CN205453081U - 一种带自恢复功能的电流过载保护电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种带自恢复功能的电流过载保护电路，其特征在于所述电流过载保护电路包括电流检测模块，所述电流检测模块包括检测端和控制输出端，电流检测模块的检测端接负电压输出端，电流检测模块的控制输出端与MOSFET功率管的控制端连接，MOSFET功率管的一端接负电压输入端，MOSFET功率管的另一端通过采样电阻与电压负输入端连接，正电压输入端与正电压输出端连接，所述电流检测模块检测端电压信号大于基准电压，电流过载保护模块输出为周期信号；所述电流检测模块检测端电压信号小于基准电压，电流过载保护模块输出为恒高信号。

Description

一种带自恢复功能的电流过载保护电路

技术领域

本实用新型属于电子电路和集成电路领域，具体涉及一种带自恢复功能的电流过载保护电路。

背景技术

电流过载保护用于很多电子产品上，比如单一电源供电、多路输出的电子设备，虽然电源本身有限流功能，但仅是对电源端进行限流，而对每路输出端口则不能进行限流，如果只有一路输出端口在使用，则其限流值就相当于电源端的总限流值，这在有时候是不妥当的，因此有必要在每个输出端配置限流功能。

目前常用的电流过载保护方法，有不可恢复熔丝、可恢复熔丝、不可恢复专用电路等几种，可自恢复电路方法往往比较复杂，而且可靠性差。用户越来越希望可自恢复的产品，而可恢复熔丝的成本很高，因此高性价比可自恢复电子电路非常具有意义。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种带自恢复功能的电流过载保护电路，用户可方便地设置限流值。

为了实现上述目的，本实用新型的技术方案如下：一种带自恢复功能的电流过载保护电路，其特征在于所述电流过载保护电路包括电流检测模块，所述电流检测模块包括检测端和控制输出端，电流检测模块的检测端接负电压输出端，电流检测模块的控制输出端与MOSFET功率管的控制端连接，MOSFET功率管的一端接负电压输入端，MOSFET功率管的另一端通过采样电阻与电压负输入端连接，正电压输入端与正电压输出端连接，所述电流检测模块检测端电压信号大于基准电压，电流过载保护模块输出为周期信号；所述电流检测模块检测端电压信号小于基准电压，电流过载保护模块输出为恒高信号。

根据本实用新型的优选实施例，所述电流检测模块包括比较器，所述比较器的正输入端与基准电压连接，所述比较器的负输入端与负载检测输入端连接，所述比较器的输出端与逻辑生成器的一个输入端连接，逻辑生成器的另一输入端与周期信号生成单元连接，所述逻辑生成器的输出端与负载检测输出端连接，当负载检测输入端的信号小于基准电压时，负载检测输出端输出周期信号；当负载检测输入端的信号大于基准电压时，负载检测输出端输出恒高。

根据本实用新型的优选实施例，所述周期信号生成单元包括振荡器，所述振荡器与时钟分频器连接，所述时钟分频器包括串联连接的N个D型触发器，所述振荡器由第一场效应管、第二场效应管、第一电阻和第一电容组成。N为正整数。

根据本实用新型的优选实施例，所述逻辑生成器为或门。

本实用新型简单利用了一个电流检测模块，在只需要配置一款合适的MOSFET功率管的情况下，就可以在过载时切断电源，在恢复正常后让用户通过调节外围电阻，即可方便地设置限流值，其应用电路非常简洁，成本也非常具有优势。

其他的优点还包括了：

1.可采用常规CMOS集成电路制造工艺实现，便于与其他功能电路集成；

2.应用简洁便利，可靠性和一致性高。

附图说明

图1示出了本实用新型的内部框图。

图2示出了本实用新型中逻辑生成器恢复逻辑的一个实现实例。

图3示出了采用本实用新型实现的电流过载保护电路的电路图。

具体实施方式

下面详细结合附图1描述本实用新型的工作原理。

如图1所示，一种电流检测模块，包括负载检测输入端和负载检测输出端，其特征在于电流检测模块包括比较器EA，所述比较器EA的正输入端与基准电压VREF连接，所述比较器EA的负输入端与负载检测输入端连接，所述比较器EA的输出端与逻辑生成器LOGIC_GEN&DRV的一个输入端连接，逻辑生成器的另一输入端与周期信号生成单元连接，所述逻辑生成器的输出端与负载检测输出端连接，当负载检测输入端的信号小于基准电压时，负载检测输出端输出周期信号；当负载检测输入端的信号大于基准电压时，负载检测输出端输出恒高。所述周期信号优选为方波信号。

如图2所示，根据本实用新型的优选实施例，所述周期信号生成单元包括振荡器，所述振荡器与时钟分频器连接，所述时钟分频器包括串联连接的N个D型触发器，所述振荡器包括第一场效应管Q1和第二场效应管Q2，第一场效应管Q1的源极接地，第一场效应管Q1的漏极接第一电阻R1的一端，第一电阻R1的另一端通过第一电容C1接地，第一场效应管Q1的漏极还和第二场效应管Q2的源极连接，第二场效应管Q2的漏极接正电源，第一电阻R1的另一端和第一场效应管Q1的栅极以及第二场效应管Q2的栅极连接，第一场效应管Q1的栅极以及第二场效应管Q2的栅极与所述串联连接的N个D型触发器中第一个D型触发器的时钟端CLK连接，所述串联连接的N个D型触发器中第2~N个D型触发器的输出端Qb分别与多输入与门的输入端连接。

基准源用于产生比较所需的基准信号VREF，输入到高增益比较器的正输入端，外部采样信号VCS则输入到比较器的负输入端，当VCS>VREF时，比较器输出为低，反之为高。振荡器用来产生基准时钟信号，对其精度要求不高，恢复逻辑生成器利用基准时钟信号产生恢复逻辑，这是一种小占空比的周期信号,可以用多种方法实现，图2是一个实例。其中第一场效应管Q1、第二场效应管Q2、第一电阻R1、第一电容C1共同构成一个振荡器，通过调整第一电阻R1、第一电容C1取值可将振荡器的频率设置为4MHz，D型触发器构成时钟分频器，经过第一D型触发器U1、第二D型触发器U2后，获得频率为1MHz的时钟信号，即周期为1uS，再经过7个D型触发器分频，分别产生周期为2us、4us、8us、16us、32us、64us和128us的时钟信号，将这些信号相与后，即可获得每128us产生一个0.5us高电平的周期信号；如果需要获得更小占空比的周期信号，只需要增加D型触发器的数量即可，比如用20个D型触发器即可获得每1s产生一个0.5us高电平的周期信号。该信号与比较器输出相加（逻辑生成器用一个或门即可实现），经过输出驱动极后，即产生所需的输出驱动信号K，该信号在VCS<VREF时始终输出为高，而在VCS>VREF时则输出小占空比的周期信号。这里的周期信号优选为占空比为十万分之一的方波信号。

结合图3的实际应用方案分析整个系统的工作原理。在上电开始时，假设K为低电平，则MOSFET功率管Q关断，采样电阻RCS上电位的电压VCS=系统输入电压VSYS，当然高于VREF，因此K为小占空比的周期信号。当K为低电平时系统状态不变，当K为高电平时，MOSFET功率管Q导通，整个系统负载回路连通，产生负载电流IL，该电流经过采样电阻RCS和MOSFET功率管Q(记其导通阻抗为RDSON）到GND，产生的电压为：VCS=(RCS+RDSON)*IL。假如VCS<VREF,则K转为恒高，Q1继续导通，整个系统正常工作；假如VCS>VREF，则K状态不变，在经过短暂高电平后即转入低电平，Q1再次被关断。临界点IL(CR)=VREF/(RCS+RDSON)就是所设定的限流电流值。

VREF取值为100mV。取值太低，容易受到干扰导致误判断；取值太高，则消耗的功耗增加（PDMAX=VREF*IL）。

占空比信号的高电平宽度和占空比是经过精心设计的。考虑负载输出端短路的极限情况，这种情况下，Q1导通时的电流IS=VSYS/(RCS+RDSON)，高电平宽度不能超过功耗MOSFET在此电流下的最长导通时间，否则MOSFET可能会被损坏，但高电平宽度又不能太短，以至于Q1尚未完全导通就被关断，影响自恢复功能，因此取高电平宽度为1us；整个系统的平均电流为：IAVG=IL*D，其中D为占空比。假设限流电流为3A，VREF=100mV，RDSON=13mΩ，RCS=20mΩ，VSYS=5V，则短路时的电流为：IS=VSYS/(RCS+RDSON)=151.5A。如果要求系统待机电流<10mA，则占空比D<0.066%。实际选取的占空比为十万分之一，亦即每1s检测一次负载情况。这个速度一般应用是可以接受的。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型具体实施只局限于上述这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本实用新型的保护范围。

Claims (4)

1.一种带自恢复功能的电流过载保护电路，其特征在于所述电流过载保护电路包括电流检测模块，所述电流检测模块包括检测端和控制输出端，电流检测模块的检测端接负电压输出端，电流检测模块的控制输出端与MOSFET功率管的控制端连接，MOSFET功率管的一端接负电压输入端，MOSFET功率管的另一端通过采样电阻与电压负输入端连接，正电压输入端与正电压输出端连接，所述电流检测模块检测端电压信号大于基准电压，电流过载保护模块输出为周期信号；所述电流检测模块检测端电压信号小于基准电压，电流过载保护模块输出为恒高信号。

2.如权利要求1所述的带自恢复功能的电流过载保护电路，其特征在于所述电流检测模块包括比较器，所述比较器的正输入端与基准电压连接，所述比较器的负输入端与负载检测输入端连接，所述比较器的输出端与逻辑生成器的一个输入端连接，逻辑生成器的另一输入端与周期信号生成单元连接，所述逻辑生成器的输出端与负载检测输出端连接，当负载检测输入端的信号小于基准电压时，负载检测输出端输出周期信号；当负载检测输入端的信号大于基准电压时，负载检测输出端输出恒高。

3.如权利要求2所述的带自恢复功能的电流过载保护电路，其特征在于所述周期信号生成单元包括振荡器，所述振荡器与时钟分频器连接，所述时钟分频器包括串联连接的N个D型触发器，所述振荡器由第一场效应管、第二场效应管、第一电阻和第一电容组成。

4.如权利要求2所述的带自恢复功能的电流过载保护电路，其特征在于，所述逻辑生成器为或门。