CN220042973U - 可切换量程的电流保护电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型实施例公开了可切换量程的电流保护电路，包括：控制单元、第一开关组件、采样电阻、附加电阻单元、比较单元以及第二开关组件，所述第一开关组件、附加电阻单元以及所述第二开关组件分别与所述控制单元连接；所述第一开关组件与所述采样电阻连接，所述第一开关组件还连接有电源；所述采样电阻连接有产品；所述控制单元，用于控制所述附加电阻单元是否与所述采样电阻并联，且控制所述第一开关组件的导通或截断，以导通或截断所述电源对所述产品供电的通道。通过实施本实用新型实施例的电路可实现对在不同状态下对电流进行精确保护，以使得产品其他状态下可以具备精确电流保护能力。

Description

可切换量程的电流保护电路

技术领域

本实用新型涉及电流保护电路技术领域，尤其涉及可切换量程的电流保护电路。

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，这时候可以主动断电，防止因大电流导致损坏甚至击穿产品造成短路。但存在一些多个工作状态的产品，每个状态对应的电流不同，而且是数量级上的不同，使用同一量程无法在不同状态下对电流进行精确保护，而传统的电流监控只考虑单一的电流测量量程。

因此，有必要设计一种新的电路，实现对在不同状态下对电流进行精确保护，以使得产品其他状态下可以具备精确电流保护能力。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供可切换量程的电流保护电路。

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：提供可切换量程的电流保护电路，包括：控制单元、第一开关组件、采样电阻、附加电阻单元、比较单元以及第二开关组件，所述第一开关组件、附加电阻单元以及所述第二开关组件分别与所述控制单元连接；所述第一开关组件与所述采样电阻连接，所述第一开关组件还连接有电源；所述采样电阻连接有产品；所述控制单元，用于控制所述附加电阻单元是否与所述采样电阻并联，且控制所述第一开关组件的导通或截断，以导通或截断所述电源对所述产品供电的通道。

其进一步技术方案为：所述第一开关组件包括MOS管Q4以及MOS管Q3，所述MOS管Q4分别与所述MOS管Q3以及所述电源连接；所述MOS管Q3分别与所述电源以及所述采样电阻连接。

其进一步技术方案为：所述附加电阻单元包括第三开关组件以及附加电阻CS2，所述第三开关组件分别与所述控制单元以及所述附加电阻CS2连接；当所述第三开关组件导通时，所述附加电阻CS2与所述采样电阻并联。

其进一步技术方案为：所述第三开关组件包括MOS管Q6以及MOS管Q5，所述MOS管Q6分别与所述控制单元以及所述MOS管Q5连接；所述MOS管Q5与所述附加电阻CS2连接。

其进一步技术方案为：所述比较单元包括运算放大器U3以及比较器U2，所述运算放大器U3的输入端与所述采样电阻并联；所述运算放大器U3的输出端与所述比较器U2的同相输入端连接；所述比较器U2的输出端连接所述第二开关组件。

其进一步技术方案为：所述比较单元连接有基准电阻子单元，所述基准电阻子单元与所述控制单元连接。

其进一步技术方案为：所述基准电阻子单元包括电阻R13、电阻R1以及MOS管Q1，所述电阻R13的一端接地，所述电阻R1通过所述MOS管Q1接地；所述MOS管Q1与所述控制单元连接。

其进一步技术方案为：所述第二开关组件包括三极管Q2。

其进一步技术方案为：所述第一开关组件连接有分压单元。

其进一步技术方案为：所述分压单元包括分压电阻R18、分压电阻R20以及分压电阻R8，所述分压电阻R18与所述MOS管Q4连接，所述分压电阻R20与所述MOS管Q4连接；所述分压电阻R8与所述第二开关组件连接。

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、第一开关组件、采样电阻、附加电阻单元、比较单元以及第二开关组件，利用控制单元根据产品的工作电流控制附加电阻单元是否并联到采样电阻的两端，调整电流保护的量程，实现对在不同状态下对电流进行精确保护，以使得产品其他状态下可以具备精确电流保护能力。

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可切换量程的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可切换量程的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、第一开关组件；30、采样电阻；40、附加电阻单元；50、比较单元；60、第二开关组件；70、电源；80、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可切换量程的电流保护电路的示意性框图，该电路可以运用在需要电流保护的产品80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80中，实现对在不同状态下对电流进行精确保护，以使得产品80其他状态下可以具备精确电流保护能力。

请参阅图1，可切换量程的电流保护电路，包括：控制单元10、第一开关组件20、采样电阻30、附加电阻单元40、比较单元50以及第二开关组件60，第一开关组件20、附加电阻单元40以及第二开关组件60分别与控制单元10连接；第一开关组件20与采样电阻30连接，第一开关组件20还连接有电源70；采样电阻30连接有产品80；控制单元10，用于控制附加电阻单元40是否与采样电阻30并联，且控制第一开关组件20的导通或截断，以导通或截断电源70对产品80供电的通道。

通过控制单元10控制第一开关组件20的导通或截断，实现导通或切断电源70对产品80的供电通道，而附加电阻单元40根据产品80工作电流的大小，切换电流保护的量程，并联到采样电阻30的两端，改变接入的电阻的阻值，实现对在不同状态下对电流进行精确保护，以使得产品80其他状态下可以具备精确电流保护能力。

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

在一实施例中，请参阅图2，上述的第一开关组件20包括MOS管Q4以及MOS管Q3，MOS管Q4分别与MOS管Q3以及电源70连接；MOS管Q3分别与电源70以及采样电阻30连接。

在一实施例中，请参阅图2，上述的附加电阻单元40包括第三开关组件以及附加电阻CS2，第三开关组件分别与控制单元10以及附加电阻CS2连接；当第三开关组件导通时，附加电阻CS2与采样电阻30并联。

在一实施例中，请参阅图2，上述的第三开关组件包括MOS管Q6以及MOS管Q5，MOS管Q6分别与控制单元10以及MOS管Q5连接；MOS管Q5与附加电阻CS2连接。

在本实施例中，采样电阻30是指电阻CS1。

具体地，产品80上电时，Power_IN给3V3网络供电，此时控制单元10的CS_Control和REF_Control信号默认低电平，开关NMOS管Q6和NMOS管Q1处于截止状态，此时电流采样模式处于小电流采样模式，过流保护参考电压也对应设置为小电流采样模式。小阻值的采样电阻30可以测试大电流，即大电流模式；大阻值可以测试小电流，即小电流模式；MOS管Q2属于截止状态，3V3通过分压电阻R8、R18、R20分压让OCP_Trigger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CS1流经Power_OUT，给负载产品80供电。

在本实施例中，上述的MOS管Q4与MOS管Q3之间连接有电阻R14，上述的MOS管Q3并联有电阻R7；MOS管Q6与MOS管Q5之间连接有电阻R25，上述的MOS管Q5并联有电阻R24。

在一实施例中，请参阅图2，上述的比较单元50包括运算放大器U3以及比较器U2，运算放大器U3的输入端与采样电阻30并联；运算放大器U3的输出端与比较器U2的同相输入端连接；比较器U2的输出端连接第二开关组件60。

在一实施例中，请参阅图2，上述的比较单元50连接有基准电阻子单元，基准电阻子单元与控制单元10连接。

在一实施例中，请参阅图2，上述的基准电阻子单元包括电阻R13、电阻R1以及MOS管Q1，电阻R13的一端接地，电阻R1通过MOS管Q1接地；MOS管Q1与控制单元10连接。

在一实施例中，请参阅图2，上述的第二开关组件60包括三极管Q2。

在一实施例中，请参阅图2，上述的第一开关组件20连接有分压单元。

在一实施例中，请参阅图2，上述的分压单元包括分压电阻R18、分压电阻R20以及分压电阻R8，分压电阻R18与MOS管Q4连接，分压电阻R20与MOS管Q4连接；分压电阻R8与第二开关组件60连接。

在本实施例中，产品80工作电流较小时，采用小电流模式，此时通过控制单元10控制CS_Control和REF_Control分别输出低电平，使得附加电阻CS2断开并无法与CS1并联，且比较器U2的硬件保护电路IN-的参考电压也设置为小电流模式。运算放大器U3的IN+和IN-引脚每时每刻都在接收电阻CS1两端的电压，通过控制单元10U3将电流等效的电压值进行放大输出，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-引脚按小电流模式设定的参考电压进行比较，设定的参考电压是指小电流模式设定的等效电流保护值。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；若负载电流增大，电阻CS1两端的电压差会突然变大，此时比较器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_Trigger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70停止向负载供电。实现产品80在小电流的工作状态下的精确硬件电流保护。

产品80工作电流较大时，采用大电流模式，此时通过控制单元10控制CS_Control和REF_Control分别输出高电平，使得附加电阻CS2与电阻CS1并联，等效采样阻值减小，且比较器U2的硬件保护电路IN-的参考电压也设置为大电流模式。运算放大器U3的IN+和IN-引脚每时每刻都在接收并联等效采样电阻30两端的电压，通过运算放大器U3将电流等效的电压值进行放大输出，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-引脚按大电流模式设定的参考电压(大电流模式设定的等效电流保护值)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；若负载电流增大，并联等效采样电阻30两端的电压差会突然变大，此时比较器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_Trigger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70停止向负载供电。实现产品80在大电流的工作状态下的精确硬件电流保护。

本实施例的电路使得产品80在大电流或小电流的工作状态下都能有精确的硬件电流保护，提高产品80的安全性。

上述的可切换量程的电流保护电路，通过设置控制单元10、第一开关组件20、采样电阻30、附加电阻单元40、比较单元50以及第二开关组件60，利用控制单元10根据产品80的工作电流控制附加电阻单元40是否并联到采样电阻30的两端，调整电流保护的量程，实现对在不同状态下对电流进行精确保护，以使得产品80其他状态下可以具备精确电流保护能力。

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.可切换量程的电流保护电路，其特征在于，包括：控制单元、第一开关组件、采样电阻、附加电阻单元、比较单元以及第二开关组件，所述第一开关组件、附加电阻单元以及所述第二开关组件分别与所述控制单元连接；所述第一开关组件与所述采样电阻连接，所述第一开关组件还连接有电源；所述采样电阻连接有产品；所述控制单元，用于控制所述附加电阻单元是否与所述采样电阻并联，且控制所述第一开关组件的导通或截断，以导通或截断所述电源对所述产品供电的通道。

2.根据权利要求1所述的可切换量程的电流保护电路，其特征在于，所述第一开关组件包括MOS管Q4以及MOS管Q3，所述MOS管Q4分别与所述MOS管Q3以及所述电源连接；所述MOS管Q3分别与所述电源以及所述采样电阻连接。

3.根据权利要求2所述的可切换量程的电流保护电路，其特征在于，所述附加电阻单元包括第三开关组件以及附加电阻CS2，所述第三开关组件分别与所述控制单元以及所述附加电阻CS2连接；当所述第三开关组件导通时，所述附加电阻CS2与所述采样电阻并联。

4.根据权利要求3所述的可切换量程的电流保护电路，其特征在于，所述第三开关组件包括MOS管Q6以及MOS管Q5，所述MOS管Q6分别与所述控制单元以及所述MOS管Q5连接；所述MOS管Q5与所述附加电阻CS2连接。

5.根据权利要求1所述的可切换量程的电流保护电路，其特征在于，所述比较单元包括运算放大器U3以及比较器U2，所述运算放大器U3的输入端与所述采样电阻并联；所述运算放大器U3的输出端与所述比较器U2的同相输入端连接；所述比较器U2的输出端连接所述第二开关组件。

6.根据权利要求1所述的可切换量程的电流保护电路，其特征在于，所述比较单元连接有基准电阻子单元，所述基准电阻子单元与所述控制单元连接。

7.根据权利要求6所述的可切换量程的电流保护电路，其特征在于，所述基准电阻子单元包括电阻R13、电阻R1以及MOS管Q1，所述电阻R13的一端接地，所述电阻R1通过所述MOS管Q1接地；所述MOS管Q1与所述控制单元连接。

8.根据权利要求1所述的可切换量程的电流保护电路，其特征在于，所述第二开关组件包括三极管Q2。

9.根据权利要求2所述的可切换量程的电流保护电路，其特征在于，所述第一开关组件连接有分压单元。

10.根据权利要求9所述的可切换量程的电流保护电路，其特征在于，所述分压单元包括分压电阻R18、分压电阻R20以及分压电阻R8，所述分压电阻R18与所述MOS管Q4连接，所述分压电阻R20与所述MOS管Q4连接；所述分压电阻R8与所述第二开关组件连接。