[发明专利]一种零静态电流、带过流保护的功率开关电路及实现方法

权利要求书

1.一种零静态电流、带过流保护的功率开关电路，其特征在于，包括具有信号输入端和信号输出端的前级驱动电路，连接在前级驱动电路的信号输入端上的使能信号EN，连接在前级驱动电路的信号输出端上的电流镜电路，以及连接在电流镜电路上的控制电路；

所述控制电路包括漏极连接在电流镜电路上的MOS管M1，栅极连接在电流镜电路上的MOS管Msns，一端分别与MOS管Msns的漏极和MOS管M1的栅极连接、另一端与MOS管M1源极连接的电阻R1，栅极与MOS管Msns的栅极连接、漏极与MOS管M1源极连接的MOS管Mpass，所述MOS管Msns、Mpass的源极为电源输入端VPOS，所述MOS管Mpass的漏极为电源输出端VNEG，所述前级驱动电路、电流镜电路均与电源输入端VPOS连接；

所述前级驱动电路包括源极相互连接的MOS管M4和MOS管M5，连接在MOS管M4漏极的电阻R2，漏极连接在电阻R2另一端的MOS管M6，以及漏极连接在MOS管M5漏极的MOS管M7，所述MOS管M6、M7的源极均与电路的公共接地端VSS连接，所述MOS管M5的栅极与MOS管M4的漏极连接，所述MOS管M4的栅极与MOS管M5的漏极连接，所述MOS管M6的栅极连接使能信号EN，所述使能信号EN通过非门INV与MOS管M7的栅极连接，所述MOS管M4的源极与电源输入端VPOS连接，所述MOS管M4的漏极与电流镜电路连接；

所述电流镜电路包括栅极相互连接的MOS管M2和MOS管M3，所述MOS管M3的漏极分别与MOS管M4的漏极、MOS管Msns的栅极连接，所述MOS管M2的漏极与MOS管M1的漏极连接，所述MOS管M2的栅极和漏极连接，所述MOS管M2、M3的源极均与电源输入端VPOS连接。

2.如权利要求1所述的一种零静态电流、带过流保护的功率开关电路的实现方法，其特征在于，包括如下步骤：

(a1)当使能信号EN为低电平时，MOS管M6的栅极为低电平，MOS管M7的栅极为高电平，MOS管M7导通的同时拉低MOS管M4栅极的电压，使得MOS管M4导通；

(a2)MOS管M4的导通使得MOS管Mpass栅极的电压提高为Vpos，因此，MOS管Mpass和MOS管Msns关断，此时的电路中没有导通器件，使得整个电路的静态电流为零。

3.如权利要求1所述的一种零静态电流、带过流保护的功率开关电路的实现方法，其特征在于，包括如下步骤：

(b1)当使能信号EN为高电平时，MOS管M6的栅极为高电平，MOS管M7的栅极为低电平，MOS管M6导通的同时通过电阻R2拉低MOS管Mpass栅极的电压，使得MOS管Mpass和MOS管Msns导通；

(b2)在MOS管Mpass导通之后，输出电流Iout逐渐增大，因此，MOS管Mpass的Vds逐渐增大，Vds的计算公式如下：

Vds＝Vpos–Vneg；

(b3)此时，忽略MOS管Msns的导通电阻，则电阻R1上的电压与Vds相等，在电阻R1上的电压值达到MOS管M1的导通电压Vth时，MOS管M1导通；

(b4)电流镜电路上拉MOS管Mpass和MOS管Msns的栅极电压，降低MOS管Mpass的Vgs，进一步增加MOS管Mpass的Vds，从而形成一个正反馈使得输出电流Iout逐渐减小；

(b5)MOS管Mpass的Vds持续增加，直至MOS管Msns镜像到的电流等于Vgs_m1/R1时，输出电流Iout稳定为K*(Vgs_m1/R1)，整个电路的工作状态保持稳定；

其中，Vgs_m1为MOS管M1的栅极与源极的电压差，K为MOS管Msns和MOS管Mpass的镜像电流比例。