CN204559110U - 基于集成电路的供电过流保护电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于集成电路的供电过流保护电路，包括依次电连接的电流检测电路、控制芯片以及开关电路，电流检测电路的输入端与供电电源连接，开关电路的输出端与集成电路连接，电流检测电路检测供电电流是否异常并将检测结果输出至控制芯片，控制芯片根据检测结果输出高低电平以打开或关闭开关电路进而导通或切断供电电源对集成电路的供电。与现有技术相比，本实用新型基于集成电路的供电过流保护电路通过设置开关电路，提高了保护电路的可靠性，同时通过控制芯片代替现有技术中的运算放大器、稳压管以及比较器等，减少了所需元件的数量，降低了成本，且控制芯片相对于运算放大器的灵敏度较低，能有效降低误动作的几率。

Description

基于集成电路的供电过流保护电路

技术领域

本实用新型涉及一种过流保护电路，更具体的涉及一种基于集成电路的供电过流保护电路。

背景技术

随着半导体集成电路技术的不断发展，新颖的制造技术支持着更小的特征尺寸，更复杂的器件结构在半导体芯片中出现。现代电子设备的元器件密度、工作速度、集成电路规模的逐渐增加，以及应用环境越来越复杂，不可避免的会带来一些负面的影响。集成电路作为电子设备的关键器件，对其工作性能的可靠性提出了更高的要求。一般情况下，集成电路发生故障后，其供电电流会突然增加。故障的原因有如下几种：1、外部环境的电磁干扰；2、上电瞬间的电流尖峰干扰；3、静电放电(ESD)干扰等。而电流的激增可能会使集成电路的局部温度上升，造成不可恢复的损坏。

为解决上述问题，现有的集成电路供电过流保护方案主要有以下两种：第一种方案如图1a所示，供电电源U0为集成电路IC供电时，在供电电路中接入PTC热敏电阻R0，利用PTC热敏电阻R0的正温度系数特性起到保护作用，若供电电流变大，PTC热敏电阻R0的阻值也随之变大，进而起到限流作用；第二中方案如图1b所示，供电电源U0为集成电路IC供电时，在供电电路中接入电流检测电阻RS，并通过运算放大器U1监控电流检测电阻RS的电压，然后通过比较器U2比较运算放大器U1的输出以及稳压管DZ设置的电压并根据比较结果导通或切断供电电流，具体的，当供电电流增大到一定程度时，比较器U2自动输出驱动信号使开关管闭合，停止给集成电路供电，进而实现过流保护。上述第一种方案电路结构简单，能起到一定的保护作用，但可靠性不高，当集成电路受到干 扰而导致供电电流突增时，PTC热敏电阻发热比较慢，可能在其阻值变大之前，集成电路已经受到损害，且PTC热敏电阻并没有完全切断供电电路，可能会为损坏集成电路埋下隐患；而第二种方案虽然电流检测精度高，检测速度快且能自动切断供电电流，但其所需的元器件比较多，成本较高，且比较器的动作快，容易受到干扰而出现误动作。

因此，急需一种基于集成电路的供电过流保护电路来克服上述缺陷。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种基于集成电路的供电过流保护电路，以提高供电保护电路的可靠性，且减少使用的元件，降低成本，并降低误操作的几率。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种基于集成电路的供电过流保护电路，包括依次电连接的电流检测电路、控制芯片以及开关电路，所述电流检测电路的输入端与供电电源连接，所述开关电路的输出端与集成电路连接，所述电流检测电路检测所述供电电流是否异常并将检测结果输出至所述控制芯片，所述控制芯片根据所述检测结果输出高低电平以打开或关闭所述开关电路进而导通或切断所述供电电源对所述集成电路的供电。

与现有技术相比，本实用新型基于集成电路的供电过流保护电路包括依次电连接的电流检测电路、控制芯片以及开关电路，其中电流检测电路的输入端与供电电源连接，开关电路的输出端与集成电路连接，工作时，电流检测电路检测供电电流是否异常并将检测结果输出至控制芯片，当检测结果为高电平时，控制芯片输出高电平而关闭开关电路，此时切断供电电源，反之，当检测结果为低电平时，控制芯片输出低电平而打开开关电路，此时供电电源为集成电路供电，而通过设置开关电路，提高了保护电路的可靠性，同时通过控制芯片代替现有技术中的运算放大器、稳压管以及比较器等，减少了所需元件的数量，降低了成本，且控制芯片相对于运算放大器的灵敏度较低，能有效降低误动作的几率。

较佳地，所述电流检测电路包括电流检测电阻R1和三极管Q1，所述电流检测电阻R1的一端与所述供电电源以及所述三极管Q1的发射极连接，所述电流检测电阻R1的另一端与所述开关电路以及所述三极管Q1的基极连接，所述三极管Q1的集电极与所述控制芯片的输入脚连接。

较佳地，所述开关电路为MOS管开关电路。

较佳地，所述MOS管开关电路包括MOS管Q2、电阻R2以及电阻R3，所述电阻R2的一端与所述控制芯片的输出脚连接，所述电阻R2的另一端与所述电阻R3的一端以及所述MOS管Q2的栅极连接，所述电阻R3的另一端与所述MOS管Q2的源极连接，所述MOS管Q2的漏极与所述集成电路连接，所述控制芯片输出低电平时所述MOS管Q2导通且所述控制芯片输出高电平时所述MOS管Q2截止。

较佳地，所述控制芯片为单片机MC9S08DZ60MLH，所述单片机MC9S08DZ60MLH的脚1为输入脚，所述单片机MC9S08DZ60MLH的脚48为输出脚。

较佳地，所述基于集成电路的供电过流保护电路还包括滤波电路，所述滤波电路与所述电流检测电路的输出端连接以降低干扰信号对所述检测结果的影响。

较佳地，所述滤波电路包括电阻R4和电容C1，所述电阻R4连接于所述电流检测电路以及所述控制芯片之间，所述控制芯片的输入脚与所述电容C1的一端连接，所述电容C1的另一端接地。

通过以下的描述并结合附图，本实用新型将变得更加清晰，这些附图用于解释本实用新型的实施例。

附图说明

图1a为现有技术中第一种集成电路供电过流保护方案的电路图。

图1b为现有技术中第二种集成电路供电过流保护方案的电路图。

图2为本实用新型基于集成电路的供电过流保护电路的结构框图。

图3为图2中基于集成电路的供电过流保护电路一实施例的电路图。

图4为本实用新型基于集成电路的供电过流保护电路另一实施例的电路图。

图5为供电电流、控制芯片的输入信号与输出信号之间的时序图。

具体实施方式

现在参考附图描述本实用新型的实施例，附图中类似的元件标号代表类似的元件。本实用新型提供了一种基于集成电路的供电过流保护电路，其通过设置开关电路提高了保护电路的可靠性，同时通过控制芯片代替现有技术中的运算放大器、稳压管以及比较器等，减少了所需元件的数量，降低了成本，且控制芯片相对于运算放大器的灵敏度较低，能有效降低误动作的几率。

请参考图2，本实用新型基于集成电路的供电过流保护电路100包括依次电连接的电流检测电路12、控制芯片14以及开关电路16，电流检测电路12的输入端与供电电源10的正输出连接，开关电路16的输出端与集成电路18连接，电流检测电路12检测电路中的供电电流是否异常并将检测结果输出至控制芯片14，控制芯片14根据检测结果输出高低电平以导通或截止开关电路16进而导通或切断供电电源10对集成电路18的供电。

再请参考图3，电流检测电路12包括电流检测电阻R1和三极管Q1，三极管Q1为PNP型三极管，电流检测电阻R1的一端与供电电源10以及三极管Q1的发射极连接，电流检测电阻R1的另一端与开关电路16以及三极管Q1的基极连接，三极管Q1的集电极与控制芯片14的输入脚连接，即三极管Q1的基极与发射极之间的电压为电流检测电阻R1两端的电压。本实施例中控制芯片14为单片机MC9S08DZ60MLH，单片机MC9S08DZ60MLH的脚1为输入脚，单片机MC9S08DZ60MLH的脚48为输出脚，此外，单片机MC9S08DZ60MLH正常工作时还存在时钟电路、输入电压以及接地等连接关系(具体参见图3)。开关电路16为MOS管开关电路，通过MOS管控制对供电电流10的导通与否，具体的，本实施例中MOS管开关电路包括MOS管Q2、电阻R2以及电阻R3， MOS管Q2为P型场效应管，电阻R2的一端与控制芯片14的输出脚连接，电阻R2的另一端与电阻R3的一端以及MOS管Q2的栅极连接，电阻R3的另一端与MOS管Q2的源极连接，MOS管Q2的漏极与集成电路18连接，即MOS管Q2的栅极与源极之间的电压为电阻R3两端的电压，控制芯片14输出低电平时MOS管Q2导通且控制芯片14输出高电平时MOS管Q2截止。需要说明的是，MOS管开关电路还可以为其他电路结构。

下面举例说明本实用新型基于集成电路的供电过流保护电路100的工作原理。在电池管理系统行业中，需要很多集成电路芯片，而且应用环境中干扰比较严重。如某个集成电路正常运行大约需要2mA电流，而在运行中供电电流偶尔会激增至10mA左右，从而集成电路无法正常运行，且对集成电路的复位引脚进行复位也不能使集成电路恢复正常。

而本实用新型基于集成电路的供电过流保护电路100应用于电池管理系统中时，可以有效的起到过流保护作用。具体的，根据U＝I*R，由于正常的供电电流为2mA，三极管的开启电压约为0.7V，选择电流检测电阻R1的阻值为100Ω，则供电正常时电流检测电阻R1两端的电压为U＝2mA*100Ω＝0.2V，其小于三极管Q1的开启电压，此时三极管Q1关闭，三极管Q1的集电极输出低电平，控制芯片MC9S08DZ60MLH检测到输入信号为低电平时其保持输出低电平而使MOS管Q2导通，进而供电电流10给集成电路18供电；反之，当集成电路18受到干扰而出现电流增大现象，电流检测电阻R1两端的电压为U＝10mA*100Ω＝1V，大于三极管Q1的开启电压，三极管Q1导通，三极管Q1的集电极输出高电平，控制芯片MC9S08DZ60MLH检测到输入信号为高电平时其输出高电平而使MOS管Q2关断，进而切断供电电流10对集成电路18的供电，此时，电路中的供电电流10为0A，电流检测电阻R1两端的电压U＝0V，三极管Q1关闭，当经过一定时间后供电恢复正常，控制芯片MC9S08DZ60MLH检测到输入信号为低电平时其输出低电平而使MOS管Q2导通，重新给集成电路18供电，实现了断电复位，集成电路18重新正常工作。

为了更好的说明上述工作原理，请参考图5中供电电流、控制芯片的输入 信号与输出信号之间的时序图。如图5所示：

第1阶段：集成电路供电正常，供电电流较小；

第2阶段：供电出现异常，供电电流突增，直至控制芯片MC9S08DZ60MLH检测到输入信号为高电平；

第3阶段：控制芯片MC9S08DZ60MLH检测到输入高电平后，经过一定时间自动输出高电平信号，切断供电电源；

第4阶段：供电电流急剧下降为0，由于供电电流的下降，MC9S08DZ60MLH检测到的输入信号为低电平；

第5阶段：延时一段时间，然后控制芯片MC9S08DZ60MLH输出低电平，开启供电电源；

第6阶段：供电电流逐渐上升至正常水平，集成电路实现掉电复位，重新正常工作。

由上述描述可知，本实用新型基于集成电路的供电过流保护电路100利用电流检测电阻R1监控供电电流的情况，在正常情况下，供电电流比较小，控制芯片检测到电流检测电阻R1两端的电压比较小，则正常给集成电路18供电；而当集成电路18受到干扰而出现供电电流增大时，控制芯片检测到电流检测电阻R1两端的电压比较大，则控制切断供电电源10，经过一定时间的延时再重新打开供电电源10，实现断电复位保护功能。故与现有技术中的第一种方案相比，本实用新型通过增加供电电源的开关电路16，提高了保护电路的可靠性；而与第二种方案相比，通过电路自身的单片机去检测供电电流的大小，省去了运放、稳压管、比较器等元器件，降低了成本，且单片机相对运算放大器的灵敏度较低，能有效降低误动作的机率。

较优的，如图4所示，本实用新型基于集成电路的供电过流保护电路100还包括滤波电路19，滤波电路19与电流检测电路12的输出端或控制芯片14的输入端连接以降低干扰信号对检测结果的影响。具体的，滤波电路19为RC滤波电路，其包括电阻R4和电容C1，电阻R4连接于电流检测电路以及控制芯片之间，控制芯片的输入脚与电容C1的一端连接，电容C1的另一端接地。当然， 滤波电路19还可以为其它电路结构。

以上结合最佳实施例对本实用新型进行了描述，但本实用新型并不局限于以上揭示的实施例，而应当涵盖各种根据本实用新型的本质进行的修改、等效组合。

Claims (7)

1.一种基于集成电路的供电过流保护电路，其特征在于，包括依次电连接的电流检测电路、控制芯片以及开关电路，所述电流检测电路的输入端与供电电源连接，所述开关电路的输出端与集成电路连接，所述电流检测电路检测所述集成电路的供电电流是否异常并将检测结果输出至所述控制芯片，所述控制芯片根据所述检测结果输出高低电平以打开或关闭所述开关电路进而导通或切断所述供电电源对所述集成电路的供电。

2.如权利要求1所述的基于集成电路的供电过流保护电路，其特征在于，所述电流检测电路包括电流检测电阻R1和三极管Q1，所述电流检测电阻R1的一端与所述供电电源以及所述三极管Q1的发射极连接，所述电流检测电阻R1的另一端与所述开关电路以及所述三极管Q1的基极连接，所述三极管Q1的集电极与所述控制芯片的输入脚连接。

3.如权利要求1所述的基于集成电路的供电过流保护电路，其特征在于，所述开关电路为MOS管开关电路。

4.如权利要求3所述的基于集成电路的供电过流保护电路，其特征在于，所述MOS管开关电路包括MOS管Q2、电阻R2以及电阻R3，所述电阻R2的一端与所述控制芯片的输出脚连接，所述电阻R2的另一端与所述电阻R3的一端以及所述MOS管Q2的栅极连接，所述电阻R3的另一端与所述MOS管Q2的源极连接，所述MOS管Q2的漏极与所述集成电路连接，所述控制芯片输出低电平时所述MOS管Q2导通且所述控制芯片输出高电平时所述MOS管Q2截止。

5.如权利要求1所述的基于集成电路的供电过流保护电路，其特征在于，所述控制芯片为单片机MC9S08DZ60MLH，所述单片机MC9S08DZ60MLH的脚1为输入脚，所述单片机MC9S08DZ60MLH的脚48为输出脚。

6.如权利要求1所述的基于集成电路的供电过流保护电路，其特征在于，还包括滤波电路，所述滤波电路与所述电流检测电路的输出端连接。

7.如权利要求6所述的基于集成电路的供电过流保护电路，其特征在于，所述滤波电路包括电阻R4和电容C1，所述电阻R4连接于所述电流检测电路以及所述控制芯片之间，所述控制芯片的输入脚与所述电容C1的一端连接，所述电容C1的另一端接地。