限流电路和开关电源的制作方法

本实用新型涉及电力电子技术领域，更具体的说，涉及一种限流电路和开关电源。

背景技术：

在很多应用场合，需要知道电路中的电流值，并且，由于元器件的性质及防止过载等原因，需要对通过电路的电流进行限制。现有技术一般是利用两个电路来分别完成电流读取和限流两项功能。

集成电路是指把一个电路所需的晶体管、电阻、电容和电感等元件及布线互相连在一起，然后再集成在一个小小的芯片上。而集成电路的芯片越小，往往会使得产品更具有竞争力。显而易见，在集成电路中，若是可以用一个电路来完成电流读取和限流功能，会使得电路占用更少的芯片空间，从而使得芯片更小成为可能，同时也可以改善现有技术中电路的较复杂以及需要较多元器件的缺点。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型提出一种限流电路和开关电源。在同一个电路中，可以同时实现电流的读取以及限流两项功能，用于解决现有技术存在的电路较复杂、需要较多元器件的问题。

本实用新型提供了一种限流电路，包括：运算放大器、第一电阻和开关元件；

所述运算放大器的第一输入端接收第一电流信号，且所述第一输入端经所述第一电阻接地，所述第一电阻上的压降用于表征第一电流信号，

所述运算放大器的第二输入端接收第一参考电压信号，所述运算放大器输出端输出限流判断信号，且所述输出端连接有所述开关元件；

当所述限流判断信号表征需要进行限流时，则控制所述开关元件导通，以进行限流。

可选的，当通过所述第一电阻上的压降达到所述第一参考电压信号时，所述限流判断信号表征需要进行限流，所述开关元件导通，启动限流。

可选的，限流值为所述第一参考电压信号与所述第一电阻的比值，并可以通过改变所述第一参考电压信号的大小或者所述第一电阻的阻值来改变限流值。

可选的，所述运算放大器的第一输入端连接有检测电路，所述检测电路接收需要检测和限流电路中的电流作为第一电流信号，输出到所述运算放大器的第一输入端。

可选的，所述限流电路还包括电流控制电路，所述的开关元件连接所述的电流控制电路，通过所述电流控制电路调节电流以实现限流。

可选的，所述运算放大器和开关元件集成在芯片内，则所述的运算放大器第一输入端和所述第一电阻的公共端作为第一引脚，所述第一引脚具有电流读取和限流的复用功能。

本实用新型还提供了另一种限流电路，包括：两个或者两个以上上述任意一项所述的限流电路，所述的两个或者两个以上所述的限流电路中，各个所述的第一电流信号为不同的第一电流信号，各个所述的限流判断信号中有一个表征需要进行限流，则使得相应的开关元件导通，以进行限流。

本实用新型还提供了一种开关电源，包括功率级电路和以上任意一项所述的一种限流电路，所述第一电流信号为所述功率级电路中需要测量和限流的电流。

可选的，所述开关元件的输出端连接到所述功率级电路中误差放大器的输出端，所述误差放大器的第一输入端接收所述功率级电路的输出反馈电压，所述误差放大器的第二输入端接收第二参考电压信号。

与现有技术相比，本实用新型之技术方案具有以下优点：本实用新型中，运算放大器的第一输入端引入第一电流信号并通过所述第一电阻接地，通过读取所述第一电阻的压降则表征第一电流信号；运算放大器的另一个输入端接收第一参考电压信号，所述的第一参考电压信号与所述第一电阻的比值则为限流的最大电流值；当所述第一电流信号大于所述限流值时，开关元件导通，进行限流。本实用新型利用运算放大器、电阻和开关元件等少量的元件，完成了电流读取和限流两项功能，进而改善了电路的较复杂以及使用元器件较多的问题。

附图说明

图1为本实用新型限流电路的结构示意图；

图2为本实用新型电路中含有两个限流电路的结构示意图；

图3为本实用新型限流电路实施例的结构示意图；

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的优选实施例进行详细描述，但本实用新型并不仅仅限于这些实施例。本实用新型涵盖任何在本实用新型的精神和范围上做的替代、修改、等效方法以及方案。

为了使公众对本实用新型有彻底的了解，在以下本实用新型优选实施例中详细说明了具体的细节，而对本领域技术人员来说没有这些细节的描述也可以完全理解本实用新型。

在下列段落中参照附图以举例方式更具体地描述本实用新型。需说明的是，附图均采用较为简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本实用新型实施例的目的。

如图1所示，给出了限流电路的结构示意图，包括：第一电阻R、运算放大器U1、开关元件、限流措施。所述的限流电路连接有检测电路。将需要检测和限流的电路称为主电路，通过所述检测电路将主电路中的电流I_in引入到所述运算放大器U1的第一输入端，且该端经所述第一电阻R接地，所述运算放大器U1的第二输入端接收所述第一参考电压信号V_m，运算放大器U1的输出端连接所述开关元件的一端，所述开关元件的另一端连接输电流控制电路。

图一中的主电路为Buck电路，Iin为检测到的Buck电路的电感电流，需要强调的是，虽然图1中的主电路为Buck电路，但这里并不仅仅局限于应用在Buck电路中，可以为任意的功率级电路。

将所述第一电阻和所述运算放大器第一输入端的公共端记为A点，该点电压记为V_A，则图1中的电路完成如下功能：

当V_A＜V_m时，所述开关元件不导通，此时图1中电路通过读取A点的电压值来得到电流I_in的值。

当V_A＝V_m时，所述开关元件导通，启动电流控制电路，此时，图1中的电路不仅可以读取电流I_in的值，而且完成限流功能。

可见，图1中电路限流的最大电流值I_max为：

在实际应用场景中，可以通过设置不同的第一参考电压信号V_m来改变限流的最大电流值。

当图1中的电路为集成电路时，A点为芯片的一个引脚A，在任意时刻，可以通过测量引脚A的电压值来读取任意时刻通过主电路的电流值，且当V_A＝V_m时，所述开关元件导通，开始对主电路进行限流，故这里的引脚是复用的，不仅可以读取主电路电流值还可以对其进行限流。

这里利用运算放大器U1来设置允许通过主电路的最大电流值，对主电路中通过的电流进行限制；且在运算放大器U1的一端引入通过主电路的电流I_in，且该端经所述第一电阻接地，通过读取第一电阻R上的电压来获得通过原电路的电流值，从而使得图1中电路可以完成电流读取和限流两个功能，达到引脚A复用的目的。

有的功率级电路在不同的时间段具有两或者两路以上的导通方式，在对该功率级电路的电流进行读取和限流时，则需要对其每一路导通方式中的电流进行读取和限流。图2所示了一个四开关电路，该电路一般是有两路的电路导通方式，图2中的带有电路读取功能的限流电路是由2个图1中所述的带有电路读取功能和限流电路组成的，这2个电路分别接收四开关电路的输入和输出电流，其运算放大器输出均连接到电流控制电路。也就是说，四开关电路中任意一路的电流大于限流值时，电流控制电路均会进行限流。图2中的引脚A和引脚B均为复用引脚。

图2仅仅给出了需要两个图1所述的带有电路读取功能的限流电路的情况，但若主电路需要任意个图1中所述的带有电路读取功能的限流电路均在本实用新型的保护范围内。

如图3所示，示意了限流电路一种实施例。所述的开关元件为开关管M1，开关管M1为P型MOS管，所述运算放大器U1的输出端连接开关管M1的栅极，所述开关管M1的漏极接地，所述的电流控制电路为将开关电源的源极连接到主电路电压环的输出端。所述电压环由运算放大器U2组成，U2的第一输入端接收主电路输出电压的采样信号，U2的第二输入端接收第二参考电压信号。其余部分和图1相同。图3中所述的主电路为Buck电路。

同理，图3的电路完成如下功能：

当V_A＜V_m时，开关管M1不导通，此时图1中电路通过读取A点的电压值来得到电流I_in的值，只完成电流读取功能。

当V_A＝V_m时，开关管M1导通，直接拉低U2的输出，减小主电路的偏置电压，使得主电路中的电流收到限制，不至于过大。此时，图1中的电路不仅可以读取电流Iin的值，而且完成限流功能。

以上所述的实施方式，并不构成对该技术方案保护范围的限定。任何在上述实施方式的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在该技术方案的保护范围之内。