一种开关切换时间控制电路 |
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| 申请号 | CN202410109470.5 | 申请日 | 2024-01-26 | 公开(公告)号 | CN117938133A | 公开(公告)日 | 2024-04-26 |
| 申请人 | 上海萍生微电子科技有限公司; | 发明人 | 陈必江; 汪洋; | ||||
| 摘要 | 本 发明 涉及 开关 电路 技术领域，具体为一种开关切换时间控制电路，电路包括：k个源极与漏极串接的MOS管M，其中：第1个MOS管M1的漏极接第一 信号 端口RF+，第K个MOS管Mk的源极接第二信号端口RF+或接地；i个栅极偏置网络MSGi，栅极偏置网络MSGc，栅极偏置网络MSGc的一端接栅压驱动模 块 DRVG，另一端通过栅极偏置网络MSG1，MSG2，…，MSGi分别对应连接MOS管M1，M2，…，Mk的栅极。本发明在一定的时间内选择不同大小的栅极 电阻 ，实现控制开关不同切换时间的功能。切换完成后，选择较大的栅极电阻，可以获得更好的稳定状态开关性能。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种开关切换时间控制电路，其特征在于，所述电路包括： |
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| 说明书全文 | 一种开关切换时间控制电路技术领域[0001] 本发明涉及开关电路技术领域，具体为一种开关切换时间控制电路。 背景技术[0002] 绝缘栅型场效应管（IGFET，Insulated Gate Field Effect Transister）也称金属氧化物半导体场效应管（Metal Oxide Semiconductor FET，简写为MOSFET）。 [0003] 大功率射频开关由k个MOS管串联组成。在高速或者射频应用开关中，栅极偏置电路使用较大的串联电阻Rg有着如下好处：提升开关线性度，改进开关的插入损耗，在低频下也能保持较好的插损和隔离度特性，能够处理较大的输入信号并降低对提供偏置电压的驱动电路的影响。 [0004] 开关有两种稳定工作状态，导通和关闭，由栅极驱动DRVG输出电压来控制。当DRVG输出电压变化时，通过Rg向栅极寄生电容Cgg充放电，使开关的栅极电压跟随DRVG输出电压变化。切换时间，由开关的栅极电阻Rg和栅极寄生电容Cgg的乘积Rg*Cgg决定，Rg越大，切换时间越长，切换速度越慢。但是，现有技术只能通过旁路栅极电阻的方式，来加快切换过程，不能实现不同的切换时间。鉴于此，我们提出一种开关切换时间控制电路。 发明内容[0005] 本发明的目的在于提供一种开关切换时间控制电路，以解决上述背景技术中提出的问题。 [0006] 为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种开关切换时间控制电路，所述电路包括： k个源极与漏极串接的MOS管M，且k为不小于1的正整数；所述k个源极与漏极串接的MOS管M包括：MOS管M1，M2，…，Mk；其中：第1个MOS管M1的漏极接第一信号端口RF+，第K个MOS管Mk的源极接第二信号端口RF+或接地； i个栅极偏置网络MSGi，且i=k，所述i个栅极偏置网络MSGi包括：栅极偏置网络MSG1，MSG2，…，MSGi； 栅极偏置网络MSGc，栅极偏置网络MSGc的一端接栅压驱动模块DRVG，另一端通过栅极偏置网络MSG1，MSG2，…，MSGi分别对应连接MOS管M1，M2，…，Mk的栅极； 所述i个栅极偏置网络MSGi与所述栅极偏置网络MSGc结构相同，均包括： m路开关器Sj和m路电阻器Rj，且j=1，2，…，m；m≥2； m路开关器Sj包括：开关器S1，S2，…，Sm；m路电阻器Rj包括：电阻器R1，R2，…，Rm； 开关器S1，S2，…，Sm与电阻器R1，R2，…，Rm对应串接，且电阻值R1≤R2≤…≤Rm，R1 [0007] 优选的，所述开关器Sj包括n个串接的NMOS管和PMOS管；n个NMOS管分别为NMOS管M11，M12，…，M1n；n个PMOS管分别为PMOS管M21，M22，…，M2n，其中：NMOS管M11，M12，…，M1n分别串接电阻器Rg11，Rg12，…，Rg1n； PMOS管M21，M22，…，M2n分别串接电阻器Rg21，Rg22，…，Rg2n； 电阻器Rg11，Rg12，…，Rg1n的一端接使能端Vgc1； 电阻器Rg21，Rg22，…，Rg2n的一端接使能端Vgc2； 第1个NMOS管M11源极与第1个PMOS管M21源极串接的公共端、第n个NMOS管M1n漏极与第n个PMOS管M2n漏极串接的公共端分别作为开关器Sj的两个连接端。 [0008] 优选的，所述电路不设有所述栅极偏置网络MSGc，所述i个栅极偏置网络MSGi一端接所述栅压驱动模块DRVG。 [0009] 优选的，所述电路不设有栅极偏置网络MSGc和栅压驱动模块DRVG；栅极偏置网络MSG1，MSG2，…，MSGi的一端分别对应连接偏置电压Vb1，Vb2，...，Vbi；且M1，M2，...，Mk‑1为cascode管，Mk为偏置电路切换模块，Mk的栅极还连接有输入信号端RFin。 [0010] 优选的，电阻器R1，R2，…，Rm与开关器S1，S2，…，Sm串接的另一端连接有电阻器RC。 [0011] 优选的，NMOS管M11，M12，…，M1n的源极和漏极之间对应串接电阻器Rds1，Rds2，…，Rdsn。 [0012] 优选的，所述开关器Sj不设有PMOS管M21，M22，…，M2n。 [0013] 优选的，所述开关器Sj不设有PMOS管M21，M22，…，M2n，且NMOS管M11，M12，…，M1n的源极和漏极之间对应串接有偏置电阻Rg21，Rg22，…， Rg2n。 [0014] 与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明通过在开关切换过程中，在一定的时间内选择不同大小的栅极电阻，实现控制开关不同切换时间的功能。切换过程中，选择较小栅极电阻时，可以加快切换过程；选择不同的栅极电阻，实现不同的切换时间。切换完成后，选择较大的栅极电阻，可以获得更好的稳定状态开关性能。附图说明 [0015] 图1为本发明实施例1中的整体结构电路图；图2为本发明实施例2中的电路结构图； 图3为本发明实施例3中的电路结构图； 图4为本发明实施例4中的电路结构图； 图5为本发明实施例5中的电路结构图； 图6为本发明实施例6中的电路结构图； 图7为本发明实施例7中的电路结构图； 图8为本发明实施例8中的电路结构图； 图9为本发明实施例9中的电路结构图； 图10为本发明实施例10中的电路结构图； 图11为本发明实施例11中的电路结构图。 具体实施方式[0016] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。 [0017] 在本专利的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“设置”应做广义理解，例如，可以是固定相连、设置，也可以是可拆卸连接、设置，或一体地连接、设置。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本专利中的具体含义。实施例1 [0018] 如图1所示，一种开关切换时间控制电路，所述电路包括：k个源极与漏极串接的MOS管M，且k为不小于1的正整数；所述k个源极与漏极串接的MOS管M包括：MOS管M1，M2，…，Mk；其中：第1个MOS管M1的漏极接第一信号端口RF+，第K个MOS管Mk的源极接第二信号端口RF+或接地； i个栅极偏置网络MSGi，且i=k，所述i个栅极偏置网络MSGi包括：栅极偏置网络MSG1，MSG2，…，MSGi； 栅极偏置网络MSGc，栅极偏置网络MSGc的一端接栅压驱动模块DRVG，另一端通过栅极偏置网络MSG1，MSG2，…，MSGi分别对应连接MOS管M1，M2，…，Mk的栅极。 [0019] 具体的，i个栅极偏置网络MSGi与所述栅极偏置网络MSGc结构相同，均包括：m路开关器Sj和m路电阻器Rj，且j=1，2，…，m；m≥2；m路开关器Sj包括：开关器S1，S2，…，Sm；m路电阻器Rj包括：电阻器R1，R2，…，Rm；开关器S1，S2，…，Sm与电阻器R1，R2，…，Rm对应串接，且电阻值R1≤R2≤…≤Rm，R1 [0020] 进一步的，所述开关器Sj包括n个串接的NMOS管和PMOS管；n个NMOS管分别为NMOS管M11，M12，…，M1n；n个PMOS管分别为PMOS管M21，M22，…，M2n，其中：NMOS管M11，M12，…，M1n分别串接电阻器Rg11，Rg12，…，Rg1n；PMOS管M21，M22，…，M2n分别串接电阻器Rg21，Rg22，…，Rg2n；电阻器Rg11，Rg12，…，Rg1n的一端接使能端Vgc1；电阻器Rg21，Rg22，…，Rg2n的一端接使能端Vgc2；第1个NMOS管M11源极与第1个PMOS管M21源极串接的公共端、第n个NMOS管M1n漏极与第n个PMOS管M2n漏极串接的公共端分别作为开关器Sj的两个连接端。实施例2 [0021] 实施例2是基于实施例1的改进方案，如图2所示，所述电路不设有所述栅极偏置网络MSGc，所述i个栅极偏置网络MSGi一端接所述栅压驱动模块DRVG，应用于高速开关电路方案中。实施例3 [0022] 实施例3是基于实施例1的改进方案，用于高速放大器电路方案中，如图3所示，所述电路不设有栅极偏置网络MSGc和栅压驱动模块DRVG；栅极偏置网络MSG1，MSG2，…，MSGi的一端分别对应连接偏置电压Vb1，Vb2，...，Vbi；且M1，M2，...，Mk‑1为cascode管，用来提升放大器的增益和提升反向隔离度。Mk为偏置电路切换模块，Mk的栅极还连接有输入信号端RFin。实施例4 [0023] 实施例4是基于实施例1的变换方案，如图4所示，应用于开关MOS管的body偏置网络的高速开关方案。DRVB是高速开关MOS的body偏置驱动电路。MSBi是MOS管Mi的body偏置电阻网络，(i =1,2,…,k；k为整数，且k≥1)。实施例5 [0024] 实施例5是基于实施例1或实施例4的变换方案，如图5所示，应用于开关MOS管的源极漏极并联电阻偏置的高速开关方案。MSDSi是MOS管Mi的源极漏极并联偏置电阻网络，(i =1,2,…,k；k为整数，且k≥1)。实施例6 [0025] 实施例6是基于实施例1‑5任一的替换方案，如图6所示，电阻器R1，R2，…，Rm与开关器S1，S2，…，Sm串接的另一端连接有电阻器RC。实施例7 [0027] 实施例8是基于实施例1的改进方案，如图8所示，所述开关器Sj不设有PMOS管M21，M22，…，M2n。实施例9 [0028] 实施例9是基于实施例1和实施例8的改进方案，如图9所示，所述开关器Sj不设有PMOS管M21，M22，…，M2n，且NMOS管M11，M12，…，M1n的源极和漏极之间对应串接有偏置电阻Rds1，Rds2，…，Rdsn。实施例10 [0029] 实施例10是基于实施例1的改进方案，如图10所示，去掉并联的NMOS（M11,M12,…, M1n，及其栅极偏置电阻Rg11,Rg12,…, Rg1n）(n为整数，且n≥1)。实施例11 [0030] 实施例11是基于实施例1和实施例10的改进方案，如图11所示，去掉并联的NMOS（M11,M12,…, M1n，及其栅极偏置电阻Rg11,Rg12,…, Rg1n）(n为整数，且n≥1),PMOS管M21，M22，…，M2n的源极和漏极之间对应串接有偏置电阻Rds1，Rds2，…，Rdsn。 [0031] 通过上述内容不难看出，该开关切换时间控制电路，i个栅极偏置网络MSGi与栅极偏置网络MSGc由m路开关器Sj与电阻器Rj (j=1,2,…, m；m≥2）串接后，再并联构成，且R1≤R2≤…≤Rm，R1 [0032] 由于栅极偏置网络MSGi与栅极偏置网络MSGc所处的位置不同：其开关器Sj的需要承受的最大工作电压（以及Sj选取的MOS管的耐压）可能有所不同，n的值也有可能不同；开关器的MOS管尺寸和电阻器Rj的值也可以根据不同需求调整。 [0033] 具体的：当栅压驱动模块DRVG输出电压变化的时候，栅极偏置网络中的某一路或者几路开关器导通，其余开关器关断，栅压驱动模块DRVG通过导通的几路电阻器并联而成的等效电阻Ra对Mi中的栅极充放电，切换时间由Ra*Cgg决定，达到快速切换（Ra较小）或者选择切换时间的目的； 当栅极电压稳定后，开关器Sm导通，其余开关器关断，由较大的Rm作为Mi的偏置电阻，来得到较好的开关性能。 [0034] 因此，本发明通过在开关切换过程中，在一定的时间内选择不同大小的栅极电阻，实现控制开关不同切换时间的功能。切换过程中，选择较小栅极电阻时，可以加快切换过程；选择不同的栅极电阻，实现不同的切换时间。切换完成后，选择较大的栅极电阻，可以获得更好的稳定状态开关性能。 |
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