[发明专利]用于充电管理芯片外部高压NMOS管的驱动电路

说明书

技术领域

本发明属于电子电路技术领域，涉及模拟集成电路，特别是一种高压NMOS管的驱动电路，可用于充电管理芯片。

背景技术

在电源管理领域，通常采用高压MOS管作为充电管理芯片的电源开关，高压NMOS管因其导通电阻小而被广泛使用。但要使高压NMOS管完全导通，则需要在不损坏高压NMOS管的情况下使其栅源电压差尽量的高，通常该栅源电压差不超过6V。然而当高压NMOS管作为电源开关时，其源极通常接充电管理芯片的输入电压V_IN，因此如何产生一个比输入电压V_IN更高的稳定直流电压成为一个重要的挑战。

电荷泵技术广泛应用于充电管理芯片，用于产生比充电管理芯片输入电压V_IN还要高的电压。图1显示了传统的高压NMOS管的驱动电路。当电路工作时，压控振荡器产生两个相位相反的方波信号CLK1和CLK2，输出给电荷泵单元；电荷泵单元产生一个比充电管理芯片输入电压V_IN更高的驱动信号V_DRV，驱动信号V_DRV与输入电压V_IN之间的电压差不超过6V；驱动信号V_DRV经分压电阻R₁和R₂分压后得到反馈电压V_FB，并输出给误差放大器；误差放大器对反馈电压V_FB与充电管理芯片内部基准电压信号V_REF进行比较，并输出控制信号V_C给压控振荡器。当驱动信号V_DRV升高时，反馈电压V_FB大于基准电压信号V_REF，误差放大器输出的控制信号V_C减小，压控振荡器输出的方波信号CLK1和CLK2的频率降低，驱动信号V_DRV减小；当驱动信号V_DRV降低时，反馈电压V_FB小于基准电压信号V_REF，误差放大器输出的控制信号V_C增大，压控振荡器输出的方波信号CLK1和CLK2的频率增大，驱动信号V_DRV升高；从而构成负反馈，使输出电压稳定。

然而上述这种传统的高压NMOS管驱动电路存在以下缺陷：

1.由于其输出的驱动信号V_DRV是固定的，因此无法保证驱动信号V_DRV与输入电压V_IN之间的电压差恒定，即无法保证高压NMOS管的栅源电压差恒定。当输入电压V_IN较高时，高压NMOS管的栅源电压差较低，高压NMOS管不能完全导通。

2.由于其中的压控振荡器产生的方波信号CLK1和CLK2，其高电平为电源管理芯片的输入电压V_IN，低电平为地；由于电荷泵单元中的器件均为低压器件，因此该高压NMOS管驱动电路不能在输入电压V_IN为高压的情况下正常工作。

3.由于其中的电荷泵单元的输出电流能力很小，在电源管理芯片内部使用的采样电阻会额外增加一部分电流损耗，若要减小电流损耗，必须增大采样电阻，因此会增加芯片面积。

发明内容

本发明的目的在于针对上述现有高压NMOS管驱动电路的不足，提供一种用于充电管理芯片外部高压NMOS管的驱动电路，通过对驱动信号与电源管理芯片输入电压之间的电压差进行采样，保证高压NMOS管栅源电压差恒定，降低电路复杂性，减少芯片面积。

为实现上述目的，本发明包括电荷泵单元1，用于产生高于充电管理芯片输入电压V_IN的驱动信号V_DRV；其特征在于：还包括电压差采样单元2和电流控制振荡器3；

所述电压差采样单元2，用于采样电荷泵单元1输出的驱动信号V_DRV与充电管理芯片输入电压V_IN之间的电压差，并将该电压差转换为电流信号与充电管理芯片内部产生的基准电流信号I_REF做差，得到电流控制信号I_OSC输出给电流控制振荡器3；

所述电流控制振荡器3，用于产生两个相位相反非重叠的方波信号CLK1和CLK2，并输出给电荷泵单元1，形成负反馈环路，以保证驱动信号V_DRV与充电管理芯片输入电压V_IN之间的电压差恒定。