[发明专利]一种串联背靠背开关管的关断电路与方法

说明书

本发明公开了一种串联背靠背开关管的关断电路，主要解决现有串联背靠背开关管的关断电路芯片封装体积大、成本高的问题。本发明通过内部串联背靠背NMOS管M1和M2拟合出外部管子的共源极CS电压，当关断信号OFF为高时，作为下拉管的NMOS管M5和M6打开，PMOS管M3在拟合的共源极CS电压的基础上为PMOS管M4提供偏置，NMOS管N1、N2的共栅极GATE通过M4、M6下拉，最终GATE被下拉至拟合CS电压，实现背靠背管子的关断，同时又保护了背靠背管子的栅源极不过压。这样使得关断电路不需要直接检测或者控制背靠背管子的共源极CS电压，而是巧妙的利用内部串联背靠背管子M1、M2拟合CS电压，再通过M3、M4、M6实现GATE下拉的钳位，最终使得GATE电压被下拉至CS，降低了体积和成本。

技术领域

本发明涉及电源管理技术领域，具体地说，是涉及一种串联背靠背开关管的关断电路与方法。

背景技术

MOSFET管常被用来做开关管，但是由于MOSFET的体二极管的存在使得MOSFET只能阻断一个方向的电流，而另一方向的电流仍然会通过MOSFET的体二极管传输。应用上一般使用串联背靠背的MOSFET来解决这一问题，如图1所示，CS为两个MOSFET的共源端，当两个管子都处于关断状态时，两个体二极管处于背靠背连接，从而两个方向的电流均被切断。这种串联背靠背NMOS的应用，可以将GATE电压拉低至GND来关闭MOSFET，但是在高压应用场合下，为了保护管子的栅极和源极压差不过压，还需要在CS和GATE之间增加一个钳位二极管。

如图2所示，当管子处于导通状态时，GATE电压高于CS电压，二极管处于反偏状态；当管子关闭GATE电压拉低至GND时，二极管正向导通，使得CS电压可以跟随GATE电压下拉至GND，起到栅源电压钳位作用。但是这样设计的缺点在于需要多一路共源极CS信号控制，而额外增加一路信号控制会需要增加控制芯片的管脚数目，增加芯片封装体积和成本。

发明内容

本发明的目的在于提供一种串联背靠背开关管的关断电路，主要解决现有串联背靠背开关管的关断电路芯片封装体积大、成本高的问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种串联背靠背开关管的关断电路，包括背靠背共源极相连的NMOS管N1、N2，其中NMOS管N1的漏极连接信号输入端IN，NMOS管N2的漏极作为信号输出端OUT，还包括背靠背共源极相连后与NMOS管N1、N2相连的NMOS管M1、M2，源极与NMOS管M1、M2的共源极端相连的PMOS管M3， 栅极与PMOS管M3的栅极相连且源极与NMOS管M1、M2的共栅极相连的PMOS管M4，漏极与PMOS管M3的漏极相连且源极接地的NMOS管M5，以及漏极与PMOS管M4的漏极相连且源极接地的NMOS管M6；其中，NMOS管M1的漏极连接信号输入端IN，NMOS管M2的漏极连接信号输出端OUT，PMOS管M3的栅极与源极相连，NMOS管M5、M6栅极相连且用于接收关断信号OFF。

基于上述关断电路，本发明还提供了一种串联背靠背开关管的关断方法，包括如下步骤：

（S1）串联背靠背NMOS管 M1和M2的共源极拟合出外部管子的共源极CS电压；

（S2）输入的关断信号OFF为高时，作为下拉管的NMOS管M5和M6打开；

（S3）PMOS管M3在拟合CS电压的基础上为PMOS管M4提供栅极偏置，外置背靠背NMOS管N1、N2的共栅极GATE通过M4、M6下拉，最终GATE被下拉钳位至拟合CS电压，实现背靠背管子N1、N2的关断。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：