功率开关的过流检测电路的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及到过流检测电路领域，特别是涉及到一种功率开关的过流检测电路。
【背景技术】
[0002] 开关放大器、开关电源，电荷栗、电子烟等利用功率M0S管开关的导通和关断来实 现信号和能量的高效率转换。这种功率M0S管开关在导通时通常有较大的电流流过，如果电 流超过了该功率M0S管开关的承受极限，该功率M0S管开关可能会发生永久性损坏。因此，为 了保证器件的可靠性，必须对流过功率M0S管开关的电流进行连续检测，并且能够在电流过 大时对功率M0S管开关进行保护。
[0003] 现有技术的过流检测电路一般如图1所示，PM0S功率管开关1和采样PM0S管2的栅 端9和漏端8各自相连，采样PM0S管2的源端5通过一个电阻值为RS1的采样电阻3连接到电源 VDD，功率PM0S管开关1的源端直接连接到电源VDD。功率PM0S管开关1和采样M0S管2的尺寸 比例为N: 1。采样PM0S管2和采样电阻3的公共端5连接一个比较器6的负向输入端，一个参考 电压VREF1加到比较器6的正向输入端。当流过功率PM0S管开关1的电流较小时，流过采样 M0S管2的电流也较小，比较器6负向输入端电压VS 1高于正向输入端的电压VREF1，因此比较 器6输出低点平。当流过功率PM0S管开关1的电流较高时，流过采样PM0S管2的电流也较高， 导致VS 1下降；当比较器6负向输入端的电压VS 1低于正向输入端的电压VREF 1时，比较器6输 出高电平，表示功率PM0S管开关发生过流。这种实现方法的缺点是，由于存在采样电阻3,使 功率PM0S管开关1和采样PM0S管2的源端电压不一致，导致流过采样PM0S管2的电流与流过 功率PM0S开关1的电流不成线性关系，因此他不是正真的等比例采样电流;采样的实际上是 功率PM0S开关1漏端8上的电压，并把这个电压与参考电压VREF1比较，通过M0S管线性区电 流公式估算出流出功率PM0S管开关1的电流。这样带来的问题是，M0S管的工艺偏差、以及 VDD电源的变化带来的M0S管线性区电流公式的精确性都会对流过功率PM0S管开关的电流 检测带来相当大的误差。如果将过流检测点设定的过低，则会导致在较大负载时的过早保 护；如果将过流检测点设定的过高，又会导致保护失效，致使器件损坏。因此，可靠的功率 M0S管开关过流保护装置需要具备更高精度、更高可控性的过流检测方法。
【发明内容】
[0004] 本发明的主要目的为提供一种提尚检测精度的功率开关的过流检测电路。
[0005] 为了实现上述发明目的，本发明提出一种功率开关的过流检测电路，包括采样电 路单元、除法电路单元和输出信号处理单元；
[0006] 所述采样电路单元采集功率开关漏极的电压，将其转换为采样电流；
[0007] 所述除法电路单元获取参考电流，并对参考电流进行预设的除法处理，得到修正 后的基准电流；
[0008] 所述输出信号处理单元将所述采样电流和基准电流进行比较，并根据比较结果输 出控制所述功率开关的开和关的控制信号。
[0009] 进一步地，所述采样电路单元包括第一 PM0S管和第二PM0S管，
[0010]所述第一 PM0S管的源端连接VDD电压源，栅端与第二PM0S管的栅端连接，漏端连接 所述除法电路单元；
[0011]所述第二PM0S管的源端连接功率开关的漏端，栅端和漏端短接后连接所述除法电 路单元。
[0012] 进一步地，所述除法电路单元包括除法电路模块，该除法电路模块包括第一除法 电路和第二除法电路，第一除法电路与第二除法电路结构相同，第一除法电路的一端连接 所述VDD电压源，另一端连接所述第二除法电路；
[0013] 所述第一除法电路包括第三PM0S管、第四PM0S管、第一NM0S管、第二匪0S管、第一 电阻、电流输入器、电流输出器和运放器；
[0014] 所述电流输入器的一端连接所述第三PM0S管的漏端，另一端接地；
[0015] 所述第三PM0S管的栅端接地，源端接所述VDD电压源，漏端接入运放器的正输入 端；
[0016] 所述第四PM0S管的栅端连接所述运放器的输出端，源端接入运放器的负输入端， 漏极分别连接所述第一 NM0S管的栅端和漏端；
[0017]所述第一电阻的一端连接所述VDD电压源，另一端与所述第四PM0S管的源端相连；
[0018] 所述第一 NM0S管的源端接地，栅端与第二NM0S管的栅端相连；
[0019] 所述第二匪0S管的源端接地，漏端与所述电流输出器的一端连接，电流输出器的 另一端连接所述第二除法电路的第三PM0S管的漏极；
[0020] 所述第二除法电路的电源输出器输出所述基准电流。
[0021] 进一步地，所述第一除法电路的计算公式为= , κ、_，第二除法电路的计 κλ '\VLJU--Vli!r) 算公式为A = ，其中，Ιι为参考电流，12为第一除法处理后的电流，13为所 述基准电流，心和心为对应的M0S管连接的电阻、空穴迀移率、单位面积的栅氧化层电容以及 宽长比的乘积，VDD为所述VDD电压源的输入电压，VTHP为PM0S管的阈值电压。
[0022] 进一步地，所述除法电路单元还包括镜像电路，该镜像电路包括第三NM0S管、第四 NM0S管和第五NM0S管，
[0023]所述第三匪0S管的栅端和漏端短接并与所述除法电路连接，源端接地;所述第四 匪0S管的漏端与所述第三PM0S管的漏端短接后连接所述输出信号处理单元，源端接地;所 述第五NM0S管的漏端与所述第四PM0S管的漏端短接，源端接地；
[0024]所述第三NM0S管的栅端、第四NM0S管的栅端和第五NM0S管的栅端相互短接。
[0025] 进一步地，所述输出信号处理单元包括施密特触发器和反相器，
[0026] 所述施密特触发器的输入端与所述第一 PM0S管以及第四NM0S管的漏极连接，输出 端与所述反相器的输入端连接，反相器的输出端输出所述控制信号。
[0027] 进一步地，所述输出信号处理单元还包括第二电阻、第三电阻和比较器；
[0028] 所述第二电阻的一端与所述第一 PM0S管的漏极连接，另一端连接比较器的第一输 入端；
[0029] 所述第三电阻的一端与第四NM0S管的漏极连接，另一端连接所述比较器的第二输 入端；
[0030]所述比较器的输出端连接所述施密特触发器的输入端。
[0031 ]本发明通过对参考电流的除法修正后，可以对功率开关实现高精度过流检测，过 流检测点与功率开关的M0S管工艺无关，与VDD电压源无关，可以对功率开关实现高精度过 流检测。
【附图说明】
[0032] 图1为现有技术的功率开关的过流检测电路的电路图；
[0033] 图2为本发明一实施例的功率开关的过流检测电路的电路图；
[0034] 图3为本发明一实施例的除法电路的电路图。
[0035] 本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
【具体实施方式】
[0036] 应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。 [0037]参照图2和图3,本发明实施例中提供一种功率开关的过流检测电路，包括采样电 路单元100、除法电路单元200和输出信号处理单元300;上述采样电路单元100采集功率开 关10漏极的电压，将其转换为采样电流;上述除法电路单元200获取参考电流，并对参考电 流进行预设的除法处理，得到修正后的基准电流;上述输出信号处理单元300将所述采样电 流和基准电流进行比较，并根据比较结果输出控制所述功率开关10的开和关的控制信号。 [0038] 本实施例中，上述采样电路单元100包括第一PM0S管11和第二PM0S管12;所述第一 PM0S管11的源端连接VDD电压源，栅端与第二PM0S管12的栅端连接，漏端连接所述除法电路 单元200;所述第二PM0S管12的源端连接功率开关10的漏端，栅端和漏端短接后连接所述除 法电路单元200。
[0039]本实施例中，上述除法电路单元200包括除法电路模块201，该除法电路模块201包 括第一除法电路和第二除法电路，第一除法电路与第二除法电路结构相同，第一除法电路 的一端连接所述VDD电压源，另一端连接所述第二除法电路;所述第一除法电路包括第三 PM0S管23、第四PM0S管27、第一匪0S管28、第二NM0S管29、第一电阻26、电流输入器24、电流 输出器30和运放器25;所述电流输入器24的一端连接所述第三PM0S管23的漏端，另一端接 地;所述第三PM0S管23的栅端接地，源端接所述VDD电压源，漏端接入运放器25的正输入端； 所述第四PM0S管27的栅端连接所述运放器25的输出端，源端接入运放器25的负输入端，漏 极分别连接所述第一 NM0S管28的栅端和漏端;所述第一电阻26的一端连接所述VDD电压源， 另一端与所述第四PM0S管27的源端相连;所述第一匪0S管28的源端接地，栅端与第二匪0S 管29的栅端相连;所述第二匪0S管29的源端接地，漏端与所述电流输出器30的一端连接，电 流输出器30的另一端连接所述第二除法电路的第三PM0S管23的漏