[发明专利]功率开关管的保护电路和负载开关电路

说明书

本申请公开了一种功率开关管的保护电路和负载开关电路。该保护电路包括限流保护电路、欠压保护电路以及欠压短路保护电路，欠压短路保护电路连接于功率开关管的栅极和芯片的输出端之间，用于在输入电压欠压且输出电压小于阈值电压时拉低功率开关管的栅极电压，以限制所述功率开关管的输出电流，从而可在输入电压欠压时为功率开关管提供一定的短路保护，避免当芯片的输出端短路时功率开关管受到损坏。

技术领域

本发明涉及集成电路技术领域，更具体地，涉及一种功率开关管的保护电路和负载开关电路。

背景技术

在各种电源管理系统中，负载开关(load switch)经常被用来连接或隔离两个电气端口，例如，负载开关的第一端可以连接电源，第二端连接负载，所述负载开关可以用于为负载切换或接通电源。现有的电源管理系统中的负载开关一般选用MOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor，金属-氧化物半导体场效应晶体管)，通过调节功率开关管的线性阻抗来提供稳定的输出电压。

在实际应用，负载开关经常遇到短路的情况，此时负载开关上长时间的通过大电流，有可能导致电路过热而烧毁。因此现有的负载开关电路一般都会有限流保护电路，用于在负载端发生过载甚至短路时将负载电流限制在限流阈值处，从而可以降低输出电压。

图1示出根据现有技术的一种负载开关电路的电路示意图。如图1所示，负载开关电路100包括功率开关管Mnp、驱动电路110、限流保护电路120以及欠压保护电路130。功率开关管Mnp连接在输入电压Vin和输出电压Vout之间，功率开关管Mnp为芯片中的输出器件，用于为负载提供电流或电压。驱动电路110用于为功率开关管Mnp提供栅极电压，这个电压在启动过程中是很缓慢的，当流过功率开关管Mnp的电流超过限流保护的阈值时，限流保护电路120起作用，将流过功率开关管Mnp的负载电流限制在限流保护的阈值范围，避免功率开关管Mnp和后级负载的损坏。欠压保护电路130用于在检测到输入电压Vin过低时关闭驱动电路110和限流保护电路120，可快速使得芯片停止工作，以防止芯片中的功率器件受到损坏。

现有的负载开关电路具有以下问题：当输入电压Vin欠压时，欠压保护电路130将使得限流保护电路120停止工作，如果此时芯片的输出端发生短路，功率开关管Mnp的栅极残留的电压会导致功率开关管Mnp导通，导致功率开关管Mnp中流过较大的电流而使得功率开关管Mnp损坏。

发明内容

鉴于上述问题，本发明的目的在于提供一种功率开关管的保护电路和负载开关电路，可在输入电压欠压时为功率开关管提供一定的短路保护，避免当芯片的输出端短路时功率开关管受到损坏。

根据本发明实施例的一方面，提供了一种功率开关管的保护电路，所述功率开关管用于将输入端的输入电压转换为输出端的输出电压，其中，所述保护电路包括：限流保护电路，连接于所述功率开关管的栅极和所述输出端之间，用于限制所述功率开关管的输出电流；欠压保护电路，连接于所述输入端和所述限流保护电路之间，用于在所述输入电压欠压时使所述限流保护电路停止工作；以及欠压短路保护电路，连接于所述功率开关管的栅极和所述输出端之间，用于在所述输入电压欠且所述输出电压小于阈值电压时拉低所述功率开关管的栅极电压，以限制所述功率开关管的输出电流。

可选的，所述欠压短路保护电路包括：基准模块，用于根据一偏置电压产生一基准电压；第一晶体管，连接于所述功率开关管的栅极和所述输出端之间，其中，所述阈值电压等于所述基准电压与所述第一晶体管的导通阈值之间的差值，所述第一晶体管用于在所述输出电压小于所述基准电压与所述导通阈值的差值时导通，拉低所述功率开关管的栅极电压。

可选的，所述欠压短路保护电路还包括：第二晶体管，连接于所述功率开关管的栅极和所述第一晶体管的第一端之间，所述第二晶体管连接成二极管结构。