的短时间断电，从而有可能造成芯片的错误工作状态，例如驱动电路失效，复位电路误触发，传感器探测放大电路判决错误等等。

为了避免误断电的情况，设计者被迫选择比公式1所规定的最小Rz值还大很多的电阻来为电感效应留够电源电压裕度，被迫选择更大的滤波电容CL在Vout端子，或者芯片被迫放弃很多高电感负载的应用。

有鉴于此，如今迫切需要设计一种开关控制电路，以便克服现有开关控制电路存在的上述缺陷。