CN101562323B - 短路保护电路 - Google Patents

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Abstract

一种短路保护电路，包括电流输出管、放大器、反馈电阻R1和反馈电阻R2，其特征在于它是由输出电流采样电路、基准电流采样电路、电流检测电路和短路电流关断电路组成；本发明的优越性在于：1、采用电流镜像的结构，没使用电阻，减小了面积，输出电流与输入电流按照一定的比例关系输出，提高了短路保护电路的电流精度；2、不受管子工艺角的影响，不受电阻偏差的影响，所以提高了精度；3、采用放大器的方式，使得响应速度快；4、电路结构简单，易于实现，且可靠性高；5、适合应用于各种需要过电流或短路保护电路系统中。

Description

短路保护电路
(一)技术领域：
本发明涉及一种过电流保护电路，尤其是一种短路保护电路。
(二)背景技术：
在现在的电源供电电路，例如开关稳压器DCDC、低压降线性稳压器LDO中，由于其要提供比较大的电流，所以在输出电流过大，特别是在输出短路的情况下，输出端直接接地，过大电流流过电流输出管，致使电路损坏，所以在上述电路中应该增加检测过电流现象的短路保护电路，对电路进行保护。
图1给出了增加了短路保护电路的LDO的框图，运放的反相输入端接基准电压，电阻R1和R2相连接同时接运放的正输入端；附图2给出了现有的短路保护电路的框图，其中电阻R3一端和电流采样电路以及MOS管Ms的栅端相连接，MOS管M0的漏端和短路电流关断电路相连接，源端和地相连接，电阻R1和R2相连接同时接运放的正输入端；通常的短路电流保护电路利用输出电流采样电路采集电流输出管的电流，然后流过电阻R3，控制MOS管M0；当输出电流比较大的时候，输出电流采样电路的电流也比较大，电阻R3上的电压比较大，打开MOS管M0，输出过流信号到短路电流关断电路，从而使其输出控制信号去关断电流输出管；这种方案采用了电阻，面积比较大，另外由于是利用电阻上的电压去打开MOS管M0，所以电阻的偏差、MOS管的工艺的偏差都会影响到整个短路保护电流的精度，所以短路保护电流的精度比较差。
(三)发明内容：
本发明的目的在于提供一种短路保护电路，它是一种结构简单，精度高，响应速度快的短路保护电路。
本发明的技术方案：一种短路保护电路，包括电流输出管、放大器、反馈电阻R1和反馈电阻R2，其特征在于它是由输出电流采样电路、基准电流采样电路、电流检测电路和短路电流关断电路组成；其中，所说的电流输出管的和放大器的的电源端分别与电源连接；所说的放大器的一个输入端接收基准电压信号，另一输入端则通过反馈电阻R2与地连接，第三输入端则接收由短路电流关断电路输出的控制信号；所说的放大器的输出端与电流输出管的输入端连接；所说的电流输出管电流采样电路的输入端接收由电流输出管的输出端输出的电流信号，并将其输出至电流检测电路；所说的基准电流采样电路的输入端接收基准电流信号，并将该电流信号输出至电流检测电路；所说的电流检测电路的输出端输出过流信号至短路电流关断电路；所说的电流输出管的接地端通过反馈电阻R1和反馈电阻R2接地，其输出端输出电压信号。
上述所说的电流输出管由晶体管MPT构成，所说的电流输出管电流采样电路由晶体管M0构成，所说的基准电流采样电路由晶体管M1和晶体管M4构成，所说的电流检测电路由管晶体管M0、晶体管M1和晶体管M2构成，所说的短路电流关断电路由晶体管M3构成；其中所说的晶体管M0和MPT的源极与电源连接；所说的晶体管M0和晶体管MPT的栅极连接，所说的晶体管MPT的漏极通过反馈电阻R1和反馈电阻R2接地；所说的晶体管M0的漏极与晶体管M1的漏极、晶体管M3的栅极以及晶体管M2的栅极和漏极连接；所说的晶体管M1的栅极和M4的栅极、漏极连接；所说的晶体管M1、晶体管M2、晶体管M3和晶体管M4的源极接地，反馈电阻R1和反馈电阻R2相连接同时作为电阻反馈输入端。
一种短路保护电路的应用，其特征在于它应用于过电流或短路保护电路系统中。
本发明的工作原理：
电流输出管电流采样电路镜像电流输出管的电流，通过这个电流和基准电流比较，产生短路电流控制信号；基准电流采样电路镜像基准电流，并和电流输出管的镜像电流比较；电流检测电路用来检测电流输出管得镜像电流和基准电流的镜像电流之间的关系；短路电流关断电路则通过电流检测模块的信号来关断输出电流管，保护整个电路。
若设定电流I0为电流输出管电流采样电路采集电流，电流I1为基准电流采样电路采样电流，其电流值和基准电流Iref值相等，电流I2为电流I0和I1之差；如图4所示在输出电流比较小的时候，电流镜像管输出电流也比较小，即I0＜Iref，则电流I2＝0，短路保护电路不起作用；当输出电流比较大的时候，超过短路保护电流值，则此时I2＝I0-Iref，短路电流关断电路M3输出短路电流关断信号，关断电流输出管，对电路进行保护。
本发明的优越性在于：1、采用电流镜像的结构，没使用电阻，减小了面积，输出电流与输入电流按照一定的比例关系输出，提高了短路保护电路的电流精度；2、不受管子工艺角的影响，不受电阻偏差的影响，所以提高了精度；3、采用放大器的方式，使得响应速度快；4、电路结构简单，易于实现，且可靠性高；5、适合应用于各种需要过电流或短路保护电路系统中。
(四)附图说明：
图1为现有技术中增加了短路保护电路的低压降线性稳压器LDO的电路框图。
图2为现有技术中的短路保护电路的框图。
图3为本发明所涉一种短路保护电路的结构框图。
图4为本发明所涉一种短路保护电路的电路结构图。
其中，电阻R1和R2为反馈电阻，R3为短路电流采样电阻，MS为短路电流保护控制开关，MPT为电流输出管，M0为输出电流镜相管，M1和M4为基准电流镜像相管，M2为电流检测管，M3为短路电流关断管，电流I0为电流输出管电流采样电路采集电流，电流I1为基准电流采样电路采样电流，Iref为基准电流，I2为电流I0和电流I1之差。
(五)具体实施方式：
实施例：一种短路保护电路(见图3)，包括电流输出管、放大器、反馈电阻R1和反馈电阻R2，其特征在于它是由输出电流采样电路、基准电流采样电路、电流检测电路和短路电流关断电路组成；其中，所说的电流输出管的和放大器的的电源端分别与电源连接；所说的放大器的一个输入端接收基准电压信号，另一输入端则通过反馈电阻R2与地连接，第三输入端则接收由短路电流关断电路输出的控制信号；所说的放大器的输出端与电流输出管的输入端连接；所说的电流输出管电流采样电路的输入端接收由电流输出管的输出端输出的电流信号，并将其输出至电流检测电路；所说的基准电流采样电路的输入端接收基准电流信号，并将该电流信号输出至电流检测电路；所说的电流检测电路的输出端输出过流信号至短路电流关断电路；所说的电流输出管的接地端通过反馈电阻R1和反馈电阻R2接地，其输出端输出电压信号。
上述所说的电流输出管由晶体管MPT构成，所说的电流输出管电流采样电路由晶体管M0构成，所说的基准电流采样电路由晶体管M1和晶体管M4构成，所说的电流检测电路由管晶体管M0、晶体管M1和晶体管M2构成，所说的短路电流关断电路由晶体管M3构成；其中所说的晶体管M0和MPT的源极与电源连接；所说的晶体管M0和晶体管MPT的栅极连接，所说的晶体管MPT的漏极通过反馈电阻R1和反馈电阻R2接地；所说的晶体管M0的漏极与晶体管M1的漏极、晶体管M3的栅极以及晶体管M2的栅极和漏极连接；所说的晶体管M1的栅极和M4的栅极、漏极连接；所说的晶体管M1、晶体管M2、晶体管M3和晶体管M4的源极接地，反馈电阻R1和反馈电阻R2相连接同时作为电阻反馈输入端。(见图4)
一种短路保护电路的应用，其特征在于它应用于过电流或短路保护电路系统中。

Claims (2)

1.一种短路保护电路，包括电流输出管、放大器、反馈电阻R1和反馈电阻R2，其特征在于所述短路保护电路还包括输出电流采样电路、基准电流采样电路、电流检测电路和短路电流关断电路；其中，所述电流输出管的电源端和放大器的的电源端分别与电源连接；所述放大器的一个输入端接收基准电压信号，另一输入端则通过反馈电阻R2与地连接，第三输入端则接收由短路电流关断电路输出的控制信号；所述放大器的输出端与电流输出管的输入端连接；所述输出电流采样电路的输入端接收由电流输出管的输出端输出的电流信号，并将其输出至电流检测电路；所述基准电流采样电路的输入端接收基准电流信号，并将该基准电流信号输出至电流检测电路；所述电流检测电路的输出端输出过流信号至短路电流关断电路；所述电流输出管的接地端通过反馈电阻R1和反馈电阻R2接地，其输出端输出电压信号；
所述电流输出管由晶体管MPT构成，所述输出电流采样电路由晶体管M0构成，所述基准电流采样电路由晶体管M1和晶体管M4构成，所述电流检测电路由晶体管M0、晶体管M1和晶体管M2构成，所述短路电流关断电路由晶体管M3构成；其中所述晶体管M0和MPT的源极与电源连接；所述晶体管M0和晶体管MPT的栅极连接，所述晶体管MPT的漏极通过反馈电阻R1和反馈电阻R2接地；所述晶体管M0的漏极与晶体管M1的漏极、晶体管M3的栅极以及晶体管M2的栅极和漏极连接；所述晶体管M1的栅极和M4的栅极、漏极连接，并接收所述基准电流信号；所述晶体管M3的漏极输出所述控制信号；所述晶体管M1、晶体管M2、晶体管M3和晶体管M4的源极接地，反馈电阻R1和反馈电阻R2相连接，并且连接点作为电阻反馈输入端。
2.一种根据权利要求1所述的短路保护电路的应用，其特征在于它应用于过电流或短路保护电路系统中。
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