專利名稱：具有阻止功率mosfet反向電流功能的電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型的實施例涉及一種電子電路，特別是涉及一種具.有阻止功率MOSFET反向電流功能的電路。
背景技術(shù)：
在電池充電器芯片或USB功率分布式開關(guān)的電路設(shè)計中，在開關(guān)器件關(guān)斷的情況下，當輸出電壓Vout大于輸入電壓Vin時，存在由輸出端通過功率管回流至輸入端的反向電流。反向電流將造成充電器漏電、輸入電源損壞等情況，因此需要采取措施防止反向電流。如圖I所示，在現(xiàn)有技術(shù)中，對于MOSFET管10，為降低襯底的體偏置效應(yīng)和導通電阻，通常將MOSFET 10的源極和襯底相連。在未采取防止措施的情況下，當Vout>Vin時，將會有反向電流從輸出端通過襯底和漏極之間的體二極管101回流至輸入端?！ひ环N已公開的阻止反向電流的方式是采用開關(guān)組結(jié)構(gòu)。如圖2所示，N型功率MOSFET開關(guān)組200包括一個N型功率MOSFET管21和一個N型功率MOSFET管22。N型MOSFET管21的柵極和N型MOSFET管22的柵極相連，N型MOSFET管21的襯底和N型MOSFET管22的源極相連。功率開關(guān)管組200接收一輸入電壓Vin，輸入端與N型MOSFET管21的漏極相連。功率開關(guān)管組具有一輸出端，輸出端與N型MOSFET管21的源極和N型MOSFET管22的漏極相連。N型MOSFET管21和N型MOSFET管22自身具有體二極管。N型MOSFET管21具有體二極管201和體二極管202。N型MOSFET管22的襯底和源極相接，因此從襯底到源極的體二極管被短接不發(fā)揮作用，留下體二極管203發(fā)揮作用。正常工作時，柵極電平置高，Vin>Vout，N型MOSFET管21導通，電流從Vin直接流向Vout。此時，由于N型MOSFET管22同樣具有較高的柵極電壓，因此形成反型溝道。但由于無電流通路，N型MOSFET管22的源極電壓為Vout，即N型MOSFET管21的襯底電壓為Vout，因此N型MOSFET管21正常工作時無體偏置效應(yīng)。當柵極電壓小于開通電壓，且Vout>Vin時，N型MOSFET管21和N型MOSFET管22不形成溝道，且PN結(jié)形成的體二極管202、體二極管203反向偏置，電流通路被阻斷，可阻止反向電流。但是采用開關(guān)組阻止反向電流時，閾值電壓和導通電阻Ron均較大，同時開關(guān)組的封裝尺寸也較大，降低了電壓轉(zhuǎn)換器件的效率。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的在于提供一種可阻止MOSFET反向電流的電路，該電路可有效阻止反向電流，并獲得較小的閾值電壓。本實用新型一方面提供了一種電路，該電路包括N型功率MOSFET管，肖特基二極管和電流源。其中，N型功率MOSFET管的源極和肖特基二極管的陰極相連；N型功率MOSFET管的襯底和肖特基二極管的陽極相連；電流源一端接收電流源供電輸入，另一端與肖特基二極管的陽極相連。[0008]本實用新型所提及的電路，其中，該N型功率MOSFET管的漏極接收輸入電壓；N型MOSFET管的源極接收輸出電壓。本實用新型另ー方面還提供了一種電路，該電路包括P型功率MOSFET管，肖特基ニ極管和電流源。其中，P型功率MOSFET管的源極和肖特基ニ極管的陽極相連；P型功率MOSFET管的襯底和肖特基ニ極管的陰極相連；電流源一端接收電流源供電輸入，另一端與肖特基ニ極管的陽極相連。本實用新型所提及的電路，其中，該P型MOSFET管的源極接收輸入電壓；P型MOSFET管的漏極接收輸出電壓。

附圖作為說明書的一部分，對本實用新型實施例進行說明，并與實施例一起對本 實用新型的原理進行解釋。為了更好地理解本實用新型，將根據(jù)以下附圖對本實用新型進行詳細描述。圖I是現(xiàn)有技術(shù)中不具有阻止反向電流功能的MOSFET管；圖2是現(xiàn)有技術(shù)中ー種可阻止反向電流的MOSFET開關(guān)組結(jié)構(gòu)；圖3是根據(jù)本實用新型一具體實施例的具有阻止N型MOSFET反向電流功能的電路結(jié)構(gòu)圖；圖4是根據(jù)本實用新型一具體實施例的具有阻止P型MOSFET反向電流功能的電路結(jié)構(gòu)圖；圖5所示為圖3所示N型MOSFET和圖2所示開關(guān)組的導通電阻Rds的仿真波形對比示意圖。
具體實施方式
下面將詳細描述本實用新型的具體實施例，應(yīng)當注意，這里描述的實施例只用于舉例說明，并不用于限制本實用新型。在以下描述中，為了提供對本實用新型的透徹理解，闡述了大量特定細節(jié)。然而，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員顯而易見的是不必采用這些特定細節(jié)來實行本實用新型。圖3為根據(jù)本實用新型一具體實施例具有阻止N型MOSFET反向電流功能的電路圖300。電路300包括ー個N型功率MOSFET管31，肖特基ニ極管32和電流源33。N型MOSFET管31的漏極端接收輸入電壓Vin，N型MOSFET管31的源極端與輸出電壓Vout相連。N型MOSFET管31自身具有體ニ極管，包括體ニ極管301和體ニ極管302，其中襯底作為兩ニ極管的陽極，源極端和漏極端分別作為ニ極管302和301的陰極。肖特基ニ極管32的陽極與N型MOSFET管31的襯底相連，肖特基ニ極管32的陰極與N型MOSFET管31的源極相連。電流源33 —端接收電流源供電輸入Va，另一端與肖特基ニ極管32的陽極以及N型MOSFET管31的襯底相連。當電路300工作吋，電流源33施加ー個恒定電流流過肖特基ニ極管32，肖特基ニ極管32導通。由于肖特基ニ極管32的導通壓降小于N型MOSFET管31自身的體ニ極管302的壓降，例如，常見的肖特基ニ極管導通壓降為0. 3V，而常見的體ニ極管導通壓降為0. 7V，基極電壓Vb的值被肖特基ニ極管32鉗位在Vout+0. 3V，因此可避免體ニ極管302導通。[0020]正常工作時，柵極電平置高，Vin>Vout，此時N型MOSFET管31導通，電流從Vin直接流向Vout。而當柵極電壓小于MOSFET管31的開通電壓，且Vout>Vin時，N型MOSFET管31不形成溝道，并且由于肖特基ニ極管32阻止了體ニ極管的通路，于是阻止了 N型MOSFET管31的所有反向電流。N型MOSFET管31的閾值電壓Vth公式如下Vm = F勵+r (^r + F31 -I)(I)其中，も為半導體襯底的費米勢，F(xiàn)為體效應(yīng)系數(shù)，Vsb為源極與襯底之間的電勢
差，Vtho為當源極與襯底之間的電勢差Vsb為零(Vsb=O)時的閾值電壓。電路300増加肖特基ニ極管32后，電勢差Vsb被鉗位在_0. 3V，相對于圖2所示開關(guān)組電路200，由公式(I)可知，増加肖特基ニ極管32以后可減小N型MOSFET管31的閾值 電壓Vth。眾所周知，MOSFET管的導通電阻Rds與閾值電壓成正比。因此N型MOSFET管31的閾值電壓Vth減小可使得N型MOSFET管31的導通電阻Rds減小。圖4為根據(jù)本實用新型一具體實施例具有阻止P型MOSFET反向電流功能的電路圖400。電路400包括一個功率P型MOSFET管41，肖特基ニ極管42和電流源43。P型MOSFET管41的源極端接收輸入電壓Vin，P型MOSFET管41的漏極端與輸出電壓Vout相連。P型MOSFET管41自身具有體ニ極管，P型MOSFET管41包括體ニ極管401和體ニ極管402，其中襯底作為兩ニ極管的陰極，源極端和漏極端分別作為ニ極管401和402的陽極。肖特基ニ極管42的陽極與P型MOSFET管41的源極相連，肖特基ニ極管42的陰極與P型MOSFET管41的襯底相連。電流源43 —端接收電流源供電輸入\，另一端與肖特基ニ極管42的陽極以及P型MOSFET管41的襯底相連。當電路400工作吋，電流源43施加ー個恒定電流流過肖特基ニ極管42，肖特基ニ極管42導通。由于肖特基ニ極管42的導通壓降小于P型MOSFET管41自身的體ニ極管401的壓降，例如，常見的肖特基ニ極管導通壓降為0. 3V，而常見的體ニ極管導通壓降為0. 7V，基極電壓Vb的值被肖特基ニ極管42鉗位在Vin-0. 3V，因此可避免體ニ極管401導通。正常工作時，柵極電平置低，Vin>Vout，此時P型MOSFET管41導通，電流從Vin直接流向Vout。當柵極電壓高于MOSFET管41的開通電壓，且Vout>Vin時，P型MOSFET管41不形成溝道，并且由于肖特基ニ極管42阻止了體ニ極管401的反向通路，于是阻止了 P型MOSFET管41的所有反向電流。同理，由公式(I)可知，該P型MOSFET管的閾值電壓和導通電阻亦會降低。圖5所示為圖3所示電路300中N型MOSFET和圖2所示開關(guān)組200的導通電阻Rds的仿真波形對比示意圖。其中，實線所示為圖3所示電路300中N型MOSFET的導通電阻Rds隨輸入電壓Vin的變化，虛線所示為圖2所示開關(guān)組200的導通電阻Rds隨輸入電壓Vin的變化。由圖5所示兩條波形曲線可以看出，増加肖特基ニ極管32后，N型MOSFET管31的導通電阻Rds小于圖2所示開關(guān)組200的導通電阻。特別是在輸入電壓Vin為1V-2V的低壓區(qū)，這種優(yōu)勢更加明顯。小的導通電阻Rds有利于減小晶片的尺寸，提高電壓轉(zhuǎn)換器件的效率。需要聲明的是，上述實用新型內(nèi)容及具體實施方式
意在證明本實用新型所提供技術(shù)方案的實際應(yīng)用，不應(yīng)解釋為對本實用新型保護范圍的限定。 本領(lǐng)域技術(shù)人員在本實用新型的精神和原理內(nèi)，當可作各種修改、等同替換、或改進。本實用新型的保護范圍以所附權(quán)利要求書為準。
權(quán)利要求1.一種電路，其特征在于，所述電路包括N型功率MOSFET管，肖特基二極管，電流源，其中，所述N型功率MOSFET管的源極和所述肖特基二極管的陰極相連；所述N型功率MOSFET管的襯底和所述肖特基二極管的陽極相連；所述電流源一端接收電流源供電輸入，另一端與所述肖特基二極管的陽極相連。
2.如權(quán)利要求I所述的電路，其特征在于，所述N型功率MOSFET管的漏極接收輸入電壓；所述N型MOSFET管的源極接收輸出電壓。
3.一種電路，其特征在于，所述電路包括P型功率MOSFET管，肖特基二極管，電流源，其中，所述P型功率MOSFET管的源極和所述肖特基二極管的陽極相連；所述P型功率MOSFET管的襯底和所述肖特基二極管的陰極相連；所述電流源一端接收電流源供電輸入，另一端與所述肖特基二極管的陽極相連。
4.如權(quán)利要求I所述的電路，其特征在于，所述P型MOSFET管的源極接收輸入電壓；所述P型MOSFET管的漏極接收輸出電壓。
專利摘要公開了一種具有阻止功率MOSFET反向電流功能的電路。該電路包括N型功率MOSFET管，肖特基二極管，電流源。N型功率MOSFET管的源極和肖特基二極管的陰極相連；N型功率MOSFET管的襯底和肖特基二極管的陽極相連；電流源一端接收電流源供電輸入，另一端與肖特基二極管的陽極相連。該電路可有效阻止MOSFET的反向電流，同時可獲得較小的閾值電壓。
文檔編號H02H11/00GK202602282SQ201220242419
公開日2012年12月12日 申請日期2012年5月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月28日
發(fā)明者李林真 申請人:成都芯源系統(tǒng)有限公司