一种过流保护电路的制作方法

1.本发明属于开关电源技术领域，尤其涉及一种过流保护电路。


背景技术：

2.过流保护经常作为一项必需的保护功能应用于电源电路中，目的是为了应对电流过大时，导致元器件永久性损坏。过流保护电路常集成于控制芯片当中，可以实时检测电流，一旦发生电流过大，可有效关断芯片输出，从而关断电源。
3.然而，现有技术必须利用大电流流经外部电阻，在电阻上得到一电压，为了采样精准，该电压通常需要达到零点几伏，例如图1中基准电压vth设置为0.5v。在电源模块中，流经功率管的电流通常需要几安培，由此在采样电阻上的功耗可达到几瓦，严重影响电源系统的效率。另外，现有技术的过流保护采样必须将采样电阻一端置地，这样的电流采样非常不灵活，极大地限制了过流保护电路的适用范围。


技术实现要素：

4.本发明目的在于提供一种过流保护电路,以解决现有过流保护电路采样电阻功耗大，使用时采样电阻一端需置地，使用不灵活的技术问题。
5.为解决上述技术问题，本发明的过流保护电路的具体技术方案如下：一种过流保护电路，包括比较器、逻辑模块和驱动模块，所述比较器的输出端连接所述逻辑模块的输入端，所述逻辑模块的输出端连接所述驱动模块的输入端，所述比较器的两个输入端分别接入基准电压和采样电路，所述采样电路包括第一支路、第二支路、第三支路和第四支路，所述第一支路与所述第二支路构成第一电流镜，所述第一支路与所述第二支路的电流镜像比为1:1，所述第三支路与所述第四支路构成第二电流镜，所述第三支路与所述第四支路的电流镜像比为1:n，所述第一支路的前端连接vdd，所述第一支路的末端连接第一电阻r1的一端，所述第一电阻r1的另一端设置为采样端inn，所述第二支路的前端连接vdd，所述第二支路的末端连接第二电阻r2的一端，所述第二电阻r2的另一端设置为采样端inp，所述第三支路的前端连接vdd，所述第三支路的末端连接所述第一电阻r1的一端，所述第四支路的前端连接vdd，所述第四支路的末端连接第三电阻r3的一端，所述第三电阻r3的另一端接地，所述第三电阻r3与所述第四支路末端连接的一端还连接所述比较器的输入端。
6.优选的，所述第一支路包括第一偏置电流源、第一nmos管n1和第二nmos管n2，所述第二支路包括的第二偏置电流源、第三nmos管n3和第四nmos管n4，所述第一nmos管n1的栅极与漏极连接，所述第一偏置电流源连接所述第一nmos管n1的漏极，所述第一nmos管n1的源极连接所述第二nmos管n2的漏极，所述第二nmos管n2的漏极与栅极相互连接，所述第二nmos管n2的源极连接第一电阻r1的一端，所述第三nmos管n3的漏极连接所述第二偏置电流源，所述第三nmos管n3的源极连接所述第四nmos管n4的漏极，所述第四nmos管n4的漏极连接所述第二电阻r2的一端，所述第一nmos管n1的栅极与所述第三nmos管n3的栅极连接，所
述第二nmos管n2的栅极与所述第四nmos管n4的栅极连接。
7.优选的，所述第三支路包括第五pmos管p5和第六pmos管p6，所述第四支路包括第七pmos管p7和第八pmos管p8，所述第五pmos管p5的源极连接vdd，所述第五pmos管p5的漏极与栅极连接，所述第五pmos管p5的漏极连接所述第六pmos管p6的源极，所述第六pmos管p6的漏极与栅极连接，所述第六pmos管的漏极连接所述的第一电阻r1的一端，所述第七pmos管p7的源极连接vdd，所述第七pmos管p7的漏极与所述第八pmos管p8的源极连接，所述第八pmos管p8的漏极连接所述第三电阻r3的一端，所述第五pmos管p5的栅极与所述第七pmos管p7的栅极连接，所述第六pmos管p6的栅极与所述第八pmos管p8的栅极连接。
8.优选的，所述第六pmos管p6与所述第二nmos管n2之间还连接有第五nmos管n5，所述第五nmos管n5的漏极与所述第六pmos管p6的漏极连接，所述第五nmos管n5的源极与所述第二nmos管n2的源极连接，所述第五nmos管n5的栅极连接所述第三nmos管n3的漏极，且所述第五nmos管n5的栅极还连接电容c1的一端，所述电容c1的另一端接地。
9.优选的，所述第一偏置电流源包括第一pmos管p1和第二pmos管p2，所述第一pmos管p1的源极连接vdd，所述第一pmos管的漏极连接所述第二pmos管p2的源极，所述第二pmos管p2的漏极连接所述第一nmos管n1的漏极，所述第二偏置电流源包括第三pmos管p3和第四pmos管p4，所述第三pmos管p3的源极连接vdd，所述第三pmos管的漏极连接所述第四pmos管p4的源极，所述第四pmos管p4的漏极连接所述第三nmos管n3的漏极。
10.本发明的过流保护电路具有以下优点：1、通过将外部采样电阻上的电压进行放大后，与比较器输入端的基准电压进行比较，用于判断是否进行过流保护，因此可选用较小阻值的采样电阻，降低采样电阻上的功耗；2、通过采集采样电阻两端压差进行放大使用，使采样电阻无需一端接地也可采样，提升了使用的灵活性。
附图说明
11.图1为过流保护电路的结构示意图；图2为本发明的采样电路的结构示意图。
具体实施方式
12.为了更好地了解本发明的目的、结构及功能，下面结合附图，对本发明一种过流保护电路做进一步详细的描述。
13.现有技术的过流保护电路如图1，示出了芯片内部的过流保护电路以及芯片外部的电流采样电路。其工作原理为芯片内部，芯片管脚gate、cs分别为驱动输出管脚和电流采样管脚，pwm信号为芯片内部正常工作时的开关信号；芯片外部，mos为功率管，rcs为电流采样电阻。现有技术中，通过在功率管的源极对地设置一个电流采样电阻rcs，便能够通常rcs的电压来反映流过mos的电流，该电压通过芯片引脚cs与内部的电压基准进行比较，若该电压超过电压基准，则控制逻辑立马关断芯片的驱动输出，从而实现过流保护功能。
14.如图2所示，一种过流保护电路，包括比较器、逻辑模块和驱动模块，比较器的输出端连接逻辑模块的输入端，逻辑模块的输出端连接驱动模块的输入端，比较器的两个输入
端分别接入基准电压和采样电路, 采样电路包括第一支路、第二支路、第三支路和第四支路；第一支路包括第一nmos管n1、第二nmos管n2、第一pmos管p1和第二pmos管p2，第一pmos管p1的源极连接vdd，第一pmos管的漏极连接第二pmos管p2的源极，第二pmos管p2的漏极连接第一nmos管n1的漏极，第一nmos管n1的源极连接第二nmos管n2的漏极，第二nmos管n2的源极连接第一电阻r1的一端，第一电阻r1的另一端设置为采样端inn；第二支路包括第三nmos管n3、第四nmos管n4、第三pmos管p3和第四pmos管p4，第三pmos管p3的源极连接vdd，第三pmos管的漏极连接第四pmos管p4的源极，第四pmos管p4的漏极连接第三nmos管n3的漏极，第三nmos管n3的源极连接第四nmos管n4的漏极，第四nmos管n4的漏极连接第二电阻r2的一端，第二电阻r2的另一端设置为采样端inp；第一nmos管n1的栅极与漏极连接，第二nmos管n2的漏极与栅极连接，第一nmos管n1的栅极与第三nmos管n3的栅极连接，第二nmos管n2的栅极与第四nmos管n4的栅极连接，使第一nmos管n1、第二nmos管n2、第三nmos管n3和第四nmos管n4组合构成第一电流镜，且第一电流镜的电流镜像比为1:1。
15.第三支路包括第五pmos管p5、第六pmos管p6、第五nmos管n5和电容c1，第五pmos管p5的源极连接vdd，第五pmos管p5的漏极连接第六pmos管p6的源极，第五nmos管n5的漏极与第六pmos管p6的漏极连接，第五nmos管n5的源极与第二nmos管n2的源极连接，第五nmos管n5的栅极连接第三nmos管n3的漏极，且第五nmos管n5的栅极还连接电容c1的一端，电容c1的另一端接地，第五nmos管n5将外部采集到的电压差，转化为内部的电流进行处理；第四支路包括第七pmos管p7、第八pmos管p8和第三电阻r3，第七pmos管p7的源极连接vdd，第七pmos管p7的漏极与第八pmos管p8的源极连接，第八pmos管p8的漏极连接第三电阻r3的一端，第三电阻r3的另一端接地，第八pmos管p8的漏极还连接比较器的输入端；所述第五pmos管p5的漏极与栅极连接，第五pmos管p5的栅极与第七pmos管p7的栅极连接，所述第六pmos管p6的漏极与栅极连接，第六pmos管p6的栅极与第八pmos管p8的栅极连接，使第五pmos管p5、第六pmos管p6、第七pmos管p7和第八pmos管p8组合构成第二电流镜，第二电流镜的电流镜像比为1:n。
16.以上电路在工作时，采样端inp和inn分别连接外部采样电阻的高、低电位端，第一pmos管p1和第二pmos管p2的栅极分别接入偏置电压vb1和vb2，使第一pmos管p1和第二pmos管p2工作在饱和区构成第一偏置电流源，第三pmos管p3和第四pmos管p4的栅极也分别接入偏置电压vb1和vb2，使第三pmos管p3和第四pmos管p4工作在饱和区构成第二偏置电流源；第一偏置电流源与第二偏置电流源的电流相当，则第一nmos管n1、第二nmos管n2和第一电阻r1支路的电流与第三nmos管n3、第四nmos管n4和第二电阻r2支路的电流相等，第一nmos管n1、第二nmos管n2、第三nmos管n3和第四nmos管n4构成电流镜结构；则第二nmos管n2的源极电压v
n2-s
与第四nmos管n4的源极电压v
n4-s
相等；假设第一支路的电流为i1，第二支路的电流为i2，第三支路的电流为i3，第四支路的电流为i4；那么i1=i2，i4=n*i3；电阻r1上的电流i
r1
=i1+i3，电阻r2上的电流i
r2
=i2；电阻r1与第二nmos管n2连接端的电压还可表示为v
n2-s-v
inn
；因此i
r1
=（v
n2-s-v
inn
）/r1；
电阻r2与第四nmos管n4连接端的电压还可表示为v
n4-s-v
inp
；因此i
r2
=（v
n4-s-v
inp
）/r2；假设r1=r2，则可以推导出下式：i3=（v
inp-v
inn
）/r1;则电阻r3的电流i4=ni3=n*（v
inp-v
inn
）/r1；则电阻r3的电压v
r3
=n* r3/r1*（v
inp-v
inn
）；上式中，n、r1和r3均为确定的数值，（v
inp-v
inn
）为外部采样电阻两端压差，则可以得出r3的电压，之后将r3电压与基准电压输入比较器进行比较，若r3的电压超过基准电压，则比较器输出电平翻转，则通过驱动模块输出控制信号控制电源电路关断，实现对电源电路的保护。
17.在该电路中，采样端inn和inp采集外部采样电阻两端压差，经过放大一定倍数后与比较器的基准电压进行比较，用于判断是否进行过流保护，因此，芯片外部采样电阻在选择阻值较小的电阻时，两端压差经过放大后也可通过比较器进行比较，可保证过流保护动作的精确度，同时当选用阻值较小的采样电阻后，也可大大降低采样电阻的功耗，并且由于采集的是采样电阻两端的压差，可不必要求采样电阻一端接地使用，提升了采样的灵活度。
18.可以理解，本发明是通过一些实施例进行描述的，本领域技术人员知悉的，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对这些特征和实施例进行各种改变或等效替换。另外，在本发明的教导下，可以对这些特征和实施例进行修改以适应具体的情况及材料而不会脱离本发明的精神和范围。因此，本发明不受此处所公开的具体实施例的限制，所有落入本技术的权利要求范围内的实施例都属于本发明所保护的范围内。