CN205791490U - 开关管限流保护电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了开关管限流保护电路，开关管的控制端与开关管驱动电路的输出端连接，开关管的第一端连接供电电压，开关管的第二端连接至地。其中，开关管限流保护电路包括比较器、下拉电路和开关电路。比较器的同相端分别连接开关管的第一端和下拉电路的输出端，比较器的反相端连接对应于预设阈值电流的参考电压。下拉电路的输入端分别连接开关管驱动电路的输出端和开关电路的输出端。开关电路的输入端与比较器的输出端连接，开关电路的输出端与开关管的控制端连接。本实用新型利用开关管自身的导通电阻取代了现有技术中的大功率采样电阻，因此减小了PCB占用面积和电流环路，同时也降低了制造成本。

Description

开关管限流保护电路

技术领域

本实用新型涉及一种开关管限流保护电路。

背景技术

在一些场合为了保护开关管通常会设置开关管限流保护电路。现有的开关管限流保护电路主要存在以下缺点：1、使用功率电阻实现开关管的电流采样，功率电阻不仅体积大，占用较多的PCB面积，增大了电流环路，而且成本也很高，如果使用高精度级别的功率电阻的话，则会极大地增加制造成本；2、使用输出延迟时间大于300纳秒的普通比较器，在开关频率高于50KHz的应用中,普通比较器的延迟会导致电流保护的实际值比目标值大200%，造成对开关管的损害，甚至将开关管击穿，从而导致整体电路无法正常工作。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题在于提供一种占用PCB面积小、能够减小电流环路、成本低的开关管限流保护电路。

本实用新型所要解决的进一步的技术问题在于提供一种限流保护效果好的开关管限流保护电路。

为解决上述技术问题，本实用新型实施例提供一种开关管限流保护电路，开关管的控制端与开关管驱动电路的输出端连接，开关管的第一端连接供电电压，开关管的第二端连接至地；其中，开关管限流保护电路包括比较器、下拉电路和开关电路；比较器的同相端分别连接开关管的第一端和下拉电路的输出端，比较器的反相端连接对应于预设阈值电流的参考电压；比较器用于将同相端的输入电压与参考电压进行比较，并在同相端的输入电压大于参考电压时输出关断信号；下拉电路的输入端分别连接开关管驱动电路的输出端和开关电路的输出端，下拉电路用于在开关管关断时，将比较器同相端的输入电压连接至一低于参考电压的电压，且在开关管导通时不工作；开关电路的输入端与比较器的输出端连接，开关电路的输出端与开关管的控制端连接；开关电路用于在接收到关断信号时控制开关管关断。

进一步地，上述的比较器为快速比较器，该快速比较器的输出延迟时间小于150纳秒。

本实用新型至少达到以下的有益效果之一：

1、本实用新型实施例的开关管限流保护电路利用开关管自身的导通电阻取代了现有技术中的大功率采样电阻，因此减小了PCB占用面积和电流环路，同时也降低了制造成本；

2、本实用新型实施例的开关管限流保护电路用输出延迟时间小于150纳秒的快速比较器替代了现有技术中的普通比较器，使得电流保护的实际值更接近目标值，因而能够获得更好的开关管限流保护效果。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简要介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1示出了根据本实用新型一实施例的一种开关管限流保护电路的电路原理图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做出进一步说明。

图1示出了根据本实用新型一实施例的一种开关管限流保护电路的电路原理图，其中，开关管Q1的控制端与开关管驱动电路1的输出端连接，开关管Q1的第一端连接输入电压（供电电压），开关管Q1的第二端连接至地。

如图1所示，根据本实用新型一实施例的开关管限流保护电路100包括比较器U1、下拉电路2和开关电路3。

比较器U1的同相端分别连接开关管Q1的第一端和下拉电路2的输出端，比较器U1的反相端连接对应于预设阈值电流的参考电压V1；比较器用于将同相端的输入电压与参考电压V1进行比较，并在同相端的输入电压大于参考电压V1时输出关断信号。

下拉电路2的输入端分别连接开关管驱动电路1的输出端和开关电路3的输出端，下拉电路2用于在开关管Q1处于关断状态时，将比较器U1同相端的输入电压下拉至一低于参考电压V1的电压，且在开关管Q1处于导通状态时不工作。

开关电路3的输入端与比较器U1的输出端连接，开关电路3的输出端与开关管Q1的控制端连接；开关电路3用于在接收到比较器U1输出的关断信号时控制开关管Q1关断。

本实用新型所说的开关管可以是MOS管、IGBT管、功率晶体管或晶闸管等，且不限于此。在本实施例中，开关管Q1为NMOS管；NMOS管Q1的栅极、漏极和源极分别构成开关管Q1的控制端、第一端和第二端。

在一个具体的实施例中，下拉电路2可以由集成电路芯片构成，该集成电路芯片可根据开关管驱动电路1的输出和开关电路3的输出判断开关管Q1是处于何种工作状态，从而决定是否输出一低于参考电压V1的电压给比较器U1的同相端。集成电路芯片在接收到开关管驱动电路1发送的用于导通开关管Q1的导通信号、而开关电路3没有输出关断信号时，可以判断出开关管Q1是处于导通状态；而当集成电路芯片接收到开关电路3输出的关断信号时，可以判断开关管Q1处于关断状态。

进一步地，前述的比较器为快速比较器，该快速比较器的输出延迟时间小于150纳秒，最好是小于100纳秒。由于快速比较器的输出延迟时间要大大小于普通的比较器，使得电流保护的实际值更接近目标值，因而能够获得更好的开关管限流保护效果。

根据本实用新型一实施例的开关管限流保护电路100的工作过程大致如下。

开关管驱动电路1向开关管Q1发送一导通信号，使开关管Q1导通，下拉电路3不工作，开关管Q1的漏极和源极之间的电压，并输入到比较器U1的同相端。其中。R_DS（on）是MOS开关管在导通时的电阻，Id是MOS管的漏极电流。比较器U1将Vds与参考电压V1进行比较，若流经开关管Q1的电流超出预设的电流阈值，则Vds会大于V1，比较器U1输出关断信号，开关电路3动作，控制开关管Q1快速关断，实现限流保护；在开关管Q1处于关断状态时，下拉电路3将比较器U1的同相端的输入电压下拉至一低于参考电压V1的电压V2，避免了较大的输入电压输入到比较器U1的同相端，从而对比较器U1起到保护作用。本领域技术人员可以根据实际需求合理设置V1和V2的大小。

本实用新型实施例的开关管限流保护电路利用开关管自身的导通电阻取代了现有技术中的大功率采样电阻，因此减小了PCB占用面积和电流环路，同时也降低了制造成本。

显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (4)

1.一种开关管限流保护电路，所述开关管的控制端与开关管驱动电路的输出端连接，所述开关管的第一端连接供电电压，所述开关管的第二端连接至地；其特征在于，所述开关管限流保护电路包括比较器、下拉电路和开关电路；

所述比较器的同相端分别连接所述开关管的第一端和所述下拉电路的输出端，所述比较器的反相端连接对应于预设阈值电流的参考电压；所述比较器用于将所述同相端的输入电压与所述参考电压进行比较，并在所述同相端的输入电压大于所述参考电压时输出关断信号；

所述下拉电路的输入端分别连接所述开关管驱动电路的输出端和所述开关电路的输出端，所述下拉电路用于在所述开关管处于关断状态时，将比较器同相端的输入电压下拉至一低于所述参考电压的电压，且在所述开关管处于导通状态时不工作；

所述开关电路的输入端与所述比较器的输出端连接，所述开关电路的输出端与所述开关管的控制端连接；所述开关电路用于在接收到所述关断信号时控制所述开关管关断。

2.如权利要求1所述的开关管限流保护电路，其特征在于，所述开关管为MOS管、IGBT管、功率晶体管或晶闸管。

3.如权利要求2所述的开关管限流保护电路，其特征在于，所述开关管为NMOS管；所述NMOS管的栅极、漏极和源极分别构成所述开关管的控制端、第一端和第二端。

4.如权利要求1所述的开关管限流保护电路，其特征在于，所述比较器为快速比较器，所述快速比较器的输出延迟时间小于150纳秒。