基于NMOS管的负载开关驱动电路的制作方法

本发明属于模拟电路，具体涉及一种基于nmos管的负载开关驱动电路。

背景技术：

1、负载开关是连接电源和负载之间的一种良好开关特性的器件，它导通的时候，其导通的rds(on)很小，在关断时其漏电idss很小，另外就是输入电压范围很宽。还有很多其他的保护功能，比如过热保护、过流保护、负载短路保护等；除此之外，还有可以控制输出电压的压摆率(slew rate)。

2、负载开关的主要器件有两种：nmos和pmos，本发明主要是应用于nmos的负载开关里面的一种驱动保护电路。由于nmos管的负载开关的rds(on)很小，所以nmos管的栅极电压高于源级电压。而目前使用的工艺都是低压工艺，所以用于保护的负载开关驱动电路必不可少了。

3、参图1为负载开关的电路原理图，主要有输入vin，输出vout，偏置电压vbias，还有控制开关on。当vin和vbias都打开时，此时on开启，根据spec要求，ngate(功率管的栅极控制信号)上升速率慢，ngate上升的速率完全是由电流对功率管的栅极电容充电决定的。所以从on打开到vout上升10％的时间(tdelay)很长。

4、因此，针对上述技术问题，有必要提供一种基于nmos管的负载开关驱动电路。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明的目的在于提供一种基于nmos管的负载开关驱动电路，以优化nmos管的tdelay时间。

2、为了实现上述目的，本发明一实施例提供的技术方案如下：

3、一种基于nmos管的负载开关驱动电路，所述nmos管m0的漏极与电源端口相连，源极与输出端口相连，所述负载开关驱动电路包括：

4、偏置电流源，第一端与模拟电压avdd相连，用于提供第一偏置电流；

5、第一电流镜，与偏置电流源的第二端相连，用于复制第一偏置电流；

6、电荷泵，与电源端口相连，用于根据输入电压vin获取控制电压vh；

7、第二电流镜，与第一电流镜、电荷泵及nmos管m0的栅极相连，用于根据控制电压vh产生nmos管m0的栅极控制电压ngate；

8、第三电流镜，与模拟电压avdd相连，用于产生第二偏置电流；

9、第十八mos管及控制单元，第十八mos管与nmos管m0的栅极、第一电流镜及第三电流镜相连，控制单元用于控制第十八mos管，当栅极控制电压ngate小于控制电压vh时，控制第十八mos管导通以对nmos管m0的栅极电容进行充电，当栅极控制电压ngate大于或等于控制电压vh时，控制第十八mos管截止。

10、一实施例中，所述第一电流镜包括第一mos管及第二mos管，第二电流镜包括第四mos管和第五mos管，第一mos管和第二mos管为nmos管，第四mos管和第五mos管为pmos管，其中：

11、第一mos管的漏极与偏置电流源的第二端相连，且漏极与栅极短接，第二mos管的栅极与第一mos管的栅极相连，第一mos管的源极和第二mos管的源极均与地电位相连；

12、第四mos管的源极与第五mos管的源极均与电荷泵的输出端相连，第四mos管的漏极与栅极短接，第四mos管的栅极与第五mos管的栅极相连，第四mos管的漏极与第二mos管的漏极相连，第五mos管的漏极与nmos管m0的栅极相连。

13、一实施例中，所述负载开关驱动电路还包括若干第一开关管，所述第一开关管包括：

14、第七mos管，第七mos管为nmos管，漏极与第一mos管的栅极及第二mos管的栅极相连，源极与地电位相连，栅极与第二使能信号enb相连；

15、第九mos管，第九mos管为nmos管，漏极与nmos管m0的栅极相连，源极与地电位相连，栅极与第二使能信号enb相连。

16、一实施例中，所述负载开关驱动电路还包括若干保护管，所述保护管包括：

17、第三mos管，第三mos管为nmos管，源极与第二mos管的漏极相连，漏极与第四mos管的漏极相连，栅极与模拟电压avdd相连；

18、第六mos管，第六mos管为pmos管，源极与第五mos管的漏极相连，漏极与nmos管m0的栅极相连，栅极与输入电压vin相连；

19、第八mos管，第八mos管为nmos管，源极与地电位相连，漏极与nmos管m0的栅极相连，栅极与模拟电压avdd相连。

20、一实施例中，所述负载开关驱动电路还包括第十七mos管，第十七mos管和第十八mos管均为nmos管，所述第十八mos管与第一mos管、第十七mos管与第一mos管分别构成电流镜；

21、所述第十七mos管的栅极与第十八mos管的栅极分别与第一mos管的栅极相连，第十七mos管的源极与第十八mos管的源极分别与地电位相连，第十七mos管的漏极与第十八mos管的漏极通过若干第二开关管与第三电流镜相连。

22、一实施例中，所述第三电流镜包括第十三mos管及第十四mos管，第十三mos管及第十四mos管为pmos管，其中：

23、第十三mos管的源极和第十四mos管的源极分别与模拟电压avdd相连，第十四mos管的漏极与栅极短接，第十三mos管的栅极和第十四mos管的栅极相连，第十四mos管的漏极与第十七mos管的漏极间接相连，第十三mos管的漏极与控制单元相连。

24、一实施例中，所述第二开关管包括第十五mos管、第十六mos管及第十九mos管，第十五mos管为pmos管，第十六mos管及第十九mos管为nmos管，其中：

25、第十五mos管的源极与模拟电压avdd相连，漏极与第十四mos管的漏极相连，栅极与第十九mos管的栅极相连；

26、第十六mos管的源极与第十七mos管的漏极相连，漏极与第十四mos管的漏极相连，栅极与第十五mos管的栅极相连；

27、第十九mos管的源极与第十八mos管的漏极相连，漏极与第二mos管的漏极相连。

28、一实施例中，所述负载开关驱动电路还包括：

29、延时模块dly，其输入端的信号为第一使能信号en，所述第一使能信号en与第二使能信号enb互为反向信号；

30、第十二mos管，所述第十二mos管为pmos管，栅极与延时模块dly的输出端相连，源极与第十三mos管的源极相连，漏极与第十三mos管的漏极相连。

31、一实施例中，所述控制单元包括第十一mos管及施密特触发器，第十一mos管为nmos管，其中：

32、第十一mos管的源极与第十三mos管的漏极相连，漏极与地电位相连，栅极与nmos管m0的栅极相连；

33、施密特触发器的输入端与第十一mos管的源极相连，输出端与第十九mos管的栅极相连。

34、一实施例中，所述控制单元还包括第十mos管，第十mos管为nmos管，源极与第十一mos管的栅极相连，漏极与nmos管m0的栅极相连，栅极与模拟电压avdd相连。

35、本发明具有以下有益效果：

36、本发明的负载开关驱动电路结构简单，稳定性强，能够大大减小tdelay时间，且不会影响ngate的上升速率，可广泛应用于各种电源系统中。