一种实现功率管安全监控的采样方法及电路与流程

1.本发明属于集成电路领域，应用于航空、航海和工业控制等领域。具体涉及一种实现功率管安全监控的采样方法及电路。


背景技术：

2.目前应用最广泛的功率管是金属氧化物半导体型场效应管，即mos管。其栅极等效于电容，直流条件下属于不导电状态，输入电阻很大，mos管利用栅源电压的大小来控制沟道内被感应的表面电荷积累量，以改变由这些感应电荷形成的导电沟道情况，漏极电流随着栅极电压的变化而变化，从而达到控制漏极电流大小的目的。对于集成电路方向监控功率管工作状态的电路而言，一般通过采样功率管两端的电流，将电流转化成电压再进行计算比较，通过控制开关管的导通关断来控制功率管的工作状态，达到功率管安全监控的目的。其中采样的电流需通过电阻转化成电压进行计算，电阻精度对转换效率和电路计算结果影响很大，且为了保证开关速度和精度要求，开关管尺寸一般较大。因为有尺寸较大的开关管和大量电阻的存在，会占用更多芯片面积，若对电阻进行激光修调等技术来保证精度，就需要额外花费，进而增加了芯片成本。另外，实际应用中不可避免会出现噪声干扰信号，不同的应用环境对噪声容忍程度不同，应该在功率管监控电路中加入对信号精度的处理部分。


技术实现要素：

3.为解决背景技术中存在的技术问题，本发明提供了实现功率管安全监控的采样方法及电路，利用电流模式的采样计算电路，直接对功率管两端电流进行比较计算，对输出结果进行可控的内部处理后去控制功率管工作状态，省去开关管及大量电阻的使用，节省面积成本，可控的输出结果处理电路去毛刺，防抖动，防止误触发。
4.本发明的技术解决方案是：本发明为一种实现功率管安全监控的采样方法，其特殊之处在于：该方法包括以下步骤：
5.1)采样功率管两端电压vd和vs，将电压转换成电流，直接对功率管两端电流进行比较计算，其中迟滞区间避免了输入信号在门限值附近变化而引起误翻转；
6.2)根据影响信号失真的具体因素，步骤1)的输出结果经可编程时间的处理，可以去毛刺，防止因延时或噪声引起的误操作；
7.3)通过处理过的高精度输出结果pg，监控功率管工作状态。
8.进一步的，步骤2)中处理时间可控，根据实际应用需求设置需要去毛刺的时间。
9.进一步的，步骤3)中的具体步骤如下：
10.3.1)当vds小于vth1时，pg＝0，表明功率管工作正常，下级电路正常工作，对功率管的栅极不采取动作；
11.3.2)当vds大于vth2时，pg＝1，表明功率管工作异常，对下级电路会造成损伤，立即对功率管的栅极采取动作，将功率管栅极强制拉低，减小功率管电流，进而保护后级电路
不受损坏；
12.其中,vds是功率管两端的压差值,vth1和vth2为两个比较阈值。
13.一种上述的实现功率管安全监控的采样方法的电路，其特殊之处在于：所述电路包括功率管、采样计算电路、输出结果处理电路和控制电路，功率管与采样计算电路连接，采样计算电路接入输出结果处理电路，输出结果处理电路接入控制电路，控制电路与功率管连接。
14.进一步的，采样计算电路采样功率管两端电压vd和vs，将电压转换成电流，并对直接对功率管两端电流进行比较计算，其中迟滞区间避免了输入信号在门限值附近变化而引起误翻转。
15.进一步的，输出结果处理电路将采样计算电路输出的计算结果经可编程时间的处理，可以去毛刺，防止因延时或噪声引起的误操作。
16.进一步的，控制电路通过处理过的高精度输出结果pg，监控功率管工作状态。
17.进一步的，当vds小于vth1时，pg＝0，表明功率管工作正常，控制电路对功率管的栅极不采取动作；当vds大于vth2时，pg＝1，表明功率管工作异常，控制电路立即对功率管的栅极采取动作，将功率管栅极强制拉低，减小功率管电流，进而保护后级电路不受损坏，从而达到监控功率管状态的目的，其中vds是功率管两端的压差值,vth1和vth2为采样计算电路里的两个比较阈值。
18.本发明提供的一种实现功率管安全监控的采样方法及电路，利用电流模式的采样计算电路，其动态响应快，补偿电路简单，易于均流，并且电流模式的采样计算电路直接计算比较功率管两端电流，也防止使用传统电压模式结构的失调电压引起的不准确性，进而减小输出电压纹波；输出结果经可编程时间的处理，防止因延时或噪声引起的误操作，可以根据实际需求人为控制去毛刺时间。
附图说明
19.图1为本发明的电路框图。
具体实施方式
20.下面结合附图和具体实施例对本发明的技术方案做进一步详细描述。
21.本发明提供了一种实现功率管安全监控的采样方法，该方法具体步骤如下：
22.1)采样功率管两端电压vd和vs，将电压转换成电流，直接对功率管两端电流进行比较计算，其中迟滞区间避免了输入信号在门限值附近变化而引起误翻转；
23.2)根据影响信号失真的具体因素，步骤1)的输出结果经可编程时间的处理，可以去毛刺，防止因延时或噪声引起的误操作；
24.其中，处理时间可控，根据实际应用需求设置需要去毛刺的时间；
25.3)通过处理过的高精度输出结果pg，监控功率管工作状态；
26.3.1)当vds小于vth1时，pg＝0，表明功率管工作正常，下级电路正常工作，对功率管的栅极不采取动作；
27.3.2)当vds大于vth2时，pg＝1，表明功率管工作异常，对下级电路会造成损伤，立即对功率管的栅极采取动作，将功率管栅极强制拉低，减小功率管电流，进而保护后级电路
不受损坏；
28.其中,vds是功率管两端的压差值,能表征功率管在哪个工作状态；足够小，说明管子类似开关管打开状态；太大，说明管子状态不对。vth1和vth2为两个比较阈值。
29.参见图1，本发明具体实施例的结构包括功率管、采样计算电路、输出结果处理电路和控制电路，所述功率管与采样计算电路连接，所述采样计算电路接入输出结果处理电路，所述输出结果处理电路接入控制电路，所述控制电路与功率管连接。其具体工作流程如下：
30.1)采样计算电路采样功率管两端电压vd和vs，将电压转换成电流，通过电流模式的采样计算电路直接对功率管两端电流进行比较计算，其中迟滞区间避免了输入信号在门限值附近变化而引起误翻转；
31.2)输出结果处理电路将采样计算电路输出的计算结果经可编程时间的处理，可以去毛刺，防止因延时或噪声引起的误操作，其中时间可控，根据实际应用需求设置需要去毛刺的时间；
32.3)控制电路通过处理过的高精度输出结果pg，监控功率管工作状态；
33.当vds小于vth1时，pg＝0，表明功率管工作正常，控制电路对功率管的栅极不采取动作；当vds大于vth2时，pg＝1，表明功率管工作异常，控制电路立即对功率管的栅极采取动作，将功率管栅极强制拉低，减小功率管电流，进而保护后级电路不受损坏，从而达到监控功率管状态的目的，其中vds是功率管两端的压差值,vth1和vth2为采样计算电路里的两个比较阈值。
34.最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。