一种全桥输出结构的电源反接保护电路的制作方法

1.本实用新型涉及微电子集成技术领域，特别涉及一种全桥输出结构的电源反接保护电路。


背景技术：

2.目前在无刷风扇驱动和马达驱动电路中，经常采用mosfet场效应管组成的全桥驱动电路作为芯片内部输出，由于结构性能的要求，无论是上管为pmos下管为nmos的结构，或者使采用全nmos的输出结构，输出驱动mos管的衬底都需要与自身源端同电位连接关系来消除体效应对输出性能的影响，由于衬底偏压的存在，当正向加电源时，源端与漏端之间的寄生二极管为反向偏置状态不会导通，然而当电源极性处于反接时，体内寄生二极管将处于正向导通状态，因此会在电源与地线之间形成一条通路，进而产生一极大的电流流经寄生二极管造成二极管击穿烧毁，最后导致内部输出驱动的mosfet损坏无法继续使用。
3.为了避免内置驱动电路由于电源极性接反而产生的输出管损坏问题，常见的解决方法是在电路结构外部增设一个保护二极管，保护二极管dio1工作情况下呈正向偏置，阳极与输出管接地端相连，阴极则与实际地线相连，当出现电源极性接反情况时，二极管处于反向截止状态，借此阻断了电源至地线的导通路径，继而避免大电流流过寄生二极管发生烧毁现象，但是由于外设保护二极管在正向导通时本身存在一定的压降，导致芯片工作效率有所降低，而且保护二极管需要增设在集成电路之外，从而无形间提高了设计的成本，因此，需要一种高效的内置反接保护电路来解决电源极性接反带来的输出管烧毁问题。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的是设计一种全桥输出结构的电源反接保护电路，该电路结构不需要外置集成电路以外的器件，同时针对传统结构存在二极管压降大的问题可以得到明显改善，当电源处于反接状态时可以有效地截断寄生二极管的导通通路。
5.为了达到上述实用新型目的，本实用新型采用的技术方案为：一种全桥输出结构的电源反接保护电路，其特征在于，包括nmos管mn31、nmos管mn32、电感器、以及nmos 管mn35，所述nmos管mn32一侧设有nmos管mn34，所述nmos管mn34一侧接地，所述nmos管mn32一侧设有电源vcc，所述电源vcc一侧设有nmos管mn31，所述 nmos管mn31一侧设有nmos管mn33，所述nmos管mn33一端接地。
6.作为改进，所述电感器一端安装在nmos管mn32与nmos管mn34之间，所述电感器远离安装在nmos管mn32与nmos管mn34之间的一端安装在nmos管mn31与nmos 管mn33之间，所述电感器一侧设有寄生二极管d31，所述寄生二极管d31一端安装在nmos 管mn31与nmos管mn32之间，所述电感器远离设有寄生二极管d31的一侧设有寄生二极管d32，所述寄生二极管d32一端安装在nmos管mn31与nmos管mn32之间，所述 nmos管mn34与nmos管mn33之间连接，所述nmos管mn34与nmos管mn33之间设有寄生二极管d34，所述寄生二极管d34一端安装在电感器一侧，所述寄生二极管d34 一侧设有寄生二极管d36，所述寄生二极管d36一端接
地，所述寄生二极管d34一侧设有寄生二极管d33，所述寄生二极管d33安装在电感器一侧，所述寄生二极管d33一侧设有寄生二极管d35，所述寄生二极管d35一端接地。
7.作为改进，所述nmos管mn35一端安装在nmos管mn31与nmos管mn32之间，所述nmos管mn35的一端接地，所述nmos管mn35一侧安装在nmos管mn34与nmos 管mn33之间，所述nmos管mn35安装在nmos管mn34与nmos管mn33之间的线路上设有寄生二极管d37，所述寄生二极管d37一端接地。
8.本实用新型的有益效果为：这种全桥输出结构的电源反接保护电路，电路结构不需要外置集成电路以外的器件，同时针对传统结构存在二极管压降大的问题可以得到明显改善，当电源处于反接状态时可以有效地截断寄生二极管的导通通路，通过内置mosfet保护管控制输出驱动管的衬底电位，当电源极性正向接通时，不影响输出驱动管的工作状态，而当电源处于反向接通时，通过控制衬底电位使得输出驱动的寄生二极管处于反向偏置状态，截断了电源对地的电流通路，从而避免反接时出现大电流情况烧毁输出管。
附图说明
9.图1为本实用新型一种全桥输出结构的电源反接保护电路电路图；
10.图2为本实用新型一种全桥输出结构的电源反接保护电路具有高压转低压的内部基准电压源功能电路图；
11.图3为本实用新型一种全桥输出结构的电源反接保护用npn三极管代替电路图。
具体实施方式
12.为了使本实用新型的内容更容易被清楚地理解，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
13.如图1所示，nmos管mn31、nmos管mn32、nmos管mn33、nmos管mn34分别为驱动管构成全桥输出电路，4个驱动nmos管的衬底电位都是与自身源端相连，从而在漏端与源端之间形成4个反向偏置的寄生二极管结构，通过上管与下管连线连接在一起，从而形成两条地线对电源的通路，当电源与地线反接时，mos器件本身的沟道关闭，寄生二极管处于正向偏置状态引发电流烧毁pn结。
14.保护器件nmos管mn35，其源和输出下管一致与地线相连，其栅端接至电源vcc，漏端则与衬底电位短接在一起，并且将输出下管的两个衬底端也同样连接至保护管mn35的漏端，保护管的漏源之间存在形成一个正向偏置的寄生二极管d37，其中，二极管的阴极与正向导通时的地线相连，阳极与保护管自身漏端接在一起，由于输出下管的衬底与保护管衬底端连接在一起，输出下管源端与保护管源端与地线相连，在输出下管的衬底与地线之间也分别存在两个等效的寄生二极管d35和d36。
15.当处于正常工作状态时，保护管mn35处于导通状态，下驱动管mn33和mn34的衬底与漏端所产生的寄生二极管d33与d34同样均处于反向偏置状态，不会在电源与地线之间产生寄生通路；同时，下部分的nmos管mn33和nmos管mn34衬底与源端所形成的正向 pn结处于正向导通状态，保护管mn35的尺寸大小决定其导通压降，如果正常工作情况下输出电流一定，在等效的保护管尺寸范围内，不会产生过大的压降来消耗芯片的工作效率，保证电路的正常工作运行。
16.当电源极性处于反接状态时，输出管沟道都处于关断情况，因保护管mn35的栅极由电源vcc转接至地线一端，保护管mn35会立即呈截止状态，寄生二极管d35与二极管d36 阴极由地切换至电源极，寄生二极管处于反向偏置状态，使得反向电源电压无法通过d35和 d36到达上部的寄生二极管d33和d34，因而截断了由下到上的寄生二极管的导电通路，避免大电流情况的发生，由此可以有效改善因寄生二极管导通而造成器件烧毁的问题。
17.在输出结构应用于中高压电路时，在保证输出驱动耐压足够的同时，保护管器件也需要具有一定的抗高压能力，由于保护管的栅端在正常工作情况下与电源相连，因而需要采用厚栅保护器件来提高栅极与源极之间的击穿电压，由于某些工艺的限制，当无法采用栅端高耐压器件时，则需要在输出结构内部设计一个高压转低压的内部基准电压源，进而控制保护管栅极的电位，防止其栅极发生击穿，内部基准电压电路可根据实际情况需要自行搭建，用npn 三极管替代，在一定程度上也能解决高压问题。
18.本实用新型在其工作时，处于正常工作状态时，保护管mn35处于导通状态，下驱动管 mn33和mn34的衬底与漏端所产生的寄生二极管d33与d34同样均处于反向偏置状态，不会在电源与地线之间产生寄生通路；同时，下部分的nmos管mn33和nmos管mn34衬底与源端所形成的正向pn结处于正向导通状态，保护管mn35的尺寸大小决定其导通压降，当电源极性处于反接状态时，输出管沟道都处于关断情况，因保护管mn35的栅极由电源vcc 转接至地线一端，保护管mn35会立即呈截止状态，寄生二极管d35与二极管d36阴极由地切换至电源极，寄生二极管处于反向偏置状态，使得反向电源电压无法通过d35和d36到达上部的寄生二极管d33和d34，因而截断了由下到上的寄生二极管的导电通路，避免大电流情况的发生，由此可以有效改善因寄生二极管导通而造成器件烧毁的问题。
19.以上所述仅为本实用新型专利的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型专利，凡在本实用新型专利的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型专利的保护范围之内。