[发明专利]一种升压式大功率NMOS开关控制集成电路

说明书

本发明提供一种升压式大功率NMOS开关控制集成电路，包括控制集成电路本体，所述控制集成电路本体包括集成电路、升压电路、驱动电路一和驱动电路二，所述集成电路包括振荡电路、高压驱动电路和稳压电路，所述升压电路采用1个稳压二极管或者多个稳压二极管串联限制升压电压最高值，供内部驱动电路使用同时提供栅极和源极的控制信号；所述升压电路采用恒流源工作，工作电流恒定，功耗可控；所述驱动电路一利用升压后的电压作为电源，自动控制NMOS功率管的栅极和源极电压差，集成电路NMOS功率的驱动方式为基于源极电压实时监测的栅极、源极动态恒压驱动，避免了NMOS功率管在导通时由于栅极、源极电压差过大而导致的击穿问题。

技术领域

本发明涉及NMOS开关控制集成电路设备领域，具体为一种升压式大功率NMOS开关控制集成电路。

背景技术

大功率MOS开关广泛应用于各种电源系统中。PMOS功率管一般用于电源端的控制开关，栅极控制电压为低电平时开关导通，为高电平时开关关断；NMOS功率管一般用于地线端的控制开关，栅极控制电压为高电平时开关导通，为低电平时开关关断。一般而言，MOS开关要达到相同的导通电阻，PMOS管面积是NMOS管面积的2倍以上，即成本为2倍以上。在某些大功率应用中，为了便于系统控制，只能采用电源端PMOS开关，实现成本高，如果在这些应用中能将PMOS功率管换成NMOS功率管，将能大幅度降低功率开关的成本，功率越大，成本优势越明显。对于连接在电源端的MOS开关，如果采用NMOS管，栅极和源极之间电压差大于导通电压时，NMOS管开关导通。NMOS大功率管，尤其是高压大功率管，开启电压一般都比较大，达到2～3V，但栅极的最高电压一般为电源电压，这就意味着源极电压要比电源低2～3V以上，而NMOS功率管的漏极一般是与电源连接的，因此，NMOS管的漏极和源极电压差必然大于2～3V，随着管子中电流的增加，电压差还会增加，导致NMOS功率管的功耗增加，严重限制了NMOS功率管在电源端作为开关使用。采用升压方式将电源升高，为栅极提供控制电压，可以实现NMOS开关的控制，但受限于栅极和源极之间的击穿电压，应用也严重受限。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明目的是提供一种升压式大功率NMOS开关控制集成电路，包括稳压电路、振荡电路、升压电路和驱动控制电路，所述NMOS开关的漏极接电源、源极接控制信号、负载和栅极接控制信号，所述NMOS开关导通时，其栅极、源极电压差维持稳定，所述NMOS功率管的栅极电压根据源极电压的变化而变化，所述栅极稳态电压高于漏极电压，所述稳压电路将外部高压电源转换为内部低压电源供内部及外部使用，所述振荡电路为内部升压电路提供时钟，所述升压电路采用单个稳压二极管或者多个稳压二极管串联限制升压电压最高值，供内部驱动电路使用同时提供栅极和源极的控制信号，所述升压电路采用恒流源工作，工作电流恒定，功耗可控，所述驱动控制电路利用升压后的电压作为电源，自动控制NMOS功率管的栅极和源极电压差，保证其导通时具有较低的导通电阻，同时保证栅极、源极电压差符合NMOS开关安全要求。

作为本发明的一种优选实施方式，所述集成电路内部包含升压电路，升压后的直流电压高于电源电压10V以上，直流升压电路的外部所需器件仅为两只电容，若采用交流升压信号，外部所需器件仅为一只电容。NMOS功率管的栅极驱动电压的高电平高于电源电压。

作为本发明的一种优选实施方式，所述集成电路内部包含的升压电路工作在恒流状态，功耗可控；升压电路采用1个稳压二极管或者多个串联稳压二极管限制和调节升压电压值，改变稳压二极管串联个数可以调节升压电压的最高值，但升压电路的最低工作电压并不受限于稳压二极管。

作为本发明的一种优选实施方式，所述集成电路中的驱动控制电路能在NMOS功率管导通期间，维持其栅极、源极电压差稳定，NMOS功率管的栅极电压根据源极电压的变化而变化。

作为本发明的一种优选实施方式，所述集成电路内部包含稳压电路，可以输出3～5V电源供外部电路使用，电压值可设置。

作为本发明的一种优选实施方式，所述集成电路自动检测NMOS功率管的源极电压，当源极电压高于一定值后输出高电平。