专利名称：一种过流保护电路的制作方法
技术领域：
一种过流保护电路技术领域[0001]本实用新型属于电源保护技术领域，特别是一种过流保护电路。
背景技术：
[0002]电源技术中的过流保护技术一直是影响电源系统稳定运行的关键。过流保护的目 的是为了把输出电流限制在一个固定的范围内，在输出短路或过载时对整个系统或负载进 行保护。[0003]然而，传统的CMOS过流保护电路，一般的做法是，系统的输出端是由一个MOS调整 管Mp串联一个采样电阻组成，然后用另一个MOS管Ml的栅极连接采样电阻，源极和漏极连 接Mp的栅极和系统的输入端，输出电流流经采样电阻，因此采样电阻两端的电压与输出电 流成正比，此电压作为Ml的栅压，正常情况下，Ml管截止，当系统出现过流情况时，采样电 阻两端的电压显著增大，使得Ml由截止变为导通，Ml导通后，将Mp的栅压拉高，把输出电 流限制在一定值内，从而达到过流保护的目的。[0004]但是这种过流保护电路存在两个问题第一，由于采样电阻和调整管串联，所以采 样电阻上存在压降损失，从而降低了系统的转换效率；第二，因为过流发生时，电路只是把 通过调整管的电流限制在一定值，所以过流后的整个电路仍然有很大的功耗。[0005]如今实际应用中常用到过流保护电路，虽然在上述电路的基础上做了改进，没有 将采样电阻和调整管串联在一起，而是设计了一个电流采样电路，减少了损失压降，提高了 转换效率，但是仍然存在以下不足[0006]I)采样电路对输出电流采样不精确，导致系统可靠性降低。[0007]2)过流发生时，流过调整管的电流只是被限制在一个比较大的定值，因此系统仍 然存在比较大的功耗。[0008]因此针对以上提出的问题，需要设计一个新的过流保护电路，解决传统过流保护 电路中存在的可靠性不足和过流关断功耗高等问题是非常有必要的。发明内容[0009]为了克服现有技术的不足，本实用新型提出一种过流保护电路。[0010]本实用新型的目的可以通过采用以下技术方案达到[0011]一种过流保护电路，包括输出电流取样比较电路、电压正反馈电路和输出电流控 制电路，[0012]所述电流取样比较电路包括电压比较器ICl、采样电阻R3、PMOS管M4和M6，所述 电压正反馈电路包括运算放大器IC2、NMOS管M9、电阻R4和电阻R5，输出电流控制电路包 括 PMOS 管 M7 ；[0013]所述电压比较器ICl的正输入端接参考电压，负输入端通过采样电阻R3接地，电 压比较器ICl的输出端接PMOS管M6的栅极，PMOS管M6的源极和漏极分别连接PMOS管M7 的源极和栅极，PMOS管M7的漏极接输出端Vout，PM0S管M7的栅极与PMOS管M4的栅极连接，并接上栅压控制电路控制端Gate，PMOS管M4的源极与PMOS管M6的源极连接，PMOS管 M4的漏极与NMOS管M9的漏极连接，NMOS管M9的源极通过电阻R3接地，NMOS管M9的栅 极与运算放大器IC2的输出端连接，运算放大器IC2的正输入端与NMOS管M9的漏极连接， 运算放大器IC2的负输入端接输出端Vout ;输出端Vout通过串联连接的电阻R4、R5接地， 输入端Vin接PMOS管M4的源极。[0014]其中PMOS管M4为电流采样管，PMOS管M6为控制管，PMOS管M7为调整管。[0015]所述输出电流控制电路还包括PMOS管Ml M3、NMOS管M5、NMOS管M8和电阻R1 R2，[0016]所述PMOS管Ml的栅极接PMOS管M7的栅极，PMOS管Ml的源极接输入端Vin，PMOS 管Ml的漏极接PMOS管M2的源极；PM0S管M2的栅极接输出端Vout，PMOS管M2的漏极与 NMOS管M5的漏极和栅极连接，PMOS管M2的漏极与NMOS管M8的栅极连接，PMOS管M5的 源极通过电阻R2接地，NMOS管M5的栅极与NMOS管M8的栅极连接，NMOS管M8的源极接输 出端Vout，NMOS管M8的漏极通过电阻Rl与输入端Vin连接，输入端Vin与PMOS管M3的 源极连接，PMOS管M3的漏极接PMOS管Ml的栅极，PMOS管M3的栅极接NMOS管M8的漏极。[0017]其中PMOS管Ml为电流采样管。[0018]本实用新型具有如下突出的有益效果[0019]I)在采样管的漏端增加了一个电压正反馈电路，保证了对输出电流的精确采样， 大大提高了过流保护的可靠性；2)当过流发生时，使得输出电流随着输出电压的降低而降 低，大大降低了系统在过流保护时的关断功耗；3)因为采样电阻R3没有和调整管串联，没 有损失压降，提高了系统的转换效率。
[0020]图I为本实用新型的电路原理图。
具体实施方式
[0021]图I构成本实用新型的具体实施例。[0022]参照图I，一种过流保护电路，包括输出电流取样比较电路I、电压正反馈电路2和 输出电流控制电路3，[0023]所述电流取样比较电路I包括电压比较器IC1、采样电阻R3、PMOS管M4和M6，所 述电压正反馈电路2包括运算放大器IC2、NMOS管M9、电阻R4和电阻R5，输出电流控制电 路3包括PMOS管M1 M3、PMOS管M7NM0S管M5、NMOS管M8和电阻Rl R2 ；[0024]所述电压比较器ICl的正输入端接参考电压，负输入端通过采用电阻R3接地，电 压比较器ICl的输出端接PMOS管M6的栅极，PMOS管M6的源极和漏极分别连接PMOS管M7 的源极和栅极，PMOS管M7的漏极接输出端Vout，PM0S管M7的栅极与PMOS管M4的栅极连 接，并接上栅压控制电路控制端Gate，PMOS管M4的源极与PMOS管M6的源极连接，PMOS管 M4的漏极与NMOS管M9的漏极连接，NMOS管M9的源极通过电阻R3接地，NMOS管M9的栅 极与运算放大器IC2的输出端连接，运算放大器IC2的正输入端与NMOS管M9的漏极连接， 运算放大器IC2的负输入端接输出端Vout ;输出端Vout通过串联连接的电阻R4、R5接地， 输入端Vin接PMOS管M4的源极。[0025]所述PMOS管Ml的栅极接PMOS管M7的栅极，PMOS管Ml的源极接输入端Vin，PMOS管Ml的漏极接PMOS管M2的源极；PM0S管M2的栅极接输出端Vout，PMOS管M2的漏极与 NMOS管M5的漏极和栅极连接，PMOS管M2的漏极与NMOS管M8的栅极连接，PMOS管M5的 源极通过电阻R2接地，NMOS管M5的栅极与NMOS管M8的栅极连接，NMOS管M8的源极接输 出端Vout，NMOS管M8的漏极通过电阻Rl与输入端Vin连接，输入端Vin与PMOS管M3的 源极连接，PMOS管M3的漏极接PMOS管Ml的栅极，PMOS管M3的栅极接NMOS管M8的漏极。[0026]本实施例的工作原理[0027]参照图1，M7为调整管，电流采样管M4通过和调整管M7组成的电流镜对输出电流 Iout进行取样，因此M4的漏电流Il反映了输出电流Iout的变化，同时Il流经采样电阻 R3，所以R3上的压降与输出电流Iout成正比。比较器ICl的负极电压为R3上的压降，正 常情况下，Iout的值在正常范围内，也就使得采样电阻R3的压降VR3〈Vref，比较器ICl输 出高电平，M6截止，调整管M7的栅极电位由系统的输出控制电路决定。当输出电流增大到 一定值时，采样电阻R3上的压降VR3>Vref，比较器ICl输出低电平，M6导通，把调整管的栅 极电位拉高，把输出电流限制在一个定值，从而达到过流保护的目的。同时为了保证该过流 保护电路对输出电流Iout精确取样，提高过流保护的可靠性，本实施例利用运算放大器的 虚短虚断特性在M4的漏极构成一个正反馈电路，正反馈电路由M9和运算放大器构成。当 Vout降低时，M9管栅极电位升高，M4取样管漏极的电位下降，反之亦然。此正反馈电路使 得M4取样管漏极的电位随输出电压的变化而变化，保证了 M4对流过M7电流的精确取样， 提高了过流保护的可靠性。[0028]在实际应用中把输出电流限制在一个定值还不够，因为此时电路仍然会有很大的 功耗。为了降低功耗，必须在过流发生时使得输出电流随输出电压的降低而降低。因此本 实施例增加了由M1、M2、M3、M5、M8、R1、R2组成的输出电流控制电路。其中，Ml为取样管， 对流过调整管M7的电流进行取样。为了保证取样的精确性，尽量把M2做大。正常工作情 况下，M8的栅源电压VGS8小于M8的开启电压VTH8，M8管截止，该支路电流为零，所以M3 也截止；当过流发生时，M6先导通，先限制输出电流，当Vout降到一定值时，M8的栅源电压 VGS8大于M8的开启电压VTH8，M8导通，此时Rl上的压降使得M3导通，把调整管M7的 栅极电位进一步拉高，从而使流过M7的电流进一步减小。这样使得输出电流随着输出电压 的降低而降低，大大减少了系统过流关断时的功耗。[0029]以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施例，但本实用新型的保护范围并不局 限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的范围内，根据本实用新型的 技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，都属于本实用新型的保护范围。
权利要求1.一种过流保护电路，其特征在于包括输出电流取样比较电路(I)、电压正反馈电路(2 )和输出电流控制电路(3 )， 所述电流取样比较电路(I)包括电压比较器IC1、采样电阻R3、PMOS管M4和M6，所述电压正反馈电路(2)包括运算放大器IC2、NMOS管M9、电阻R4和电阻R5，输出电流控制电路(3)包括PMOS管M7 ； 所述电压比较器ICl的正输入端接参考电压，负输入端通过采用电阻R3接地，电压比较器ICl的输出端接PMOS管M6的栅极，PMOS管M6的源极和漏极分别连接PMOS管M7的源极和栅极，PMOS管M7的漏极接输出端Vout，PMOS管M7的栅极与PMOS管M4的栅极连接，并接上栅压控制电路控制端Gate，PMOS管M4的源极与PMOS管M6的源极连接，PMOS管M4的漏极与NMOS管M9的漏极连接，NMOS管M9的源极通过电阻R3接地，NMOS管M9的栅极与运算放大器IC2的输出端连接，运算放大器IC2的正输入端与NMOS管M9的漏极连接，运算放大器IC2的负输入端接输出端Vout ;输出端Vout通过串联连接的电阻R4、R5接地，输入端Vin接PMOS管M4的源极。
2.根据权利要求I所述过流保护电路，其特征在于所述输出电流控制电路(3)还包括PMOS 管 Ml M3、NMOS 管 M5、NMOS 管 M8 和电阻 Rl R2， 所述PMOS管Ml的栅极接PMOS管M7的栅极，PMOS管Ml的源极接输入端Vin，PMOS管Ml的漏极接PMOS管M2的源极；PM0S管M2的栅极接输出端Vout，PMOS管M2的漏极与NMOS管M5的漏极和栅极连接，PMOS管M2的漏极与NMOS管M8的栅极连接，PMOS管M5的源极通过电阻R2接地，NMOS管M5的栅极与NMOS管M8的栅极连接，NMOS管M8的源极接输出端Vout，NMOS管M8的漏极通过电阻Rl与输入端Vin连接，输入端Vin与PMOS管M3的源极连接，PMOS管M3的漏极接PMOS管Ml的栅极，PMOS管M3的栅极接NMOS管M8的漏极。
专利摘要本实用新型公开了一种过流保护电路，包括输出电流取样比较电路，由一个比较器IC1，PMOS管M4、M6和电阻R3构成；电压正反馈电路，由一个运算放大器IC2、电阻R4、R5和NMOS管M9组成；输出电流控制电路，由4个PMOS管M1、M2、M3、M7，两个NMOS管M8、M5和2个电阻R1、R2组成。本实用新型加入正反馈电路和输出电压控制输出电流的电路结构，达到对输出电流精确采样和降低系统的过流关断功耗的目的，另外本过流保护电路中的采样电阻R3没有和调整管M7串联，所以没有损失压降，提高了系统的转换效率。
文档编号H02H9/02GK202817742SQ20122054929
公开日2013年3月20日 申请日期2012年10月25日 优先权日2012年10月25日
发明者黄祖好, 冯菁, 汪军 申请人:佛山市顺德区瑞德电子实业有限公司