CN219145359U - 高边驱动过流保护电路 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种高边驱动过流保护电路，涉及电路保护领域，包括主干电路、控制电路和保护电路，主干主干电路设有输入端和输出端；所述控制电路设有控制端，所述控制电路连接于所述主干电路的输入端和输出端之间，用于根据所述控制端输入的第一电平控制所述输入端到所述输出端的导通状态；所述保护电路分别与所述主干电路和所述控制电路连接，所述保护电路根据所述输出端输出的第二电平触发，以使所述输入端和所述控制端输入的电流通过所述保护电路直接流向地端。本申请能够通过保护电路对主干电路实现过流保护，提高了电路的可靠性。

Description

高边驱动过流保护电路

技术领域

本申请涉及电路保护技术领域，特别涉及一种高边驱动过流保护电路。

背景技术

高边驱动是指在负载(如，用电器或者驱动装置)前连接电源线闭合开关，通过电源线闭合开关来实现负载的使能。高边驱动电路中通常使用场效应管作为电源线闭合开关，如实用N型场效应管，在实现该功能时，通过提高N型场效应管的栅极电压，使N型场效应管的栅极电压大于N型场效应管的漏极电压，使N型场效应管导通。

现有技术的高边驱动电路通过MOS管或者三极管开关控制电路向外输出或者关断，当外界负载变小或者短路的情况下，会因电流过大而对电路产生不可逆的破坏，降低了该高边驱动电路的可靠性。

实用新型内容

本申请旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本申请提出一种高边驱动过流保护电路，能够通过保护电路对主干电路实现过流保护，提高了电路的可靠性。

本申请提供了一种高边驱动过流保护电路，包括：

主干电路，所述主干电路设有输入端和输出端；

控制电路，所述控制电路设有控制端，所述控制电路连接于所述主干电路的输入端和输出端之间，用于根据所述控制端输入的第一电平控制所述输入端到所述输出端的导通状态；

保护电路，所述保护电路分别与所述主干电路和所述控制电路连接，所述保护电路根据所述输出端输出的第二电平触发，以使所述输入端和所述控制端输入的电流通过所述保护电路直接流向地端。

根据本申请实施例的高边驱动过流保护电路，至少具有如下有益效果：控制电路通过控制端的第一电平来控制主干电路从输入端至输出端的导通状态，在高边驱动电路中，当控制端输入的第一电平为高电平时，则主干电路导通，当该主干电路的电流过高，输出端输出的第二电平随之也提高，当第二电平达到一定的值，保护电路则会启动，使得控制电路不导通以至于主干电路也不导通，本申请通过若干分立元件组成，即能保护整体电路因过流所造成的危害，对主干电路实现过流保护，提高了电路的可靠性。

根据本申请的一些实施例，所述主干电路包括第一开关管、第一电阻和第二电阻，所述第一电阻的两端分别与所述输入端、所述第一开关管的输入极连接，所述第一开关管的输出极与所述输出端连接，所述第一开关管的控制极与所述控制电路连接，所述第二电阻的一端连接于所述第一电阻和所述第一开关管的输入极之间，另一端连接于所述第一开关管的控制极，所述保护电路连接于所述第一电阻和所述输入端之间。

根据本申请的一些实施例，所述主干电路还包括第一二极管、第二二极管和第一电容，所述第一二极管的阳极与所述输入端连接，所述第一二极管的阴极与所述第一电阻连接，所述第二二极管的阴极和所述第一电容的一端连接于所述第一电阻和所述第一开关管的输入极之间，所述第二二极管的阳极和所述第一电容的另一端与所述第一开关管的控制极连接。

根据本申请的一些实施例，所述控制电路包括第二开关管，所述第二开关管的输入极连接于所述主干电路的输入端和输出端之间，所述第二开关管的输出极接地，所述第二开关管的控制极与所述控制端连接，所述保护电路连接于所述第二开关管的控制极和所述控制端之间。

根据本申请的一些实施例，所述控制电路还包括第二电容，第三电阻和第四电阻，所述控制端依次通过所述第三电阻和所述第四电阻与所述第二开关管的控制极连接，所述保护电路连接于所述第三电阻和所述第四电阻之间，所述第二电容的两端分别与所述控制端、所述第二开关管的控制极连接。

根据本申请的一些实施例，所述控制电路还包括第五电阻，所述第五电阻的一端与所述第二开关管的控制极连接，所述第五电阻的另一端接地。

根据本申请的一些实施例，所述控制电路还包括第三电容和第三二极管，所述第三电容的一端和所述第三二极管的阴极连接，所述第三电容的另一端和所述第三二极管的阳极接地。

根据本申请的一些实施例，所述保护电路包括第三开关管和第四开关管，所述第三开关管的输入极与所述输入端连接，所述第三开关管的控制极与所述输出端连接，所述第三开关管的输出极与所述第四开关管的控制极连接，所述第四开关管的输入极与控制端连接，所述第四开关管的输出极接地。

根据本申请的一些实施例，所述保护电路还包括第六电阻和第七电阻，所述第六电阻的一端和所述第七电阻的一端分别与所述输出端连接，所述第六电阻的另一端与所述第三开关管的控制极连接，所述第七电阻的另一端接地。

根据本申请的一些实施例，所述保护电路还包括第八电阻和第九电阻，所述第八电阻的一端和所述第九电阻的一端分别与第四开关管的控制极连接，所述第八电阻的另一端与所述第三开关管的输出极连接，所述第九电阻的另一端接地。

本申请的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。

附图说明

本申请的附加方面和优点结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为本申请一个实施例的高边驱动过流保护电路的示意图。

具体实施方式

下面详细描述本申请的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。

在本申请的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右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。

在本申请的描述中，如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，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或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

本申请的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本申请中的具体含义。

参照图1，本申请提供了一种高边驱动过流保护电路，包括主干电路、控制电路和保护电路，主干电路设有输入端100和输出端200；控制电路设有控制端300，控制电路连接于主干电路的输入端100和输出端200之间，用于根据控制端300输入的第一电平控制输入端100到输出端200的导通状态；保护电路分别与主干电路和控制电路连接，保护电路根据所述输出端200输出的第二电平触发，以使输入端100和控制端300输入的电流通过保护电路直接流向地端。控制电路通过控制端300的第一电平来控制主干电路从输入端100至输出端200的导通状态，在高边驱动电路中，当控制端300输入的第一电平为高电平时，则主干电路导通，当该主干电路的电流过高，输出端200输出的第二电平随之也提高，当第二电平达到一定的值，保护电路则会启动，使得控制电路不导通以至于主干电路也不导通，本申请通过若干分立元件组成，即能保护整体电路因过流所造成的危害，对主干电路实现过流保护，提高了电路的可靠性。

继续参照图1，可以理解的是，主干电路包括第一开关管Q1、第一电阻R1和第二电阻R2，第一电阻R1的两端分别与输入端100、第一开关管Q1的输入极连接，第一开关管Q1的输出极与输出端200连接，第一开关管Q1的控制极与控制电路连接，第二电阻R2的一端连接于第一电阻R1和第一开关管Q1的输入极之间，另一端连接于第一开关管Q1的控制极，保护电路连接于第一电阻R1和输入端100之间。当控制端300为高电平时，使得第一开关管Q1与地端形成通路，再根据第一电阻R1和第二电阻R2组成的分压电路，使得第一开关管Q1输入极的电压大于控制极的电压，第一开关管Q1导通，即输入端100至输入端100的线路导通。具体的，在本申请的实施例中，第一开关管Q1选用型号为S-LPB8619DT0AG的P型场效应管，输入极对应为该场效应管的源极，输出极对应为该场效应管的漏极，控制极对应为该场效应管的栅极，第一电阻R1的阻值为200mΩ，第二电阻R2的阻值为10kΩ，在本申请对此不做限定，其中第一开关管Q1还可以为三极管。需要说明的是，第一电阻R1可为可变电阻，如需要调整电流保护阈值，可适当调整第一电阻R1的电阻值和功率。

继续参照图1，可以理解的是，主干电路还包括第一二极管D1、第二二极管D2和第一电容C1，第一二极管D1的阳极与输入端100连接，第一二极管D1的阴极与第一电阻R1连接，第二二极管D2的阴极和第一电容C1的一端连接于第一电阻R1和第一开关管Q1的输入极之间，第二二极管D2的阳极和第一电容C1的另一端与第一开关管Q1的控制极连接。其中，第二二极管D2为稳压二极管，通过第一二极管D1、第二二极管D2和第一电容C1的联合作用，起到了稳压滤波的作用，使得输出端200输出的第二电平更加稳定，提高了电路的稳定性和可靠性。具体的，在本申请的实施例中，第一二极管D1采用型号为S-S3BB的二极管，第二二极管D2采用型号为S-LBZT52MB18T1G的稳压二极管，第一电容C1的电容值为4.7nF，在本申请对此不做限定。

继续参照图1，控制电路包括第二开关管Q2，第二开关管Q2的输入极连接于主干电路的输入端100和输出端200之间，具体为，第二开关管Q2的输入极通过第十电阻R10与第一开关管Q1的控制极连接，第二开关管Q2的输出极接地，第二开关管Q2的控制极与控制端300连接，保护电路连接于第二开关管Q2的控制极和控制端300之间。其中，第二开关管Q2为N型场效应管，当控制端300输入的第一电平为高电平时，第二开关管Q2的控制极电压大于其输出极的电压，第二开关管Q2导通，以至于使得第一开关管Q1与地端形成通路，从而使得第一开关管Q1导通，即第二开关管Q2控制着第一开关管Q1的导通状态。具体的，第二开关管Q2采用型号为S-2N7002LT1G的N型场效应管，第二开关管Q2的输入极对应于场效应管的漏极，输出极对应于场效应管的源极，控制极对应于场效应管的栅极，其中，第二开关管Q2也可以选用三极管，第十电阻R10的阻值为1kΩ，在本申请对此不做限定。

继续参照图1，可以理解的是，控制电路还包括第二电容C2，第三电阻R3和第四电阻R4，控制端300依次通过第三电阻R3和第四电阻R4与第二开关管Q2的控制极连接，保护电路连接于第三电阻R3和第四电阻R4之间，第二电容C2的两端分别与控制端300、第二开关管Q2的控制极连接。通过第二电容C2、第三电阻R3和第四电阻R4的作用，队控制端300输入的电流起到滤波的作用，提高了第二开关管Q2导通状态的稳定性，同时，第三电阻R3和第四电阻R4共同组成分压电路，保护电路连接于第三电阻R3和第四电阻R4之间，当主干电路输出端200的电流过大时，则会触发保护电路启动，控制电路中控制端300输入的电流不经过第二开关管Q2，从第三电阻R3和第四电阻R4之间流向保护电路，以使得第二开关管Q2断开，起到了电路过流保护的作用。具体的，第二电容C2的电容值为1μF，第三电阻R3和第四电阻R4的阻值均为4.7kΩ，在本申请对此不做限定。

继续参照图1，可以理解的是，控制电路还包括第五电阻R5，第五电阻R5的一端与第二开关管Q2的控制极连接，第五电阻R5的另一端接地。第五电阻R5为第二开关管Q2控制极的下拉电阻，在控制端300输入的第一电平为低电平时，通过第五电阻R5下拉，提高了第二开关管Q2截止状态的稳定性，其中，第五电阻R5的阻值为47k，在本申请对此不做限定。

可以理解的是，控制电路还包括第三电容C3和第三二极管D3，第三电容C3的一端和第三二极管D3的阴极连接，第三电容C3的另一端和第三二极管D3的阳极接地。通过第三电容C3和第三二极管D3起到了稳压滤波的作用，使得电路的电流更加稳定，进一步提高了电路的稳定性，其中，第三电容C3的电容值为100nF，第三二极管D3采用型号为LBZT52MB18T1G的稳压二极管。

参照图1，可以理解的是，保护电路包括第三开关管Q3和第四开关管Q4，第三开关管Q3的输入极与输入端100连接，第三开关管Q3的控制极与输出端200连接，第三开关管Q3的输出极与第四开关管Q4的控制极连接，第四开关管Q4的输入极与控制端300连接，第四开关管Q4的输出极接地。其中，第三开关管Q3为PNP型三极管，第四开关管Q4为NPN型三极管，当主干电路输入端100的输入电流过大时，则第一电阻R1所产生的压降提高，使得第三开关管Q3输入端100的电压大于其控制端300的电压，第三开关管Q3导通，从而导致主干电路，即第一开关管Q1部分，被局部短路，电流不经过第一开关管Q1，则输出端200输出的第二电平变为低电平，同时，因为第三开关管Q3的导通，使得第四开关管Q4的控制极电压升高，导致第四开关管Q4导通，从而导致控制电路，即第二开关管Q2部分，被局部短路，即此时从输入端100输入的电流和控制端300输入的电流均通过保护电路流到地端，以免主干电路被高电流的作用而损坏。具体的，第三开关管Q3采用型号为S-LMBT3906LT1G的PNP型三极管，第四开关管Q4采用型号为S-LMBT3904LT1G的NPN型三极管，第三开关管Q3的输入极对应于三极管的发射极，输出极对应于三极管的集电极，控制极对应于三极管的基极，第四开关管Q4的输入极对应于集电极，输出极对应于三极管的发射极，控制极对应于三极管的基极，需要说明的是，上述的第三开关管Q3以及第四开关管Q4还可以采用对应的场效应管。

继续参照图1，可以理解的是，保护电路还包括第六电阻R6和第七电阻R7，第六电阻R6的一端和第七电阻R7的一端分别与输出端200连接，第六电阻R6的另一端与第三开关管Q3的控制极连接，第七电阻R7的另一端接地。通过第六电阻R6和第七电阻R7组成分压电路，同时第六电阻R6和第七电阻R7共同组成第一开关管Q1控制极的下拉电阻，具体的，第六电阻R6的阻值为1MΩ，第七电阻R7的阻值为100kΩ，在本申请对此不做限定。

继续参照图1，可以理解的是，保护电路还包括第八电阻R8和第九电阻R9，第八电阻R8的一端和第九电阻R9的一端分别与第四开关管Q4的控制极连接，第八电阻R8的另一端与第三开关管Q3的输出极连接，第九电阻R9的另一端接地。第八电阻R8和第九电阻R9共同组成分压电路，在过流状态下，该分压电路可保护第四开关管Q4在控制极处的电压值，以免造成对第四开关管Q4的损坏，同时，在正常状态下，第九电阻R9充当于第四开关管Q4的控制极的下拉电阻，使得第四开关管Q4的导通状态更加稳定。

需要说明的是，在过流保护后，将第一开关管Q1关断保护后，回到初始状态，形成闭环。只需要让控制端300重新由低电平变为高电平将电路重新打开第一开关管Q1，实现过流恢复的功能。

综上，针对本申请提供的高边驱动过流保护电路，本申请具有以下效果：

1)电路开启之前，第三开关管Q3和第四开关管Q4将第二开关管Q2的控制极拉低到地从而将第一开光管和第二开关管Q2关闭，控制电路的控制端300输入的第一电平突变为高电平后，通过第二电容C2触发开启第二开关管Q2进而开启第一开关管Q1的设计，解决了当电路从刚开始关闭到开通和限流保护后重启的问题；

2)当主干电路的输入端100电流增大，第一开关管Q1和第一电阻R1压降增大，开启第三开关管Q3，第四开关管Q4将第二开关管Q2的控制极电压拉低，从而关断第一开关管Q1，在第一开关管Q1关断后，第一开关管Q1压降更大，形成正反馈，从而实现过流保护。

上面结合附图对本申请实施例作了详细说明，但是本申请不限于上述实施例，在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本申请宗旨的前提下，作出各种变化。

Claims (10)

1.一种高边驱动过流保护电路，其特征在于，包括：

主干电路，所述主干电路设有输入端和输出端；

控制电路，所述控制电路设有控制端，所述控制电路连接于所述主干电路的输入端和输出端之间，用于根据所述控制端输入的第一电平控制所述输入端到所述输出端的导通状态；

保护电路，所述保护电路分别与所述主干电路和所述控制电路连接，所述保护电路根据所述输出端输出的第二电平触发，以使所述输入端和所述控制端输入的电流通过所述保护电路直接流向地端。

2.根据权利要求1所述的高边驱动过流保护电路，其特征在于，所述主干电路包括第一开关管、第一电阻和第二电阻，所述第一电阻的两端分别与所述输入端、所述第一开关管的输入极连接，所述第一开关管的输出极与所述输出端连接，所述第一开关管的控制极与所述控制电路连接，所述第二电阻的一端连接于所述第一电阻和所述第一开关管的输入极之间，另一端连接于所述第一开关管的控制极，所述保护电路连接于所述第一电阻和所述输入端之间。

3.根据权利要求2所述的高边驱动过流保护电路，其特征在于，所述主干电路还包括第一二极管、第二二极管和第一电容，所述第一二极管的阳极与所述输入端连接，所述第一二极管的阴极与所述第一电阻连接，所述第二二极管的阴极和所述第一电容的一端连接于所述第一电阻和所述第一开关管的输入极之间，所述第二二极管的阳极和所述第一电容的另一端与所述第一开关管的控制极连接。

4.根据权利要求1所述的高边驱动过流保护电路，其特征在于，所述控制电路包括第二开关管，所述第二开关管的输入极连接于所述主干电路的输入端和输出端之间，所述第二开关管的输出极接地，所述第二开关管的控制极与所述控制端连接，所述保护电路连接于所述第二开关管的控制极和所述控制端之间。

5.根据权利要求4所述的高边驱动过流保护电路，其特征在于，所述控制电路还包括第二电容，第三电阻和第四电阻，所述控制端依次通过所述第三电阻和所述第四电阻与所述第二开关管的控制极连接，所述保护电路连接于所述第三电阻和所述第四电阻之间，所述第二电容的两端分别与所述控制端、所述第二开关管的控制极连接。

6.根据权利要求5所述的高边驱动过流保护电路，其特征在于，所述控制电路还包括第五电阻，所述第五电阻的一端与所述第二开关管的控制极连接，所述第五电阻的另一端接地。

7.根据权利要求6所述的高边驱动过流保护电路，其特征在于，所述控制电路还包括第三电容和第三二极管，所述第三电容的一端和所述第三二极管的阴极连接，所述第三电容的另一端和所述第三二极管的阳极接地。

8.根据权利要求1所述的高边驱动过流保护电路，其特征在于，所述保护电路包括第三开关管和第四开关管，所述第三开关管的输入极与所述输入端连接，所述第三开关管的控制极与所述输出端连接，所述第三开关管的输出极与所述第四开关管的控制极连接，所述第四开关管的输入极与控制端连接，所述第四开关管的输出极接地。

9.根据权利要求8所述的高边驱动过流保护电路，其特征在于，所述保护电路还包括第六电阻和第七电阻，所述第六电阻的一端和所述第七电阻的一端分别与所述输出端连接，所述第六电阻的另一端与所述第三开关管的控制极连接，所述第七电阻的另一端接地。

10.根据权利要求8所述的高边驱动过流保护电路，其特征在于，所述保护电路还包括第八电阻和第九电阻，所述第八电阻的一端和所述第九电阻的一端分别与第四开关管的控制极连接，所述第八电阻的另一端与所述第三开关管的输出极连接，所述第九电阻的另一端接地。

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