CN105743059A - 一种基准源和电阻构成的输出过流保护电路 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基准源和电阻构成的输出过流保护电路，包括采样电阻、采样信号比较开关单元、保电延迟开关单元和PMOS主开关管；采样信号比较开关单元根据采样电阻的采样电压，判断该采样电压与基准门限电压的关系，当该采样电压不小于基准门限电压时，保电延迟开关单元充电，使PMOS主开关管关闭，使输入电压与输出电压断开，输入电压即为需要保护的电源输出端电压；当该采样电压小于基准门限电压时，保电延迟开关单元放电，使PMOS主开关管经一放电时间的延迟后开启，使输出电压正常。本发明的输出过流保护电路只采用采样电阻、基准源和PMOS管等元器件，电路结构简单，避免采用运算放大器，大大降低了成本，并且过流保护可靠。

Description

一种基准源和电阻构成的输出过流保护电路
技术领域
本发明涉及一种过流保护电路，属于电路技术领域。
背景技术
电源输出端过流保护电路一般采用采样电阻、运算放大器、基准源和控制开关组成，这种方案由于包括运算放大器，所以电路的成本较高。也有些过流保护电路采用控制集成电路芯片，使得电路非常复杂，成本同样较高。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种基准源和电阻构成的输出过流保护电路，电路结构简单，成本低，过流保护可靠。
为解决上述技术问题，本发明提供一种基准源和电阻构成的输出过流保护电路，其特征是，包括RS采样电阻、采样信号比较开关单元、保电延迟开关单元和PMOS主开关管；
采样信号比较开关单元根据RS采样电阻的采样电压，判断该采样电压与基准门限电压的关系，当该采样电压不小于基准门限电压时，保电延迟开关单元充电，使PMOS主开关管关闭，使输入电压与输出电压断开，输入电压即为需要保护的电源输出端电压；当该采样电压小于基准门限电压时，保电延迟开关单元放电，使PMOS主开关管经一放电时间的延迟后开启，使输出电压正常。
所述采样信号比较开关单元包括基准源，基准源的阴极经第三电阻与输入电压连接，基准源的阳极接地，基准源的参考极连接至第一电阻与第二电阻的共接点上；第一电阻、第二电阻与RS采样电阻串联在输入电压VO1与地之间。
基准源采用TL431。
所述保电延迟开关单元包括PMOS管，在PMOS管的漏极与地之间连接充电电容，PMOS管的源极接输入电压，PMOS管的栅极接基准源的阴极与第三电阻的共接端，第三电阻的另一端接输入电压；PMOS管的源极与漏极之间连接第四电阻，PMOS管的漏极与地之间连接有与充电电容相并联的第五电阻。
所述PMOS主开关管为串联在输入电压与输出电压之间的PMOS主开关管，PMOS主开关管的源极与输入电压连接，漏极与输出电压连接，由PMOS主开关管的通断起到输出保护的功能。
所述PMOS主开关管为串联在输入电压与输出电压之间的PMOS主开关管，PMOS主开关管的源极与输入电压连接，漏极与输出电压连接，PMOS主开关管的栅极连接至第四电阻和第五电阻的共接点上。
本发明所达到的有益效果：
本发明的输出过流保护电路对电源输出端的保护只包括采样电阻、基准源和PMOS管等元器件，电路结构简单，避免采用运算放大器，大大降低了成本，并且过流保护可靠。
附图说明
图1是本发明的原理框图；
图2是本发明的电路图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
如图1和图2所示。本发明主要由RS采样电阻电路、采样信号比较开关单元、保电延迟开关单元和PMOS主开关管构成。采样信号比较开关单元根据RS采样电阻电路的电压，判断该电压与基准门限电压的关系，当该采样电压不小于基准门限电压时，保电延迟开关单元充电，使PMOS主开关管V3关闭，断开输出电压；当该采样电压小于基准门限电压时，保电延迟开关单元放电，使PMOS主开关管V3经一放电时间的延迟后开启，使输出电压正常。
RS采样电阻电路包括一采样电阻RS，其采样电阻阻值为RSΩ。
采样信号比较开关单元包括基准源V1，基准源V1的阴极经电阻R3与输入电压VO1连接，基准源V1的阳极接地，基准源V1的参考极连接至电阻R1与电阻R2的共接点上。电阻R1、电阻R2与采样电阻RS串联在输入电压VO1与地之间。
本实施例中，基准源V1采用TL431。
保电延迟开关单元包括PMOS管V2，在PMOS管V2的漏极与地之间连接的电容C1，PMOS管V2的源极接输入电压VO1，PMOS管V2的栅极接基准源V1的阴极与电阻R3的共接端，电阻R3的另一端接输入电压VO1。PMOS管V2的源极与漏极之间连接电阻R4，PMOS管V2的漏极与地之间连接有与电容C1相并联的电阻R5。
PMOS主开关管为串联在输入电压VO1与输出电压VO之间的PMOS主开关管V3，即PMOS主开关管V3的源极与输入电压VO1连接，漏极与输出电压VO连接，由PMOS主开关管V3的通断起到输出保护的功能。输入电压VO1即为需要保护的电源输出端电压。PMOS主开关管V3的栅极连接至电阻R4和电阻R5的共接点上。
当流过RS采样电阻的电流达到设定的过流保护电流数值时，电阻R2和电阻RS上总体串联压降达到基准源V1的门限电压V1ref，基准源V1导通，电阻R3上有电流流过，电阻R3上有压降，PMOS管V2导通，电阻R4上无电压降，PMOS主开关管V3关闭，断开输出电压，启到过流保护的功能。
具体原理分析：RS采样电阻阻值为RSΩ,当设定的过载电流为IMAX，则采样电阻RS上的电压VRS为IMAX*RS（V），为防止损耗过大，规定IMAX*RS≤0.1V，这时，电阻R2上的压降VR2=(Vo1-IMAX*RS)*R2/(R1+R2)，保证VR2+IMAX*RS=V1ref（基准源V1的门限电压），两公式合并{(Vo1-IMAX*RS)*R2+IMAX*RS*（R1+R2）}/(R1+R2)=V1ref，等效为Vo1*R2+IMAX*RS*R1=V1ref，则基准源V1导通，电阻R3上有电流流过，电阻R3上有压降，PMOS管V2导通,同时对电容C1充电，电阻R4上无电压，PMOS主开关管V3关闭，断开输出电压Vo，Vo无输出电压，起到输出过流关断输出保护的功能。
当流过采样电阻RS上的电压降低或为零时，采样电阻RS上的电压VRS≤IMAX*RS，Vo1*R2+VRS*R1≤V1ref，则基准源V1不导通，电阻R3上无电流流过，电阻R3上无电压降，PMOS管V2关断，电阻R4上不可能立即有压降，因为电容C1上的电荷要通过电阻R5放电，放电电压到{Vo-V3GS}时，PMOS主开关管V3开启，则放电时间t=R5*C1*ln(Vo/(Vo-V3GS))，V3GS是PMOS主开关管V3的栅极电压，t是PMOS主开关管V3的延迟开启时间，避免负载电流关断时，PMOS主开关管V3马上开启造成对负载的过快冲击。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种基准源和电阻构成的输出过流保护电路，其特征是，包括RS采样电阻、采样信号比较开关单元、保电延迟开关单元和PMOS主开关管；
采样信号比较开关单元根据RS采样电阻的采样电压，判断该采样电压与基准门限电压的关系，当该采样电压不小于基准门限电压时，保电延迟开关单元充电，使PMOS主开关管关闭，使输入电压与输出电压断开，输入电压即为需要保护的电源输出端电压；当该采样电压小于基准门限电压时，保电延迟开关单元放电，使PMOS主开关管经一放电时间的延迟后开启，使输出电压正常。
2.根据权利要求1所述的基准源和电阻构成的输出过流保护电路，其特征是，所述采样信号比较开关单元包括基准源，基准源的阴极经第三电阻与输入电压连接，基准源的阳极接地，基准源的参考极连接至第一电阻与第二电阻的共接点上；第一电阻、第二电阻与RS采样电阻串联在输入电压与地之间。
3.根据权利要求2所述的基准源和电阻构成的输出过流保护电路，其特征是，基准源采用TL431。
4.根据权利要求2所述的基准源和电阻构成的输出过流保护电路，其特征是，所述保电延迟开关单元包括PMOS管，在PMOS管的漏极与地之间连接充电电容，PMOS管的源极接输入电压，PMOS管的栅极接基准源的阴极与第三电阻的共接端，第三电阻的另一端接输入电压；PMOS管的源极与漏极之间连接第四电阻，PMOS管的漏极与地之间连接有与充电电容相并联的第五电阻。
5.根据权利要求1所述的基准源和电阻构成的输出过流保护电路，其特征是，所述PMOS主开关管为串联在输入电压与输出电压之间的PMOS主开关管，PMOS主开关管的源极与输入电压连接，漏极与输出电压连接，由PMOS主开关管的通断起到输出保护的功能。
6.根据权利要求4所述的基准源和电阻构成的输出过流保护电路，其特征是，所述PMOS主开关管为串联在输入电压与输出电压之间的PMOS主开关管，PMOS主开关管的源极与输入电压连接，漏极与输出电压连接，PMOS主开关管的栅极连接至第四电阻和第五电阻的共接点上。
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