CN213585727U - Mos管的保护电路 - Google Patents

Abstract

本申请涉及过流保护领域，提供了一种MOS管的保护电路，包括：采样放大电路，与所述MOS管连接，用于对所述MOS管的电流进行采样并放大，输出电流采样电压；比较电路，与所述采样放大电路连接，用于将所述电流采样电压与一基准电压比较，根据比较结果输出控制信号；锁存电路，连接在所述比较电路和所述MOS管的驱动芯片之间，所述锁存电路用于基于所述控制信号和PWM信号控制所述驱动芯片驱动所述MOS管的通断，以控制其电流在一定阈值以下。通过采样并放大MOS管的电流，将采样电压和基准电压比较，根据比较结果对驱动MOS管的PWM信号进行锁存或释放，控制MOS管的电流在一定阈值以下，实现对MOS管的过流保护，提高MOS管的寿命和电路安全性。

Description

MOS管的保护电路

技术领域

本申请属于电子电路领域，尤其涉及一种MOS管的保护电路。

背景技术

随着技术的发展，驱动集成电路(Integrated circuit，IC)的出现，方便了场效应管(MOS管)的驱动控制。市场上MOS管的驱动IC有两种，一种是自带电流保护功能，另一种没有电流保护功能。在实际应用中，采用没有电流保护功能的驱动IC驱动MOS管时，驱动IC在控制算法的失控或器件的失效时，不能对MOS管实现保护，MOS管的电流超过其限值时，将会损坏，导致产品失效。

实用新型内容

本申请的目的在于提供一种MOS管的保护电路，旨在解决MOS管过流容易损坏的问题。

本申请实施例提了一种MOS管的保护电路，所述MOS管连接在具有电势差的两个连接点之间，所述保护电路包括：

采样放大电路，与所述MOS管连接，用于对所述MOS管的电流进行采样并放大，输出电流采样电压；

比较电路，与所述采样放大电路连接，用于将所述电流采样电压与基准电压比较，根据比较结果输出控制信号；

锁存电路，连接在所述比较电路和所述MOS管的驱动芯片之间，所述锁存电路用于基于所述控制信号和PWM信号控制所述驱动芯片驱动所述MOS 管的通断，以控制其电流在一定阈值以下。

在其中一个实施例中，所述比较电路在所述电流采样电压小于等于所述基准电压时，输出开通控制信号，所述锁存电路根据所述开通控制信号控制所述驱动芯片驱动所述MOS管在导通状态；

所述比较电路在所述电流采样电压大于所述基准电压时，输出关断控制信号，所述锁存电路根据所述关断控制信号控制所述驱动芯片关断所述MOS管。

在其中一个实施例中，所述锁存电路包括：

锁存信号产生模块，用于在接收到开通控制信号时，关断锁存电压输出，还用于在接收到所述关断控制信号时，输出所述锁存电压，所述锁存电压大于所述PWM信号的高电平电压；

第一比较器，其正相输入端、反相输入端分别连接所述PWM信号、所述锁存电压，所述第一比较器在没有接收到所述锁存电压时，输出与所述PWM 信号时序相同的驱动PWM，在接收到所述锁存电压时，将停止输出所述驱动 PWM。

在其中一个实施例中，还包括过流检测模块，与所述比较器和所述锁存信号产生模块连接，用于在接收到开通控制信号时，输出第一信号，在接收到关断控制信号是输出与所述第一信号电平相反的第二信号；

所述锁存信号产生模块用于在接收到所述第一信号时，关断所述锁存电压输出，还用于在接收到所述第二信号时，输出所述锁存电压。

在其中一个实施例中，所述过流检测模块包括一微处理器，所述微处理器具有一输入管脚和一输出管脚，所述输入管脚在接收到开通控制信号时，所述输出管脚输出第一信号；所述输入管脚在接收到关断控制信号时，所述输出管脚输出与所述第二信号。

在其中一个实施例中，所述锁存信号产生模块包括高于预设电平导通的功率开关管，所述功率开关管的第一导通端通过一电阻连接电源，所述功率开关管的第一导通端还连接所述第一比较器的反相输入端，所述功率开关管的第二导通端接大地，所述功率开关管的控制端连接所述微处理器的输出管脚。

在其中一个实施例中，所述功率开关管包括N型MOS管，所述MOS管的栅极连接所述微处理器的输出管脚，所述MOS管的源极连接大地，所述MOS 管的漏极连接所述第一比较器的反相输入端。

在其中一个实施例中，所述采样放大电路包括采样电阻以及差分放大器，所述采样电阻与所述MOS管的电流流入或流出端连接，所述差分放大器的两个输入端分别接入所述采样电阻两端连接，并将所述两路采样信号的压差以一固定增益放大后输出。

在其中一个实施例中，所述比较电路包括第一电阻、第二电阻以及第二比较器，所述第二比较器的正相输入端通过所述第一电阻连接所述基准电压，所述第二比较器的反相输入端通过所述第二电阻与所述采样放大电路的输出端连接，所述第二比较器的输出端连接所述锁存电路。

上述的MOS管的保护电路通过采样并放大MOS管的电流，将采样电压和基准电压比较，根据比较结果对驱动MOS管的PWM信号进行锁存或释放，控制MOS管的电流在一定阈值以下，实现对MOS管的过流保护，提高MOS管的寿命和电路安全性。

附图说明

图1为本申请实施例提供的MOS管的保护电路的结构示意图；

图2为本申请实施例提供的MOS管的保护电路的电路图。

具体实施方式

为了使本申请所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。

需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“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。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

请参阅图1，本申请实施例提供的一种MOS管的保护电路，MOS管Q1 连接在具有电势差的两个连接点之间，保护电路包括采样放大电路11、比较电路12以及锁存电路13。

采样放大电路11与MOS管Q1连接，用于对MOS管Q1的电流进行采样并放大，输出电流采样电压；比较电路12与采样放大电路11连接，用于将电流采样电压与基准电压比较，根据比较结果输出控制信号；锁存电路13连接在比较电路12和MOS管Q1的驱动芯片之间，锁存电路13用于基于控制信号和 PWM信号控制驱动芯片驱动MOS管Q1的通断，以控制其电流在一定阈值以下。

具体地，锁存电路13用于基于控制信号对PWM信号进行锁存(即截止输入)或释放，对PWM信号进行锁存时，驱动芯片将接收不到PWM信号，因此，MOS管Q1将无驱动以被关断，控制其电流在一定阈值以下；对PWM信号进行释放时，驱动芯片将接收到PWM信号并增强其驱动能力，以驱动MOS 管Q1导通。

更具体的实施例中，比较电路12在电流采样电压小于等于基准电压时，则表示MOS管Q1工作在正常状态，工作电流没有超过上述阈值，因此比较电路 12输出开通控制信号，锁存电路13根据该开通控制信号继续释放PWM信号给驱动芯片，以控制驱动芯片驱动MOS管Q1在导通状态；比较电路12在电流采样电压大于基准电压时，则表示MOS管Q1工作在过流状态，工作电流超过上述阈值，因此比较电路12输出关断控制信号，锁存电路13根据该关断控制信号将PWM信号进行锁存，停止释放PWM信号给驱动芯片，控制驱动芯片关断MOS管Q1，以防止MOS管Q1过流。

请参阅图2，在其中一个实施例中，锁存电路13包括锁存信号产生模块132 以及第一比较器134。

锁存信号产生模块132用于在接收到开通控制信号时，关断锁存电压V1 输出，还用于在接收到关断控制信号时，输出锁存电压V1，其中设定锁存电压大于PWM信号的高电平电压；第一比较器134的正相输入端、反相输入端分别连接PWM信号、锁存电压V1，当第一比较器134在没有接收到锁存电压 V1时，第一比较器134的正相输入端的高电平电压比反相输入端的电压大，因此输出与PWM信号时序相同的驱动PWM，可视为释放PWM信号；当第一比较器134在接收到锁存电压V1时，第一比较器134的正相输入端的高电平电压比反相输入端的电压小，将停止输出驱动PWM，输出低电平，可视为锁止 PWM信号。

在一个可选的实施例中，锁存电路13还包括过流检测模块131，过流检测模块131与比较器的输出端和锁存信号产生模块132的输入端连接，用于在接收到开通控制信号时，输出第一信号，在接收到关断控制信号是输出与第一信号电平相反的第二信号，锁存信号产生模块132用于在接收到第一信号时，关断所述锁存电压V1输出，还用于在接收到所述第二信号时，输出所述锁存电压V1。过流检测模块131用于对比较电路12的输出进行检测，并输出相应的检测信号，以放置锁存电路13发生误操作，另外，也可以起到匹配驱动信号参数的作用。

可选的，过流检测模块131包括一微处理器U4，微处理器U4具有一输入管脚和一输出管脚，输入管脚在接收到开通控制信号时，输出管脚输出第一信号；输入管脚在接收到关断控制信号时，输出管脚输出与第二信号。可选地，微处理器U4包括一单片机，开通控制信号、第一信号为高电平信号，关断控制信号、第二信号为低电平信号。

在其中一个实施例中，锁存信号产生模块132包括高于预设电平导通的功率开关管Q2，即功率开关管Q2高电平导通，功率开关管Q2的第一导通端通过一电阻R3连接电源VCC，功率开关管Q2的第一导通端还连接第一比较器 134的反相输入端，功率开关管Q2的第二导通端接大地，功率开关管Q2的控制端(即栅极)连接微处理器U4的输出管脚。由此可见，当MOS没过流时，功率开关管Q2的栅极接收到第一信号并导通，表示无锁存电压V1输出，因此第一比较器134的正相输入端输入的PWM信号的高电平电压比反相输入端的电压大，可视为释放PWM信号，MOS管Q1将正常工作；MOS管Q1过流时，功率开关管Q2的栅极接收到第二信号并关断，电源VCC的电压经过电阻R3 分压后作为锁存电压V1输入到第一比较器134的反相输入端，因此第一比较器134的正相输入端输入的PWM信号的高电平电压比反相输入端的电压小，输出低电平，可视为锁止PWM信号，MOS将被关断。

在其中一个实施例中，功率开关管Q2包括N型MOS管Q1，MOS管Q1 的栅极连接微处理器U4的输出管脚，MOS管Q1的源极连接大地，MOS管 Q1的漏极连接第一比较器134的反相输入端。在其他实施例中，功率开关管 Q2可以包括N型IGBT、或NPN三极管。

在其中一个实施例中，采样放大电路11包括采样电阻R6以及差分放大器 112，采样电阻R6与MOS管Q1的电流流入或流出端连接，差分放大器112 的两个输入端分别接入采样电阻R6两端连接，并将两路采样信号的压差以一固定增益放大后输出。本实施例中，采样电阻R6串接在MOS管Q1的电流流出端和大地之间；在其他实施例中，采样电阻R6串接在MOS管Q1的电流流入端和高电势连接点之间。

在其中一个实施例中，比较电路12包括第一电阻R8、第二电阻R9以及第二比较器122，第二比较器122的正相输入端通过第一电阻R8连接基准电压，第二比较器122的反相输入端通过第二电阻R9与采样放大电路11的输出端连接，第二比较器122的输出端连接锁存电路13。基准电压可以由一稳压电源提供，第一电阻R8、第二电阻R9是起到限流作用。

上述的MOS管Q1的保护电路通过采样并放大MOS管Q1的电流，将采样电压和基准电压比较，根据比较结果对驱动MOS管Q1的PWM信号进行锁存或释放，控制MOS管Q1的电流在一定阈值以下，实现对MOS管Q1的过流保护，提高MOS管Q1的寿命和电路安全性。

以上所述实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种MOS管的保护电路，所述MOS管连接在具有电势差的两个连接点之间，其特征在于，所述保护电路包括：

采样放大电路，与所述MOS管连接，用于对所述MOS管的电流进行采样并放大，输出电流采样电压；

比较电路，与所述采样放大电路连接，用于将所述电流采样电压与一基准电压比较，根据比较结果输出控制信号；

锁存电路，连接在所述比较电路和所述MOS管的驱动芯片之间，所述锁存电路用于基于所述控制信号和PWM信号控制所述驱动芯片驱动所述MOS管的通断，以控制其电流在一定阈值以下。

2.如权利要求1所述的MOS管的保护电路，其特征在于，所述比较电路在所述电流采样电压小于等于所述基准电压时，输出开通控制信号，所述锁存电路根据所述开通控制信号控制所述驱动芯片驱动所述MOS管在导通状态；

所述比较电路在所述电流采样电压大于所述基准电压时，输出关断控制信号，所述锁存电路根据所述关断控制信号控制所述驱动芯片关断所述MOS管。

3.如权利要求2所述的MOS管的保护电路，其特征在于，所述锁存电路包括：

锁存信号产生模块，用于在接收到开通控制信号时，关断锁存电压输出，还用于在接收到所述关断控制信号时，输出所述锁存电压，所述锁存电压大于所述PWM信号的高电平电压；

第一比较器，其正相输入端、反相输入端分别连接所述PWM信号、所述锁存电压，所述第一比较器在没有接收到所述锁存电压时，输出与所述PWM信号时序相同的驱动PWM，在接收到所述锁存电压时，将停止输出所述驱动PWM。

4.如权利要求3所述的MOS管的保护电路，其特征在于，还包括过流检测模块，与所述比较器和所述锁存信号产生模块连接，用于在接收到开通控制信号时，输出第一信号，在接收到关断控制信号是输出与所述第一信号电平相反的第二信号；

所述锁存信号产生模块用于在接收到所述第一信号时，关断所述锁存电压输出，还用于在接收到所述第二信号时，输出所述锁存电压。

5.如权利要求4所述的MOS管的保护电路，其特征在于，所述过流检测模块包括一微处理器，所述微处理器具有一输入管脚和一输出管脚，所述输入管脚在接收到开通控制信号时，所述输出管脚输出第一信号；所述输入管脚在接收到关断控制信号时，所述输出管脚输出与所述第二信号。

6.如权利要求5所述的MOS管的保护电路，其特征在于，所述锁存信号产生模块包括高于预设电平导通的功率开关管，所述功率开关管的第一导通端通过一电阻连接电源，所述功率开关管的第一导通端还连接所述第一比较器的反相输入端，所述功率开关管的第二导通端接大地，所述功率开关管的控制端连接所述微处理器的输出管脚。

7.如权利要求6所述的MOS管的保护电路，其特征在于，所述功率开关管包括N型MOS管，所述MOS管的栅极连接所述微处理器的输出管脚，所述MOS管的源极连接大地，所述MOS管的漏极连接所述第一比较器的反相输入端。

8.如权利要求1至7任一项所述的MOS管的保护电路，其特征在于，所述采样放大电路包括采样电阻以及差分放大器，所述采样电阻与所述MOS管的电流流入或流出端连接，所述差分放大器的两个输入端分别接入所述采样电阻两端连接，并将两路采样信号的压差以一固定增益放大后输出。

9.如权利要求1至7任一项所述的MOS管的保护电路，其特征在于，所述比较电路包括第一电阻、第二电阻以及第二比较器，所述第二比较器的正相输入端通过所述第一电阻连接所述基准电压，所述第二比较器的反相输入端通过所述第二电阻与所述采样放大电路的输出端连接，所述第二比较器的输出端连接所述锁存电路。

Images