CN219833754U - 双阈值电流保护电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型实施例公开了双阈值电流保护电路，包括：控制单元、开关组件、采样电阻、差分放大单元以及双比较单元；所述开关组件连接有电源，所述开关组件与所述采样电阻连接，所述采样电阻连接有产品；所述差分放大单元与所述采样电阻并联，所述差分放大单元与所述双比较单元连接，所述双比较单元与所述控制单元连接；所述控制单元与所述开关组件连接。通过实施本实用新型实施例的电路可实现兼顾产品过大电流和过小电流的情况，并及时保护电流，大大降低产品的安全性。

Description

双阈值电流保护电路

技术领域

本实用新型涉及电流保护电路技术领域，尤其涉及双阈值电流保护电路。

背景技术

通常来说，在电源给产品供电时，需要对供电电流进行监控。产品在工作中可能出现其他器件突然工作异常从而导致电流急剧增大，导致损坏甚至击穿产品造成短路；同时，也可能出现某处支路短路导致产品主回路电电流偏低且不平稳情况。传统的电流保护只会对过大电流进行保护，没有考虑对偏低电流保护的一个设计，无法及时保护产品，大大降低产品的安全性。

因此，有必要设计一种新的电路，实现兼顾产品过大电流和过小电流的情况，并及时保护电流，大大降低产品的安全性。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供双阈值电流保护电路。

为解决上述技术问题，本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的：提供双阈值电流保护电路，包括：控制单元、开关组件、采样电阻、差分放大单元以及双比较单元；所述开关组件连接有电源，所述开关组件与所述采样电阻连接，所述采样电阻连接有产品；所述差分放大单元与所述采样电阻并联，所述差分放大单元与所述双比较单元连接，所述双比较单元与所述控制单元连接；所述控制单元与所述开关组件连接。

其进一步技术方案为：所述开关组件包括MOS管Q3以及MOS管Q4，所述MOS管Q4与所述控制单元连接；所述MOS管Q4与所述MOS管Q3连接；所述MOS管Q3分别与所述采样电阻以及所述电源连接。

其进一步技术方案为：所述MOS管Q4与所述控制单元之间连接有分压电阻R18，所述MOS管Q4的栅极与所述MOS管Q4的源极之间连接有分压电阻R20。

其进一步技术方案为：所述MOS管Q4与所述MOS管Q3之间连接有电阻R14。

其进一步技术方案为：所述MOS管Q3的栅极与所述MOS管Q3的漏极之间连接有电阻R7。

其进一步技术方案为：所述差分放大单元包括运算放大器U3，所述运算放大器U3的输入端并联在所述采样电阻；所述运算放大器U3的输出端与所述双比较单元连接。

其进一步技术方案为：所述双比较单元包括比较器U1以及比较器U2，所述比较器U1的同相输入端以及所述比较器U2的反相输入端分别与所述运算放大器U3连接。

其进一步技术方案为：所述比较器U1的输出端连接有三极管Q1，所述三极管Q1与所述控制单元连接。

其进一步技术方案为：所述比较器U2的输出端连接有三极管Q2，所述三极管Q2与所述控制单元连接。

其进一步技术方案为：所述运算放大器U3的输出端通过电阻R9与所述比较器U1的反相输入端连接。

本实用新型与现有技术相比的有益效果是：本实用新型通过设置控制单元、开关组件、采样电阻、差分放大单元以及双比较单元，利用差分放大单元将电源输入至产品的信号进行放大后，由双比较单元进行过大电流和过小电流的比较，并根据比较结果由控制单元及时对电源输送至产品的电流进行处理，实现兼顾产品过大电流和过小电流的情况，并及时保护电流，大大降低产品的安全性。

下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步描述。

附图说明

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

图1为本实用新型实施例提供的双阈值电流保护电路的示意性框图；

图2为本实用新型实施例提供的双阈值电流保护电路的具体电路原理图；

图中标识说明：

10、控制单元；20、开关组件；30、采样电阻；40、差分放大单元；50、双比较单元；60、电源；70、产品。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

应当理解，当在本说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。

还应当理解，在此本实用新型说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本实用新型。如在本实用新型说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。

还应当进一步理解，在本实用新型说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。

请参阅图1，图1为本实用新型实施例提供的双阈值电流保护电路的示意性框图，可以运用在需要进行电流保护的产品70中，可以适用于SSD测试板、eMMC测试板、UFS测试板以及其他测试板产品中，实现兼顾产品70过大电流和过小电流的情况，并及时保护电流，大大降低产品70的安全性。

请参阅图1，上述的双阈值电流保护电路，包括：控制单元10、开关组件20、采样电阻30、差分放大单元40以及双比较单元50；开关组件20连接有电源60，开关组件20与采样电阻30连接，采样电阻30连接有产品70；差分放大单元40与采样电阻30并联，差分放大单元40与双比较单元50连接，双比较单元50与控制单元10连接；控制单元10与开关组件20连接。

在本实施例中，开关组件20控制电源60回路的导通与断开；采样电阻30将电流信号转化为电压信号，差分放大单元40将电压信号进行放大；双比较单元50将电压信号进行比较，等效为实际电流与设定监控电流的比较，采用双比较单元50分别搭建过流/欠流保护的电路，实现双阈值电流保护。

在一实施中，请参阅图2，上述的开关组件20包括MOS管Q3以及MOS管Q4，MOS管Q4与控制单元10连接；MOS管Q4与MOS管Q3连接；MOS管Q3分别与采样电阻30以及电源60连接。

在一实施中，请参阅图2，上述的MOS管Q4与控制单元10之间连接有分压电阻R18，MOS管Q4的栅极与MOS管Q4的源极之间连接有分压电阻R20。

在一实施中，请参阅图2，上述的MOS管Q4与MOS管Q3之间连接有电阻R14。

在一实施中，请参阅图2，上述的MOS管Q3的栅极与MOS管Q3的漏极之间连接有电阻R7。

在本实施例中，采样电阻30是指电阻R19。

在本实施例中，产品70上电时，Power_IN给3V3网络供电，MOS管Q1、MOS管Q2属于截止状态，3V3通过分压电阻R1、R18、R20以及分压电阻R8、R18、R20分压让OCP_Trigger1和OCP_Trigger2信号变为高电平，使得下开关MOS管Q4的VGS电压超过阈值开启电压，MOS管Q4打开，此时Power_IN通过电阻R7、R14对GND形成回路，电阻R7两端电压Vgs超过上开关MOS管Q3的阈值开启电压，使得MOS管Q3打开，Power_IN通过电阻R19流经Power_OUT，给负载产品70供电。

在一实施例中，请参阅图2，上述的差分放大单元40包括运算放大器U3，运算放大器U3的输入端并联在采样电阻30；运算放大器U3的输出端与双比较单元50连接。

在一实施例中，请参阅图2，上述的双比较单元50包括比较器U1以及比较器U2，比较器U1的同相输入端以及比较器U2的反相输入端分别与运算放大器U3连接。

在一实施例中，请参阅图2，上述的比较器U1的输出端连接有三极管Q1，三极管Q1与控制单元10连接。

在一实施例中，请参阅图2，上述的比较器U2的输出端连接有三极管Q2，三极管Q2与控制单元10连接。

在一实施例中，请参阅图2，上述的算放大器U3的输出端通过电阻R9与比较器U1的反相输入端连接。

上述的比较器U1的同相输入端连接有电阻R4，电阻R4与比较器U1的同相输入端之间连接有一端接地的电阻R6；上述的比较器U2的同相输入端连接有电阻R11，电阻R11与比较器U2的同相输入端之间连接有一端接地的电阻R13。

上述的三极管Q1的集电极连接有电阻R1，上述的三极管Q2的集电极连接有电阻R8。

在本实施例中，运算放大器U3的IN+和IN-每时每刻都在接收电阻R19两端的电压，通过运算放大器U3将电流等效的电压值进行放大输出。

对于过流保护，运算放大器U3放大输出的电压(等效电流值)流经U1的IN+引脚，并与比较器U1的IN-引脚设定的参考电压(设定的等效过大电流保护值)进行比较。若比较器U1的IN+电压<U1的IN-电压，比较器U1的OUT引脚输出低电平；若负载电流增大，电阻R19两端的电压差会突然变大，U1的IN+电压随之增大，若比较器U1的IN+电压>U1的IN-电压，比较器U1的OUT引脚输出高电平，此时三极管Q1导通，将OCP_Trigger1信号变为低电平，此时MOS管Q4的VGS＝0V，MOS管Q4截止，MOS管Q3也截止，电源60停止向负载供电，实现过流保护。

对于欠流保护，运算放大器U3放大输出的电压(等效电流值)流经比较器U2的IN-引脚，并与比较器U2的IN+引脚设定的参考电压(设定的等效过小电流保护值)进行比较。若比较器U2的IN-电压>比较器U2的IN+电压，比较器U2的OUT引脚输出低电平；若负载电流骤减，电阻R19两端的电压差会突然变小，比较器U2的IN-电压随之减小，若比较器U2的IN-电压<比较器U2的IN+电压，比较器U2的OUT引脚输出高电平，此时三极管Q2导通，将OCP_Trigger2信号变为低电平，此时MOS管Q4的VGS＝0V，MOS管Q4截止，MOS管Q3也截止，电源60停止向负载供电，实现欠流保护。

通过双阈值电流保护，同时兼顾产品70过大和过小电流的情况，并及时进行电流保护，大大降低产品70的安全性。

在本实施例中，控制单元10的芯片型号为但不局限于HDSC-HC32F4A0。

上述的双阈值电流保护电路，通过设置控制单元10、开关组件20、采样电阻30、差分放大单元40以及双比较单元50，利用差分放大单元40将电源60输入至产品70的信号进行放大后，由双比较单元50进行过大电流和过小电流的比较，并根据比较结果由控制单元10及时对电源60输送至产品70的电流进行处理，实现兼顾产品70过大电流和过小电流的情况，并及时保护电流，大大降低产品70的安全性。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.双阈值电流保护电路，其特征在于，包括：控制单元、开关组件、采样电阻、差分放大单元以及双比较单元；所述开关组件连接有电源，所述开关组件与所述采样电阻连接，所述采样电阻连接有产品；所述差分放大单元与所述采样电阻并联，所述差分放大单元与所述双比较单元连接，所述双比较单元与所述控制单元连接；所述控制单元与所述开关组件连接。

2.根据权利要求1所述的双阈值电流保护电路，其特征在于，所述开关组件包括MOS管Q3以及MOS管Q4，所述MOS管Q4与所述控制单元连接；所述MOS管Q4与所述MOS管Q3连接；所述MOS管Q3分别与所述采样电阻以及所述电源连接。

3.根据权利要求2所述的双阈值电流保护电路，其特征在于，所述MOS管Q4与所述控制单元之间连接有分压电阻R18，所述MOS管Q4的栅极与所述MOS管Q4的源极之间连接有分压电阻R20。

4.根据权利要求2所述的双阈值电流保护电路，其特征在于，所述MOS管Q4与所述MOS管Q3之间连接有电阻R14。

5.根据权利要求2所述的双阈值电流保护电路，其特征在于，所述MOS管Q3的栅极与所述MOS管Q3的漏极之间连接有电阻R7。

6.根据权利要求1所述的双阈值电流保护电路，其特征在于，所述差分放大单元包括运算放大器U3，所述运算放大器U3的输入端并联在所述采样电阻；所述运算放大器U3的输出端与所述双比较单元连接。

7.根据权利要求6所述的双阈值电流保护电路，其特征在于，所述双比较单元包括比较器U1以及比较器U2，所述比较器U1的同相输入端以及所述比较器U2的反相输入端分别与所述运算放大器U3连接。

8.根据权利要求7所述的双阈值电流保护电路，其特征在于，所述比较器U1的输出端连接有三极管Q1，所述三极管Q1与所述控制单元连接。

9.根据权利要求7所述的双阈值电流保护电路，其特征在于，所述比较器U2的输出端连接有三极管Q2，所述三极管Q2与所述控制单元连接。

10.根据权利要求7所述的双阈值电流保护电路，其特征在于，所述运算放大器U3的输出端通过电阻R9与所述比较器U1的反相输入端连接。