CN109831092A - 一种限流电路 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种限流保护电路，将控制模块的检测电位输入端和第一MOS管的输入端，均与调整分压单元的输出端连接，向控制模块输入与流经第一MOS的电流有关的检测电位，将控制模块的基准电位输入端和恒流单元的输入端，均与基准分压单元的输出端连接，向控制模块的基准电位输入端输入与恒流单元输出的电流有关的基准电位，通过比较基准电位与检测电位，便可以确定恒流单元输出的电流与流经第一MOS的电流的关系，进而在流经第一MOS的电流达到预设的电流时，检测电位等于基准电位，此时，控制模块向第一MOS管输出调整控制信号，减小该第一MOS管的开启程度，减小其输出的电流，避免电路电流过大不能正常工作，起到电路保护的作用。

Description

一种限流电路

技术领域

本申请涉及电路领域，尤其涉及一种限流电路。

背景技术

稳压电路中具有电阻和调整管，调整管为金属氧化物半导体管(MOS，Metal OxideSemiconductor)，通过控制MOS管的栅极电位(控制端)，控制其源漏极电流，信号由电阻通过调整管的源、漏极输出，由于电阻两端会分担一定的电压，调整管的开启程度影响电阻产生的电压降，因此可通过控制MOS管的开启程度稳定输出的信号。

发明内容

本说明书实施例提供一种限流电路。用以解决现有技术中电路输出电流过大的问题。

一种限流电路,包括：

调整模块，基准电流模块和控制模块；

所述调整模块具有第一MOS管，调整分压单元；

所述基准电流模块包括恒流单元，基准分压单元；

所述控制模块包括检测电位输入端、基准电位输入端和调整信号输出端；

所述调整分压单元的输入端形成电源第一接入端，所述控制模块的检测电位输入端和所述第一MOS管的输入端，均与所述调整分压单元的输出端连接，所述第一MOS管的输出端形成所述限流电路的输出端；

所述基准分压单元的输入端与所述调整分压单元的输入端连接，所述基准分压单元的输出端形成基准电位输出端；

所述控制模块的基准电位输入端和所述恒流单元的输入端，均与所述基准分压单元的输出端连接；

所述恒流单元的输出端与所述限流电路的输出端连接；

所述控制模块的调整信号输出端与第一MOS管的控制端连接，所述控制模块的检测电位输入端电位等于控制模块基准电位输入端电位时，减小所述第一MOS管的开启程度。

具体的，所述所述调整分压单元具有调整电阻和检测电阻，所述调整电阻和所述检测电阻的输入端连接，形成所述电源第一接入端，所述控制模块的检测电位输入端和所述第一MOS管的输入端，均与所述调整分压单元的检测电阻的输出端连接；所述第一MOS管形成检测管；

所述调整模块还具有调整管，所述调整电阻的输出端与所述调整管的输入端连接，所述调整管的输出端与所述检测管的输出端连接，形成所述限流电路的输出端。

可选的，所述基准分压单元和所述调整分压单元包括电阻；

所述基准分压单元与所述调整分压单元的电阻比值等于阈值电流与恒流单元的电流的比值。

具体的，所述所述调整分压单元中调整电阻的个数为N，N个所述调整电阻的输入端均向连接，N个所述调整电阻的输出端均相连接,所述调整电阻的阻值等于所述检测电阻的阻值，，所述调整模块中调整管的个数为N，N个所述调整管的输入端均相连接，N个所述调整管的输出端均相连接，N个所述调整管的控制端均相连接，N大于等于1；

具体的，所述基准分压模块为M个检测电阻串联组成，M大于等于1。

具体的，所述恒流电源的电流值为所述阈值电流的1/(M*N)；

具体的，所述控制模块具有比较器，第一控制管；所述调整模块中的MOS管，以及所述第一控制管，均为P型场效应管；所述比较器的同相输入端形成所述检测电位输入端；所诉比较器的反相输入端形成所述基准电位输入端；所述比较器的输出端与所述第一控制管的控制端连接，所述第一控制管的输入端与所述电源第一接入端连接，所述第一控制管的输出端形成所述控制模块的调整信号输出端与所述调整模块中的第一MOS的控制端连接。

具体的，所述电路还具有误差放大器、第一电阻、第二电阻，所述第一MOS管的输出端与所述第一电阻的输入端连接，所述第一电阻的输出端、所述第二电阻的输入端均与所述误差放大器的正相输入端连接，所述误差放大器的反相输入端形成参考电位输入端，所述误差放大器的输出端连接所述第一MOS管的控制端。

本申请记载的各个技术方案将控制模块的检测电位输入端和第一MOS管的输入端，均与调整分压单元的输出端连接，向控制模块输入与流经第一MOS的电流有关的检测电位，将控制模块的基准电位输入端和恒流单元的输入端，均与基准分压单元的输出端连接，向控制模块的基准电位输入端输入与恒流单元输出的电流有关的基准电位，通过比较基准电位与检测电位，便可以确定恒流单元输出的电流与流经第一MOS的电流的关系，进而在流经第一MOS的电流达到预设的电流时，检测电位等于基准电位，此时，控制模块向第一MOS管输出调整控制信号，减小该第一MOS管的开启程度，减小其输出的电流，避免电路电流过大不能正常工作，起到电路保护的作用。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1为本说明书实施例提供的一种限流电路的原理示意图；

图2为本说明书实施例提供的一种限流电路的原理示意图；

图3为本说明书实施例提供的一种限流电路的原理示意图。

具体实施方式

现有技术中，由于MOS管可能因其源漏极电流过大而不能正常工作，或者因为，与该稳压电路连接的负载所能承受的电流不能过大，因此，需要对该稳压电路进行改进，使该电路的输出电流在增大至某个阈值时调整MOS管的开启程度，进而使该电路的输出电流小于该阈值。

本申请提出一种限流电路，该电路具有：

调整模块，基准电流模块和控制模块；

所述调整模块具有第一MOS管，调整分压单元；

所述基准电流模块包括恒流单元，基准分压单元；

所述控制模块包括检测电位输入端、基准电位输入端和调整信号输出端；

所述调整分压单元的输入端形成电源第一接入端，所述控制模块的检测电位输入端和所述第一MOS管的输入端，均与所述调整分压单元的输出端连接，所述第一MOS管的输出端形成所述限流电路的输出端；

所述基准分压单元的输入端与所述调整分压单元的输入端连接，所述基准分压单元的输出端形成基准电位输出端；

所述控制模块的基准电位输入端和所述恒流单元的输入端，均与所述基准分压单元的输出端连接；

所述恒流单元的输出端与所述限流电路的输出端连接；

所述控制模块的调整信号输出端与第一MOS管的控制端连接，所述控制模块的检测电位输入端电位等于控制模块基准电位输入端电位时，减小所述第一MOS管的开启程度。

将控制模块的检测电位输入端和第一MOS管的输入端，均与调整分压单元的输出端连接，向控制模块输入与流经第一MOS的电流有关的检测电位，将控制模块的基准电位输入端和恒流单元的输入端，均与基准分压单元的输出端连接，向控制模块的基准电位输入端输入与恒流单元输出的电流有关的基准电位，通过比较基准电位与检测电位，便可以确定恒流单元输出的电流与流经第一MOS的电流的关系，进而在流经第一MOS的电流达到预设的电流时，检测电位等于基准电位，此时，控制模块向第一MOS管输出调整控制信号，减小该第一MOS管的开启程度，减小其输出的电流，进而使第一MOS管的源、漏极电流小于该阈值，避免电路电流过大不能正常工作，起到电路保护的作用。

图1为本说明书实施例提供的一种限流电路的原理示意图。

在图1所示的限流电路中，电源接入端的信号用Vin表示，该电路的输出端的信号用Vout表示,该电路可以包括：

调整模块101，基准电流模块102和控制模块103；

调整模块101具有第一MOS管1011，调整分压单元1012；

基准电流模块102包括恒流单元1022，基准分压单元1021；

控制模块103具有基准电位输入端1031、检测电位输入端1032、调整信号输出端1033；

调整分压单元1012的输入端形成电源第一接入端，控制模块103的检测电位输入端1031和第一MOS管1011的输入端，均与调整分压单元1012的输出端连接，第一MOS管1011的输出端形成限流电路的输出端；

基准分压单元1021的输入端与调整分压单元1012的输入端连接，基准分压单元1021的输出端形成基准电位输出端；

控制模块的基准电位输入端1032和恒流单元1022的输入端，均与基准分压单元1021的输出端连接；

恒流单元1022的输出端与限流电路的输出端连接；

控制模块103在输入的检测电位等于基准电位时，减小所述第一MOS管1011的开启程度。

在第一MOS管的源、漏极电流某个阈值时，由于分压单元的分压，在检测电位接等于基准电位时，可以触发控制模块向第一MOS管的控制端输出调整信号减小MOS管的开启程度。

通过将基准电流模块中恒流单元的输出端与限流电路的输出端连接，使基准电流模块中的电流由限流电路的输出端流出，基准电流模块中的电流与第一MOS管中的电流共同形成该电路的输出电流，因此，可以减小功耗。

通过将基准分压单元作为采样电阻，使基准分压单元的一端形成电源第一接入端，作为稳压信号输入端，将基准分压单元的输出端与MOS管的输入端连接，MOS管的输出端形成稳压信号输出端，将使基准分压单元输出端设置成检测电位输出端，由于流经基准分压单元的电流可以从稳压信号输出端流出，从而可以减小电路的功耗。

在本申请实施例中，基准分压单元和调整分压单元中均包括电阻，流经电阻的电流在电阻两端形成电压，由于电阻的一端基准分压单元的输入端与调整分压单元的输入端连接，电位相同，因此，基准分压单元的输出端的电位可以反映流经第一MOS管的电流，而调整分压单元的输出端的电位可以通过设置基准分压单元的阻值与恒流单元的电流来设定，这样，通过预先设定的基准电位，可以将流经第一MOS管的电流控制在一定范围内。

在本申请实施例中，控制模块可以根据输入的基准电位和检测电位，输出调整信号信号，控制第一MOS管的控制端(控制栅极)的电位，从而控制第一MOS管的开启程度。

在本申请实施例中，控制模块可以具有运算放大电路或者比较器，控制模块根据基准电位与检测电位的差异，输出一个控制信号，用来控制第一开关的开启程度，在此不做具体限制。

在本申请实施例中，所述所述调整分压单元可以具有调整电阻和检测电阻，所述调整电阻和所述检测电阻的输入端连接，形成所述电源第一接入端，所述控制模块的检测电位输入端和所述第一MOS管的输入端，均与所述调整分压单元的检测电阻的输出端连接；所述第一MOS管形成检测管；

所述调整模块还可以具有调整管，所述调整电阻的输出端与所述调整管的输入端连接，所述调整管的输出端与所述检测管的输出端连接，形成所述限流电路的输出端。

在本申请实施例中，可以根据具体情况设定阈值电流，比如，根据电路中器件所能承受的最大电流。

在本申请实施例中，可以根据电路中MOS所能承受的最大电流确定阈值电流。

由于调整模块中第一MOS管正常时所能承受的流经其源、漏极电流的大小有限，而如果该调整模块有多个并连的MOS管(多个MOS管的源极之间相连接，漏极之间向连接)，多个调整电流的MOS输出的电流共同形成该限流电路的输出电流，这时，因此调整模块的输出电流也存在一个上限，因此，阈值电流可以是MOS正常工作时其源、漏极电流的上限与该调整模块中具有的MOS管个数的乘积。

在本申请实施例中，可以将限流电路设置成：限流电路的输出电流的上限等于阈值电流，这样，该电路在输出电流等于阈值电流时便触发限流，减小第一MOS管的开启程度。

在本申请实施例中，可以通过设置调整分压单元的阻值，基准分压单元，与恒流单元的电流，来设置限流电路的输出电流的上限。

在本申请实施例中，可以设置使基准分压单元与所述调整分压单元的电阻比值等于阈值电流与恒流单元的电流的比值。

阈值电流记作Ig。

结合图1进行分析，其中：

电源第一接入端的电平为Vin，流经调整分压单元的电流可以记作Ireg，扩流单元的电阻Rreg。

这样，由调整模块输出的检测电位V1＝Vin-Rreg*Ireg。

同样，将基准分压单元的阻值记作Rsource，将流经恒流单元的电流记作Isource。

这样，限流电阻1021与比较器的第二输入端连接的一端的电位，也就是恒定的基准电位V2＝Vin-Rsource*Isource；

如果需要使流经调整分压单元的电流增大至阈值电流时触发限流，则应当在Ireg＝Ig时，V1＝V2，即Vin-Rreg*Ig＝Vin-Rsource*Isource，则有，Rsource/Rreg＝Ig/Isource。

即，基准分压单元的阻值与调整分压单元的阻值的比值等于阈值电流与恒流单元的电流的比值。

根据这个条件设置基准分压单元的阻值与调整分压单元的阻值，便可以使流经调整分压单元的电流为阈值电流时触发限流。

在本申请实施例中，基准分压单元与所述调整分压单元的电阻比值可以设置成整数，也可以是小数，在此不做具体限定。

在一个实施方式中，可以是基准分压单元与调整分压单元的电阻比值等于阈值电流与恒流单元的比值可以通过电阻的串联和并联来实现。

在本申请实施例中，调整分压单元中调整电阻的个数可以为N，N个所述调整电阻的输入端均向连接，N个所述调整电阻的输出端均相连接,所述调整电阻的阻值等于所述检测电阻的阻值，所述调整模块中调整管的个数为N，N个所述调整管的输入端均相连接，N个所述调整管的输出端均相连接，N个所述调整管的控制端均相连接，N大于等于1。

在本说明书实施例中，也可以是，基准分压模块为M个检测电阻串联组成，M大于等于1。

在本说明书实施例中，调整分压单元具有M个并联的电阻，基准分压单元可以具有N个串联的电阻，这样，基准分压单元与所述调整分压单元的电阻比值为M*N时，设置恒流电源的电流值为所述阈值电流的1/(M*N)。这大大简化的限流电路的器件数量和线路布图。

这样，通过设置多个MOS管，可以增大限流电路的工作范围，由于，只需要M+N个电阻便可以将电路的工作范围放大至原来的M*N倍。当M>2，N>2,M*N>M+N。因此，这另一方面减少了器件的数量，简化了电路的排布，设计更灵活。

在本申请实施例中，控制模块可以具有运算放大器，第一控制管，调整模块中的M个MOS以及第一控制管均可以为P型MOS管，即P型场效应管；

所述运算放大器的同相输入端形成所述检测电位输入端；

所诉运算放大器的反相输入端形成所述基准电位输入端；

所述运算放大器的输出端与所述第一控制管的控制端连接，所述第一控制管的输入端与所述电源第一接入端连接，所述第一控制管的输出端形成所述控制模块的调整信号输出端与所述调整模块中的第一MOS的控制端连接。

图2为本说明书实施例提供的一种限流电路的原理示意图。

图2示出了控制模块103的原理示意图，在图2所示的实施例中，控制模块具有比较器1034，第一控制管1035；

比较器的同相输入端形成检测电位输入端1031，比较器103的反相输入端形成基准电位输入端1032，比较器的输出端与第一控制管1035的控制端连接，第一控制管1035的输入端10351与基准电位输入端1031连接，第一控制管的输出端形成所述控制模块的调整信号输出端1033，调整信号输出端1033与第一MOS管的控制端连接。

其中，第一控制管的第一MOS管可以均为P型MOS管，第一控制管和第一MOS管的输入端可以为源极，第一控制管和第一MOS管的输出端为漏极。

这样，在检测电位等于基准电位时，运算放大器输出电位小于Vdd,第一控制管开启，第一调整管的输入端连接电源第一接入端，将第一MOS的控制端与第一mos管的电压(Vgs)减小，P型MOS管的源漏极简电流减小。

在本说明书实施例中，可以在限制电路的输出电流的同时，进一步限制电路输出的电位，这样，电路还具有误差放大器、第一电阻、第二电阻，所述第一MOS管的输出端与所述第一电阻的输入端连接，所述第一电阻的输出端、所述第二电阻的输入端均与所述误差放大器的正相输入端连接，所述误差放大器的反相输入端形成参考电位输入端，所述误差放大器的输出端连接所述第一MOS管的控制端。

这样，在电路输出的电位与电源第一接入端的电位差异大于某个阈值时，误差放大器可以向第一MOS管的控制端输出控制信号减小其开启程度，这个触发条件与设置的参考电位有关，因此，电路可以将输出的电位与电源第一接入端的电位之间的差异限制成小于某个阈值。

在本申请实施例中，第一控制管的输入端10351也可以与电源第一接入端连接，其输入端10351的接入方式只要与第一控制管的类型相匹配即可，在此不做具体限定。

图3为本说明书实施例提供的一种限流电路的原理示意图。

在图3所示的实施例中，限流电路具有：

调整模块101，基准电位模块102，比较器OP 1034，第一控制管1035(PM1)，

基准电位模块中的基准分压单元1021，恒流单元1022；

调整模块101具有：

调整分压单元1012,调整分压单元具有电阻Rsense，电阻Rreg，其中电阻Rreg的阻值为Rreg的1/M。可以看做Rsense为多个Rreg相并联；

多个并联的MOS管：MOS管PMsense和MOS管PMreg；其中，PMsense可以看作第一MOS管，这样，第一MOS管为所述多个MOS管中的一个；

误差放大器EA1043、第一电阻1041、第二电阻1042，误差放大器的输出端连接所述第一MOS管的控制端。

其中，PMreg可以看作多个PMsense，这多个PMsense的源极之间相互连接，漏极之间相互连接，控制端之间相互连接；

其中，电阻Rsense的输出端、电阻Rreg的输出端分别单独与MOS管PMsense，MOS管PMreg的输入端连接；

由于多个MOS管的控制端之间相互连接，因此，误差放大器可以根据第二电阻1042的出入端的电位与参考电位，输出信号控制这多个MOS管的开启程度。

其中，恒流单元1022可以为恒流电源，也可以为限流器件，比如限流二极管，在此不做具体限定。

这样，在Vout降低至超出预设范围时，第二电阻1042的出入端的电位降低，差异放大器EA1043将该点位与参考电位比较，输出的电位升高，有使调整模块中的多个MOS管的开启程度减小，从而避免限流电路输出的电位过小。

同时，由于比较器OP1034，第一控制管1035的控制，使者多个MOS管输出的电流小于阈值电流。

这样，可以在控制电路输出的电流的同时，使该电路输出的电位也位于某个范围内。

在图3所示的实施例中,更具体的PMsense可以看做检测管,由PMsense的输入端向控制模块输出检测电位，PMreg可以看做调整管，通过调整PMreg的开启状态，可以显著调整限流电路的电流。

本实施例中Rreg为N个Rsense并联，PMreg为N个PMsense并联，这样流过PMreg的电流Ireg与流过PMsense的电流Isense存在如下关系

Ireg＝N*Isense-------------------(1)

在本实施例中Rsource为M个Rsense串联，电流源Isource，电流经过Rsource从VDD流向VOUT，运算放大器正相输入端与Vsense相连，负相输入端与Vsource相连，可以看出，当调整模块输出的检测电位V1大于基准电位V2时，运算放大器输出为VDD,此时第一控制管PM1不开启；

当调整模块输出的检测电位V1等于基准电位V2时，运算放大器输出为不在是VDD,此时第一控制管PM1开启，触发限流。由于V1＝VDD-Isense*Rsense＝V2＝VDD-Isource*Rsource，且Rsource＝M*Rsense，则有Isense＝M*Isource为限流触发条件，与式子(1)联立，则有

Ireg＝M*N*Isource--------------(2)

本实施例中可以通过根据Ireg、Isource、Isense的电流大小关系，通过检测检测管的电流的方式，进行限流控制，防止调整管电流过大，发热多，烧坏调整管。而且，在本实施例中流经检测管和恒流源的电流均通过VDD流向了Vout，成为接在vout后段负载的负载电流的一部分，所以，本实施例中限流电路具有低功耗的优点。同时，由于Isense以及Isource都不增加额外功耗，因此N与M值不必取的过大，这大大的增加了电路的可匹配性，使得本发明的限流值可以做到非常精确。

说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。

以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。

对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。

Claims (8)

1.一种限流电路,其特征在于，包括：

调整模块，基准电流模块和控制模块；

所述调整模块具有第一MOS管，调整分压单元；

所述基准电流模块包括恒流单元，基准分压单元；

所述控制模块包括检测电位输入端、基准电位输入端和调整信号输出端；

所述调整分压单元的输入端形成电源第一接入端，所述控制模块的检测电位输入端和所述第一MOS管的输入端，均与所述调整分压单元的输出端连接，所述第一MOS管的输出端形成所述限流电路的输出端；

所述基准分压单元的输入端与所述调整分压单元的输入端连接，所述基准分压单元的输出端形成基准电位输出端；

所述控制模块的基准电位输入端和所述恒流单元的输入端，均与所述基准分压单元的输出端连接；

所述恒流单元的输出端与所述限流电路的输出端连接；

所述控制模块的调整信号输出端与第一MOS管的控制端连接，所述控制模块的检测电位输入端电位等于控制模块基准电位输入端电位时，减小所述第一MOS管的开启程度。

2.如权利要求1所述的限流电路，所述所述调整分压单元具有调整电阻和检测电阻，所述调整电阻和所述检测电阻的输入端连接，形成所述电源第一接入端，所述控制模块的检测电位输入端和所述第一MOS管的输入端，均与所述调整分压单元的检测电阻的输出端连接；所述第一MOS管形成检测管；

所述调整模块还具有调整管，所述调整电阻的输出端与所述调整管的输入端连接，所述调整管的输出端与所述检测管的输出端连接，形成所述限流电路的输出端。

3.如权利要求1所述的限流电路，所述基准分压单元和所述调整分压单元包括电阻；

所述基准分压单元与所述调整分压单元的电阻比值等于阈值电流与恒流单元的电流的比值。

4.如权利要求2所述的限流电路，其特征在于，所述所述调整分压单元中调整电阻的个数为N，N个所述调整电阻的输入端均向连接，N个所述调整电阻的输出端均相连接,所述调整电阻的阻值等于所述检测电阻的阻值，，所述调整模块中调整管的个数为N，N个所述调整管的输入端均相连接，N个所述调整管的输出端均相连接，N个所述调整管的控制端均相连接，N大于等于1。

5.如权利要求4所述的限流电路，其特征在于，所述基准分压模块为M个检测电阻串联组成，M大于等于1。

6.如权利要求5所述的限流电路，其特征在于，所述恒流电源的电流值为所述阈值电流的1/(M*N)。

7.如权利要求6所述的限流电路，其特征在于，所述控制模块具有比较器，第一控制管；

所述调整模块中的MOS管，以及所述第一控制管，均为P型场效应管；

所述比较器的同相输入端形成所述检测电位输入端；

所诉比较器的反相输入端形成所述基准电位输入端；

所述比较器的输出端与所述第一控制管的控制端连接，所述第一控制管的输入端与所述电源第一接入端连接，所述第一控制管的输出端形成所述控制模块的调整信号输出端与所述调整模块中的第一MOS的控制端连接。

8.如权利要求7所述的电路，其特征在于，所述电路还具有误差放大器、第一电阻、第二电阻，所述第一MOS管的输出端与所述第一电阻的输入端连接，所述第一电阻的输出端、所述第二电阻的输入端均与所述误差放大器的正相输入端连接，所述误差放大器的反相输入端形成参考电位输入端，所述误差放大器的输出端连接所述第一MOS管的控制端。