CN106950414B - Mos管电流采样电路和推挽电路 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及MOSFET技术领域，具体而言，涉及一种MOS管电流采样电路和推挽电路。该MOS管电流采样电路包括二极管D1、二极管D2、电阻R1和电压采集端；二极管D1的阴极通过电阻R1与二极管D2的阳极连接，二极管D2的阴极与需要进行电流采样的MOS管Q1的漏极连接，MOS管Q1的源极接电源地；电阻R1的阻值远大于MOS管Q1的导通电阻；二极管D1的阳极与MOS管Q1的栅极驱动电压端连接；电压采集端与二极管D2的阳极连接。推挽电路，包括上述MOS管电流采样电路、MOS管Q1和MOS管Q2。本发明提供的MOS管电流采样电路和推挽电路不需要串联到MOS管网络内即可监测MOS管的电流，降低了功率损耗、提高了效率，同时，可进一步缩小器件体积，降低器件成本。

Description

MOS管电流采样电路和推挽电路
技术领域
本发明涉及MOSFET(金属-氧化物半导体场效应晶体管)技术领域，具体而言，涉及一种MOS管电流采样电路和推挽电路。
背景技术
MOSFET是电源产品中常用的开关器件，对于MOSFET中流经电流的采样是完成对电源产品的闭环控制和可靠性设计的前提条件。传统的MOSFET电流采样一般是在MOSFET网络内串联电流检测器件。例如，在图1所示电路中，在MOS管Q1、Q2的网络内串联采样电阻Rs，通过检测电阻Rs上的电压来获取Q1、Q2的电流信息。这种通过在MOSFET网络内串联电流检测器件来对MOSFET进行电流采样的方式有如下缺点：
1、需要串联电流采样器件到MOSFET网络内，由于MOSFET网络流经大电流，会造成较大功率损耗，降低效率。
2、由于串联的电流采样器件功耗大，因而器件体积大、成本高。
发明内容
鉴于现有技术中存在的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是，提供一种MOS管电流采样电路和推挽电路，以解决现有的MOSFET电流采样方式功率损耗大、效率低的问题。
本发明是这样实现的：
一种MOS管电流采样电路，包括二极管D1、二极管D2、电阻R1和电压采集端；
所述二极管D1的阴极通过所述电阻R1与所述二极管D2的阳极连接，所述二极管D2的阴极与需要进行电流采样的MOS管Q1的漏极连接，所述MOS管Q1的源极接电源地；所述电阻R1的阻值远大于所述MOS管Q1的导通电阻；
所述二极管D1的阳极与所述MOS管Q1的栅极驱动电压端连接；
所述电压采集端与所述二极管D2的阳极连接。
进一步地，所述MOS管电流采样电路还包括二极管D3和二极管D4；
所述二极管D3的阴极通过所述电阻R1与所述二极管D4的阳极连接，所述二极管D4的阴极与需要进行电流采样的MOS管Q2的漏极连接，所述MOS管Q2的源极接所述电源地；所述电阻R1的阻值远大于所述MOS管Q2的导通电阻；
所述二极管D3的阳极与所述MOS管Q2的栅极驱动电压端连接。
进一步地，所述MOS管电流采样电路还包括数字信号处理芯片，所述数字信号处理芯片与所述电压采集端连接，通过所述电压采集端接收并处理压降信号。
一种推挽电路，包括如上所述的MOS管电流采样电路，还包括如上所述的MOS管Q1和MOS管Q2。
进一步地，所述MOS管Q1的栅极串联有电阻R2，MOS管Q1的栅极通过电阻R2与MOS管Q1的栅极驱动电压端连接；所述MOS管Q2的栅极串联有电阻R3，MOS管Q2的栅极通过电阻R3与MOS管Q2的栅极驱动电压端连接。
与现有技术相比，本发明提供的MOS管电流采样电路不需要串联到MOS管网络内即可监测MOS管的电流，降低了功率损耗、提高了效率，同时，可进一步缩小器件体积，降低器件成本。
附图说明
图1：本发明实施例提供的推挽电路的组成结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连接，也可以通过中间媒介间接连接，也可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
本发明实施例提供了一种推挽电路，如图1所示，该推挽电路包括变压器T1、电阻R2、电阻R3、MOS管Q1和MOS管Q2，另外还包括一MOS管电流采样电路。该MOS管电流采样电路包括二极管D1、二极管D2、二极管D3、二极管D4、电阻R1和电压采集端3。
该推挽电路中各元件的具体连接关系如图1所示。二极管D1的阴极通过电阻R1与二极管D2的阳极连接，二极管D2的阴极与需要进行电流采样的MOS管Q1的漏极连接，MOS管Q1的源极接电源地。电阻R1的阻值远大于MOS管Q1的导通电阻(如大于MOS管Q1导通电阻10倍以上)。二极管D1的阳极与MOS管Q1的栅极驱动电压端1连接。电压采集端3与二极管D2的阳极连接。
二极管D3的阴极通过电阻R1与二极管D4的阳极连接，二极管D4的阴极与需要进行电流采样的MOS管Q2的漏极连接，MOS管Q2的源极接电源地。电阻R1的阻值远大于MOS管Q2的导通电阻(如大于MOS管Q2导通电阻10倍以上)。二极管D3的阳极与MOS管Q2的栅极驱动电压端2连接。
MOS管电流采样电路中，二极管D2和二极管D4为同特性二极管，各参数均相同，正向导通压降均为VD。MOS管电流采样电路用于对推挽电路中的MOS管Q1和MOS管Q2的电流进行采样。由于推挽电路的对称性，MOS管Q1和MOS管Q2交替导通、对称工作，流经MOS管Q1和MOS管Q2的电流同样具有对称性，可仅分析其中一个MOS管的电流采样原理，另一个MOS管的采样原理同理。
以下说明以MOS管Q1的电流采样为例。由MOS管Q1的栅极驱动电压端1输出的驱动信号为高电平时，MOS管Q1导通。设流经MOS管Q1的电流为Id，MOS管Q1的导通电阻为Rdson，则当MOS管Q1导通时(此时MOS管Q2截止)有：
VDS＝Id*Rdson+VD。
其中，VDS为电压采集端3采集到的电压信号，其值应当为MOS管Q1漏极和源极之间的电压和二极管D2的正向压降之和。而Id由两部分组成，一部分为主功率电流Idz，另一部分为由MOS管Q1驱动电压(即MOS管Q1的栅极驱动电压端1输出的电压)经二极管D1，电阻R1，二极管D2及MOS管Q1形成的电流Idq，其中电流Idz就是需要采样的MOS管Q1的电流。当电阻R1的阻值远大于MOS管Q1的导通电阻Rdson时(如大于Rdson10倍以上)，电流Idz将远大于电流Idq，则可以忽略Idq，使上式变为：
VDS＝Idz*Rdson+VD。
由于VD、Rdson已知，检测到VDS就能得到Idz的值。
可见，由二极管D1、电阻R1、二极管D2和电压采集端3构成了一个MOS管电流采样电路，实现了对流经MOS管Q1的电流的采样。同理，由二极管D3、电阻R1、二极管D4和电压采集端3可构成另一个MOS管电流采样电路，实现对流经MOS管Q2的电流的采样。该推挽电路中所包含的MOS管电流采样电路实际上是上述两个MOS管电流采样电路的结合，其中电阻R1和电压采集端3为两个MOS管电流采样电路共用。此外，MOS管Q1的栅极串联有电阻R2，MOS管Q1的栅极通过电阻R2与MOS管Q1的栅极驱动电压端1连接，MOS管Q2的栅极串联有电阻R3，MOS管Q2的栅极通过电阻R3与MOS管Q2的栅极驱动电压端2连接。
该推挽电路还可包括数字信号处理芯片，将数字信号处理芯片与电压采集端3连接，通过电压采集端3接收并处理压降信号，从而计算得出流经MOS管Q1或MOS管Q2的电流。
最后应说明的是：上述各实施例仅用于说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或全部技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (2)

1.一种推挽电路，其特征在于，包括:MOS管电流采样电路与数字信号处理芯片，所述MOS管电流采样电路包括二极管D1、二极管D2、二极管D3、二极管D4、电阻R1、MOS管Q1、MOS管Q2以及电压采集端(3)；
所述二极管D1的阴极通过所述电阻R1与所述二极管D2的阳极连接，所述二极管D1的阳极与所述MOS管Q1的栅极驱动电压端(1)连接；所述二极管D2的阴极与需要进行电流采样的MOS管Q1的漏极连接；
所述二极管D3的阴极通过所述电阻R1与所述二极管D4的阳极连接，所述二极管D3的阳极与所述MOS管Q2的栅极驱动电压端(2)连接；所述二极管D4的阴极与需要进行电流采样的MOS管Q2的漏极连接；
所述二极管D2的阳极与所述二极管D4的阳极还均与所述电压采集端(3)连接；
所述数字信号处理芯片与所述电压采集端(3)连接，通过所述电压采集端(3)接收并处理压降信号；
所述二极管D2的阴极与所述MOS管Q1的漏极之间用于接入变压器T1二次侧的一端，所述二极管D4的阴极与所述MOS管Q2的漏极之间用于接入所述变压器T1二次侧的另一端；
其中所述MOS管Q1的源极与所述MOS管Q2的源极共接同一电源地(GND)；所述电阻R1的阻值大于所述MOS管Q1的导通电阻与所述MOS管Q2的导通电阻的任一者皆10倍以上；
所述MOS管Q1的栅极串联有电阻R2，所述MOS管Q1的栅极通过所述电阻R2与所述MOS管Q1的栅极驱动电压端(1)连接；所述MOS管Q2的栅极串联有电阻R3，所述MOS管Q2的栅极通过所述电阻R3与所述MOS管Q2的栅极驱动电压端(2)连接；所述MOS管电流采样电路的电特性符合以下公式:
VDS＝Idz*Rdson+VD，
其中，VDS为所述电压采集端(3)采集到的电压信号，Idz为主功率电流，Rdson为所述MOS管Q1或所述MOS管Q2的导通电阻，VD为所述二极管D2或所述二极管D4的正向导通压降；
所述MOS管Q1和所述MOS管Q2交替导通、对称工作，流经所述MOS管Q1和所述MOS管Q2的电流具有对称性。
2.如权利要求1所述的推挽电路，其特征在于，对流经所述MOS管Q1电流采样的第一MOS管电流采样电路是由所述二极管D1、所述电阻R1、所述二极管D2和所述电压采集端(3)构成，对流经所述MOS管Q2电流采样的第二MOS管电流采样电路是由所述二极管D3、所述电阻R1、所述二极管D4和所述电压采集端(3)构成，其中所述电阻R1和所述电压采集端(3)为第一MOS管电流采样电路与第二MOS管电流采样电路所共用。
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