CN105024337A - 一种用于集成电路的过流保护电路 - Google Patents

Abstract

本发明一种用于集成电路的过流保护电路，电源输入端电流经过电阻R2转化为电压量，电压量送至比较器U1A；电压量与比较器U1A的比较电压进行比较，判别集成电路是否处于过流状态，一旦处于过流状态，比较器U1A输出控制电压到MOSFET管切断Q2的导通，并将电阻R13和电容C2连接端的电压抬高，从而抑制电流的继续增大，当电流减小为0后，电压量恢复到电源输入电压，比较器U1A停止输出控制电压，此时电阻R13和电容C2公共端的电压仍能使得MOSFET管Q2处于关断状态，等到电容C2通过电阻R13将电荷泄放至电压小于MOSFET管Q2的导通阈值电压时，集成电路重新开始加电工作。

Description

一种用于集成电路的过流保护电路

技术领域

本发明涉及过流保护、单粒子锁定防护技术，特别适用于过流保护、集成电路锁定发生后自动断电进行保护，保护之后延迟一段时间自动加电。

背景技术

在探月三期工程中，月球轨道交会对接微波雷达存在几种单粒子锁定敏感的器件。单粒子会触发器件进入闩锁状态导致器件烧毁而不能正常工作，从而导致任务的部分功能失败。器件闩锁时表现在器件电流会增大很多因此只能通过加断电来解决。微波雷达设备使用的是一次电源+29V，器件的单粒子锁定所带来的电流的增大，在一次电源上很难反映出来。因此如果对设备进行电流检测从而实施加断电的话必然实现不了且会导致某些关键数据的丢失。

传统的过流保护电路，电路形式过于复杂、大多数都没有过流保护后自动加电的设计。有断电后自动加电功能的过流保护方法只用在开关电源上且没有抗干扰和上电时误断电设计。

发明内容

本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供了一种用于集成电路的过流保护电路，该电路具备了抗电源端干扰、防加电时误断电、断电后自动加电的功能。

本发明的技术方案是：一种用于集成电路的过流保护电路，包括电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R12、电阻R13、电容C1、电容C2、比较器U1A、二极管D15、MOSFET管Q2；电源输入端分别接至电阻R2的一端以及电阻R4的一端；电阻R2的另一端分别接至电阻R3的一端以及MOSFET管Q2的源级；电阻R3的另一端分别接至电容C1的一端以及比较器U1A的负输入端；电容C1的另一端接地；电阻R4的另一端分别接至电阻R5的一端以及比较器U1A的正输入端；电阻R5的另一端接地；比较器U1A的输出端经电阻R6后接至二极管D15的阳极，二极管D15的阴极分别接至电阻R12的一端、电阻R13的一端以及电容C2的一端；电阻R13的另一端以及电容C2的另一端均接地；电阻R12的另一端接至MOSFET管Q2的栅极；MOSFET管Q2的漏极作为整个电路的输出接至外部集成电路；

电源输入端电流经过电阻R2转化为电压量，电压量送至比较器U1A的负输入端；电压量与比较器U1A正输入端的比较电压通过比较器U1A进行比较，判别集成电路是否处于过流状态，一旦处于过流状态，比较器U1A输出控制电压到MOSFET管Q2的栅极切断MOSFET管Q2的导通，并将电阻R13和电容C2连接端的电压抬高，从而抑制电流的继续增大，当电流减小为0后，电压量恢复到电源输入电压，比较器U1A停止输出控制电压，此时电阻R13和电容C2公共端的电压仍能使得MOSFET管Q2处于关断状态，等到电容C2通过电阻R13将电荷泄放至电压小于MOSFET管Q2的导通阈值电压时，集成电路重新开始加电工作。

本发明与现有技术相比的优点在于：

(1)利用二极管的单向导通性和RC并联电路断电后延迟一段时间加电，无须额外的加电指令就可实现集成电路重新加电工作；

(2)利用从通过对电源电压进行分压来设计比较器的比较电压，可以防止电源受到干扰后自动断电；

(3)在比较器负输入端端引入一个电容，可以实现上电时防止误断电。

附图说明

图1为本发明公开的用于集成电路过流保护的电路。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参考附图1对本发明进一步详细说明：

(1)电路介绍：

如图1所示：电源输入端分别接至电阻R2的一端以及电阻R4的一端；电阻R2的另一端分别接至电阻R3的一端以及MOSFET管Q2的源级；电阻R3的另一端分别接至电容C1的一端以及比较器U1A的负输入端；电容C1的另一端接地；电阻R4的另一端分别接至电阻R5的一端以及比较器U1A的正输入端；电阻R5的另一端接地；比较器U1A的输出端经电阻R6后接至二极管D15的阳极，二极管D15的阴极分别接至电阻R12的一端、电阻R13的一端以及电容C2的一端；电阻R13的另一端以及电容C2的另一端均接地；电阻R12的另一端接至MOSFET管Q2的栅极；MOSFET管Q2的漏极作为整个电路的输出接至外部集成电路。本次设计采用的元件表见表1所示。该电路可实现500mA的过流保护，并可实现断电后延迟5.1ms再自动断电。

表1本次设计所采用的原件的型号

(2)原理设计

通过电阻R2大功率电阻将电流量转化电压量，一但电流增大到一定的阈值，比较器U1A的负输入端一个比正输入端低的电压。比较器U1A输出端高电压通过电阻R6、二极管D15、电阻R12输入到MOSFET管Q2的栅极从而切断MOSFET管Q2，从而达到保护集成电路负载的作用。同时比较器的输出的高电压经过电阻R6、二极管D15，到电容C2和电阻R13的并联电路上抬高D15阴极的电压。

当MOSFET关Q2切断后，此时电流恢复到0，电压量恢复到电源电压，此时比较器U1A输出低电压，二极管D15方向截止。二极管D15阴极的电压因电容C2和电阻R13上的电压继续维持，二极管D15阴极的电压会随着电容C2通过电阻R13进行放电而降低。当二极管D15阴极的电压下降到MOSFET管Q2的阈值电压后,MOSFET管Q2重新导通，集成电路开始重加电工作。

(3)防误断电的过流保护电路设计

比较阈值由电阻R4和电阻R5的分压实现。集成电路工作时势必存在一些工作电流上的浮动，并且集成电路加电过程中存在一定的浪涌电流，浪涌电流较大容易引起误断电。因此增加了电容C1来防止由器件引起的电流正常工作的电流增大的引起误断电。也会防止浪涌时误断电。

(4)断电后延迟一段时间自动上电

由于系统没有对于特定器件的加电指令，如果增加额外的指令势必带来更多的器件资源、功耗等。因此就需要在过流断电后实现自动加电，并且需要延迟一段时间等电断干净或者闩锁效应消失后再上电重新工作。MOSFET管Q2管断后，MOSFET管Q2的栅极电压会因电容C2电压继续保持高电压，当电容C2通过电阻R13放电至MOSFET管Q2栅极电压下降至该管的导通阈值电压后才开始继续导通。这个过程必然存在一个延迟时间，延迟时间由电容C2和电阻R13决定。

(3)抗干扰设计

集成电路工作时，供电电压受负载的变化、外部干扰难免会出现电源的波动，因此比较器U1A正端的比较电压采用了对电源输入进行分压。这样设计的好处就是当电源波动时，比较电压也跟着波动而不会引起误判。加上分压电阻采用了同一系列的电阻这样在温度变化时由于电阻的温度系数一样比较电压也不会随着温度的变化而变化。

本发明未作详细描述的内容属本领域技术人员的公知技术。

Claims (1)

1.一种用于集成电路的过流保护电路，其特征在于：包括电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R12、电阻R13、电容C1、电容C2、比较器U1A、二极管D15、MOSFET管Q2；电源输入端分别接至电阻R2的一端以及电阻R4的一端；电阻R2的另一端分别接至电阻R3的一端以及MOSFET管Q2的源级；电阻R3的另一端分别接至电容C1的一端以及比较器U1A的负输入端；电容C1的另一端接地；电阻R4的另一端分别接至电阻R5的一端以及比较器U1A的正输入端；电阻R5的另一端接地；比较器U1A的输出端经电阻R6后接至二极管D15的阳极，二极管D15的阴极分别接至电阻R12的一端、电阻R13的一端以及电容C2的一端；电阻R13的另一端以及电容C2的另一端均接地；电阻R12的另一端接至MOSFET管Q2的栅极；MOSFET管Q2的漏极作为整个电路的输出接至外部集成电路；

电源输入端电流经过电阻R2转化为电压量，电压量送至比较器U1A的负输入端；电压量与比较器U1A正输入端的比较电压通过比较器U1A进行比较，判别集成电路是否处于过流状态，一旦处于过流状态，比较器U1A输出控制电压到MOSFET管Q2的栅极切断MOSFET管Q2的导通，并将电阻R13和电容C2连接端的电压抬高，从而抑制电流的继续增大，当电流减小为0后，电压量恢复到电源输入电压，比较器U1A停止输出控制电压，此时电阻R13和电容C2公共端的电压仍能使得MOSFET管Q2处于关断状态，等到电容C2通过电阻R13将电荷泄放至电压小于MOSFET管Q2的导通阈值电压时，集成电路重新开始加电工作。