一种基于e-fuse芯片的保护电路的制作方法

本发明涉及一种基于e-fuse芯片的保护电路，属于服务器供电保护的技术领域。

背景技术：

良好稳定的供电性能是服务器正常工作的前提，为了保证供电的可靠性通常会在供电路径上设置e-fuse芯片用作过流，过压等保护，e-fuse芯片的核心技术是通过控制与其搭配mosfet的开通关断以实现保护功能。

mosfet的工作原理为：通过电压驱动模块输出vgate，当vgate超过mosfet导通所需的门限电压时mosfet的d极与s极之间开始导通，电流由vin流向vout，当vgate值升高到某一设定值时mosfet完全导通，此时d极与s之间的导通阻抗最小，当vgate低于mosfet导通所需的门限电压后，d极与s极之间关断，mosfet实现开关功能。

adm1278是一款常用e-fuse芯片，通过量取精密电阻两端的压差得出流经精密电阻的电流，当检测到电流过大时通过vgate信号关断mosfet以实现过流保护功能。

由于单个mosfet所能承受的电流有限，在电流规格较高是通常采用mosfet并联的方式提高通流能力，当系统上电时若输出端cout较大供电路径上会产上较高的inrushcurrent，由于驱动信号vgate无法突变，因此mosfet在该阶段处于不完全导通状态，mosfet两端会有较大电压降，该电压与inrushcurrent结合会在mosfet上产生较大热功耗，当功耗过大时会损坏mosfet。因此在mosfet规格书中会明确soa(safeoperationarea安全工作区间)，vds与id在不同大小时mosfet所能承受的时间不同，该参数差异主要受rdson(mosfet完全导通时的阻抗)影响。

以两个mosfet并联使用应用为例，由于不同mosfet之间存在特性差异，因此不同mosfet开始导通需要的vgate门限电压也不同，当adm1278的输出vgate驱动信号时，门限电压低的mosfet开始导通，inrushcurrent都从这一个mosfet流过，mosfet温度升高，且mosfet导通的门限电压为负温度系数，随着温度升高，门限电压的值减小，使得开启早的mosfet开通程度进一步加大。

最差的情况是，一个mosfet承担所有inrushcurrent。因此，为了保证供电稳定性，在进行mosfet选型时需以最差的情况进行评估，即用一个mosfet承担所有的开启inrushcurrent。因此，选取的mosfet应该有较高的soa，但soa较高时对应的mosfet完全导通时的阻抗rdson也较大，rdson上的损耗就会增加，降低系统效率。因此，需要折中选取，选型难度较大，且受mosfetsoa限制在e-fuse芯片只输出一个驱动信号时对于大电流与大容性负载的应用比较有限。

技术实现要素：

针对现有技术的不足，本发明提供一种基于e-fuse芯片的保护电路。

本发明的技术方案为：

一种基于e-fuse芯片的保护电路，包括e-fuse芯片和三个并联设置的mosfet；三个mosfet分别为q1、q2、q3；e-fuse芯片的gate端口直接与q3的g极连接，e-fuse芯片的gate端口通过驱动模块与q1、q2的g极连接，三个并联设置的mosfet的s极为保护电路的输出端。

e-fuse输出的vgate用来驱动q3，该驱动信号vgate经驱动模块后输出信号用来控制q1与q2。

优选的，e-fuse芯片的gnd端口接地，同时gnd端口连接电容后与保护电路的输出端连接；保护电路的输入分别与e-fuse芯片的vcc端口和hs⁺端口连接；保护电路的输入还通过精密电阻与e-fuse芯片的hs^-端口连接；e-fuse芯片的hs^-端口与q1的d极连接。

优选的，q3的rdson分别大于q1、q2的rdson，q3与q1、q2的rdson差值至少为5mω。

一般rdson大，soa就相对大，rdson小，soa就相对小，通常会根据具体电路选取合适的soa。q3的soa及rdson较大用以在系统启动时承受较大的inrushcurrent，当输出电压达到输入电压的90％时，驱动模块输出vgate1来控制q1与q2开通，其中q1与q2的soa及rdson较小，能够承受较高的导通电流且导通损耗较小。以解决解决现阶段在e-fuse芯片只输出一个驱动时因受mosfetsoa影响在大电流大容性负载应用场景受限的问题，且便于mosfet选型。

优选的，所述驱动模块包括比较器和mosfetq4，驱动模块包括vin_2、vout、vgate三个输入信号和一个输出信号vgate_1；vin_2为q1,q2,q3的输入信号；vout为q1,q2,q3的输出信号；vin_2经分压电阻r1、r2得到电压v1并接到比较器的负端，vout接到比较器的正端，vin_2经分压电阻r3、r4得到的电压为比较器提供电源。

进一步优选的，r2＝9r1。r2＝9r1，因此，v1＝90％vin_2，系统启动时adm1278输出的驱动信号控制q3导通，则vout逐渐增加，当vout>v1，即vout>90％vin_2时，比较器输出高电平信号驱动q4导通，vgate信号经过q4得到vgate_1用来驱动q1与q2导通，由于q1与q2的g极对地电容极小。因此，q4几乎不会有inrushcurrent，可以选取较普通的mosfet实现开关功能，因此利用该驱动模块可以实现在e-fuse芯片只输出一个驱动信号的条件下解决因受mosfetsoa影响在大电流大容性负载应用场景受限的问题，且便于mosfet选型。

本发明的有益效果为：

1、现有技术中，常用的adm1278芯片只能输出一个mosfet驱动信号，受mosfetsoa影响在大电流大容性负载应用场景受限，无法满足大电流大容性负载的要求；本发明在adm1278保护电路基础上增加驱动模块与开关管q3；其中q3的soa及rdson较大主要用来承受启动时的inrushcurrent，q1与q2的soa及rdson较小用来导通较大的负载电流；当adm1278输出驱动信号使q3首先导通，当驱动模块检测到输出电压信号高于输入电压信号的90％时输出驱动信号开通q1与q2；保证在启动及运行阶段均有较好的工作性能。

2、本发明电路结构简单，实现成本较低；便于mosfet选型。

附图说明

图1为现有技术中mosfet的工作原理图；

图2为现有技术中adm1278搭配mosfet设计的过流及过压保护电路，其中rsense为精密电阻；

图3为现有技术中两颗mosfet并联应用的电路；

图4为mosfetsoa图；

图5为实施例1所述的基于e-fuse芯片的保护电路示意图；

图6为本发明所述驱动模块的电路图。

具体实施方式

下面结合实施例和说明书附图对本发明做进一步说明，但不限于此。

术语说明：

mosfet：英文全称：metal-oxide-semiconductorfield-effecttransistor；金属-氧化物半导体场效应晶体管。

efuse：英文全称：electronicfuse；电子保险丝。

实施例1

如图5所示。

一种基于e-fuse芯片的保护电路，包括e-fuse芯片和三个并联设置的mosfet；三个mosfet分别为q1、q2、q3；e-fuse芯片的gate端口直接与q3的g极连接，e-fuse芯片的gate端口通过驱动模块与q1、q2的g极连接，三个并联设置的mosfet的s极为保护电路的输出端。

其中，所述e-fuse芯片为adm1278。e-fuse输出的vgate用来驱动q3，该驱动信号vgate经驱动模块后输出信号用来控制q1与q2。

e-fuse芯片的gnd端口接地，同时gnd端口连接电容cout后与保护电路的输出端连接；保护电路的输入vin-1分别与e-fuse芯片的vcc端口和hs⁺端口连接；保护电路的输入vin-1还通过精密电阻rsense与e-fuse芯片的hs^-端口连接；e-fuse芯片的hs^-端口与q1的d极连接。

q1、q2的rdson相同，q3的rdson分别比q1、q2的rdson大5mω。q3的soa及rdson较大用以在系统启动时承受较大的inrushcurrent，当输出电压达到输入电压的90％时，驱动模块输出vgate1来控制q1与q2开通，其中q1与q2的soa及rdson较小，能够承受较高的导通电流且导通损耗较小。以解决解决现阶段在e-fuse芯片只输出一个驱动时因受mosfetsoa影响，在大电流大容性负载应用场景受限的问题，且便于mosfet选型。

本实施例中，输入电压为12v，rsense＝1mω，cout＝1000uf。

实施例2

如图6所示。

如实施例1所述的基于e-fuse芯片的保护电路，进一步的，所述驱动模块包括比较器和mosfetq4，驱动模块包括vin_2、vout、vgate三个输入信号和一个输出信号vgate_1；vin_2为q1,q2,q3的输入信号；vout为q1,q2,q3的输出信号；vin_2经分压电阻r1、r2得到电压v1并接到比较器的负端，vout接到比较器的正端，vin_2经分压电阻r3、r4得到电压vcc为比较器提供电源。

本实施例中，所述比较器为单路差分比较器tl331；r1＝9kω，r2＝1kω，r3＝7kω，r4＝5kω。

实施例3

如实施例2所述的基于e-fuse芯片的保护电路，进一步的，r2＝9r1。r2＝9r1，因此，v1＝90％vin_2，系统启动时adm1278输出的驱动信号控制q3导通，则vout逐渐增加，当vout>v1，即vout>90％vin_2时，比较器输出高电平信号驱动q4导通，vgate信号经过q4得到vgate_1用来驱动q1与q2导通，由于q1与q2的g极对地电容极小。因此，q4几乎不会有inrushcurrent，可以选取较普通的mosfet实现开关功能，因此利用该驱动模块可以实现在e-fuse芯片只输出一个驱动信号的条件下解决因受mosfetsoa影响在大电流大容性负载应用场景受限的问题，且便于mosfet选型。