CMOS功率开关反向电压掩护电路-KIA MOS管
信息来历：本站 日期：2021-12-16
CMOS 电路具备本钱低、功耗低、速率快等长处。各类接口电路，如 USB ， IEEE 1394 ， RS422/485等，都可接纳CMOS工艺完成 。接口电路凡是接纳 CMOS功率开关作输出缓冲电路。
在现实利用环境中，接口电路常常遭到反向电压的打击，是以，必须设想响应的反向电压掩护电路。
当接口电路蒙受反向电压打击时，接口电路端口电压高于电源电压，此时，掩护电路将 CMOS功率开关与端口打击电压断绝，从而保证接口电路的宁静。
该电路可主动挑选 CMOS 功率开关的衬底和栅极偏置电压，从而按捺反向电流，保证器件宁静。这类掩护电路不与CMOS功率开关串连，是以电路的输出驱动才能和功耗效力不受影响。
该电路利用于一款接口电路芯片，接纳0.6 μ m 规范CMOS数字工艺设想，建造的电路完成了+12V 反向电压掩护，取得了杰出的结果。
通俗CMOS接口电路输出级如图1所示。图1中，D1和D2为 CMOS开关管漏极 － 衬底之间的寄生二极管。
一般任务时， D1和 D2均处于反向停止状况。但在现实电子体系中，常常存在局部元器件掉电、其余元器件一般供电的环境。此时，Vdd为 0，而Vout经由进程电子体系其余器件能够取得一个正电压。
在此环境下，器件输出端蒙受反向电压，即输出端电压高于电源端电压， 将正向导通，并会流过较大电流，影响器件宁静。
为了处理反向电压题目，凡是接纳二极管停止掩护 ，如图2所示。
可是，二极管的存在致使器件输出摆幅降落，影响了器件输出驱动才能。同时，二极管的引入也增大了输出导通电阻，影响输出级的瞬态特征。
接纳 MOS管替换二极管，但为了下降 MOS管导通电阻，接纳较大宽长比的MOS管，是以占用了较大的幅员面积，影响了芯片的性价比。
为了处理输出摆幅题目，提出一种 N阱浮置布局，其道理如图3所示。该布局接纳 N 阱浮置电路为输出级PMOS管的衬底供给公道偏置，按捺寄生二极管的导通。
当Vdd为0，输出端Vout经由进程外界取得某正电压偏置时， M3导通，外界电压经由进程 M3达到 M2的栅极。因为栅极、漏极电位相称，M2关断。
此时， M1的栅极其0 ，以是 M1关断，断绝了外界电压对器件外部的影响。可是，当电路一般任务、V in 输出高电日常平凡， M1 的栅极、源极电位均为电源电压， M1处于关断状况，此时 M1导通电阻极大，严峻影响电路的时候特征。
反向电压掩护电路由衬底电压掩护电路和栅极电压掩护电路构成，其根基道理如图4所示。
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