本發(fā)明涉及保護電路領(lǐng)域，具體涉及一種逆向電壓保護電路。

背景技術(shù)：

1、保護電路是一種專門設(shè)計用于防止電路在異常情況下受損的安全裝置。它的核心目的是確保電路在面臨過流、過壓、過溫或短路等潛在危險時，能夠迅速而有效地采取措施，從而保護電路中的元器件、設(shè)備乃至整個系統(tǒng)免受損害。在負載開關(guān)的使用上，當負載開關(guān)控制的電路中包含電感元件（如繼電器、電感器等）時，這些電感元件在開關(guān)動作時會儲存和釋放磁場能量。如果開關(guān)動作迅速，電感元件釋放的能量可能導(dǎo)致輸出端產(chǎn)生瞬時的逆向電壓。以及在開關(guān)電源或開關(guān)電路中，當開關(guān)狀態(tài)改變時，如從導(dǎo)通到截止或從截止到導(dǎo)通時，電流方向的改變可能導(dǎo)致反向電壓的產(chǎn)生。

2、通常，在負載開關(guān)輸出逆向電壓的保護電路中，通常使用二級管的閾值或單向?qū)щ娦耘袛嗍欠褫敵龇聪颍嵌壒艿膲航凳軠囟扔绊憞乐?，?dǎo)致判斷精度較差，或者使用比較器比較輸出與輸入電壓，但是需要針對比較器進行一系列的電路設(shè)計，使用成本較高。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種逆向電壓保護電路，旨在改善逆向電壓的保護電路精度較差以及使用成本較高的問題。

2、為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

3、一種逆向電壓保護電路，包括電流調(diào)制模塊、逆向電壓檢測模塊、逆向阻塞模塊和驅(qū)動系統(tǒng)；所述驅(qū)動系統(tǒng)包括電荷泵升壓模塊、功率管n1、電容cl和電阻rl；

4、外部電源輸出vin至所述電流調(diào)制模塊、逆向電壓檢測模塊、電荷泵升壓模塊、逆向阻塞模塊和功率管n1的漏極；

5、所述電流調(diào)制模塊的輸出端輸出第一偏置電壓vb101和第二偏置電壓vb102至逆向電壓檢測模塊，所述電荷泵升壓模塊的控制端與功率管n1的柵極電性連接，所述功率管n1的源極輸出vout至逆向電壓檢測模塊的輸入端、電容cl的一端、電阻rl的一端和電荷泵升壓模塊；所述逆向電壓檢測模塊的輸出端輸出保護信號rvp至逆向阻塞模塊的輸入端，所述逆向阻塞模塊的輸出端與電荷泵升壓模塊的輸入端電性連接；

6、所述電流調(diào)制模塊的接地端、逆向電壓檢測模塊的接地端、逆向阻塞模塊的接地端、電容cl的另一端、電阻rl的另一端和功率管n1的襯底均接地。

7、進一步的，所述電流調(diào)制模塊包括電流調(diào)制單元和電流鏡輸出單元；

8、所述電流調(diào)制單元包括運算放大器op101、mos管p101、mos管n101、mos管n102、mos管n103、mos管n104、mos管n105、mos管n106、三極管q101、三極管q102和電阻r101、電阻r102、電阻r103；

9、外部電源輸出vin至所述運算放大器op101的電源端、mos管p101的源極與襯底、三極管q101的基極和集電極、三極管q102的基極和集電極、電阻r102的一端、電阻r103的一端和電流鏡輸出單元；

10、所述電阻r102的另一端與三極管q101的發(fā)射極、mos管n103的漏極和運算放大器op101的同向輸入端電性連接，所述電阻r103的另一端與運算放大器op101的反向輸入端電性連接，所述運算放大器op101的輸出端與mos管p101的柵極電性連接，所述mos管p101的漏極與mos管n101的柵極和漏極、mos管n103的柵極、mos管n105的柵極和電流鏡輸出單元的第一輸入端電性連接；所述三極管q102的發(fā)射極與電阻r101的一端電性連接，所述電阻r101的另一端與mos管n105的漏極和運算放大器op101的反向輸入端電性連接；

11、所述mos管n101的源極與mos管n102的漏極和柵極、mos管n104的柵極、mos管n106的柵極和電流鏡輸出單元的第二輸入端電性連接；所述mos管n103的源極與mos管n104的漏極電性連接，所述mos管n105的源極與mos管n106的漏極電性連接；

12、所述電流鏡輸出單元輸出偏置電壓至逆向電壓檢測模塊；

13、所述運算放大器op101的接地端、mos管n101的襯底、mos管n103的襯底、mos管n105的襯底和mos管n102的源極與襯底、mos管n104的源極與襯底、mos管n106的源極與襯底均接地。

14、進一步的，所述電流鏡輸出單元包括mos管n107、mos管n108、mos管n109、mos管n110、mos管n111、mos管n112和電阻r104；

15、外部電源輸出vin至所述電阻r104的一端，所述電阻r104的另一端與mos管n107的漏極電性連接；

16、所述mos管p101的漏極與mos管n107的柵極、mos管n109的柵極、mos管n111的柵極電性連接，并輸出第一偏置電壓vb101至逆向電壓檢測模塊；所述mos管n101的源極與mos管n108的柵極、mos管n110的柵極、mos管n112的柵極電性連接，并輸出第二偏置電壓vb102至逆向電壓檢測模塊；

17、所述mos管n107的源極與mos管n108的漏極電性連接，所述mos管n109的漏極對外輸出開漏下拉電流iref110，所述mos管n109的源極與mos管n110的漏極電性連接，所述mos管n111的漏極對外輸出開漏下拉電流iref112，所述mos管n111的源極與mos管n112的漏極電性連接；

18、所述mos管n107的襯底、mos管n109的襯底、mos管n111的襯底和mos管n108的源極與襯底、mos管n110的源極與襯底、mos管n112的源極與襯底均接地。

19、進一步的，所述逆向電壓檢測模塊包括電流鏡單元、電壓比較單元和信號輸出單元；

20、外部電源輸出vin至所述電壓比較單元和信號輸出單元；所述電流調(diào)制模塊的輸出端輸出偏置電壓至電流鏡模塊，所述功率管n1的源極輸出vout至電壓比較單元，所述電壓比較單元的輸出端與電流鏡單元和信號輸出單元電性連接，所述信號輸出單元輸出保護信號rvp至逆向阻塞模塊。

21、進一步的，所述電流鏡單元包括mos管n201、mos管n202、mos管n203、mos管n204、mos管n205、mos管n206；

22、所述電流調(diào)制模塊的輸出端輸出第一偏置電壓vb101至mos管n201的柵極、mos管n203的柵極、mos管n205的柵極；所述電流調(diào)制模塊的輸出端輸出第二偏置電壓vb102至mos管n202的柵極、mos管n204的柵極、mos管n206的柵極；

23、所述mos管n201的源極與mos管n202的漏極電性連接，所述mos管n203的源極與mos管n204的漏極電性連接，所述mos管n205的源極與mos管n206的漏極電性連接；所述mos管n201的漏極、mos管n203的漏極、mos管n205的漏極與電壓比較單元電性連接；

24、mos管n201的襯底、mos管n203的襯底、mos管n205的襯底和mos管n202的源極與襯底、mos管n204的源極與襯底、mos管n206的源極與襯底均接地。

25、進一步的，所述電壓比較單元包括mos管p201、mos管p202、mos管p203、mos管p204、mos管p205，并至少包括電阻r201、電阻r202、電阻r203、電阻r204、熔絲fuse201、熔絲fuse202；

26、外部電源輸出vin至所述電阻r204的一端、mos管p205的源極與襯底、mos管p201的襯底、mos管p202的襯底，所述電阻r204的另一端與mos管p202的源極、mos管p205的漏極和mos管p204的源極與襯底電性連接，所述mos管p205的柵極與信號輸出單元電性連接；

27、所述mos管p202的柵極和漏極與mos管p201的柵極和電流鏡單元電性連接，所述mos管p204的柵極與mos管p201的漏極、mos管p203的源極與襯底電性連接，所述mos管p204的漏極與mos管p203的柵極和電流鏡單元電性連接，所述mos管p203的漏極與信號輸出單元和電流鏡單元電性連接；

28、所述電阻r201、電阻r202和電阻r203依次串聯(lián)在mos管p201的源極和電荷泵升壓模塊的輸出端之間，所述熔絲fuse201、熔絲fuse202分別連接在電阻r202和電阻r203的兩端。

29、進一步的，所述信號輸出單元包括mos管n207、mos管n208、mos管n209、mos管n210、mos管p206、mos管p207、反相器inv201、反相器inv202、反相器inv203、反相器inv204、反相器inv205、反相器inv206、反相器inv207、反相器inv208、反相器inv209、和或非門nor201；

30、外部電源輸出vin至所述mos管p206的源極與襯底和mos管p207的源極與襯底；

31、所述電流調(diào)制模塊的輸出端輸出第二偏置電壓vb102至mos管n207的柵極，所述mos管n207的漏極與mos管p206的漏極電性連接；所述反相器inv204、反相器inv205、反相器inv206、反相器inv207依次串聯(lián)在mos管p206的漏極和或非門nor201的第一輸入端之間；

32、所述mos管p207的柵極與mos管n208的柵極和mos管n209的柵極電性連接，并與電壓比較單元的輸出端電性連接；所述mos管p207的漏極與mos管n208的漏極和mos管n210的漏極電性連接；所述反相器inv201、反相器inv202、反相器inv203依次串聯(lián)在mos管p207的漏極和mos管p206的柵極之間；所述mos管n209的漏極與mos管n210的源極電性連接，所述mos管n210的柵極連接在反相器inv201和反相器inv202之間，所述反相器inv202的輸出端與或非門nor201的第二輸入端電性連接，所述反相器inv208和反相器inv209依次串聯(lián)在或非門nor201的輸出端上，所述反相器inv209的輸出端輸出保護信號rvp至逆向阻塞模塊，所述或非門nor的輸出端與電壓比較單元電性連接；

33、mos管n210的襯底和mos管n207的源極與襯底、mos管n208的源極與襯底、mos管n209的源極與襯底均接地。

34、進一步的，所述逆向阻塞模塊包括mos管p308、mos管p309、mos管p310、mos管p311和mos管n301；

35、外部電源輸出vin至mos管p308的襯底、mos管p309的襯底、mos管p310的襯底和mos管p311的襯底；

36、所述逆向電壓檢測模塊的輸出端輸出保護信號rvp至mos管n301的柵極，所述mos管n301的漏極與mos管p311的柵極和漏極電性連接，所述mos管p311的源極與mos管p310的柵極和漏極電性連接，所述mos管p310的源極與mos管p309的柵極和漏極電性連接，所述mos管p309的源極與mos管p308的柵極和漏極電性連接，所述mos管p308的源極與電荷泵升壓模塊電性連接；

37、所述mos管n301的源極與襯底均接地。

38、進一步的，所述電荷泵升壓模塊包括整流單元和柵極鉗置單元；

39、外部電源輸出vin至所述整流單元和柵極鉗置單元，外部使能信號en和外部時鐘信號clk輸入所述整流單元，所述整流單元的輸出端與逆向阻塞模塊的輸出端、柵極鉗置單元的一端和功率管n1的柵極電性連接，所述柵極鉗置單元的另一端輸出vout至逆向電壓檢測模塊的輸入端、電容cl的一端、電阻rl的一端和功率管n1的源極。

40、進一步的，所述整流單元包括mos管p401和電阻r401，并至少包括三極管q401、三極管q402、三極管q403、三極管q404、三極管q405、三極管q406、三極管q407、電容c401、電容c402、電容c403、電容c404、電容c405和反相器inv401、反相器inv402、反相器inv403、反相器inv404、反相器inv405、反相器inv406；

41、外部電源輸出vin至所述mos管p401的源極，所述mos管p401的柵極與外部使能信號en連接，所述mos管p401的漏極與三極管q401的集電極、基極和電容c401的一端電性連接，所述三極管q401的發(fā)射極與三極管q402的集電極、基極和電容c402的一端電性連接，所述三極管q402的發(fā)射極與三極管q403的集電極、基極和電容c403的一端電性連接，所述三極管q403的發(fā)射極與三極管q404的集電極、基極和電容c404的一端電性連接，所述三極管q404的發(fā)射極與三極管q405的集電極、基極和電容c405的一端電性連接，所述三極管q405的發(fā)射極與三極管q406的集電極、基極電性連接，所述三極管q406的發(fā)射極與三極管q407的集電極、基極電性連接，所述三極管q407的發(fā)射極與電阻r401的一端電性連接，所述電阻r401的另一端與逆向阻塞模塊的輸出端、柵極鉗置單元的一端和功率管n1的柵極電性連接；

42、所述反相器inv401的輸入端與外部時鐘信號clk連接，所述反相器inv401的輸出端與反相器inv402的輸入端電性連接，所述反相器inv402的輸出端與反相器inv403的輸入端和電容c401的另一端電性連接，所述反相器inv403的輸出端與反相器inv404的輸入端和電容c402的另一端電性連接，所述反相器inv404的輸出端與反相器inv405的輸入端和電容c403的另一端電性連接，所述反相器inv405的輸出端與反相器inv406的輸入端和電容c404的另一端電性連接，所述反相器inv406的輸出端與電容c405的另一端電性連接；

43、所述柵極鉗置單元包括三極管q408，并至少包括mos管p402、mos管p403、mos管p404、mos管p405、mos管p406和mos管p407；

44、外部電源輸出vin至所述mos管p402的襯底、mos管p403的襯底、mos管p404的襯底、mos管p405的襯底、mos管p406的襯底和mos管p407的襯底；

45、所述三極管q408的基極和集電極和整流單元的輸出端、逆向阻塞模塊的輸出端和功率管n1的柵極電性連接，所述三極管q408的發(fā)射極與mos管p402的源極電性連接，所述mos管p402的柵極和漏極與mos管p403的源極電性連接，所述mos管p403的柵極和漏極與mos管p404的源極電性連接，所述mos管p404的柵極和漏極與mos管p405的源極電性連接，所述mos管p405的柵極和漏極與mos管p406的源極電性連接，所述mos管p406的柵極和漏極與mos管p407的源極電性連接，所述mos管p407的柵極和漏極輸出vout至逆向電壓檢測模塊的輸入端、電容cl的一端、電阻rl的一端和功率管n1的源極。

46、采用上述技術(shù)方案后，本發(fā)明與背景技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點：

47、負載開關(guān)使能后，電流調(diào)制模塊工作，為逆向電壓檢測模塊提供第一偏置電壓vb101和第二偏置電壓vb102，電荷泵升壓模塊對功率管n1的柵極電壓vgate進行升壓，驅(qū)動功率管n1進入線性區(qū)對外部負載進行供電；逆向電壓檢測模塊持續(xù)檢測輸出電壓的vout大小并與輸入電壓vin進行比較，準確判斷是否發(fā)生輸出逆向，若輸出電壓的vout大于vin并超出一定范圍，則逆向電壓控制逆向阻塞模塊工作，對功率管n1的柵極vgate電壓進行鉗置，使功率管n1截止，阻塞輸入輸出電流，實現(xiàn)精準判斷逆向電壓，為電路提供及時的保護，并且不使用比較器，整體電路結(jié)構(gòu)簡單，使用成本較低。