[实用新型]阻挡MOS管的寄生二极管导通的电路及电荷泵

说明书

本实用新型实施例公开了一种阻挡MOS管的寄生二极管导通的电路及电荷泵，该电路包括主MOS管和辅助MOS管；所述主MOS管的栅极与所述辅助MOS管的栅极连接；所述主MOS管的基极与所述辅助MOS管的源极、所述辅助MOS管的基极连接；所述主MOS管的源极与所述辅助MOS管的漏极连接。本实用新型的技术方案不仅可以彻底阻挡MOS管的寄生二极管导通，而且成本低，适宜推广应用。

技术领域

本实用新型实施例涉及电子电路领域，尤其涉及一种阻挡MOS管的寄生二极管导通的电路及电荷泵。

背景技术

在当代的电子系统中，大部分集成电路的芯片都是基于场效应晶体管(MOSFET)的设计，其中，MOSFET(金属氧化物-半导体-场效晶体管)是Metal Oxide SemiconductorField Effect Transistor的简称，以下简称MOS管。MOS管按导电沟道可分为P型沟道和N型沟道，无论哪个类型，都有栅极，源极，漏极和基极这4个电极，如图1a和图1b所示。在基极与源极，以及基极与漏极之间存在寄生的二极管。对于P型MOS管(即P型沟道MOS管)，基极是二极管的阴极，源极和漏极是二极管的阳极。对于N型MOS管(即N型沟道MOS管)，基极是二极管的阳极，源极和漏极是二极管的阴极。在实际应用中，4个电极都会连接到相应的电位。基极的电位选择通常需要防止寄生二极管导通。对于N型MOS管，衬底可以连接到最低电位，通常是地。对于P型MOS管，基极可以连接到最高电位，通常是电源。但是，在某些情况下，这样的连接并不可行。例如：电源不是最高电位，P型MOS管的源极或漏极的电压超过电源电压时。或者，N型MOS管的栅极，源极，或者漏极的电位太高时，基极连接到地的话，会超过允许的最大电压，造成MOS管损坏。这种情况下，另一个选择是将基极连接到源极，如图2a至图2d所示，此种连接的效果是短接了源极与基极之间的二极管。需要防止导通的只剩下漏极与基极之间的二极管。对于P型MOS管，需要保持漏极电压始终低于源极和基极电压。对于N型MOS管，需要保持漏极电压始终高于源极和基极电压。然而，在一些特殊电路里，无法满足这个要求，例如：电荷泵电路。

电荷泵常用于产生一个高于电源的电位。例如：当N型的功率MOS管连接到电源电位附近时，就需要基于电荷泵的驱动电路进行开启和关断。普通的电荷泵都是在电源电压的基础上翻倍，也就是说输出电压是输入电压的固定倍数，例如：2倍。但是在高压应用里，这个固定倍数的电压有可能过高，从而导致功率MOS管的栅极与源极之间的电压超出安全工作范围而受损。所以电荷泵的输出需要在源极电压的基础上，增加一个固定电压，以保证功率MOS管既可以正常开启又不会损坏。在过压保护的应用中，如图3所示，N型MOS管M1的源极连接到低压的内部电路，漏极连接到需要承受高压的外部电路。电荷泵包含如下部分：

I.电容充电电路：工作在输入端和地之间。其负责从输入取得电量并为飞跨电容C1充电。电容C1充好后的电压不高于MOS管M1的栅极和源极之间允许的最大电压。

II.电平转换电路：工作在输出端和地之间。其负责调整电容C1的负端的电位。在充电时，负端接近地(0V)。充好电后，负端接近输出端电位，放电给MOS管M1的栅极。

III.输出控制电路：工作在MOS管M1的栅极和源极之间。其负责开启和关断为电荷泵提供输出的P型MOS管M2。当电容C1充电时，MOS管M2关断，使得MOS管M1的栅极保持电量。当电容C1放电时，MOS管M2导通，使得电量能够从电容C1转移给MOS管M1的栅极，并不断提高MOS管M1的栅极电压，直至其接近电容C1的充满电压。