一种低导通损耗的USB 电源开关的设计方案

时间:2013-11-14来源:网络

  在VPUMP 电压升高到VIN + VT 以后, MN3 隔离V3到电源的通路, 保证V3 的电荷由MP3 全部充入栅电容。这样, C1 和C2 相互给栅电容充电, 若干个时钟周期后, 电荷泵输出电压接近两倍电源电压。

  在电荷泵输出电压升高的过程中, 功率管提供的负载电流逐渐上升, 避免在容性负载上引起浪涌电流( inrush current ) .

  

  图3 改进后的电荷泵

  4 过流保护电路设计

  当出现过载和短路故障时, 负载电流达到数安培, 需要精确的限流电路为功率管和输入电源提供保护。对于MOS 器件, 只有工作在饱和区时的电流容易控制。限流就是通过反馈负载电压, 调节电荷泵输出电压来实现的。图4 是限流电路的原理图。

  

  图4 限流电路原理图

  N 型功率管NHV 的源与P 型限流管MP6 的栅相接, N 型功率管NHV 的栅与P 型限流管MP6的源相接。从而达到控制功率管栅源压降的目的。

  当负载电流超过1A 时, 电流限信号( VLIMIT ) 为高电平, MN7 导通, 栅电荷经MP6 流向地, 栅电压减小, 功率管工作在饱和区。C1、C2 为电荷泵电容值,在一个时钟周期T 内, 由电荷泵充入的栅电荷为:

  

  当功率管栅压稳定时, 电荷泵充入的栅电荷等于限流管放掉的栅电荷。限流管泄放电流为:

  

  由

  

  得功率管和限流管的电流关系:

  

  式中, VTP 和VTN 分别是P 型管和N 型管阈值电压, M 为N 型功率管的并联数。

  通过设置NHV 和MP6 宽长比、功率管的并联个数、电荷泵的时钟周期以及电荷泵的电容值, 就可以确定功率管的电流。当负载恢复正常后, 电流限信号( V LIMIT ) 为低电平, MN7 截止, 电荷泵正常工作, 为功率管提供2 倍于电源的栅驱动电压。这种过流保护电路通过MP6 泄放功率管的栅电荷, 易实现限流功能, 适用于N 型功率管的电源开关。

1 2 3

关键词: 低导通损耗 USB 电源开关

加入微信
获取电子行业最新资讯
搜索微信公众号:EEPW

或用微信扫描左侧二维码

相关文章

查看电脑版