CN106329901A - 过流保护外围电路和用电设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种过流保护外围电路和用电设备，其中，过流保护外围电路包括：参考模块，用于输出参考信号；比较模块，比较模块的第一输入端连接至负载采样端，比较模块的第二输入端连接至参考模块的输出端，比较模块的输出端连接至ITRIP端，其中，在比较模块判定采样信号大于或等于参考信号时，比较模块向ITRIP端输出触发信号，以触发功率芯片的内部的过流保护模块工作。通过本发明的技术方案，提升了过流保护的可靠性和精确度。

Description

过流保护外围电路和用电设备

技术领域

本发明涉及电路技术领域，具体而言，涉及一种过流保护外围电路和一种用电设备。

背景技术

功率芯片尤其是智能功率芯片(Intelligent Power Module，简称IPM)以其小体积、负载电流大和响应速度快等优点被广泛应用于大型用电设备的驱动控制电路中，为了保证功率芯片的可靠性，通常在其外围设置保护电路，主要是用于限流保护的作用。

相关技术中，如图1所示，功率芯片的过流保护电路包括依次串联连接于负载采样端(采样模块102中的P+端)和ITRIP端(连接至功率芯片内部的过流保护模块)之间的无感电阻R1’和低通滤波模块104(图1中所示的电阻R2’和电容C’)，无感电阻R1’电压经过电阻R2’和电容C’组成的低通滤波模块104输入到模块内部的ITRIP端(过流保护端口)。

其中，过流保护模块的动作电压多为0.45到0.55V，如果用20mΩ的无感电阻R1’，则保护电流在22.5A至27.5A，电流保护误差较大，尤其是相电流处于电流保护值的边缘，这严重影响IPM整机运行时的可靠性。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术或相关技术中存在的技术问题之一。

为此，本发明的一个目的在于提出了一种过流保护外围电路。

本发明的另一个目的在于提出了一种用电设备。

为实现上述目的，根据本发明的第一方面的实施例，提出了一种过流保护外围电路，包括：参考模块，用于输出参考信号；比较模块，比较模块的第一输入端连接至负载采样端，比较模块的第二输入端连接至参考模块的输出端，比较模块的输出端连接至ITRIP端，其中，在比较模块判定采样信号大于或等于参考信号时，比较模块向ITRIP端输出触发信号，以触发功率芯片的内部的过流保护模块工作。

根据本发明的实施例的过流保护外围电路，通过在过流保护外围电路中设置参考模块和比较模块，在比较模块在判定负载采样端的输入信号大于或等于参考信号的比较结果时，比较模块向ITRIP端输出触发信号，以触发功率芯片的内部的过流保护模块工作。

本申请与现有技术中直接将采样信号输出至ITRIP端的技术方案相比较，参考信号为一个固定电信号值(此处的“固定”是指过流保护过程中不变，并不限于设置可调元件来设置参考信号)，而不是一个浮动的范围，负载采样端的输入信号与一个固定电信号值比较，相当于通过比较模块设置了一个过流保护阈值，在负载采样端的输入信号大于或等于这个过流保护阈值时，比较模块输出一个相应的触发信号(通常输出“1”作为高电平的触发信号)，ITRIP端在检测到“1”信号时，功率芯片内部的过滤保护模块开始工作。

根据本发明的上述实施例的过流保护外围电路，还可以具有以下技术特征：

根据本发明的一个实施例，比较模块包括：比较器，比较器的两个输入端分别连接至负载采样端和参考模块的输出端，比较器的输出端连接至三极管的基极；三极管，三极管的集电极连接至直流源，三极管的发射极极连接至第一电阻；第一电阻，第一电阻的第一端连接至上三极管的发射极极，第一电阻的第二端接地，第一电阻的第一端还连接至ITRIP端，其中，采样信号大于或等于参考信号时，比较器的输出端向三极管的基极输出基极驱动信号，以导通三极管，第一电阻的负载电压作为触发信号输出至ITRIP端。

在该实施例中，通过设置比较模块包括比较器和三极管，并通过上述方式连接，即使负载采样端的输入信号发生波动，通过比较器能够输出固定的触发信号，而不是随输入信号的波动而误触发过流保护模块工作，进而提高了功率芯片在整机运行过程中的可靠性。

根据本发明的一个实施例，还包括：三极管为NPN型三极管或PNP型三极管。

根据本发明的一个实施例，三极管为PNP型三极管时，比较器的负极输入端作为第一输入端连接至负载采样端，比较器的正极输入端作为第二输入端连接至参考模块的输出端，其中，采样信号大于或等于参考信号时，比较器输出低电平信号，比较器输出的低电平作为基极驱动信号输出至PNP型三极管的基极以导通三极管，第一电阻的负载电压为高电平信号，并且作为触发信号输出至ITRIP端。

在该实施例中，通过在采样信号大于或等于参考信号时，比较器输出低电平信号，比较器输出的低电平作为基极驱动信号输出至PNP型三极管的基极以导通三极管，第一电阻的负载电压为高电平信号，并且作为触发信号输出至ITRIP端，提高了功率芯片在整机运行过程中的可靠性。

根据本发明的一个实施例，三极管为NPN型三极管时，比较器的正极输入端作为第一输入端连接至负载采样端，比较器的负极输入端作为第二输入端连接至参考模块的输出端，其中，采样信号大于或等于参考信号时，比较器输出高电平信号，比较器输出的高电平作为基极驱动信号输出至NPN型三极管的基极以导通三极管，第一电阻的负载电压为高电平信号，并且作为触发信号输出至ITRIP端。

在该实施例中，通过在采样信号大于或等于参考信号时，比较器输出高电平信号，比较器输出的高电平作为基极驱动信号输出至NPN型三极管的基极以导通三极管，第一电阻的负载电压为高电平信号，并且作为触发信号输出至ITRIP端，提高了功率芯片在整机运行过程中的可靠性。

根据本发明的一个实施例，还包括：比较器，比较器的两个输入端分别连接至负载采样端和参考模块的输出端，比较器的输出端连接至MOS管的栅极；MOS管，MOS管的源极连接至直流源，MOS管的漏极连接至第一电阻；第一电阻，第一电阻的第一端连接至MOS管的漏极，第一电阻的第二端接地，第一电阻的第一端还连接至ITRIP端，其中，采样信号大于或等于参考信号时，比较器的输出端向MOS管的栅极输出栅极驱动信号，以导通MOS管，第一电阻的负载电压作为触发信号输出至ITRIP端。

在该实施例中，通过设置比较模块包括比较器和MOS管，并通过上述方式连接，即使负载采样端的输入信号发生波动，通过比较器能够输出固定的触发信号，而不是随输入信号的波动而误触发过流保护模块工作，进而提高了功率芯片在整机运行过程中的可靠性。

根据本发明的一个实施例，MOS管为P沟道MOS管或N沟道MOS管。

根据本发明的一个实施例，MOS管为N沟道MOS管时，比较器的负极输入端作为第一输入端连接至负载采样端，比较器的正极输入端作为第二输入端连接至参考模块的输出端，其中，采样信号大于或等于参考信号时，比较器输出低电平信号，比较器输出的低电平作为栅极驱动信号输出至N沟道MOS管的栅极以导通MOS管，第一电阻的负载电压为高电平信号，并且作为触发信号输出至ITRIP端。

在该实施例中，通过在采样信号大于或等于参考信号时，比较器输出低电平信号，比较器输出的低电平作为栅极驱动信号输出至N沟道MOS管的栅极以导通MOS管，第一电阻的负载电压为高电平信号，并且作为触发信号输出至ITRIP端，提高了功率芯片在整机运行过程中的可靠性。

根据本发明的一个实施例，MOS管为P沟道MOS管时，比较器的正极输入端作为第一输入端连接至负载采样端，比较器的负极输入端作为第二输入端连接至参考模块的输出端，其中，采样信号大于或等于参考信号时，比较器输出高电平信号，比较器输出的高电平作为栅极驱动信号输出至P沟道MOS管的栅极以导通MOS管，第一电阻的负载电压为高电平信号，并且作为触发信号输出至ITRIP端。

在该实施例中，通过在采样信号大于或等于参考信号时，比较器输出高电平信号，比较器输出的高电平作为栅极驱动信号输出至P沟道MOS管的栅极以导通MOS管，第一电阻的负载电压为高电平信号，并且作为触发信号输出至ITRIP端，提高了功率芯片在整机运行过程中的可靠性。

根据本发明的一个实施例，还包括：滤波模块，连接至负载采样端和比较模块的第一输入端之间，用于滤除负载采样端的采样信号中的交流信号。

在该实施例中，通过将滤波模块连接至负载采样端和比较模块的第一输入端之间，滤除采样信号中的交流信号，交流信号包括但不限于浪涌脉冲信号、白噪声信号、散粒噪声信号和热噪声信号等。

本发明第二方面实施例所述的用电设备，包括本发明第一方面的任一实施例所述的过流保护外围电路，因此该服务器设备具有上述任一实施例所述的过流保护外围电路的全部有益效果，在此不再赘述。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

图1示出了相关技术中的过流保护电路的示意图；

图2示出了根据本发明的实施例的过流保护外围电路的示意图。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。

图2示出了根据本发明的实施例的过流保护外围电路的示意图。

如图2所示，根据本发明的实施例的过流保护外围电路，用于监控采样模块202的电信号，过流保护外围电路包括：参考模块204，用于输出参考信号；比较模块206，比较模块206的第一输入端连接至负载采样端P+，比较模块206的第二输入端连接至参考模块204的输出端，比较模块206的输出端连接至ITRIP端，其中，在比较模块206判定采样信号大于或等于参考信号时，比较模块206向ITRIP端输出触发信号，以触发功率芯片IPM的内部的过流保护模块工作。

根据本发明的实施例的过流保护外围电路，通过在过流保护外围电路中设置参考模块204和比较模块206，在比较模块206在判定负载采样端P+的输入信号大于或等于参考信号的比较结果时，比较模块206向ITRIP端输出触发信号，以触发功率芯片IPM的内部的过流保护模块工作。

本申请与现有技术中直接将采样信号输出至ITRIP端的技术方案相比较，参考信号为一个固定电信号值(此处的“固定”是指过流保护过程中不变，并不限于设置可调元件来设置参考信号)，而不是一个浮动的范围，负载采样端P+的输入信号与一个固定电信号值比较，相当于通过比较模块206设置了一个过流保护阈值，在负载采样端P+的输入信号大于或等于这个过流保护阈值时，比较模块206输出一个相应的触发信号(通常输出“1”作为高电平的触发信号)，ITRIP端在检测到“1”信号时，功率芯片IPM内部的过滤保护模块开始工作。

根据本发明的上述实施例的过流保护外围电路，包括但不限于以下实施方式：

实施例(1)

根据本发明的一个实施例，比较模块206包括：比较器，比较器的两个输入端分别连接至负载采样端P+和参考模块204的输出端，比较器的输出端连接至三极管T的基极b；三极管T，三极管T的集电极c连接至直流源，三极管T的发射极e极连接至第一电阻R1；第一电阻R1，第一电阻R1的第一端连接至上三极管T的发射极e极，第一电阻R1的第二端接地，第一电阻R1的第一端还连接至ITRIP端，其中，采样信号大于或等于参考信号时，比较器的输出端向三极管T的基极b输出基极驱动信号，以导通三极管T，第一电阻R1的负载电压作为触发信号输出至ITRIP端。

在该实施例中，通过设置比较模块206包括比较器和三极管T，并通过上述方式连接，即使负载采样端P+的输入信号发生波动，通过比较器能够输出固定的触发信号，而不是随输入信号的波动而误触发过流保护模块工作，进而提高了功率芯片IPM在整机运行过程中的可靠性。

根据本发明的一个实施例，还包括：三极管T为NPN型三极管T或PNP型三极管T。

实施例(1.1)

根据本发明的一个实施例，三极管T为PNP型三极管T时，比较器的负极输入端作为第一输入端连接至负载采样端P+，比较器的正极输入端作为第二输入端连接至参考模块204的输出端，其中，采样信号大于或等于参考信号时，比较器输出低电平信号，比较器输出的低电平作为基极驱动信号输出至PNP型三极管T的基极b以导通三极管T，第一电阻R1的负载电压为高电平信号，并且作为触发信号输出至ITRIP端。

在该实施例中，通过在采样信号大于或等于参考信号时，比较器输出低电平信号，比较器输出的低电平作为基极驱动信号输出至PNP型三极管T的基极b以导通三极管T，第一电阻R1的负载电压为高电平信号，并且作为触发信号输出至ITRIP端，提高了功率芯片IPM在整机运行过程中的可靠性。

实施例(1.2)

根据本发明的一个实施例，三极管T为NPN型三极管T时，比较器的正极输入端作为第一输入端连接至负载采样端P+，比较器的负极输入端作为第二输入端连接至参考模块204的输出端，其中，采样信号大于或等于参考信号时，比较器输出高电平信号，比较器输出的高电平作为基极驱动信号输出至NPN型三极管T的基极b以导通三极管T，第一电阻R1的负载电压为高电平信号，并且作为触发信号输出至ITRIP端。

在该实施例中，通过在采样信号大于或等于参考信号时，比较器输出高电平信号，比较器输出的高电平作为基极驱动信号输出至NPN型三极管T的基极b以导通三极管T，第一电阻R1的负载电压为高电平信号，并且作为触发信号输出至ITRIP端，提高了功率芯片IPM在整机运行过程中的可靠性。

实施例(2)

根据本发明的一个实施例，还包括：比较器，比较器的两个输入端分别连接至负载采样端P+和参考模块204的输出端，比较器的输出端连接至MOS管的栅极；MOS管，MOS管的源极连接至直流源，MOS管的漏极连接至第一电阻R1；第一电阻R1，第一电阻R1的第一端连接至MOS管的漏极，第一电阻R1的第二端接地，第一电阻R1的第一端还连接至ITRIP端，其中，采样信号大于或等于参考信号时，比较器的输出端向MOS管的栅极输出栅极驱动信号，以导通MOS管，第一电阻R1的负载电压作为触发信号输出至ITRIP端。

在该实施例中，通过设置比较模块206包括比较器和MOS管，并通过上述方式连接，即使负载采样端P+的输入信号发生波动，通过比较器能够输出固定的触发信号，而不是随输入信号的波动而误触发过流保护模块工作，进而提高了功率芯片IPM在整机运行过程中的可靠性。

根据本发明的一个实施例，MOS管为P沟道MOS管或N沟道MOS管。

实施例(2.1)

根据本发明的一个实施例，MOS管为N沟道MOS管时，比较器的负极输入端作为第一输入端连接至负载采样端P+，比较器的正极输入端作为第二输入端连接至参考模块204的输出端，其中，采样信号大于或等于参考信号时，比较器输出低电平信号，比较器输出的低电平作为栅极驱动信号输出至N沟道MOS管的栅极以导通MOS管，第一电阻R1的负载电压为高电平信号，并且作为触发信号输出至ITRIP端。

在该实施例中，通过在采样信号大于或等于参考信号时，比较器输出低电平信号，比较器输出的低电平作为栅极驱动信号输出至N沟道MOS管的栅极以导通MOS管，第一电阻R1的负载电压为高电平信号，并且作为触发信号输出至ITRIP端，提高了功率芯片IPM在整机运行过程中的可靠性。

实施例(2.2)

根据本发明的一个实施例，MOS管为P沟道MOS管时，比较器的正极输入端作为第一输入端连接至负载采样端P+，比较器的负极输入端作为第二输入端连接至参考模块204的输出端，其中，采样信号大于或等于参考信号时，比较器输出高电平信号，比较器输出的高电平作为栅极驱动信号输出至P沟道MOS管的栅极以导通MOS管，第一电阻R1的负载电压为高电平信号，并且作为触发信号输出至ITRIP端。

在该实施例中，通过在采样信号大于或等于参考信号时，比较器输出高电平信号，比较器输出的高电平作为栅极驱动信号输出至P沟道MOS管的栅极以导通MOS管，第一电阻R1的负载电压为高电平信号，并且作为触发信号输出至ITRIP端，提高了功率芯片IPM在整机运行过程中的可靠性。

根据本发明的一个实施例，还包括：滤波模块208，连接至负载采样端P+和比较模块206的第一输入端之间，用于滤除负载采样端P+的采样信号中的交流信号。

滤波模块208的一种实施方式如图2所示，第二电阻R2串联与第一电阻R1和比较器的负极输入端之间，第二电阻R2的输出端接有滤波电容C，起到低通滤波的作用。

在该实施例中，通过将滤波模块208连接至负载采样端P+和比较模块206的第一输入端之间，滤除采样信号中的交流信号，交流信号包括但不限于浪涌脉冲信号、白噪声信号、散粒噪声信号和热噪声信号等。

以上结合附图详细说明了本发明的技术方案，本发明提出了一种新的过流保护外围电路，通过在过流保护外围电路中设置参考模块和比较模块，在比较模块在判定负载采样端的输入信号大于或等于参考信号的比较结果时，比较模块向ITRIP端输出触发信号，以触发功率芯片的内部的过流保护模块工作。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种过流保护外围电路，适用于功率芯片，所述功率芯片的内部设有过流保护模块，所述功率芯片的外部设置的所述过流保护模块的驱动端为ITRIP端，所述过流保护外围电路设于所述ITRIP端和负载采样端之间，其特征在于，所述过流保护外围电路包括：

参考模块，用于输出参考信号；

比较模块，所述比较模块的第一输入端连接至所述负载采样端，所述比较模块的第二输入端连接至所述参考模块的输出端，所述比较模块的输出端连接至所述ITRIP端，

其中，在所述比较模块判定所述采样信号大于或等于所述参考信号时，所述比较模块向所述ITRIP端输出触发信号，以触发所述功率芯片的内部的过流保护模块工作。

2.根据权利要求1所述的过流保护外围电路，其特征在于，所述比较模块包括：

比较器，所述比较器的两个输入端分别连接至所述负载采样端和所述参考模块的输出端，所述比较器的输出端连接至三极管的基极；

所述三极管，所述三极管的集电极连接至直流源，所述三极管的发射极极连接至第一电阻；

所述第一电阻，所述第一电阻的第一端连接至上所述三极管的发射极极，所述第一电阻的第二端接地，所述第一电阻的第一端还连接至所述ITRIP端，

其中，所述采样信号大于或等于所述参考信号时，所述比较器的输出端向所述三极管的基极输出基极驱动信号，以导通所述三极管，所述第一电阻的负载电压作为所述触发信号输出至所述ITRIP端。

3.根据权利要求2所述的过流保护外围电路，其特征在于，

所述三极管为NPN型三极管或PNP型三极管。

4.根据权利要求3所述的过流保护外围电路，其特征在于，

所述三极管为所述PNP型三极管时，所述比较器的负极输入端作为所述第一输入端连接至所述负载采样端，所述比较器的正极输入端作为所述第二输入端连接至所述参考模块的输出端，

其中，所述采样信号大于或等于所述参考信号时，所述比较器输出低电平信号，所述比较器输出的低电平作为所述基极驱动信号输出至所述PNP型三极管的基极以导通所述三极管，所述第一电阻的负载电压为高电平信号，并且作为所述触发信号输出至所述ITRIP端。

5.根据权利要求3所述的过流保护外围电路，其特征在于，

所述三极管为所述NPN型三极管时，所述比较器的正极输入端作为所述第一输入端连接至所述负载采样端，所述比较器的负极输入端作为所述第二输入端连接至所述参考模块的输出端，

其中，所述采样信号大于或等于所述参考信号时，所述比较器输出高电平信号，所述比较器输出的高电平作为所述基极驱动信号输出至所述NPN型三极管的基极以导通所述三极管，所述第一电阻的负载电压为高电平信号，并且作为所述触发信号输出至所述ITRIP端。

6.根据权利要求1所述的过流保护外围电路，其特征在于，还包括：

比较器，所述比较器的两个输入端分别连接至所述负载采样端和所述参考模块的输出端，所述比较器的输出端连接至MOS管的栅极；

所述MOS管，所述MOS管的源极连接至直流源，所述MOS管的漏极连接至第一电阻；

所述第一电阻，所述第一电阻的第一端连接至所述MOS管的漏极，所述第一电阻的第二端接地，所述第一电阻的第一端还连接至所述ITRIP端，

其中，所述采样信号大于或等于所述参考信号时，所述比较器的输出端向所述MOS管的栅极输出栅极驱动信号，以导通所述MOS管，所述第一电阻的负载电压作为所述触发信号输出至所述ITRIP端。

7.根据权利要求6所述的过流保护外围电路，其特征在于，

所述MOS管为P沟道MOS管或N沟道MOS管。

8.根据权利要求7所述的过流保护外围电路，其特征在于，

所述MOS管为所述N沟道MOS管时，所述比较器的负极输入端作为所述第一输入端连接至所述负载采样端，所述比较器的正极输入端作为所述第二输入端连接至所述参考模块的输出端，

其中，所述采样信号大于或等于所述参考信号时，所述比较器输出低电平信号，所述比较器输出的低电平作为所述栅极驱动信号输出至所述N沟道MOS管的栅极以导通所述MOS管，所述第一电阻的负载电压为高电平信号，并且作为所述触发信号输出至所述ITRIP端。

9.根据权利要求7所述的过流保护外围电路，其特征在于，

所述MOS管为所述P沟道MOS管时，所述比较器的正极输入端作为所述第一输入端连接至所述负载采样端，所述比较器的负极输入端作为所述第二输入端连接至所述参考模块的输出端，

其中，所述采样信号大于或等于所述参考信号时，所述比较器输出高电平信号，所述比较器输出的高电平作为所述栅极驱动信号输出至所述P沟道MOS管的栅极以导通所述MOS管，所述第一电阻的负载电压为高电平信号，并且作为所述触发信号输出至所述ITRIP端。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的过流保护外围电路，其特征在于，还包括：

滤波模块，连接至所述负载采样端和所述比较模块的第一输入端之间，用于滤除所述负载采样端的采样信号中的交流信号。

11.一种用电设备，其特征在于，包括：

如权利要求1至10中任一项所述的过流保护外围电路。