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
技術領域：
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：
在電池充電器芯片或USB功率分布式開關的電路設計中，在開關器件關斷的情況下，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，在現有技術中，對于MOSFET管10，為降低襯底的體偏置效應和導通電阻，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。·一種已公開的阻止反向電流的方式是采用開關組結構。如圖2所示，N型功率MOSFET開關組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揮作用，留下體二極管203發揮作用。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。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，同時開關組的封裝尺寸也較大，降低了電壓轉換器件的效率。
實用新型內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，將根據以下附圖對本實用新型進行詳細描述。圖I是現有技術中不具有阻止反向電流功能的MOSFET管；圖2是現有技術中ー種可阻止反向電流的MOSFET開關組結構；圖3是根據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構圖；圖4是根據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構圖；圖5所示為圖3所示N型MOSFET和圖2所示開關組的導通電阻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。然而，對于本領域普通技術人員顯而易見的是不必采用這些特定細節來實行本實用新型。圖3為根據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為體效應系數，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所示開關組200的導通電阻。特別是在輸入電壓Vin為1V-2V的低壓區，這種優勢更加明顯。小的導通電阻Rds有利于減小晶片的尺寸，提高電壓轉換器件的效率。需要聲明的是，上述實用新型內容及具體實施方式
意在證明本實用新型所提供技術方案的實際應用，不應解釋為對本實用新型保護范圍的限定。 本領域技術人員在本實用新型的精神和原理內，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利要求書為準。
權利要求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 優先權日2012年5月28日
發明者李林真 申請人:成都芯源系統有限公司