CN220492969U - 一种含有过流保护的驱动电路、电路板及电子设备 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种含有过流保护的驱动电路、电路板及电子设备，涉及过流保护技术领域，包括：晶体管驱动电路，晶体管驱动电路用于和负载电连接；晶体管驱动电路设置有MOS管，MOS管用于通过驱动信号驱动负载；过流保护电路，包括压降模块和导通模块，压降模块连接MOS管的栅极；导通模块分别和MOS管的栅极、漏极电连接；其中，当MOS管导通时的工作电流超过第一设定值，则压降模块用于通过自身超过第二设定值的压降导通该导通模块，使得导通模块将MOS管的栅极的驱动信号接地，以关断MOS管。本申请能够快速关断MOS管，从而对MOS管进行过流保护。

Description

一种含有过流保护的驱动电路、电路板及电子设备

技术领域

本申请涉及过流保护技术领域，尤其涉及一种含有过流保护的驱动电路、电路板及电子设备。

背景技术

相关技术中，MOS管作为一种压控型电子器件，因输入电阻高、噪声低、热稳定性好、抗干扰能力强、功耗低等优点，被广泛应用于驱动电路。基于MOS管的驱动电路，在进行较大电流的驱动时，由于工作环境复杂，电流往往会存在突变的情况，因此，假如没有对MOS管进行过流保护，往往很容易因较大电流导致MOS管烧毁。以往的保护方案，往往是偏向于对经过MOS管的电流进行检测，在通过控制系统进行相关处理，响应速度慢，当电流瞬间变化时，不能及时地对MOS管进行保护，存在响应速度慢导致MOS管烧毁的情形。因此，如何及时地对较大电流进行响应以保护MOS管，是一个亟待解决的技术问题。

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，本申请提出一种含有过流保护的驱动电路、电路板及电子设备，能够在MOS管通过较高电流时快速关断MOS管，从而对MOS管进行过流保护。

根据本申请第一方面实施例的含有过流保护的驱动电路，包括：

晶体管驱动电路，所述晶体管驱动电路用于和负载电连接；所述晶体管驱动电路设置有MOS管，所述MOS管用于根据输入的驱动信号驱动所述负载；

过流保护电路，包括压降模块和导通模块，所述压降模块连接所述MOS管的栅极；所述导通模块分别和所述MOS管的栅极、漏极电连接；

其中，当所述MOS管导通时的工作电流超过第一设定值，则所述压降模块用于通过自身超过第二设定值的压降导通所述导通模块，使得所述导通模块将所述MOS管的栅极的所述驱动信号接地，以关断所述MOS管。

根据本申请实施例的含有过流保护的驱动电路，至少具有如下有益效果：通过设置有晶体管驱动电路、过流保护电路，晶体管驱动电路设置有MOS管，且过流保护电路包括压降模块和导通模块，当MOS管导通时的工作电流超过第一设定值，则压降模块用于通过自身超过第二设定值的压降使导通模块导通，使得MOS管的栅极的驱动信号接地，以关断MOS管。本申请的含有过流保护的驱动电路，通过设置压降模块和导通模块，当MOS管导通时的工作电流超过第一设定值，压降模块本身的压降也随之增大，因为导通模块和压降模块都和MOS管栅极电连接，当压降模块的压降增大，加载在导通模块的电压也随之增大，进而使得导通模块导通，使得驱动信号流经导通模块接地，不需经过控制系统进行处理，直接通过硬件进行触发并处理，达到快速响应较大电流并关断MOS管的目的。因此，本申请的含有过流保护的驱动电路，能够在MOS管通过较高电流时快速关断MOS管，从而对MOS管进行过流保护。

根据本申请的一些实施例，所述晶体管驱动电路包括栅极驱动电路和主驱动电路，所述主驱动电路设置有所述MOS管，所述栅极驱动电路和所述MOS管的栅极电连接，所述导通模块的第一端通过所述栅极驱动电路和所述MOS管的栅极电连接，所述导通模块的第二端和所述主驱动电路中的所述MOS管的漏极电连接。

根据本申请的一些实施例，所述导通模块包括第一三极管、第二三极管、第一电阻、第一电容、第二电阻，所述栅极驱动电路包括第三电阻、第四电阻、第二电容，所述第三电阻的一端和所述第四电阻的一端电连接，所述第二电容的一端和所述第三电阻的另一端电连接，所述第四电阻的另一端和所述第二电容的另一端、所述MOS管的栅极电连接，所述第一三极管的发射极、所述第一电阻的一端均电连接于所述第三电阻和所述第四电阻之间，所述第一三极管的基极分别和所述第二三极管的集电极、所述第一电阻的另一端电连接，所述第一三极管的集电极和所述第二三极管的发射极电连接并接地，所述第二三极管的基极和所述第一电容的一端、所述第二电阻的一端电连接，所述第一电容的另一端、所述第二电阻的另一端和所述MOS管的漏极电连接。

根据本申请的一些实施例，所述压降模块的一端电连接于所述MOS管的栅极和所述第四电阻之间，当所述MOS管导通时的工作电流超过第一设定值，则所述压降模块的压降超过第二设定值使所述第二三极管导通，所述第二三极管导通后使所述第一三极管导通，以使所述驱动信号流经所述第一三极管接地。

根据本申请的一些实施例，所述第一三极管为PNP三极管，所述第二三极管为NPN三极管。

根据本申请的一些实施例，所述主驱动电路包括二极管和所述MOS管，所述二极管的输入端用于连接所述负载，所述二极管的输出端和所述MOS管的漏极电连接。

根据本申请的一些实施例，所述压降模块包括单向TVS管、第三电容、第五电阻，所述单向TVS管的输出端、所述第三电容的一端、第五电阻的一端和所述MOS管的栅极电连接，所述单向TVS管的输入端、所述第三电容的另一端、第五电阻的另一端接地；所述主驱动电路还设置有所述第六电阻，所述第六电阻的一端和所述MOS管的源级电连接，所述第六电阻的另一端接地。

根据本申请的一些实施例，所述第六电阻为两个功率为2W的相互并联的电阻。

根据本申请第二方面实施例的电路板，所述电路板包括如第一方面实施例所述的含有过流保护的驱动电路。

根据本申请第三方面实施例的电子设备，所述电子设备包括如第一方面实施例所述的含有过流保护的驱动电路。

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

下面结合附图和实施例对本申请做进一步的说明，其中：

图1为本申请实施例所提供的含有过流保护的驱动电路的电路连接示意图。

附图标记：

晶体管驱动电路100、栅极驱动电路110、主驱动电路120；

过流保护电路200、压降模块210、导通模块220。

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，若干的含义是一个以上，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。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。

本申请的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

下面参照图1描述根据本申请实施例的含有过流保护的驱动电路。

可以理解的是，如图1所示，提供了一种含有过流保护的驱动电路，包括：

晶体管驱动电路100，晶体管驱动电路100用于和负载电连接；晶体管驱动电路100设置有MOS管，MOS管用于通过驱动信号驱动负载；

过流保护电路200，包括压降模块210和导通模块220，压降模块210连接MOS管的栅极；导通模块220分别和MOS管的栅极、漏极电连接；

其中，当MOS管导通时的工作电流超过第一设定值，则压降模块210用于通过自身超过第二设定值的压降导通该导通模块220，使得导通模块220将MOS管的栅极的驱动信号接地，以关断MOS管。

通过设置有晶体管驱动电路100、过流保护电路200，晶体管驱动电路100设置有MOS管，且过流保护电路200包括压降模块210和导通模块220，当MOS管导通时的工作电流超过第一设定值，则压降模块210用于通过自身超过第二设定值的压降使导通模块220导通，使得MOS管的栅极的驱动信号接地，以关断MOS管。本申请的含有过流保护的驱动电路，通过设置压降模块210和导通模块220，当MOS管导通时的工作电流超过第一设定值，压降模块210本身的压降也随之增大，因为导通模块220和压降模块210都和MOS管栅极电连接，当压降模块210的压降增大，加载在导通模块220的电压也随之增大，进而使得导通模块220导通，使得驱动信号流经导通模块220接地，不需经过控制系统进行处理，直接通过硬件进行触发并处理，达到快速响应较大电流并关断MOS管的目的。因此，本申请的含有过流保护的驱动电路，能够在MOS管通过较高电流时快速关断MOS管，从而对MOS管进行过流保护。

可以理解的是，晶体管驱动电路100包括栅极驱动电路110和主驱动电路120，主驱动电路120设置有MOS管，栅极驱动电路110和MOS管的栅极电连接，导通模块220的第一端通过栅极驱动电路110和MOS管的栅极电连接，导通模块220的第二端和主驱动电路120中的MOS管的漏极电连接。

需要说明的是，导通模块220的第三端接地。

可以理解的是，导通模块220包括第一三极管、第二三极管、第一电阻、第一电容、第二电阻，栅极驱动电路110包括第三电阻、第四电阻、第二电容，第三电阻的一端和第四电阻的一端电连接，第二电容的一端和第三电阻的另一端电连接，第四电阻的另一端和第二电容的另一端、MOS管的栅极电连接，第一三极管的发射极、第一电阻的一端均电连接于第三电阻和第四电阻之间，第一三极管的基极分别和第二三极管的集电极、第一电阻的另一端电连接，第一三极管的集电极和第二三极管的发射极电连接并接地，第二三极管的基极和第一电容的一端、第二电阻的一端电连接，第一电容的另一端、第二电阻的另一端和MOS管的漏极电连接。

需要说明的是，如图1所示，第一三极管、第二三极管、第一电阻、第一电容、第二电阻分别依次为Q1、Q2、R1、C1、R2；在一些实施例中，R1的阻值为470千欧姆，R2的阻值为1兆欧姆，C1的电容值为10纳法。对此，本申请实施例对R1、R2的具体值不做限制，本领域技术人员可以根据实际的需求进行设置。

需要说明的是，晶体管驱动电路100还设置有第六电阻R6，R6和MOS管的源极电连接；第一设定值根据MOS管和R6的压降进行设置，当电流流经MOS管和R6，电流增大，MOS管和R6的压降随之增大，当MOS管和R6的压降使得Q2道通，此时对应的电流为第一设定值。

需要说明的是，如图1所示，第三电阻、第四电阻、第二电容分别依次为R3、R4、C2，在一些实施例中，R3的阻值为1千欧姆，R4的阻值为1千欧姆，C2的电容值为1微法。对此，本申请实施例对R3、R4、C2的具体值不做限制，本领域技术人员可以根据实际的需求进行设置。

可以理解的是，压降模块210的一端电连接于MOS管的栅极和第四电阻之间，当MOS管导通时的工作电流超过第一设定值，则压降模块210的压降超过第二设定值使第二三极管导通，第二三极管导通后使第一三极管导通，以使驱动信号流经第一三极管接地。

需要说明的是，当MOS管导通时，压降模块210相当于和R6电阻并联，此时压降模块210的压降，也就是电压，加载于Q2的发射极和集电极，当压降达到Q2的发射极和集电极之间的导通电压，且Q2的集电极也加载电压，则Q2道通，而加载于Q2的发射极和集电极之间的导通电压则为第二设定值。

可以理解的是，如图1所示，第一三极管为PNP三极管，第二三极管为NPN三极管。

可以理解的是，主驱动电路120包括二极管和MOS管，二极管的输入端用于连接负载，二极管的输出端和MOS管的漏极电连接。

需要说明的是，如图1所示，二极管和MOS管分别依次为D2、Q3。

可以理解的是，压降模块210包括单向TVS管、第三电容、第五电阻、第六电阻，单向TVS管的输出端、第三电容的一端、第五电阻的一端和MOS管的栅极电连接，单向TVS管的输入端、第三电容的另一端、第五电阻的另一端接地，第六电阻的一端和MOS管的源级电连接，第六电阻的另一端接地。

需要说明的是，如图1所示，单向TVS管、第三电容、第五电阻、第六电阻分别依次为D1、C3、R5、R6；在一些实施例中，C3的电容值为100纳法，R5的阻值为1兆欧姆，R6的阻值为200毫欧姆。

可以理解的是，第六电阻为两个功率为2W的相互并联的电阻。

下面结合图1对本申请的含有过流保护的驱动电路进行描述。

整个电路分以下状态，具体如下：

初始状态：

驱动信号为低电平，假设负载加载有12V电压，则通过D2有12V电压灌入，此时将Q2打开，通过R3将Q1打开，和R5同时将Q3的栅级拉低，将Q3关闭。

开启状态：

此时驱动信号的电压突然变为高电平，瞬间电平变化，通过C1将Q3的栅级拉高，打开Q3，如果从D2流经Q3的电流在正常范围内，则Q3以及与Q3电连接的R6两者压降较小，使得Q2的集电极和发射极之间的电压较小，Q2无法开启，处于断开状态，此时Q3保持打开正常工作状态。

过流关闭状态：

当流经Q3的工作电流增大到第一设定值后，Q3的VDS与R6压降增大，达到第二设定值，直到达到Q2的开启电压，Q2导通，进而打开三极管Q1，将Q3的驱动信号，也就是栅极电压拉低到地，从而关闭Q3，最终将大电流切断，实现过流保护。Q3断开后，Q2的基极和集电极压降更大，从而实现正反馈的将Q3关断。

此时，保护电流值推算如下：

VR6+VDS(Q3)≥VBE＝0.7V；

其中，VBE为Q2基极和发射极的电压，VDS为Q3源极和漏极的电压，VBE取常温下的导通压降为0.7V，导通电阻RDS取在VDS＝4.5V时，约为25mΩ；

I_D*(R6+RDS)≥VBE＝0.7V；

所以I_D＝3.11A，其中I_D为二极管D2电流；

PR6＝3.11A*3.11A*0.2＝1.932W，R6电阻可采用并联两个2W电阻；

PQ3＝3.11A*3.11A*0.025＝0.242W，Q3根据热阻计算满足工作要求；

综上，可调整R6和Q3的阻值调整保护电流的值。

过流恢复状态：

将Q3关断保护后，回到初始状态，形成闭环。需要将驱动信号重新由低电平变为高电平的过程将电路重新打开。

本申请的含有过流保护的驱动电路，一方面，在电路开启之前，Q3通过Q1、Q2拉低到地关闭，流经D2的电压为高电平后，通过电容触发开启Q3，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；另一方面，当主路电流增大，Q3的D1和R6压降增大，开启三极管Q2，并进一步开启Q1，Q1将Q3栅极电压拉低，从而关断Q3，关断后，Q2的基极和集电极压降更大，形成正反馈，从而实现过流保护。

本申请还提供了一种电路板，电路板包括上述实施例的含有过流保护的驱动电路。

本申请还提供了一种电子设备，电子设备包括上述实施例的含有过流保护的驱动电路。

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。此外，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

Claims (10)

1.一种含有过流保护的驱动电路，其特征在于，包括：

晶体管驱动电路，所述晶体管驱动电路用于和负载电连接；所述晶体管驱动电路设置有MOS管，所述MOS管用于根据输入的驱动信号驱动所述负载；

过流保护电路，包括压降模块和导通模块，所述压降模块连接所述MOS管的栅极；所述导通模块分别和所述MOS管的栅极、漏极电连接；

其中，当所述MOS管导通时的工作电流超过第一设定值，则所述压降模块用于通过自身超过第二设定值的压降导通所述导通模块，使得所述导通模块将所述MOS管的栅极的所述驱动信号接地，以关断所述MOS管。

2.根据权利要求1所述的含有过流保护的驱动电路，其特征在于，所述晶体管驱动电路包括栅极驱动电路和主驱动电路，所述主驱动电路设置有所述MOS管，所述栅极驱动电路和所述MOS管的栅极电连接，所述导通模块的第一端通过所述栅极驱动电路和所述MOS管的栅极电连接，所述导通模块的第二端和所述主驱动电路中的所述MOS管的漏极电连接。

3.根据权利要求2所述的含有过流保护的驱动电路，其特征在于，所述导通模块包括第一三极管、第二三极管、第一电阻、第一电容、第二电阻，所述栅极驱动电路包括第三电阻、第四电阻、第二电容，所述第三电阻的一端和所述第四电阻的一端电连接，所述第二电容的一端和所述第三电阻的另一端电连接，所述第四电阻的另一端和所述第二电容的另一端、所述MOS管的栅极电连接，所述第一三极管的发射极、所述第一电阻的一端均电连接于所述第三电阻和所述第四电阻之间，所述第一三极管的基极分别和所述第二三极管的集电极、所述第一电阻的另一端电连接，所述第一三极管的集电极和所述第二三极管的发射极电连接并接地，所述第二三极管的基极和所述第一电容的一端、所述第二电阻的一端电连接，所述第一电容的另一端、所述第二电阻的另一端和所述MOS管的漏极电连接。

4.根据权利要求3所述的含有过流保护的驱动电路，其特征在于，所述压降模块的一端电连接于所述MOS管的栅极和所述第四电阻之间，当所述MOS管导通时的工作电流超过第一设定值，则所述压降模块的压降超过第二设定值使所述第二三极管导通，所述第二三极管导通后使所述第一三极管导通，以使所述驱动信号流经所述第一三极管接地。

5.根据权利要求3所述的含有过流保护的驱动电路，其特征在于，所述第一三极管为PNP三极管，所述第二三极管为NPN三极管。

6.根据权利要求2所述的含有过流保护的驱动电路，其特征在于，所述主驱动电路包括二极管和所述MOS管，所述二极管的输入端用于连接所述负载，所述二极管的输出端和所述MOS管的漏极电连接。

7.根据权利要求2所述的含有过流保护的驱动电路，其特征在于，所述压降模块包括单向TVS管、第三电容、第五电阻，所述单向TVS管的输出端、所述第三电容的一端、第五电阻的一端和所述MOS管的栅极电连接，所述单向TVS管的输入端、所述第三电容的另一端、第五电阻的另一端接地；所述主驱动电路还设置有第六电阻，所述第六电阻的一端和所述MOS管的源级电连接，所述第六电阻的另一端接地。

8.根据权利要求7所述的含有过流保护的驱动电路，其特征在于，所述第六电阻为两个功率为2W的相互并联的电阻。

9.一种电路板，其特征在于，所述电路板包括如权利要求1至8任意一项所述的含有过流保护的驱动电路。

10.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括如权利要求1至8任意一项所述的含有过流保护的驱动电路。