CN104821552B - 过温保护方法、电路以及带该电路的线性驱动电路 - Google Patents

Abstract

一种过温保护方法、电路以及带该电路的线性驱动电路，功率管的过温保护方法包括：根据当前所述功率管的第一极性端与第二极性端之间的导通电压，确定温度阈值信号，使所述导通电压越大，所述温度阈值信号的值越小；探测当前所述功率管的温度，以获取一个表征所述温度的探测信号；当所述探测信号大于或等于所述温度阈值信号时，控制所述功率管关断。该技术方案对功率管的保护更加及时，保护更加可靠。

Description

过温保护方法、电路以及带该电路的线性驱动电路

技术领域

本发明涉及电子领域，特别涉及一种过温保护方法、电路以及带该电路的线性驱动电路。

背景技术

在通过连接在电源端与负载之间的功率管向负载输出电压的电源电路中，当负载短路时，这些电路中与负载串联连接在电源端和地端之间的功率管上的电压会变大，从而使得功率管承受的功率Po过大，进而使功率管的温度升高，且其承受的功率越大，温度升得越高，当功率管的温度升高到一定温度时，可能会导致功率管被烧坏。

为了避免上述的情况发生，如图1所示，现有技术的一种做法是通过的温度探测电路中用于探测温度的温度传感单元(thermal sensor，简称TS)放置于功率管的边缘来探测功率管的温度。当探测到功率管的温度T_sens达到某一预定值的阈值温度时控制功率管，以实现对功率管的保护。由于温度传感单元无法放置于功率管M_o的中心位置，其探测的温度T_sens不是功率管的中心温度T_o，而是其边缘温度。因此，通过温度传感单元探测到的功率管的温度通常小于功率管的中心温度T_o，且传感单元离功率管的中心位置越远，探测到的温度T_sens与功率管的实际中心温度T_o的差距就越大，且中心温度T_o越高探测到的温度T_sens与功率管的实际中心温度T_o的差距也越大。因此在上述现有技术中，在探测到的温度T_sens达到预定值的阈值时，功率管的中心温度T_o可能已经早已使该功率管损坏了，从而无法对功率管进行很好的保护。

为解决上述现有技术中存在的问题，现有技术中的另一种做法是将温度传感单元尽量放置在最靠近功率管Mo中心的位置，使温度探测电路所探测到的温度尽量反映功率管Mo的中心温度T_o。然而，这种做法在工艺上很难实现。

现有技术中还有一种做法是检测被保护功率管的导通电压，当该导通电压达到某一阈值时，就让该功率管latch-off(闭锁)，以防止功率管被烧坏。这种做法虽然可以避免探测温度不准确的问题，然而却不能实现功率管的自启动，即每次latch-off后都需要重新上电启动，操作繁琐。

发明内容

本发明实施例目的在于提供一种过温保护方法、电路以及带该电路的线性驱动电路。该技术方案对功率管的保护更加及时，保护更加可靠。

第一方面，本发明实施例提供的一种功率管的过温保护方法，包括：

根据当前所述功率管的第一极性端与第二极性端之间的导通电压，确定温度阈值信号，使所述导通电压越大，所述温度阈值信号的值越小；

探测当前所述功率管的温度，以获取一个表征所述温度的探测信号；

当所述探测信号大于或等于所述温度阈值信号时，控制所述功率管关断。

结合第一方面，在第一种实现方式下，

根据当前所述功率管的第一极性端与第二极性端之间的导通电压，确定一温度阈值电压，包括：

获取当前所述导通电压，并将当前所述导通电压分别与设定的第1基准电压…第n基准电压比较，以确定所述导通电压的大小，所述第1基准电压…第n基准电压的大小依次增加；

当所述导通电压小于所述第1基准电压时，以第1阈值参考信号作为所述温度阈值信号，

当所述导通电压大于第i基准电压且小于或等于第(i+1)基准电压时，以第i+1阈值参考信号作为所述温度阈值信号，n为自然数，i为小于n的自然数，

当所述导通电压大于所述第n基准电压时，以第n+1阈值参考信号作为所述温度阈值信号；

所述第1阈值参考信号…第n+1阈值参考信号的大小依次减小。

第二方面，本发明实施例提供的一种功率管过温保护电路，包括：

温度探测电路，用于探测功率管的温度，输出一表征所述温度的探测信号；

温度阈值信号产生电路，用于根据所述功率管的第一极性端与第二极性端之间的导通电压，输出温度阈值信号，使所述功率管的导通电压越大，所述温度阈值信号越小；

保护信号生成电路，用于根据所述探测信号与所述温度阈值信号输出一过温保护信号，当所述探测信号大于或等于所述温度阈值信号时，所述过温保护信号变为有效状态，以控制所述功率管关断。

结合第二方面，在第一种实现方式下，所述温度阈值信号产生电路包括：

导通电压检测电路，用于接收所述导通电压，并将所述导通电压分别与大小依次增加的第1基准电压…第n基准电压进行比较，以确定所述导通电压的大小，并输出检测结果；

阈值选择电路，与所述导通电压检测电路的输出端相连，用于根据所述检测结果，选择第1阈值参考信号…第n+1阈值参考信号中的一个作为所述温度阈值信号，其中所述第1阈值参考信号…第n+1阈值参考信号为大小依次减小的一组信号；

当所述导通电压小于所述第1基准电压时，以所述第1阈值参考信号作为所述温度阈值信号，

当所述导通电压大于第i基准电压且小于或等于第(i+1)基准电压时，以所述第i+1阈值参考信号作为所述温度阈值信号，n为自然数，i为小于n的自然数，

当所述导通电压大于所述第n基准电压时，以所述第n+1阈值参考信号作为所述温度阈值信号。

结合第二方面，在第一种实现方式下，所述导通电压检测电路包括:第1比较器…第n比较器，

所述第1比较器…第n比较器的第一输入端均接收当前的所述导通电压，第二输入端分别接收第1基准电压…第n基准电压。

结合第二方面，在第一种实现方式下，所述导通电压检测电路还包括：

优先编码器，所述优先编码器的输入端分别与第1比较器…第n比较器的输出端连接，用于根据第1比较器…第n比较器输出的比较电平信号，输出表征所述检测结果的数字编码信号。

结合第二方面，在第一种实现方式下，所述阈值选择电路为数据选择器，所述数据选择器的选通控制端接收所述数字编码信号，数据输入端接收所述第1阈值参考信号…第n+1阈值参考信号、输出端输出所述温度阈值信号。

第三方面，本发明实施例提供的一种线性驱动电路，包括一功率管，所述功率管的第一极性端藕接到所述线性驱动电路的直流电压输入端，第二极性端藕接到接地端，还包括上述之任一所述的过温保护电路，

所述过温保护电路与所述功率管相连，用于根据所述功率管的第一极性端与第二极性端直接的导通电压获取一个温度阈值信号，并获取表征所述功率管温度的探测信号，当所述探测信号大于或等于所述温度阈值信号时，控制所述功率管关断，其中所述功率管的导通电压越大，所述阈值温度越小。

结合第三方面，在第一种实现方式下，所述功率管的第一极性端通过所述线性驱动电路的驱动对象与藕接到所述直流电压输入端，流过所述功率管第一极性端与第二极性端的电流为所述线性驱动电路的输出电流，

所述线性驱动电路还包括：检测电阻和恒流控制电路；

所述检测电阻的第一端通过所述功率管的第二极性端相连，第二端接到接地端；

所述恒流控制电路，用于将所述检测电阻的第一端的电压钳位为预定值电压，以控制所述输出电流为预设的恒定值，并且向所述功率管的控制端输出驱动电压，以驱动所述功率管导通。

结合第三方面，在第一种实现方式下，所述功率管的第二极性端通过所述线性驱动电路的驱动对象藕接到接地端，所述功率管第二极性端的电压为所述线性驱动电路的输出电压，

所述线性驱动电路还包括：运算放大电路、输出反馈电路，

所述输出反馈电路的输入端连接到所述功率管第二极性端，用于输出表征所述输出电压的采样电压；

所述运算放大电路的第一输入端接入预设的参考电压，第二输入端与所述输出反馈电路的输出端连接，输出端与所述功率管的控制端相连，以控制所述输出电压为恒定值。

由上可见，应用本实施例技术方案，本实施例在根据功率管的探测温度对功率管实施过温保护时，还进一步根据功率管当前的导通电压而确定与当前的导通电压相适配的温度阈值信号，使导通电压越大，其对应的温度阈值信号的值越小，最后根据表征探测温度的探测信号与当前的温度阈值信号的比较结果，实现对功率管的过温保护。相对于现有技术中设定一恒定的温度阈值信号与当前表征功率管温度的探测信号比较来实现过温保护的技术方案，应用本实施例技术方案，能降低探测温度与功率管的中心温度之间的固有误差导致的保护不及时的风险，对功率管的保护更为及时、可靠。具体分析如下：

在进行本发明的研究中发现，功率管是否存在过温被烧毁的风险具体由功率管的中心温度决定，但是在实际温度探测时，难以探测到功率管的中心温度，一般只能探测到功率管的边缘温度，即探测得到的探测温度实际并非功率管的中心温度，而是小于中心温度。此外，功率管的导通电压越高，功率管承受的功率越大，功率管的中心温度越高。而功率管的中心温度越高，由于热传导速度有限，功率管的探测温度与其中心温度的温度差就越大。

基于上述的研究发现，在本实施例中，当功率管的导通电压越高时，选用一越小的温度阈值信号与当前探测信号相比较，能避免现有技术中由于探测温度可能远远低于功率管的实际中心温度而导致对功率管保护不及时的问题。可见，相对于现有技术，采用本实施例技术方案，能够更好地根据功率管当前实际承受的功率而实现对功率管的过温保护，对功率管的过温保护更加及时，更加可靠。

附图说明

图1为探测功率管温度的温度传感单元的原理示意图；

图2为本实施例1提供的一种功率管过温保护方法的流程示意图；

图3为本实施例2提供的一种功率管过温保护电路的电路原理示意图；

图4为本实施例2提供的图3所示功率管过温保护电路的具体电路实现原理示意图；

图5为本实施例3提供的在一种线性驱动电路中应用过温保护电路300的应用电路原理示意图；

图6为本实施例4提供的在另一种线性驱动电路中应用过温保护电路300的应用电路原理示意图。

具体实施方式

下面将结合附图以及具体实施例来详细说明本发明，在此本发明的示意性实施例以及说明用来解释本发明，但并不作为对本发明的限定。

实施例1：

图2为本实施例提供的一种功率管过温保护方法的流程示意图，参见图2所示，该方法主要包括以下步骤：

步骤201：探测功率管的温度，输出一表征当前探测温度的探测信号。

在本实施例中，探测功率管的温度，得到一探测温度(记为T_sens)，并根据探测温度T_sens输出一表征当前探测温度T_sens的探测信号S_temp，使探测温度T_sens越高，其对应的探测信号S_temp越高。

作为本实施例的示意，可通过温度传感单元来探测功率管的温度，表征该探测温度T_sens的探测信号S_temp可以为一个电压信号，即将传感单元中的传感器所探测盗的温度转换成电压的形式输出。。

步骤202：根据当前功率管的第一极性端与第二极性端之间的导通电压，确定温度阈值信号，使导通电压越大，温度阈值信号的值越小。

在进行步骤201的温度探测的同时，还检测功率的第一极性端与第二极性端之间的导通电压V_ds，根据当前导通电压V_ds确定一温度阈值信号(记为S_th)，使当前的导通电压V_ds越大，当前的温度阈值信号S_th越小。

作为本实施例的示意，可以根据功率管的第一极性端与第二极性端之间的导通电压V_ds的最大值以及最小值，设定一组取值大小依次增加的n个基准电压值：第1基准电压V_ds1…第n基准电压V_dsn，其中n为自然数。这n个基准电压的值可以在导通电压V_ds的大小范围内取，即这n个基准电压(V_ds1…V_dsn)可为介于V_ds的最小值与最大值之间的一组大小依次增加的电压，具体每一个基准电压的大小可根据被保护的功率管所在的电路的具体参数来设定。

另外，在设定了第1基准电压V_ds1…第n基准电压V_dsn后，再设定一组取值大小依次减小_n个阈值参考信号：第1阈值参考信号V_th1…第n+1阈值参考信号V_thn+1，具体的第1基准电压V_ds1…第n基准电压V_dsn与第1阈值参考信号V_thn、第n+1阈值参考信号V_thn+1可根据第1基准电压V_ds1…第n基准电压V_dsn的大小进行相应的设定。当然，在设定第1基准电压V_ds1…第n基准电压V_ds1与第1阈值参考信号V_th1…第n+1阈值参考信号V_thn+1的具体大小时，还需要考虑包含该功率管芯片的的热阻、热容、承受的最大功率以及功率管的中心温度到传感单元的热传递速率。总体的设定是，基准电压的值设定得越大，对应设定的阈值参考信号的值设定得越小，以使得当该功率管的导通电压V_ds达到其中一个基准电压时，在探测信号S_temp等于该基准电压关断功率管时，主功率管未被损坏。

此外，当表征功率管的探测温度T_sens的探测信号S_temp为电压信号时，第1阈值参考信号V_th1…第n+1阈值参考信号V_thn+1可以设置为一组电压信号，以便于与作为温度阈值信号V_th输出后与探测信号S_temp直接进行比较。

作为本实施例的示意，在本实施例中可以但不限于采用电压信号作为本实施例的温度阈值信号S_th。

在根据功率管当前的导通电压V_ds，确定当前的温度阈值信号S_th时，可以采用以下方案实现：

将当前导通电压V_ds分别与第1基准电压V_ds1…第n基准电压V_dsn比较，以确定当前导通电压V_ds的大小，得到检测结果；

然后根据当前导通电压V_ds的大小，从n+1个阈值参考信号(V_th1…V_thn+1)中选取其中之一作为当前的温度阈值信号S_th，具体如下：

当当前的导通电压V_ds小于第1基准电压V_ds1时，以第1阈值参考信号V_th1作为当前的温度阈值信号S_th，

当当前的导通电压V_ds大于第i基准电压V_dsi且小于或等于第i+1基准电压V_dsi+1时，以第i+1阈值参考信号V_thi+1作为当前的温度阈值信号S_th，其中n为自然数(不为零的正整数)，i为小于n的自然数(不为零的正整数)，当当前的导通电压V_ds大于第n基准电压V_dsn时，以第n+1阈值参考信号V_thn+1当前的温度阈值信号S_th。

步骤203：当探测信号大于或者等于温度阈值信号时，控制功率管关断。

比较当前的探测信号S_temp与当前确定的温度阈值信号S_th，当当前的探测信号S_temp大于或等于当前的温度阈值信号S_th时，控制功率管关断，以实现功率管的过温保护。

本发明方法及后面的电路中的功率管可以为晶体管，例如MOSFET(金属氧化物半导体场效应晶体管)，则第一极性端为源极和漏极中的一端，第二极性端为源极和漏极中的另一端。

由上可见，应用本实施例技术方案，本实施例在根据功率管的探测温度T_sens对功率管实施过温保护时，还进一步根据功率管当前的导通电压V_ds而确定与当前的导通电压V_ds相适配的温度阈值信号S_th，使导通电压V_ds越大，其对应的温度阈值信号S_th的值越小，最后根据表征探测温度T_sens的探测信号S_temp与当前的温度阈值信号S_th的比较结果，实现对功率管的过温保护。相对于现有技术中设定一恒定的温度阈值信号与当前表征温度的探测温度比较实现过温保护的技术方案，应用本实施例技术方案，能降低探测温度T_sens与功率管的中心温度T_o之间的固有误差导致的保护不及时的风险，对功率管的保护更为及时、可靠。具体分析如下：

在进行本发明的研究中发现，功率管是否存在过温被烧毁的风险具体由功率管的中心温度决定，但是在实际温度探测时，难以探测到功率管的中心温度，一般只能探测到功率管的边缘温度，即探测得到的探测温度实际并非功率管的中心温度，而是小于中心温度。此外，功率管的导通电压越高，功率管承受的功率越大，功率管的中心温度越高。而功率管的中心温度越高，由于热传导速度有限，功率管的探测温度与其中心温度的温度差就越大。

另外，功率管的导通电压V_ds越高，功率管承受的功率Po越大，功率管的中心温度T_o越高。由于功率管的中心到温度传感单元(用于探测功率管温度的单元)的热传导速度有限，使得功率管的中心温度T_o越高，温度探测的误差越大，即探测得到的探测温度T_sens与功率管的实际中心温度T_o之间的差越大。

基于上述的研究发现，在本实施例中，当功率管的导通电压V_ds越高时，选用一越小的温度阈值信号S_th与当前探测信号S_temp相比较，能避免现有技术中由于探测温度T_sens可能远远低于功率管的实际中心温度T_o而导致对功率管保护不及时的问题。可见，相对于现有技术，采用本实施例技术方案，能够更好地根据功率管当前实际承受的功率Po而实现对功率管的过温保护，对功率管的过温保护更加及时，更加可靠。

实施例2：

图3、4为本实施例1提供的一种功率管过温保护电路的电路原理示意图，参见图3所示，其主要包括：温度探测电路301、温度阈值信号产生电路302以及保护信号生成电路303。其连接关系以及工作原理如下：

其中，温度探测电路301探测功率管的温度，输出一表征探测温度T_sens的探测信号S_temp。作为本实施例的示意，温度探测电路301中可以包括温度传感单元，以实现对被保护功率管的温度探测。

温度阈值信号产生电路302根据功率管的第一极性端与第二极性端之间的导通电压V_ds，输出温度阈值信号S_th，使功率管的导通电压V_ds越大，温度阈值信号S_th越小；

保护信号生成电路303的两输入端分别与温度探测电路301的输出端以及温度阈值信号产生电路302的输出端连接，保护信号生成电路303根据探测信号S_temp以及温度阈值信号S_th，输出一过温保护信号TSD，当探测信号S_temp大于或等于温度阈值信号S_th时，使过温保护信号TSD变为有效状态，以控制功率管关断，这里的有效状态是：指当前过温保护信号能够用于控制关断该功率管关断时的状态。

其进一步的工作原理、以及有益效果可以参见实施例1中的描述。

作为本实施例的示意，参见图4所示，本实施例的保护信号生成电路303可以采用一比较器COMP1实现，在比较器COMP1的第一输入端(图中以反相输入端“-”为例)、第二输入端(图中以同相输入端“+”为例)分别输入温度阈值信号S_th以及探测信号S_temp，以比较器COMP1输出的比较电平信号作为本实施例的过温保护信号TSD，当探测信号S_temp大于温度阈值信号S_th时，输出高电平信号，以高电平作为有效的过温保护信号TSD，控制功率管关断。

作为本实施例的示意，参见图4所示，本实施例的温度阈值信号产生电路302包括：导通电压检测电路3021、阈值选择电路3022。

其中导通电压检测电路3021接收功率管的第一极性端与第二极性端之间的导通电压V_ds，阈值选择电路3022与导通电压检测电路3021的输出端相连。

作为本实施例的示意，在导通电压检测电路3021中可包括n个基准电压源，以用于设定一组取值大小依次增加的n个基准电压值：第1基准电压V_ds1…第n基准电压V_dsn，这n个基准电压可以为介于功率管的导通电压的最小值与最大值之间的一组电压，其中n为自然数(正整数)，作为本实施例的另一种实现方式，这n个基准电压也可以由导通电压检测电路3021的外部的电压源提供。

在阈值选择电路3022中可包括n+1个参考电源，以设定一组大小依次减小的n+1个阈值参考信号：第1阈值参考信号V_th1…第n+1阈值参考信号V_thn+1例如n+1个参考电源可以为n+1个参考电压源，以分别输出一组大小依次增加的电压信号作为第1阈值参考信号V_th1…第n+1阈值参考信号V_thn+1。同样，这n+1个参考阈值信号也可以由阈值选择电路302的外部电路提供。

作为本实施例的示意，在本实施例中可以但不限于采用电压信号作为本实施例的阈值参考信号，以电压信号作为本实施例温度阈值信号S_th。

具体的第1基准电压V_ds1…第n基准电压V_dsn与第1阈值参考信号V_th1…第n+1阈值参考信号V_thn+1可根据第1基准电压V_ds1…第n基准电压V_dsn的大小进行相应的设定。当然，在设定第1基准电压V_ds1…第n基准电压V_thn与第1阈值参考信号V_th1…第n+1阈值参考信号V_thn+1的具体大小时，还需要考虑包含功率管芯片的的热阻、热容、承受的最大功率以及功率管的中心温度到传感单元的热传递速率。总体的设定是，基准电压的值设定得越大，对应设定的阈值参考信号V_th的值设定得越小，以使得当功率管的导通电压V_ds达到其中一个基准电压时，在探测信号T_sens等于该基准电压关断该功率管时，该主功率管未被损坏。

在电路工作时，导通电压检测电路3021将导通电压V_ds分别与第1基准电压V_ds1…第n基准电压V_dsn进行比较，并输出表征当前的导通电压V_ds的大小的检测结果。阈值选择电路3022根据检测结果，从设定的第1阈值参考信号V_th1…第n+1阈值参考信号V_thn+1中的选取其中一个，作为当前的温度阈值信号S_th：

当导通电压V_ds小于第1基准电压V_ds1时，阈值选择电路3022输出第i阈值参考信号V_th1作为温度阈值信号V_th，

当导通电压V_ds大于第i基准电压V_dsi且小于或等于第i+1基准电压V_dsi+1时，阈值选择电路3022输出第i+1阈值参考信号V_thi+1作为温度阈值信号S_th，其中，i为小于n的自然数；

当导通电压V_ds大于第n基准电压时，阈值选择电路3022输出第n+1阈值参考信号V_thn+1作为温度阈值信号S_th，n为自然数。

总之，当前导通电压V_ds越高，对应的用于与探测信号S_temp比较的温度阈值信号S_th的取值越小，以降低探测温度T_sens与功率管的中心温度T_o之间的固有误差导致的保护不及时的风险，对功率管的保护更为及时、可靠。

作为本实施例的实施，本实施例的导通电压检测电路3021可以由n个比较器实现：如图4中的第1比较器CP₁…第n比较器CP_n，其中第1比较器CP₁…第n比较器CP_n的第一输入端均接收当前的导通电压V_ds，第二输入端分别接收第1基准电压V_ds1…第n基准电压V_dsn，以第1比较器CP₁…第n比较器CP_n输出的比较电平信号作为检测结果，表征了当前导通电压V_ds的大小。

作为本实施例的实施，本实施例的导通电压检测电路3021还可以进一步包括一优先编码器30212，该优先编码器30212的n个输入端分别与第1比较器CP₁…第n比较器CP_n的输出端连接，接收根据第1比较器CP₁…第n比较器CP_n输出的比较电平信号，输出一表征当前检测结果的数字编码信号，即该数字编码信号由第1比较器CP₁…第n比较器CP_n输出的比较电平信号构成，以便于实现阈值选择电路3022根据该检测结果进行阈值参考信号的选择，以输出合适的温度阈值信号S_th。譬如可以如图4所示由m位数字信号Y_mY_m-1…Y₁Y₀表示，其中Y₀…Y_m分别为“0”或者“1”。

相应的，作为本实施例的示意，可以采用数据选择器4033实现阈值选择电路3022数据选择器的选通控制端接收优先编码器30212输出的表征检测结果的数字编码信号，数据输入端(引脚D₀、引脚D₁…引脚D_n-1)分别接收设定的第1阈值参考信号V_th1…第n+1阈值参考信号V_thn+1，输出端输出当前选择的温度阈值信号S_th，这样即实现了数字化设计，便于控制。

本实施例的进一步的工作原理以及有益效果分析详细见实施例1的描述。

实施例3：

本实施例以在图5所示的线性驱动电路中应用功率管过温保护电路300为例，对功率管的过温保护电路的实施进行进一步的说明。

参见图5所示，本实施例的线性驱动电路主要包括主功率级电路，该主功率级电路包括功率管M5以及设置在主功率电路内的过温保护电路300。

参见图5所示，功率管M5的第一极性端通过负载藕接到线性驱动电路的直流电压输入端Vout，第二极性端通过检测电阻Rs藕接到接地端，这样流过功率管M5第一极性端与第二极性端的电流为线性驱动电路的输出电流。

作为本实施例的示意，功率管M5的第一极性端可以为功率管M5的漏极或者源极的任一，图5以漏极作为示意；第二极性端可以为为功率管M5的漏极或者源极的另一，图5以源极作为示意。过温保护电路300的结构以及工作原理参见图2-4以及实施例1、2中的相应描述，其在本实施例中用于实现对主功率管的过温保护。过温保护电路300与功率管M5的控制端连接，根据功率管M5的第一极性端与第二极性端之间的导通电压V_ds获取一个温度阈值信号S_th，并获取表征功率管M5温度的探测信号S_temp，当探测信号S_temp大于或等于温度阈值信号S_th时，控制功率管M5关断，其中功率管M5的导通电压V_ds越大，温度阈值信号S_th越小。

当表征功率管M5的探测温度T_sens的探测信号S_temp大于或等于当前阈值温度的温度阈值信号S_th时，过温保护电路300输出一有效的过温保护信号TSD，控制功率管M5关断，以实现对功率管M5的及时、可靠保护。作为本实施例的示意，本实施例的线性驱动电路还包括恒流控制电路501、检测电阻Rs。

功率管M5串联在负载的负极与检测电阻Rs的第一端之间，具体是功率管M5的第一极性端(漏极“D”或者源极“S”之一，图5中以漏极“D”为例)与负载的负极连接，功率管M5的第二极性端(漏极“D”或者源极“S”另一，图5中以源极“S”为例)与检测电阻Rs连接，负载的正极与电压输入端连接，检测电阻Rs的第二端接地，当功率管M5导通时，电源的输出电压Vout输入负载，在检测电阻Rs的第一端得到能表征当前输出电流的采样电压Vcs5。

恒流控制电路501的输入端与检测电阻Rs的第一端连接，用于向功率管M5的控制端(图5中以栅极端“G”为例)输出驱动电压Vg，以驱动功率管M5导通，并且将采样电压Vcs钳位为预定的基准电压V_ref，以使输入至负载的电流为预设的恒定值Io＝Vref/Rs。

在本实施例中，具体使本实施例过温保护电路300中的保护信号生成电路303的输出端与恒流控制电路501连接，当探测信号S_temp大于温度阈值信号S_th时，保护信号生成电路303向恒流控制电路501输出有效的过温保护信号TSD，以使恒流控制电路501根据该有效的过温保护信号TSD，关断功率管M5。

作为本实施例的示意，本实施例可以但不限于采用一运算放大器GM1实现本实施例的恒流控制电路501。

参见图5所示，使运算放大器GM1的反相输入端“-”与检测电阻Rs的第一端连接，同相输入端“+”接入基准电压V_ref。在稳态时，采样电压Vcs等于基准电压V_ref。在运算放大器GM1的输出端与接地端之间连接一补偿电容C5，该补偿电容C5两端的电压即为输入至功率管M5的驱动电压，当驱动电压大于功率管M5的导通阈值电压时，功率管M5导通，线性驱动电路正常工作。

作为本实施例的示意，在运算放大器GM1的输出端连接一与补偿电容C5并联的开关电路S5，开关电路S5的控制端与过温保护电路300的保护信号生成电路303的输出端连接，当探测信号S_temp大于温度阈值信号S_th时，保护信号生成电路303向该开关电路S5输出有效的过温保护信号TSD，在该有效的过温保护信号TSD的控制下，开关电路S5导通，补偿电容C5的电荷通过开关电路S5释放，使其电压下降，当补偿电容C5的电压降低至小于功率管M5的导通阈值电压时，功率管M5关断。

作为本实施例的示意，线性驱动电路的功率级电路的前端还可以进一步包括整流桥电路502以及滤波电路503，该整流桥电路502可以但不限于由多个整流二极管组成，将交流输入转换为直流，直流电信号经过连接在整流桥电路502的输出与负载的正极之间的滤波电路503的滤波后，得到可输出至负载的输出电压Vout。

作为本实施例的示意，可以从滤波电路503的输出端通过由相互串联的电阻R1、电阻R2组成的电路，得到恒流控制电路501的供电电压，以向恒流控制电路501提供正常工作的工作电压。

由上可见，在本实施例的线性驱动电路中应用本实施例过温保护电路300能实现对功率管M5的过温保护，其对功率管M5的过温保护更加及时，保护更加可靠。

参见5所示，在本实施例的线性驱动电路中，当负载短路时，此时加载在功率管M5的两极性端之间的导通电压V_ds最大，此时加载在功率管M6的两极性端之间的导通电压V_ds等于输出电压Vout与采样电压Vcs5之间的差值：Vout-Vcs5，即在该电路中功率管M6的导通电压V_ds的最大值为：Vout-Vcs5，故在本实施例中在0至Vout-Vcs5之间设定递增的用于确定功率管M5大小的n个基准电压。

进一步的工作原理以及有益效果分析详细见实施例1的描述。

实施例4：

本实施例以在图6所示的线性驱动电路中应用过温保护电路300对本实施例的过温保护电路的实施进行进一步的示意说明。

参见图6所示，本实施例的线性驱动电路主要包括：功率管M6以及设置在主功率电路内的过温保护电路300，该过温保护电路在本实施例中用于实现对功率管M6的过温保护。

参见图6所示，功率管M6的第一极性端与直流电压输入端Vin连接，第二极性端通过输出反馈电路602耦接到地，在功率管M6第二极性端的电压Vout为本实施例的线性驱动电路的输出电压。

作为本实施例的示意，功率管M6的第一极性端可以为功率管M6的漏极或者源极的任一，图6以漏极作为示意；第二极性端可以为为功率管M6的漏极或者源极的另一，图6以源极作为示意。

过温保护电路300与功率管M6的控制端连接，以根据功率管M6的第一极性端与第二极性端之间的导通电压获取一个温度阈值信号S_th，并获取表征功率管M6的温度探测信号S_temp，当探测信号S_temp大于或等于温度阈值信号S_th时，控制功率管M6关断，其中主功率管M6的导通电压V_ds越大，温度阈值信号S_th越小。

作为本实施例的示意，本实施例的线性驱动电路还包括：运算放大电路601、输出反馈电路602。其中运算放大电路601可以但不限于采用一运算放大器GM2实现，输出反馈电路602包括相互串联的第一电阻R1、第二电阻R2。

功率管M6的第一极性端(图6中以漏极“D”为例)与电压输入端连接，第二极性端(图6中以源极“S”为例)通过相互串联的第一电阻R1、第二电阻R2接地。当功率管M6导通时，输入电压Vin经过功率管M6，从功率管M6的第二极性端输入至负载，以第一电阻R1、第二电阻R2之间的连接节点作为输出反馈电路602的反馈输出端，在该节点处可以得到能表征当前输出电压的采样电压Vcs6。

运算放大器GM2的第二输入端(图6中以同相输入端“+”为例)与第一电阻R1、第二电阻R2之间的连接点连接，输入采样电压VcS6，在运算放大器GM2的第二输入端(图6中以反相输入端“-”为例)输入一预设的基准电压V_ref。运算放大器GM2的输出端通过一接地的补偿电容C6与功率管M6的控制端连接。在运算放大器GM2的作用下，当电路达到稳态时，采样电压Vcs6＝V_ref，从而将输出电压Vout钳位在一稳定的电压，实现稳压输出，在运算放大器输出端的补偿电容C6两端得到功率管M6的驱动电压。

与实施例3同理，作为本实施例的示意，在运算放大器GM的输出端连接一与补偿电容C6并联的开关电路S6，开关电路S6的控制端与过温保护电路300的保护信号生成电路303的输出端连接，当当前探测信号S_temp大于当前的温度阈值信号S_th时，保护信号生成电路303向该开关电路S6输出有效的过温保护信号TSD，在该过温保护信号TSD的控制下，开关电路S6导通，补偿电容C6的电荷通过开关电路S6释放，使其电压Vg下降，当补偿电容C6的电压Vg降低到小于功率管M6的导通阈值电压时，功率管M6关断。

作为本实施例的示意，在本实施例线性驱动电路的输出端还进一步包括一输出滤波电路603，该输出滤波电路603连接在功率管M6的第二极性端与接地端之间，以对输出电压Vout滤波后提供给负载。

作为本实施例的示意，该输出滤波电路603可以但不限于为由滤波电容Co以及滤波电阻Ro组成的RC输出滤波电路。在输出端设置该输出滤波电路603有利于进一步提高输出至负载的输出电压的稳定性，提高本实施例线性驱动电路的输出稳定性。

由上可见，在本实施例线性驱动电路中应用本实施例的过温保护电路300能而实现对功率管M6的过温保护，其对功率管M6的过温保护更加及时，保护更加可靠。

参见6所示，在本实施例的线性驱动电路中，当负载短路时，此时加载在功率管M6的两极性端之间的导通电压V_ds最大，此时加载在功率管M6的两极性端之间的导通电压V_ds等于输入电压Vin，即在该电路中功率管M6的导通电压V_ds的最大值为Vin，故在本实施例中在0至Vin之间设定递增的n个基准电压来用于确定功率管M6的导通电压V_ds。

进一步的工作原理以及有益效果分析详细见实施例1的描述。

以上所述的实施方式，并不构成对该技术方案保护范围的限定。任何在上述实施方式的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在该技术方案的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种功率管的过温保护方法，其特征是，包括：

根据当前所述功率管的第一极性端与第二极性端之间的导通电压，确定温度阈值信号；

探测当前所述功率管的温度，以获取一个表征所述温度的探测信号；

当所述探测信号大于或等于所述温度阈值信号时，控制所述功率管关断；

所述温度阈值信号根据所述功率管的热阻，热容，承受的最大功率以及所述功率管的中心温度到传感单元的热传递速率来确定，使得当所述导通电压越大时，所述温度阈值信号的值越小，并且使得当所述探测信号关断所述功率管时，所述功率管未被损坏。

2.根据权利要求1所述的功率管的过温保护方法，其特征是，

根据当前所述功率管的第一极性端与第二极性端之间的导通电压，确定一温度阈值电压，包括：

获取当前所述导通电压，并将当前所述导通电压分别与设定的第1基准电压…第n基准电压比较，以确定所述导通电压的大小，所述第1基准电压…第n基准电压的大小依次增加；

当所述导通电压小于所述第1基准电压时，以第1阈值参考信号作为所述温度阈值信号，

当所述导通电压大于第i基准电压且小于或等于第i+1基准电压时，以第i+1阈值参考信号作为所述温度阈值信号，n为自然数，i为小于n的自然数，

当所述导通电压大于所述第n基准电压时，以第n+1阈值参考信号作为所述温度阈值信号；

所述第1阈值参考信号…第n+1阈值参考信号的大小依次减小。

3.一种功率管过温保护电路，其特征是，包括：

温度探测电路，用于探测功率管的温度，输出一表征所述温度的探测信号；

温度阈值信号产生电路，用于根据所述功率管的第一极性端与第二极性端之间的导通电压，输出温度阈值信号；

保护信号生成电路，用于根据所述探测信号与所述温度阈值信号输出一过温保护信号，当所述探测信号大于或等于所述温度阈值信号时，所述过温保护信号变为有效状态，以控制所述功率管关断；

所述温度阈值信号根据所述功率管的热阻，热容，承受的最大功率以及所述功率管的中心温度到传感单元的热传递速率来确定，使得当所述导通电压越大时，所述温度阈值信号的值越小，并且使得当所述探测信号关断所述功率管时，所述功率管未被损坏。

4.根据权利要求3所述的功率管过温保护电路，其特征是，

所述温度阈值信号产生电路包括：

导通电压检测电路，用于接收所述导通电压，并将所述导通电压分别与大小依次增加的第1基准电压…第n基准电压进行比较，以确定所述导通电压的大小，并输出检测结果；

阈值选择电路，与所述导通电压检测电路的输出端相连，用于根据所述检测结果，选择第1阈值参考信号…第n+1阈值参考信号中的一个作为所述温度阈值信号，其中所述第1阈值参考信号…第n+1阈值参考信号的大小依次减小；

当所述导通电压小于所述第1基准电压时，以所述第1阈值参考信号作为所述温度阈值信号，

当所述导通电压大于第i基准电压且小于或等于第i+1基准电压时，以第i+1阈值参考信号作为所述温度阈值信号，n为自然数，i为小于n的自然数，

当所述导通电压大于所述第n基准电压时，以所述第n+1阈值参考信号作为所述温度阈值信号。

5.根据权利要求4所述的功率管过温保护电路，其特征是，

所述导通电压检测电路包括:第1比较器…第n比较器，

所述第1比较器…第n比较器的第一输入端均接收当前的所述导通电压，第二输入端分别接收第1基准电压…第n基准电压。

6.根据权利要求5所述的功率管过温保护电路，其特征是，

所述导通电压检测电路还包括：

优先编码器，所述优先编码器的输入端分别与第1比较器…第n比较器的输出端连接，用于根据第1比较器…第n比较器输出的比较电平信号，输出表征所述检测结果的数字编码信号。

7.根据权利要求6所述的功率管过温保护电路，其特征是，

所述阈值选择电路为数据选择器，所述数据选择器的选通控制端接收所述数字编码信号，数据输入端接收所述第1阈值参考信号…第n+1阈值参考信号、输出端输出所述温度阈值信号。

8.一种线性驱动电路，包括一功率管，所述功率管的第一极性端耦接到所述线性驱动电路的直流电压输入端，第二极性端耦接到接地端，其特征是，还包括如权利要求3至7之任一所述的过温保护电路，

所述过温保护电路与所述功率管相连，用于根据所述功率管的第一极性端与第二极性端之间的导通电压获取一个所述温度阈值信号，并获取表征所述功率管温度的所述探测信号，当所述探测信号大于或等于所述温度阈值信号时，控制所述功率管关断，其中所述功率管的导通电压越大，所述阈值温度越小。

9.根据权利要求8所述的线性驱动电路，其特征是，

所述功率管的第一极性端通过所述线性驱动电路的驱动对象与耦接到所述直流电压输入端，流过所述功率管第一极性端与第二极性端的电流为所述线性驱动电路的输出电流，

所述线性驱动电路还包括：检测电阻和恒流控制电路；

所述检测电阻的第一端通过所述功率管的第二极性端相连，第二端接到接地端；

所述恒流控制电路，用于将所述检测电阻的第一端的电压箝位为预定值电压，以控制所述输出电流为预设的恒定值，并且向所述功率管的控制端输出驱动电压，以驱动所述功率管导通。

10.根据权利要求8所述线性驱动电路，其特征是，

所述功率管的第二极性端通过所述线性驱动电路的驱动对象耦接到接地端，所述功率管第二极性端的电压为所述线性驱动电路的输出电压，

所述线性驱动电路还包括：运算放大电路、输出反馈电路，

所述输出反馈电路的输入端连接到所述功率管第二极性端，用于输出表征所述输出电压的采样电压；

所述运算放大电路的第一输入端接入预设的参考电压，第二输入端与所述输出反馈电路的输出端连接，输出端与所述功率管的控制端相连，以控制所述输出电压为恒定值。