一種帶自恢復(fù)功能的電流過載保護(hù)電路的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種帶自恢復(fù)功能的電流過載保護(hù)電路，其特征在于所述電流過載保護(hù)電路包括電流檢測模塊，所述電流檢測模塊包括檢測端和控制輸出端，電流檢測模塊的檢測端接負(fù)電壓輸出端，電流檢測模塊的控制輸出端與MOSFET功率管的控制端連接，MOSFET功率管的一端接負(fù)電壓輸入端，MOSFET功率管的另一端通過采樣電阻與電壓負(fù)輸入端連接，正電壓輸入端與正電壓輸出端連接，所述電流檢測模塊檢測端電壓信號大于基準(zhǔn)電壓，電流過載保護(hù)模塊輸出為周期信號；所述電流檢測模塊檢測端電壓信號小于基準(zhǔn)電壓，電流過載保護(hù)模塊輸出為恒高信號。
【專利說明】
一種帶自恢復(fù)功能的電流過載保護(hù)電路
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實用新型屬于電子電路和集成電路領(lǐng)域，具體涉及一種帶自恢復(fù)功能的電流過載保護(hù)電路。
【背景技術(shù)】
[0002]電流過載保護(hù)用于很多電子產(chǎn)品上，比如單一電源供電、多路輸出的電子設(shè)備，雖然電源本身有限流功能，但僅是對電源端進(jìn)行限流，而對每路輸出端口則不能進(jìn)行限流，如果只有一路輸出端口在使用，則其限流值就相當(dāng)于電源端的總限流值，這在有時候是不妥當(dāng)?shù)模虼擞斜匾诿總€輸出端配置限流功能。
[0003]目前常用的電流過載保護(hù)方法，有不可恢復(fù)熔絲、可恢復(fù)熔絲、不可恢復(fù)專用電路等幾種，可自恢復(fù)電路方法往往比較復(fù)雜，而且可靠性差。用戶越來越希望可自恢復(fù)的產(chǎn)品，而可恢復(fù)熔絲的成本很高，因此高性價比可自恢復(fù)電子電路非常具有意義。
【實用新型內(nèi)容】
[0004]本實用新型的目的在于提供一種帶自恢復(fù)功能的電流過載保護(hù)電路，用戶可方便地設(shè)置限流值。
[0005]為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型的技術(shù)方案如下:一種帶自恢復(fù)功能的電流過載保護(hù)電路，其特征在于所述電流過載保護(hù)電路包括電流檢測模塊，所述電流檢測模塊包括檢測端和控制輸出端，電流檢測模塊的檢測端接負(fù)電壓輸出端，電流檢測模塊的控制輸出端與MOSFET功率管的控制端連接，MOSFET功率管的一端接負(fù)電壓輸入端，MOSFET功率管的另一端通過采樣電阻與電壓負(fù)輸入端連接，正電壓輸入端與正電壓輸出端連接，所述電流檢測模塊檢測端電壓信號大于基準(zhǔn)電壓，電流過載保護(hù)模塊輸出為周期信號;所述電流檢測模塊檢測端電壓信號小于基準(zhǔn)電壓，電流過載保護(hù)模塊輸出為恒高信號。
[0006]根據(jù)本實用新型的優(yōu)選實施例，所述電流檢測模塊包括比較器，所述比較器的正輸入端與基準(zhǔn)電壓連接，所述比較器的負(fù)輸入端與負(fù)載檢測輸入端連接，所述比較器的輸出端與邏輯生成器的一個輸入端連接，邏輯生成器的另一輸入端與周期信號生成單元連接，所述邏輯生成器的輸出端與負(fù)載檢測輸出端連接，當(dāng)負(fù)載檢測輸入端的信號小于基準(zhǔn)電壓時，負(fù)載檢測輸出端輸出周期信號；當(dāng)負(fù)載檢測輸入端的信號大于基準(zhǔn)電壓時，負(fù)載檢測輸出端輸出恒高。
[0007]根據(jù)本實用新型的優(yōu)選實施例，所述周期信號生成單元包括振蕩器，所述振蕩器與時鐘分頻器連接，所述時鐘分頻器包括串聯(lián)連接的N個D型觸發(fā)器，所述振蕩器由第一場效應(yīng)管、第二場效應(yīng)管、第一電阻和第一電容組成。N為正整數(shù)。
[0008]根據(jù)本實用新型的優(yōu)選實施例，所述邏輯生成器為或門。
[0009]本實用新型簡單利用了一個電流檢測模塊，在只需要配置一款合適的MOSFET功率管的情況下，就可以在過載時切斷電源，在恢復(fù)正常后讓用戶通過調(diào)節(jié)外圍電阻，即可方便地設(shè)置限流值，其應(yīng)用電路非常簡潔，成本也非常具有優(yōu)勢。
[0010]其他的優(yōu)點(diǎn)還包括了:
[0011]1.可采用常規(guī)CMOS集成電路制造工藝實現(xiàn)，便于與其他功能電路集成；
[0012]2.應(yīng)用簡潔便利，可靠性和一致性高。
【附圖說明】
[0013]圖1示出了本實用新型的內(nèi)部框圖。
[0014]圖2示出了本實用新型中邏輯生成器恢復(fù)邏輯的一個實現(xiàn)實例。
[0015]圖3示出了采用本實用新型實現(xiàn)的電流過載保護(hù)電路的電路圖。
【具體實施方式】
[0016]下面詳細(xì)結(jié)合附圖1描述本實用新型的工作原理。
[0017]如圖1所示，一種電流檢測模塊，包括負(fù)載檢測輸入端和負(fù)載檢測輸出端，其特征在于電流檢測模塊包括比較器EA，所述比較器EA的正輸入端與基準(zhǔn)電壓VREF連接，所述比較器EA的負(fù)輸入端與負(fù)載檢測輸入端連接，所述比較器EA的輸出端與邏輯生成器L0GIC_GEN&DRV的一個輸入端連接，邏輯生成器的另一輸入端與周期信號生成單元連接，所述邏輯生成器的輸出端與負(fù)載檢測輸出端連接，當(dāng)負(fù)載檢測輸入端的信號小于基準(zhǔn)電壓時，負(fù)載檢測輸出端輸出周期信號；當(dāng)負(fù)載檢測輸入端的信號大于基準(zhǔn)電壓時，負(fù)載檢測輸出端輸出恒高。所述周期信號優(yōu)選為方波信號。
[0018]如圖2所示，根據(jù)本實用新型的優(yōu)選實施例，所述周期信號生成單元包括振蕩器，所述振蕩器與時鐘分頻器連接，所述時鐘分頻器包括串聯(lián)連接的N個D型觸發(fā)器，所述振蕩器包括第一場效應(yīng)管Ql和第二場效應(yīng)管Q2，第一場效應(yīng)管Ql的源極接地，第一場效應(yīng)管Ql的漏極接第一電阻Rl的一端，第一電阻Rl的另一端通過第一電容Cl接地，第一場效應(yīng)管Ql的漏極還和第二場效應(yīng)管Q2的源極連接，第二場效應(yīng)管Q2的漏極接正電源，第一電阻Rl的另一端和第一場效應(yīng)管Ql的柵極以及第二場效應(yīng)管Q2的柵極連接，第一場效應(yīng)管Ql的柵極以及第二場效應(yīng)管Q2的柵極與所述串聯(lián)連接的N個D型觸發(fā)器中第一個D型觸發(fā)器的時鐘端CLK連接，所述串聯(lián)連接的N個D型觸發(fā)器中第2~NfD型觸發(fā)器的輸出端Qb分別與多輸入與門的輸入端連接。
[0019]基準(zhǔn)源用于產(chǎn)生比較所需的基準(zhǔn)信號VREF，輸入到高增益比較器的正輸入端，夕卜部采樣信號VCS則輸入到比較器的負(fù)輸入端，當(dāng)VCS>VREF時，比較器輸出為低，反之為高。振蕩器用來產(chǎn)生基準(zhǔn)時鐘信號，對其精度要求不高，恢復(fù)邏輯生成器利用基準(zhǔn)時鐘信號產(chǎn)生恢復(fù)邏輯，這是一種小占空比的周期信號，可以用多種方法實現(xiàn)，圖2是一個實例。其中第一場效應(yīng)管Ql、第二場效應(yīng)管Q2、第一電阻Rl、第一電容Cl共同構(gòu)成一個振蕩器，通過調(diào)整第一電阻R1、第一電容Cl取值可將振蕩器的頻率設(shè)置為4MHz，D型觸發(fā)器構(gòu)成時鐘分頻器，經(jīng)過第一 D型觸發(fā)器Ul、第二 D型觸發(fā)器U2后，獲得頻率為IMHz的時鐘信號，即周期為luS，再經(jīng)過7個0型觸發(fā)器分頻，分別產(chǎn)生周期為2118、4118、8118、16118、32118、64118和128118的時鐘信號，將這些信號相與后，即可獲得每128us產(chǎn)生一個0.5us高電平的周期信號；如果需要獲得更小占空比的周期信號，只需要增加D型觸發(fā)器的數(shù)量即可，比如用20個D型觸發(fā)器即可獲得每Is產(chǎn)生一個0.5us高電平的周期信號。該信號與比較器輸出相加(邏輯生成器用一個或門即可實現(xiàn))，經(jīng)過輸出驅(qū)動極后，即產(chǎn)生所需的輸出驅(qū)動信號K，該信號在VCS〈VREF時始終輸出為高，而在VCS>VREF時則輸出小占空比的周期信號。這里的周期信號優(yōu)選為占空比為十萬分之一的方波信號。
[0020]結(jié)合圖3的實際應(yīng)用方案分析整個系統(tǒng)的工作原理。在上電開始時，假設(shè)K為低電平，則MOSFET功率管Q關(guān)斷，采樣電阻RCS上電位的電壓VCS=系統(tǒng)輸入電壓VSYS，當(dāng)然高于VREF，因此K為小占空比的周期信號。當(dāng)K為低電平時系統(tǒng)狀態(tài)不變，當(dāng)K為高電平時，MOSFET功率管Q導(dǎo)通，整個系統(tǒng)負(fù)載回路連通，產(chǎn)生負(fù)載電流IL，該電流經(jīng)過采樣電阻RCS和MOSFET功率管Q(記其導(dǎo)通阻抗為RDS0N)到GND，產(chǎn)生的電壓為:VCS=(RCS+RDSON)*IL。假如VCS〈VREF，則K轉(zhuǎn)為恒高，Ql繼續(xù)導(dǎo)通，整個系統(tǒng)正常工作;假如VCS>VREF，則K狀態(tài)不變，在經(jīng)過短暫高電平后即轉(zhuǎn)入低電平，Ql再次被關(guān)斷。臨界點(diǎn)IL(CR)=VREF/(RCS+RDSON)就是所設(shè)定的限流電流值。
[0021 ] VREF取值為100mV。取值太低，容易受到干擾導(dǎo)致誤判斷;取值太高，則消耗的功耗增加(PDMAX=VREF*IL)。
[0022]占空比信號的高電平寬度和占空比是經(jīng)過精心設(shè)計的?？紤]負(fù)載輸出端短路的極限情況，這種情況下，Ql導(dǎo)通時的電流IS=VSYS/(RCS+RDSON)，高電平寬度不能超過功耗MOSFET在此電流下的最長導(dǎo)通時間，否則MOSFET可能會被損壞，但高電平寬度又不能太短，以至于Ql尚未完全導(dǎo)通就被關(guān)斷，影響自恢復(fù)功能，因此取高電平寬度為Ius;整個系統(tǒng)的平均電流為:IAVG=IL*D，其中D為占空比。假設(shè)限流電流為3A，VREF=100mV，RDS0N=13mQ，RCS=20m Ω，VSYS=5V，則短路時的電流為:IS=VSYS/(RCS+RDS0N)=151.5Α。如果要求系統(tǒng)待機(jī)電流〈10mA，則占空比D〈0.066%。實際選取的占空比為十萬分之一，亦即每Is檢測一次負(fù)載情況。這個速度一般應(yīng)用是可以接受的。
[0023]以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選實施方式對本實用新型所作的進(jìn)一步詳細(xì)說明，不能認(rèn)定本實用新型具體實施只局限于上述這些說明。對于本實用新型所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實用新型構(gòu)思的前提下，還可以做出若干簡單推演或替換，都應(yīng)當(dāng)視為屬于本實用新型的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項】
1.一種帶自恢復(fù)功能的電流過載保護(hù)電路，其特征在于所述電流過載保護(hù)電路包括電流檢測模塊，所述電流檢測模塊包括檢測端和控制輸出端，電流檢測模塊的檢測端接負(fù)電壓輸出端，電流檢測模塊的控制輸出端與MOSFET功率管的控制端連接，MOSFET功率管的一端接負(fù)電壓輸入端，MOSFET功率管的另一端通過采樣電阻與電壓負(fù)輸入端連接，正電壓輸入端與正電壓輸出端連接，所述電流檢測模塊檢測端電壓信號大于基準(zhǔn)電壓，電流過載保護(hù)模塊輸出為周期信號;所述電流檢測模塊檢測端電壓信號小于基準(zhǔn)電壓，電流過載保護(hù)模塊輸出為恒高信號。2.如權(quán)利要求1所述的帶自恢復(fù)功能的電流過載保護(hù)電路，其特征在于所述電流檢測模塊包括比較器，所述比較器的正輸入端與基準(zhǔn)電壓連接，所述比較器的負(fù)輸入端與負(fù)載檢測輸入端連接，所述比較器的輸出端與邏輯生成器的一個輸入端連接，邏輯生成器的另一輸入端與周期信號生成單元連接，所述邏輯生成器的輸出端與負(fù)載檢測輸出端連接，當(dāng)負(fù)載檢測輸入端的信號小于基準(zhǔn)電壓時，負(fù)載檢測輸出端輸出周期信號；當(dāng)負(fù)載檢測輸入端的信號大于基準(zhǔn)電壓時，負(fù)載檢測輸出端輸出恒高。3.如權(quán)利要求2所述的帶自恢復(fù)功能的電流過載保護(hù)電路，其特征在于所述周期信號生成單元包括振蕩器，所述振蕩器與時鐘分頻器連接，所述時鐘分頻器包括串聯(lián)連接的N個D型觸發(fā)器，所述振蕩器由第一場效應(yīng)管、第二場效應(yīng)管、第一電阻和第一電容組成。4.如權(quán)利要求2所述的帶自恢復(fù)功能的電流過載保護(hù)電路，其特征在于，所述邏輯生成器為或門。
【文檔編號】H02H3/08GK205453081SQ201620306983
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2016年4月13日
【發(fā)明人】張益銘, 談毅平
【申請人】上海芯強(qiáng)微電子股份有限公司