CN115275929A - 功率芯片的过流保护电路及芯片 - Google Patents

Abstract

本申请提出一种功率芯片的过流保护电路及芯片，该过流保护电路包括：接口模块，用于分别连接功率芯片和功率芯片连接的印刷电路板；过流检测模块，用于检测功率芯片的工作电流，并在工作电流大于或等于预设阈值时输出第一控制信号；断路保持模块，与过流检测模块连接，接收到第一控制信号后导通，且在接口模块上电的情况下持续导通，并输出驱动电流；驱动电路，与断路保持模块连接，且接地设置，并在驱动电流的作用下输出第二控制信号；断路开关，分别与驱动电路和接口模块连接，在第二控制信号的作用下断开，以切断功率芯片的工作电路。本申请可避免埋入式功率芯片在内部控制和保护功能失效后，造成封装结构或母板高温碳化和烧毁的现象产生。

Description

功率芯片的过流保护电路及芯片

技术领域

本申请属于集成电路技术领域，具体涉及一种功率芯片的过流保护电路及芯片。

背景技术

随着半导体技术的不断发展创新，对功率芯片(用于集成功率半导体器件的芯片，通常包括功率MOS管、及其驱动电路和控制电路)的应用和研究也不断深入和广泛。例如，功率芯片的埋入式封装结构(将电阻、电容、电感等元件甚至是芯片等，埋入到印刷电路板内部)，由于埋入式封装结构具有体积尺寸小、功率密度高等优势，已在低压、大电流输出的负载点电源产品中得到较为广泛的应用。

然而，随着埋入式功率芯片的电流等级、功率等级不断增大，芯片故障引发的短路烧毁问题也日益凸显。对于埋入式功率芯片来说，由于其为埋入式结构，易在湿热、应力等环境因素作用下发生碎裂、电迁移短路等故障。在功率芯片长时间短路的情况下，甚至会引发功率芯片及其母板(用于集成安装功率芯片的印刷电路板)高温碳化或完全烧毁等现象。

发明内容

本申请提出一种功率芯片的过流保护电路及芯片，可避免埋入式功率芯片在内部控制和保护功能失效后，造成封装结构或贴装母板高温碳化和烧毁的现象产生。

本申请第一方面实施例提出了一种一种功率芯片的过流保护电路，包括：

接口模块，用于分别连接功率芯片和所述功率芯片连接的印刷电路板；

过流检测模块，用于检测所述功率芯片的工作电流，并在所述工作电流大于或等于预设阈值时输出第一控制信号；

断路保持模块，与所述过流检测模块连接，接收到所述第一控制信号后导通，且在所述接口模块上电的情况下持续导通，并输出驱动电流；

驱动电路，与所述断路保持模块连接，且接地设置，并在所述驱动电流的作用下输出第二控制信号；

断路开关，分别与所述驱动电路和所述接口模块连接，在所述第二控制信号的作用下断开，以切断所述功率芯片的工作电路。

在本申请一些实施例中，所述接口模块至少包括第一输入端口、第二输入端口、第一输出端口及第二输出端口，分别用于连接功率芯片的输入电容正极、输入母线正极、输入电容负极及输入母线负极；且所述第一输入端口和所述第二输入端口通过公共输入线连接，所述第一输出端口和所述第二输出端口通过公共输出线连接；

所述过流检测模块与所述公共输出线连接，所述断路保持模块和所述驱动电路均分别连接所述公共输入线和所述公共输出线。

在本申请一些实施例中，所述过流检测模块包括电流采样元件和信号比较器，所述电流采样元件与所述接口模块连接；

所述信号比较器输入端分别接入所述电流采样元件两端的电压差和第一参考电压，所述信号比较器的输出端连接所述断路保持模块。

在本申请一些实施例中，还包括参考电压生成电路，所述参考电压生成电路设置于所述公共输入线和所述公共输出线之间，并与所述信号比较器的输入端连接，用于生成所述参考电压。

在本申请一些实施例中，所述参考电压生成电路包括串联的第一稳压元件和第二限流电阻，所述第一稳压元件连接所述公共输出线，所述第二限流电阻连接所述公共输入线，所述第一稳压元件和所述第二限流电阻之间的连接线与所述信号比较其的输入端连接。

在本申请一些实施例中，所述过流检测模块还包括信号放大子电路，所述信号放大子电路设置于所述信号比较器与所述公共输出线之间，用于对所述信号比较器的输入电压信号进行放大。

在本申请一些实施例中，所述信号放大子电路至少包括运算放大器，所述运算放大器的正向输入端和反向输入端一一对应连接在所述电流采样元件的两端，所述运算放大器的输出端连接所述信号比较器的输入端。

在本申请一些实施例中，所述信号放大子电路还包括反馈电阻、输入电阻及平衡电阻，所述反馈电阻设置于所述运算放大器的反向输入端和所述运算放大器的输出端之间，所述输入电阻设置于所述运算放大器的反向输入端和所述公共输出线之间，所述平衡电阻设置于所述运算放大器的正向输入端和所述公共输出线之间。

在本申请一些实施例中，所述过流检测模块还包括滤波子电路，所述滤波子电路设置于所述信号放大子电路和所述信号比较器之间，用于对所述信号比较器的输入信号进行滤波。

在本申请一些实施例中，所述滤波子电路包括滤波电阻和第一滤波电容，所述滤波电阻设置于所述运算放大器的输出端与所述信号比较器的输入端之间，所述第一滤波电容设置于所述运算放大器的负电源供电端与所述信号比较器的输入端之间。

在本申请一些实施例中，所述过流检测模块还包括稳压子电路，所述稳压子电路设置于所述公共输入线和所述接地公共性之间，并与所述运算放大器的正电源供电端连接，用于对所述运算放大器提供稳定电源。

在本申请一些实施例中，所述稳压子电路包括串联的第二稳压元件和第三限流电阻，所述第二稳压元件连接所述公共输出线，所述第三限流电阻连接所述公共输入线，所述第二稳压元件和所述第三限流电阻之间的连接线与所述运算放大器的正电源供电端连接。

在本申请一些实施例中，所述断路保持模块包括触发子电路和闩锁子电路，所述触发子电路与所述过流检测模块连接，在所述工作电流大于或等于预设阈值时，所述过流检测模块控制所述触发子电路导通；

所述闩锁子电路与所述所述驱动电路连接，在所述触发子电路的输出电流作用下，处于互锁导通状态，并向所述驱动电路输出所述驱动电流。

在本申请一些实施例中，所述触发子电路至少包括第一开关，所述第一开关的第一端与所述过流检测模块的输出端连接，所述第一开关的第二端与所述闩锁子电路连接，所述第一开关的第三端与所述接口模块连接。

在本申请一些实施例中，所述触发子电路还包括第一配置电阻和第一限流电阻，所述第一配置电阻设置于所述第一开关与所述接口模块之间；所述第一限流电阻设置于所述第一开关与所述过流检测模块和/或所述闩锁子电路之间。

在本申请一些实施例中，所述闩锁子电路至少包括第二开关、第三开关及第二配置电阻，所述第二开关的第一端与所述第三开关的第三端连接，所述第二开关的第二端和所述第三开关的第二端均与所述公共输出线连接，且所述第二开关的第二端和所述第三开关的第一端均连接所述触发子电路的输出端，所述第二开关的的第三端与所述第三开关的第三端均与所述驱动电路连接；

所述第二配置电阻至少包括一个，设置于所述所述第二开关的第三端和所述第三开关的第三端之间。

在本申请一些实施例中，所述第二配置电阻包括三个，其中一个设置于所述所述第二开关的第三端和所述第三开关的第三端之间，另外两个分别设置于所述闩锁子电路与所述接口模块之间。

在本申请一些实施例中，所述闩锁子电路还包括第二滤波电容，所述第二滤波电容的一端分别连接所述触发子电路和所述闩锁子电路，另一端接地。

在本申请一些实施例中，所述驱动电路至少包括第四开关和第五开关，所述第四开关的第一端和所述第五开关的第一端均连接所述断路保持模块，所述第四开关的第二端连接所述公共输出线，所述第四开关的第三端连接所述第五开关的第二端，所述第五开关的第三端连接所述公共输入线。

在本申请一些实施例中，所述断路开关设置于所述公共输出线上，并与所述第四开关和所述第五开关之间的连接线连接。

本申请第二方面的实施例提供了一种芯片，其上集成有第一方面所述的功率芯片的过流保护电路。

本申请实施例中提供的技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

本申请实施例提供的过流保护电路，通过接口模块连接在功率芯片和母板之间，采用过流检测模块检测功率芯片的工作电流，并在工作电流大于或等于预设阈值(说明功率芯片发生短路)时，输出能够控制断路保持模块导通的第一控制信号，断路保持模块导通后，向驱动电路输出驱动电流，驱动电路在驱动电流的作用下导通。驱动电路与断路开关连接，由于驱动电路接地设置，导通时可向断路开关输出断开的第二控制信号，在第二控制信号的作用下断路开关的电压被拉低，直至断路开关达到接地断开的状态，从而切断功率芯片的工作电路，对发生短路的功率芯片及其母板进行保护。由于断路保持模块导通后，在接口模块上电的情况下持续导通，可保持功率芯片(工作电路)的断开状态，直至接口模块掉电。如此，可有效防止由于埋入式功率芯片在内部控制和保护功能失效(例如功率芯片短路使工作电流过高直接烧毁保护元件及检测元件等)，而造成的长时间短路，继而引起功率芯片封装结构或贴装母板高温碳化和烧毁的情况发生。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本申请的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。

在附图中：

图1示出了本申请实施例提供的一种功率芯片的过流保护电路的框架示意图；

图2示出了本申请实施例提供的另一种功率芯片的过流保护电路的框架示意图；

图3示出了本申请实施例提供的一种功率芯片的过流保护电路的原理示意图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本申请的示例性实施方式。虽然附图中显示了本申请的示例性实施方式，然而应当理解，可以以各种形式实现本申请而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本申请，并且能够将本申请的范围完整的传达给本领域的技术人员。

需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本申请所属领域技术人员所理解的通常意义。

现有相关技术中，由于其为埋入式结构，易在湿热、应力等环境因素作用下发生碎裂、电迁移短路等故障。在功率芯片长时间短路的情况下，甚至会引发功率芯片及其母板高温碳化或完全烧毁等现象。

为了解决上述功率芯片及其母板高温碳化或完全烧毁的问题，本实施例研究发现，现有的埋入式功率芯片虽已集成过流保护功能，但在芯片碎裂等故障模式下，功率芯片的控制和保护功能完全失效，无法主动有效切断短路电流。

鉴于上述发现，本实施例提供了一种功率芯片的过流保护电路，如图1所示，该过流保护电路包括接口模块、过流检测模块、断路保持模块、驱动电路及断路开关U8。接口模块用于分别连接功率芯片和功率芯片连接的印刷电路板。过流检测模块用于检测功率芯片的工作电流，并在工作电流大于或等于预设阈值时输出第一控制信号。断路保持模块与过流检测模块连接，接收到第一控制信号后导通，且在接口模块上电的情况下持续导通，并输出驱动电流。驱动电路，与断路保持模块连接，且接地设置，并在驱动电流的作用下输出第二控制信号。断路开关分别与驱动电路和接口模块连接，在第二控制信号的作用下断开，以切断功率芯片的工作电路。

由于断路保持模块的短路保持作用，断路开关U8在接口模块上电的情况下，持续保持断开保护状态，直至接口模块下电。当接口模块再次上电时，若功率芯片的短路状态没有消失，则该过流保护电路继续执行上述保护动作。若功率芯片的短路状态消失，则断路保持模块不工作，驱动子电路向短路开关输出开通信号，埋入式功率芯片进入额定工作状态。

其中，功率芯片可以但不限于为集成有功率MOS管、及其驱动电路和控制电路的埋入式封装的功率芯片，其可贴装在印刷电路板(也称为母板)上，且与母板电连接。具体可用于处理器主板、T/R组件等使用低压、大电流埋入式封装负载点电源模块的产品中。

预设阈值可根据实际应用场景进行设定，通常比功率芯片的工作电流大，可以为功率芯片发生短路时的电流值，本实施例对其具体取值不作具体限定。

第一控制信号通常为电平信号，可以是高电平信号，也可以是低电平信号，可根据具体电路连接方式进行选择。

第二控制信号通常为电流信号，是在断路保持模块工作的情况下，驱动电路由于接地，而向断路开关输出的，用于拉低断路开关电压，致使断路开关断开的电流。可以理解的是，在功率芯片的工作电流低于上述预设阈值的情况下，驱动电路也可以导通，其也向断路开关输出电流信号，但此时输出的电流信号通常可以提高或保持断路开关的电压，使其处于导通状态。

断路开关可以是MOS管，且MOS管的栅极与驱动电路连接，。具体地，该MOS管可以是P型MOS管，也可以是N型MOS管，也可以是其它晶体管或开关电路(例如，包括逻辑电路和通断开关，当断路开关的输入为第二控制信号时，逻辑电路控制通断开关断开；当断路开关的输入为其它控制信号时，逻辑电路控制通断开关导通)，只要能实现上述通断功能即可，本实施例对此不做具体限定。

可以理解的是，本实施例并不限定接口模块、过流检测模块、断路保持模块、驱动电路及断路开关的具体电路结构或元件类型，只要能够实现上述功能即可。

本实施例提供的过流保护电路，通过接口模块连接在功率芯片和母板之间，采用过流检测模块检测功率芯片的工作电流，并在工作电流大于或等于预设阈值(说明功率芯片发生短路)时，输出能够控制断路保持模块导通的第一控制信号，断路保持模块导通后，向驱动电路输出驱动电流，驱动电路在驱动电流的作用下导通。驱动电路与断路开关连接，由于驱动电路接地设置，导通时可向断路开关输出断开的第二控制信号，在第二控制信号的作用下断路开关的电压被拉低，直至断路开关达到接地断开的状态，从而切断功率芯片的工作电路，对发生短路的功率芯片及其母板进行保护。

由于断路保持模块导通后，在接口模块上电的情况下持续导通，可保持功率芯片(工作电路)的断开状态，直至接口模块掉电。如此，可有效防止由于埋入式功率芯片在内部控制和保护功能失效(例如功率芯片短路使工作电流过高直接烧毁保护元件及检测元件等)，而造成的长时间短路，继而引起功率芯片封装结构或贴装母板高温碳化和烧毁的情况发生。

功率芯片通常包括输入电容，输入电容在软启动过程中可充当电源，为功率元件提供电流源，还为软启动过程中连接至母板的所有其它电路系统提供电力。另外，输入电容能还够过滤来自其它电路的噪声。功率芯片可通过输入电容与母板的输入母线连接。输入电容通常具有正极和负极，输入母线也具有正极和负极。功率芯片连接在母板上时，通常是输入电容的正极连接输入母线的正极，输入电容的负极连接输入母线的负极。且无论是输入电容的负极，还是输入母线的负极，通常均连接接地。

鉴于上述功率芯片和母板的连接关系，本实施例可将该过流保护电路设置于功率芯片本体与模板之间，接口模块至少包括第一输入端口VIN、第二输入端口VIN、第一输出端口PGND及第二输出端口LOAD_PGND，分别用于连接功率芯片的输入电容正极、输入母线正极、输入电容负极及输入母线负极；且第一输入端口和第二输入端口通过公共输入线连接，第一输出端口和第二输出端口通过公共输出线连接；过流检测模块与公共输出线连接，断路保持模块和驱动电路均分别连接公共输入线和公共输出线。

本实施例通过设置两个输入端口和两个输出端口，分别连接功率芯片的输入电容正、负极，以及母板的输入母线正、负极，从而将该过流保护电路有效设置功率芯片与母板之间，使得断路开关断开时可有效切断功率芯片的工作电流。且本实施例通过在第一输入端口和第二输入端口之间设置公共输入线，在第一输出端口和第二输出公共输出线，更有利于过流检测模块、断路保持模块、驱动电路及断路开关等部件与该接口模块连接。尤其断路开关可设置在公共输出线上，以保证其能够有效切断功率芯片的工作电路。

在一些实施例中，如图2和图3所示过流检测模块可包括电流采样元件15和信号比较器U2，电流采样元件15与接口模块连接。信号比较器U2输入端分别接入电流采样元件15两端的电压差和第一参考电压，信号比较器U2的输出端连接触发子电路。如此，将电流采样元件15直接与接口模块连接，功率芯片将其工作电流传输至与母板时，电流采样元件15便可准确采集功率芯片的工作电流，电流采样元件15两端的电压差也可准确反映功率芯片的工作流，从而可提高过流检测模块的检测准确性，提高该过流保护电路的可靠性。

如图3所示，该电流采样元件15可以为电阻元件，当然也可以是电流传感器。磁阻元件等其他能够进行电流采样的元件。其具体可设置于公共输出线上，并靠近接口模块的负载端(第二输出端口)，以能够准确采集功率芯片的工作电流。

对于上述参考电压，本实施例的过流保护电路还包括参考电压生成电路，参考电压生成电路设置于公共输入线和公共输出线之间，并与信号比较器U2的输入端连接，用于生成参考电压。如此，可根据需要生成所需参考电压，提高该过流保护电路的灵活性和实用性。

具体地，参考电压生成电路包括串联的第一稳压元件U9和第二限流电阻R5，第一稳压元件U9连接公共输出线，第二限流电阻R5连接公共输入线，第一稳压元件U9和第二限流电阻R5之间的连接线与信号比较其的输入端连接。如此，通过第一稳压元件U9和第二限流电阻R5，可以向信号比较器U2输出所需要的参考电压。且可根据需要调整第二限流电阻R5的值，以获得不同的参考电压，提高该过流保护电路的通用性和灵活性。

其中，第一稳压元件U9可以点不限于为稳压管(例如齐纳管)。第二限流电阻R5也可以采用其它限流元件，只要能起到限流作用即可。

可以理解的是，该参考电压也可以是信号比较器U2预置的参考电压(信号比较器U2本申请具有产生参考电压的电路)，本实施例对此不做具体限定。

在另一些实施例中，过流检测模块还包括信号放大子电路，信号放大子电路设置于信号比较器U2与公共输出线之间，用于对信号比较器U2的输入电压信号进行放大，以增强输入电压信号，获得更合适的信号比较器U2输入电压。

如图3，信号放大子电路至少包括运算放大器U1，运算放大器U1的正向输入端和反向输入端一一对应连接在电流采样元件15的两端，运算放大器U1的输出端连接信号比较器U2的输入端。

本实施例将运算放大器U1的正向输入端和反向输入端一一对应连接在电流采样元件15的两端，可以准确获得电流采样元件15采集的电流信号，从而向信号比较器U2输出更为准确的输入电压，使得该过流检测模块的检测结果更加准确，提高该过流保护电路的安全性和可靠性。

进一步地，信号放大子电路还包括反馈电阻R1、输入电阻R2及平衡电阻R3，反馈电阻R1设置于运算放大器U1的反向输入端和运算放大器U1的输出端之间，用于反馈运算放大器U1的输出信号。输入电阻R2设置于运算放大器U1的反向输入端和公共输出线之间，用于配置运算放大器U1的输入电压。平衡电阻R3设置于运算放大器U1的正向输入端和公共输出线之间，用于和输入电阻R2进行平衡，使运算放大器U1额两个输入端电压相等。如此，通过设置反馈电阻R1、输入电阻R2及平衡电阻R3，使得该信号放大子电路更加稳定、可靠。

在另一些实施例中，过流检测模块还包括滤波子电路，滤波子电路设置于信号放大子电路和信号比较器U2之间，用于对信号比较器U2的输入信号进行滤波，可以去掉采集的电流信号中的噪声，进一步提高电流检测准确性。

具体地，滤波子电路包括滤波电阻R4和第一滤波电容C1，滤波电阻R4设置于运算放大器U1的输出端与信号比较器U2的输入端之间，第一滤波电容C1设置于运算放大器U1的负电源供电端与信号比较器U2的输入端之间。如此，在运算放大器U1和信号比较器U2之间分别设置滤波电阻R4和第一滤波电容C1，可实现对运算放大器U1向信号比较器U2输出的信号进行滤波、去燥的目的。

在另一些实施例中，过流检测模块还包括稳压子电路，稳压子电路设置于公共输入线和公共输出线之间，并与运算放大器U1的正电源供电端连接，用于对运算放大器U1提供稳定电源，以进一步提高该过流检测模块的稳定性和准确性。

具体地，稳压子电路包括串联的第二稳压元件U10和第三限流电阻R6，第二稳压元件U10连接公共输出线，第三限流电阻R6连接公共输入线，第二稳压元件U10和第三限流电阻R6之间的连接线与运算放大器U1的正电源供电端连接。如此，通过第二稳压元件U10和第三限流电阻R6，可以向运算放大器U1输出所需要的参考电压。且可根据需要调整第四年限流电阻的值，以获得不同的参考电压，进一步提高该过流保护电路的通用性和灵活性。

其中，第二稳压元件U10可以点不限于为稳压管(例如齐纳管)。第三限流电阻R6也可以采用其它限流元件，只要能起到限流作用即可。

在另一些实施例中，断路保持模块可包括触发子电路和闩锁子电路，触发子电路与过流检测模块连接，在工作电流大于或等于预设阈值时，过流检测模块控制触发子电路导通；闩锁子电路与驱动电路连接，在触发子电路的输出电流作用下，处于互锁导通状态，并向驱动电路输出驱动电流。

本实施例中触发子电路作为该断路保持模块的触发开关，当该触发子电路导通时，使闩锁子电路导通，触发该断路保持模块的断路保持功能。闩锁子电路具有互锁导通功能，即导通后由于其电子元器件(通常我开关元件)的闩锁机制(可以但不限于，两个电子元件相互控制导通，在两个电子元件都导通后，彼此控制，则一直处于导通状态)，而维持导通状态(直到该过流保护电路的输入端口下电)，从而实现了该断路保持模块的断路保持功能。

具体地，触发子电路可至少包括第一开关U3，第一开关U3的第一端与过流检测模块的输出端连接，第一开关U3的第二端与闩锁子电路连接，第一开关U3的第三端与接口模块连接。如此，通过设置该第一开关U3，当过流检测模块检测到功率芯片的工作电流小于预设阈值时，过流检测模块输出其它控制信号(例如低电平信号)，无法使第一开关U3导通。当过流检测模块检测到功率芯片的工作电流大于或等于预设阈值时，过流检测模块输出第一控制信号(例如高电平信号)，使第一开关U3导通，从而实现触发子电路的触发开关作用。

如图3所示，第一开关U3可以但不限于为三极管，其基极(图3中引脚1)连接过流检测模块的输出端，发射极(图3中引脚3)与接口模块的一个输入端口连接，集电极(图3中引脚2)与接口模块的一个输出端口连接。如此，在功率芯片短路的情况下，信号比较器U2的输入端电压大于参考电压，输出的第一控制信号可为高电平信号，该高电平信号作用在第一开关U3的基极，将第一开关U3导通。

进一步地，触发子电路还包括第一配置电阻和第一限流电阻，第一配置电阻R8设置于第一开关U3与接口模块之间；第一限流电阻R7和/或R13设置于第一开关U3和/或与过流检测模块和/或闩锁子电路之间。

在设计电路时，通常会考虑每个电子元件的额定电压，为电子元件配置相应的工作电压，采取的配置方式通常为添加各种电阻(有时也可能是电容、电感等元件)，该电阻即可成为配置电阻。限流电阻则顾名思义，即为限定电流而设置的电阻。

如图3所示，本实施例的第一配置电阻R8可设置于第一开关U3的基极与公共输入线之间。第一限流电阻可包括两个(R7和R13)，一个设置在信号比较强的输出端和第一开关U3的基极之间，另一个设置在第一开关U3与闩锁子电路之间。

另外，还可以在触发子电路和闩锁子电路之间设置限流电阻R11，以调节闩锁子电路的输入电压。

在另一些实施例中，闩锁子电路至少包括第二开关U4、第三开关U5及第二配置电阻，第二开关U4的第一端与第三开关U5的第三端连接，第二开关U4的第二端和第三开关U5的第二端均与公共输出线连接，且第二开关U4的第二端和第三开关U5的第一端均连接触发子电路的输出端；第二配置电阻至少包括一个，设置于第二开关U4的第三端和第三开关U5的第三端之间，第二开关U4的的第三端与第三开关U5的第三端均与驱动电路连接。

具体地，第二配置电阻可包括三个，分别为图3中的电阻R9、电阻R10及电阻R14。其中，电阻R10设置于第二开关U4的第三端和第三开关U5的第三端之间，电阻R9和电阻R14分别设置于闩锁子电路与接口模块之间。

与第一开关U3的原理类似，如图3所示，这里第二开关U4和第三开关U5均可以为三极管，第二开关U4的基极(图3中引脚1)连接第三开关U5的集电极(图3中引脚3)，第二开关U4的发射极(图3中引脚3)与接口模块连接，第二开关U4的集电极(图3中引脚2)分别与触发子电路的输出端和公共输出线连接。第三开关U5的基极(图3中引脚1)与触发子电路的输出端连接，第三开关U5的发射极(图3中引脚2)与公共输出线连接。从而实现第二开关U4和第三开关U5的互锁导通功能。

可以理解的是，第二开关U4和第三开关U5为三极管只是本实施例的一种实施方式，本实施例并不以此为限，只要能实现上述开关功能即可。例如，也可以MOS管，或者由逻辑电路和二极管等组成的能够实现上述开关功能的电路。

在另一些实施例中，闩锁子电路还包括第二滤波电容C2，第二滤波电容C2的一端分别连接触发子电路和闩锁子电路，另一端接地。

在另一些实施例中，上述驱动电路至少包括第四开关U6和第五开关U7，第四开关U6的第一端和第五开关U7的第一端均连接断路保持模块，第四开关U6的第二端连接公共输出线，第四开关U6的第三端连接第五开关U7的第二端，第五开关U7的第三端连接公共输入线。

与第一开关U3的原理类似，如图3所示，这里第四开关U6和第五开关U7也均可以为三极管，第四开关U6的基极(图3中引脚1)和第五开关U7基极(图3中引脚1)，均连接触发子电路的输出端，即第三开关U5的集电极(图3中引脚3)。第四开关U6的发射极(图3中引脚2)连接第五开关U7的发射极(图3中引脚3)，第四开关U6的集电极(图3中引脚3)连接公共输入线。第五开关U7的集电极(图3中引脚2)与公共输出线连接。

相应地，断路开关U8设置在公共输出线上时，断路开关U8的源极和漏极分别连接公共输出线，断路开关U8的栅极与第四开关U6和第五开关U7之间的连接线连接，以保证第四开关U6和第五开关U7均能与断路开关U8连接。具体地，当功率芯片短路时，断路保持模块工作，第四开关U6和第五开关U7互锁导通，由于第四开关U6连接公共输出线(接地)，可向断路开关U8发送使其断开的第二控制信号。当功率芯片正常工作时，断路保持模块不工作，第五开关U7与公共输入线连接，使其导通，可以向断路开关U8发送使其导通的控制信号。

另外，在断路开关U8的栅极与驱动电路之间可设置限流电阻R12，以调节断路开关U8的输入电压。

基于上述功率芯片的过流保护电路相同的构思，本实施例还提供一种芯片，其上集成有上述任一实施方式的功率芯片的过流保护电路。

本实施例提供的芯片，基于上述功率芯片的过流保护电路相同的构思，故至少能够实现上述功率芯片的过流保护电路能够实现的有益效果，在此不再赘述。

应该注意的是上述实施例对本申请进行说明而不是对本申请进行限制，并且本领域技术人员在不脱离所附权利要求的范围的情况下可设计出替换实施例。在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的元件或步骤。位于元件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的元件。本申请可以借助于包括有若干不同元件的硬件以及借助于适当编程的计算机来实现。在列举了若干装置的单元权利要求中，这些装置中的若干个可以是通过同一个硬件项来具体体现。单词第一、第二、以及第三等的使用不表示任何顺序。可将这些单词解释为名称。

以上，仅为本申请较佳的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (21)

1.一种功率芯片的过流保护电路，其特征在于，包括：

接口模块，用于分别连接功率芯片和所述功率芯片连接的印刷电路板；

过流检测模块，用于检测所述功率芯片的工作电流，并在所述工作电流大于或等于预设阈值时输出第一控制信号；

断路保持模块，与所述过流检测模块连接，接收到所述第一控制信号后导通，且在所述接口模块上电的情况下持续导通，并输出驱动电流；

驱动电路，与所述断路保持模块连接，且接地设置，并在所述驱动电流的作用下输出第二控制信号；

断路开关，分别与所述驱动电路和所述接口模块连接，在所述第二控制信号的作用下断开，以切断所述功率芯片的工作电路。

2.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述接口模块至少包括第一输入端口、第二输入端口、第一输出端口及第二输出端口，分别用于连接功率芯片的输入电容正极、输入母线正极、输入电容负极及输入母线负极；且所述第一输入端口和所述第二输入端口通过公共输入线连接，所述第一输出端口和所述第二输出端口通过公共输出线连接；

所述过流检测模块与所述公共输出线连接，所述断路保持模块和所述驱动电路均分别连接所述公共输入线和所述公共输出线。

3.根据权利要求2所述的电路，其特征在于，所述过流检测模块包括电流采样元件和信号比较器，所述电流采样元件与所述接口模块连接；

所述信号比较器输入端分别接入所述电流采样元件两端的电压差和第一参考电压，所述信号比较器的输出端连接所述断路保持模块。

4.根据权利要求3所述的电路，其特征在于，还包括参考电压生成电路，所述参考电压生成电路设置于所述公共输入线和所述公共输出线之间，并与所述信号比较器的输入端连接，用于生成所述参考电压。

5.根据权利要求4所述的电路，其特征在于，所述参考电压生成电路包括串联的第一稳压元件和第二限流电阻，所述第一稳压元件连接所述公共输出线，所述第二限流电阻连接所述公共输入线，所述第一稳压元件和所述第二限流电阻之间的连接线与所述信号比较其的输入端连接。

6.根据权利要求4所述的电路，其特征在于，所述过流检测模块还包括信号放大子电路，所述信号放大子电路设置于所述信号比较器与所述公共输出线之间，用于对所述信号比较器的输入电压信号进行放大。

7.根据权利要求6所述的电路，其特征在于，所述信号放大子电路至少包括运算放大器，所述运算放大器的正向输入端和反向输入端一一对应连接在所述电流采样元件的两端，所述运算放大器的输出端连接所述信号比较器的输入端。

8.根据权利要求7所述的电路，其特征在于，所述信号放大子电路还包括反馈电阻、输入电阻及平衡电阻，所述反馈电阻设置于所述运算放大器的反向输入端和所述运算放大器的输出端之间，所述输入电阻设置于所述运算放大器的反向输入端和所述公共输出线之间，所述平衡电阻设置于所述运算放大器的正向输入端和所述公共输出线之间。

9.根据权利要求7所述的电路，其特征在于，所述过流检测模块还包括滤波子电路，所述滤波子电路设置于所述信号放大子电路和所述信号比较器之间，用于对所述信号比较器的输入信号进行滤波。

10.根据权利要求9所述的电路，其特征在于，所述滤波子电路包括滤波电阻和第一滤波电容，所述滤波电阻设置于所述运算放大器的输出端与所述信号比较器的输入端之间，所述第一滤波电容设置于所述运算放大器的负电源供电端与所述信号比较器的输入端之间。

11.根据权利要求7所述的电路，其特征在于，所述过流检测模块还包括稳压子电路，所述稳压子电路设置于所述公共输入线和所述接地公共性之间，并与所述运算放大器的正电源供电端连接，用于对所述运算放大器提供稳定电源。

12.根据权利要求11所述的电路，其特征在于，所述稳压子电路包括串联的第二稳压元件和第三限流电阻，所述第二稳压元件连接所述公共输出线，所述第三限流电阻连接所述公共输入线，所述第二稳压元件和所述第三限流电阻之间的连接线与所述运算放大器的正电源供电端连接。

13.根据权利要求2所述的电路，其特征在于，所述断路保持模块包括触发子电路和闩锁子电路，所述触发子电路与所述过流检测模块连接，在所述工作电流大于或等于预设阈值时，所述过流检测模块控制所述触发子电路导通；

所述闩锁子电路与所述所述驱动电路连接，在所述触发子电路的输出电流作用下，处于互锁导通状态，并向所述驱动电路输出所述驱动电流。

14.根据权利要求13所述的电路，其特征在于，所述触发子电路至少包括第一开关，所述第一开关的第一端与所述过流检测模块的输出端连接，所述第一开关的第二端与所述闩锁子电路连接，所述第一开关的第三端与所述接口模块连接。

15.根据权利要求14所述的电路，其特征在于，所述触发子电路还包括第一配置电阻和第一限流电阻，所述第一配置电阻设置于所述第一开关与所述接口模块之间；所述第一限流电阻设置于所述第一开关与所述过流检测模块和/或所述闩锁子电路之间。

16.根据权利要求13所述的电路，其特征在于，所述闩锁子电路至少包括第二开关、第三开关及第二配置电阻，所述第二开关的第一端与所述第三开关的第三端连接，所述第二开关的第二端和所述第三开关的第二端均与所述公共输出线连接，且所述第二开关的第二端和所述第三开关的第一端均连接所述触发子电路的输出端，所述第二开关的的第三端与所述第三开关的第三端均与所述驱动电路连接；

所述第二配置电阻至少包括一个，设置于所述所述第二开关的第三端和所述第三开关的第三端之间。

17.根据权利要求16所述的电路，其特征在于，所述第二配置电阻包括三个，其中一个设置于所述所述第二开关的第三端和所述第三开关的第三端之间，另外两个分别设置于所述闩锁子电路与所述接口模块之间。

18.根据权利要求16所述的电路，其特征在于，所述闩锁子电路还包括第二滤波电容，所述第二滤波电容的一端分别连接所述触发子电路和所述闩锁子电路，另一端接地。

19.根据权利要求2所述的电路，其特征在于，所述驱动电路至少包括第四开关和第五开关，所述第四开关的第一端和所述第五开关的第一端均连接所述断路保持模块，所述第四开关的第二端连接所述公共输出线，所述第四开关的第三端连接所述第五开关的第二端，所述第五开关的第三端连接所述公共输入线。

20.根据权利要求19所述的电路，其特征在于，所述断路开关设置于所述公共输出线上，并与所述第四开关和所述第五开关之间的连接线连接。

21.一种芯片，其特征在于，其上集成有权利要求1-20任一项所述的功率芯片的过流保护电路。

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