CN113359063B - 带接反保护的开路检测电路 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种带接反保护的开路检测压电路，包括防接反PMOS管、耗尽型NMOS管、负压产生电路；低导通电压PMOS管产生耗尽型NMOS管漏端电压VD，用来控制电路整体的通断；耗尽型NMOS管产生源端电压VS经负载调整输出电压；负压产生电路产生耗尽型NMOS管栅端电压VG控制耗尽型NMOS管的导通与截止。本发明采用低导通电压PMOS管，适用于输入电压较低的场合。采用了低导通电压PMOS管，避免了因开路检测电路模块电源反接电流过大而出现芯片烧毁。采用了耗尽型NMOS管，解决芯片在RL为5kΩ～500kΩ范围内，GND开路后VOUT输出电压值小于4.75V的问题。

Description

带接反保护的开路检测电路
技术领域
本发明涉及电路技术领域，具体地，涉及一种带接反保护的开路检测电路。
背景技术
开路检测电路是模拟集成电路中一个十分重要的子模块，被广泛应用于高精度AD/DA转换器、电源管理芯片、传感器等集成电路中。该类芯片在实际工作中，需要对其负载状态进行实时监控，当负载发生开路故障时，开关检测电路需要及时向系统发出预警信号.针对负载当前的状态进行开路检测，并避免芯片由于开路被损坏。
当外部输入出现反接情况时，开路检测电路模块可能会出现反接电流过大的情况，引起芯片的损坏，需要加入接反保护电路模块，参照图1，传统接反保护电路使用一个二极管来实现单向导电，但此种电路需要考虑二极管的反向耐压值和正向电流值。这些因素都限制了传统开路检测电路在各种场合中的应用。另一方面，参照图2，传统的开路检测电路的基本原理是，通过检测开关导通期间负载的状态来判断是否出现开路，常用方法是测量开关中的负载电流.另外一种测量负载电流的方法是采用一个与主功率开关管成比例的感应MOS管，将负载电流按设定好的比例镜像后进行检测，这种方法虽然不会给负载支路带来额外的电压降，但是对于很小的负载电流，镜像复制的精度会大大下降，产生的误差可能会很大，从而降低负载开路检测电路的可靠性。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种带接反保护的开路检测电路。
根据本发明提供的一种带接反保护的开路检测电路，包括防接反PMOS管、耗尽型NMOS管以及负压产生电路，其中：
所述防接反PMOS的输入为外部输入电压VIN，并输出电压信号VD至耗尽型NMOS管；
所述耗尽型NMOS管的输入为负压产生电路输出电压VG，输出信号VS经调节输出电压VOUT；
所述负压产生电路的输入电压信号EN为使能信号，负压产生电路的输出电压VG控制耗尽型NMOS管通断。
优选地，所述防接反PMOS管包括低导通电压PMOS管PM1，其中：
所述低导通电压PMOS管PM1的栅极与源极与耗尽型NMOS管连接，漏极与外部输入电压VIN连接。
优选地，所述耗尽型NMOS管包括NMOS管NM1、电阻R1以及电阻R2，其中：
所述NMOS管NM1的栅极连接电阻R1的一端，NMOS管NM1的漏极连接电阻R1的另一端、第一NMOS管NM1的栅极和漏极，NMOS管NM1的源极连接电阻R2的一端。
优选地，所述PMOS管PM1的栅极、源极与耗尽型NMOS管的漏极相连构成二极管结构。
优选地，出现反接情况时，PMOS管PM1栅极、源极短接使其源漏端电压大于0时，检测电路处于截止状态；
未出现反接情况时，PMOS管PM1源漏端电压小于0并且其绝对值大于PM1体二极管正向导通压降时，体二极管导通。
优选地，第一NMOS管NM1的栅极连接负压产生电路模块的输出电压VG，芯片正常工作时，负压产生电路输出负压使NM1截止，芯片发生开路时，负压产生电路模块失效，第一PMOS管PM1的输出电压VD经第一电阻R1产生电压VG使第一NMOS管NM1导通。
优选地，NM1源端电压经第二电阻R2将输出电压VOUT拉高使输出电压VOUT不低于4.75V。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
避免开路检测电路模块电源反接电流过大引起芯片烧毁，同时引入负压产生电路用来实现芯片正常工作时关闭开路检测，进一步避免了不必要的损耗。
1.本发明由于采用了防接反电路结构，从而避免了开路检测电路模块电源反接电流过大引起芯片烧毁。
2.本发明由于采用了负压产生电路用来实现芯片正常工作时关闭开路检测，从而进一步避免了不必要的损耗。
3.本发明由于采用了耗尽型NMOS管管NM1，在电路开路时，NM1导通将VOUT拉高解决了输出电压低于4.75V的问题。
4.本发明由于采用了低导通电压PMOS管组成反接保护电路，更适用于输入电压较低的场合。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1是传统反接保护电路原理图。
图2是传统负载开路检测原理图。
图3是本发明的结构框图。
图4是本发明的电路原理图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。
如图3和图4，本发明提供了一种带接反保护的开路检测电路，包括：防接反PMOS管、耗尽型NMOS管、负压产生电路；其中：所述防接反PMOS管用于避免开路检测电路模块电源反接电流过大引起芯片烧毁，防接反PMOS管设有一个输入端，连接外部输入电压VIN,设有一个输出端输出耗尽型NMOS管漏端电压VD；耗尽型NMOS管用于实现开路的检测和输出电压VOUT的调节，耗尽型NMOS管设有一个输入端，连接防接反PMOS管的输出电压VD，设有一个输出端输出电压VS经电阻R2调节输出电压VOUT；负压产生电路用于实现芯片正常工作时关闭开路检测，负压产生电路设有两个输入端，一端连接使能信号EN，一端接地，设有一个输出端输出电压VG控制耗尽型NMOS管的导通与截止。该模块输入电压信号EN为该模块使能信号，芯片正常工作时，该模块输出负压信号VG至耗尽型NMOS管使其截止，芯片的GND开路，负压产生电路功能失效，开路检测开启，耗尽型NM1导通将VOUT拉高。
低导通电压PMOS管产生耗尽型NMOS管漏端电压VD，用来控制电路整体的通断；耗尽型NMOS管产生源端电压VS经负载R2调整输出电压；负压产生电路产生耗尽型NMOS管栅端电压VG控制耗尽型NMOS管的导通与截止。本发明采用低导通电压PMOS管，适用于输入电压较低的场合。采用了低导通电压PMOS管，避免了因开路检测电路模块电源反接电流过大而出现芯片烧毁。采用了耗尽型NMOS管，解决芯片在RL为5kΩ～500kΩ范围内，GND开路后VOUT输出电压值小于4.75V的问题。
参照图4，上述防接反PMOS管包括一个PMOS管PM1，其中：所述第一PMOS管PM1的栅极与源极与耗尽型NMOS管的漏极相连构成二极管结构，其源极与外部高压输入电压VIN相连。
当出现反接情况时，第一PMOS管PM1栅极与源极短接可使其源漏端电压大于0时，处于截止状态；未出现反接情况时，其源漏端电压小于0并且其绝对值大于PM1体二极管正向导通压降时，体二极管导通。
参照图4，所述耗尽型NMOS管包括一个NMOS管NM1和两个电阻R1和R2，其中：所述第一NMOS管NM1，其栅极连接第一电阻R1的一端，其漏极连接第一电阻R1的另一端和第一NMOS管NM1的栅极和漏极，源极连接第二电阻R2的一端。
第一NMOS管NM1的栅极连接负压产生电路模块的输出电压VG，芯片正常工作时，负压产生电路输出负压使NM1截止，芯片发生开路时，负压产生电路模块失效，第一PMOS管PM1的输出电压VD经第一电阻R1产生电压VG使第一NMOS管NM1导通，NM1源端电压经第二电阻R2将输出电压VOUT拉高使输出电压VOUT不低于4.75V。
本发明解决了开路检测电路模块电源反接电流过大，芯片烧毁问题及芯片在RL为5kΩ～500kΩ范围内，GND开路后VOUT输出电压值小于4.75V的问题。
在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims (3)

1.一种带接反保护的开路检测电路，其特征在于，包括防接反PMOS管、耗尽型NMOS管以及负压产生电路，其中：
所述防接反PMOS的输入为外部输入电压VIN，并输出电压信号VD至耗尽型NMOS管；
所述耗尽型NMOS管的输入为负压产生电路输出电压VG，输出信号VS经调节输出电压VOUT；
所述负压产生电路的输入电压信号EN为使能信号，负压产生电路的输出电压VG控制耗尽型NMOS管通断；
所述防接反PMOS管包括低导通电压PMOS管PM1，其中：
所述低导通电压PMOS管PM1的栅极与源极与耗尽型NMOS管连接，漏极与外部输入电压VIN连接；
所述耗尽型NMOS管包括NMOS管NM1、电阻R1以及电阻R2，其中：
所述NMOS管NM1的栅极连接电阻R1的一端，NMOS管NM1的漏极连接电阻R1的另一端、低导通电压PMOS管PM1的栅极和漏极，NMOS管NM1的源极连接电阻R2的一端；
NMOS管NM1的栅极连接负压产生电路模块的输出电压VG，芯片正常工作时，负压产生电路输出负压使NM1截止，芯片发生开路时，负压产生电路模块失效，低导通电压PMOS管PM1的输出电压VD经第一电阻R1产生电压VG使NMOS管NM1导通；
NM1源端电压经第二电阻R2将输出电压VOUT拉高使输出电压VOUT不低于4.75V。
2.根据权利要求1提供的一种带接反保护的开路检测电路，其特征在于，所述PMOS管PM1的栅极、源极与耗尽型NMOS管的漏极相连构成二极管结构。
3.根据权利要求2提供的一种带接反保护的开路检测电路，其特征在于，
出现反接情况时，PMOS管PM1栅极、源极短接使其源漏端电压大于0时，检测电路处于截止状态；
未出现反接情况时，PMOS管PM1源漏端电压小于0并且其绝对值大于PM1体二极管正向导通压降时，体二极管导通。
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