一种防止MOS管过载的保护电路制造技术

本公开提供了一种防止MOS管过载的保护电路，其第一输入端用于输入第一电压，第二输入端用于输入基准电压；第一电压由零变为基准电压值所需时间为第一时间，保护电路具有预设导通时间，预设导通时间为第一时间的第一倍数；第一电压由零变为峰值电压所需时间为第二时间，第二时间为第一时间的第二倍数，当第二倍数小于第一倍数时，经过第二时间后输出端翻转，当第二倍数大于第一倍数时，经过预设导通时间后输出端翻转。

A protection circuit to prevent the overload of MOS tube

【技术实现步骤摘要】
一种防止MOS管过载的保护电路
本公开涉及集成电路领域，具体涉及一种防止MOS管过载的保护电路。
技术介绍
近些年来，开关电源得到了越来越广泛的应用，其中的LED驱动电源的应用更是得到了极大的普及。功率MOS在电源领域有着广泛的应用，以LED驱动为例，在LED驱动中，峰值电流控制方式实现恒流输出的方法被广泛采用，其电路原理图如图1所示，是现有技术的BUCK电路的典型应用电路。该电路包括由二极管D1～D4构成的整流桥、输入电容Cin、负载LED灯珠、假负载R1、输出电容Cout、电感L、续流二极管D5、采样电阻Rcs以及虚线框中的控制器，功率MOSQ1集成在控制器内；控制器的hv端接电感，电压采样端接采样电阻Rcs，vcc端接Cvcc。上述的电路原理：当功率开关管Q1打开后，忽略功率开关管的导通压降与Rcs的压降，电感L两端的电压为输入电压Vin与输出电压Vout的差值Vin-Vout，这就会使得电感电流以斜率(Vin-Vout)/L线性变大，该电流流经采样电阻Rcs，使得Vcs电压逐渐变大，当Vcs电压达到内部基准电压Vref时，比较器CMP1输出控制RS触发器关断功率管；功率管关断之后，由于电感电流不能突变，使得续流二极管D5导通，电感两端电压约为Vout，电感电流以斜率Vout/L逐渐减小，当电感电流减小到0时，电感消磁结束，这时控制器内部的消磁检测模块控制RS触发器重新开启功率管，完整一个完整的开关周期。图1所示的电路中，为了防止流经MOS管与电感的电流过大，设置的有过流保护比较器，该比较器的作用就是在采样电压Vcs大于内部的Vref时输出MOS的关断信号，关断MOS，从而避免MOS电流过大。流过功率MOS的峰值为Ipk＝Vref/Rcs，如果采样电阻Rcs的电阻值很小，就会导致峰值电流Ipk很大，设MOS管Q1的饱和管压降为Vdsat，线性区的导通阻抗为Rdson，如果有Ipk*Rdson＞Vdsat，那么功率MOS管Q1会进入饱和区。在MOS管进入饱和区之后，MOS管的漏源电压会快速上升，这就会导致在Ton期间电感L两端的压降降低，导致导通时间变大甚至是达到内部设定的最大导通时间Tonmax；导通时间的变大又会导致功率MOS处于饱和区的时间变大，导致MOS的功耗急剧上升，最终导致MOS烧毁，系统炸机。公开内容(一)要解决的技术问题本公开提供了一种防止MOS管过载的保护电路，可以控制功率MOS管在饱和区及时关断，避免MOS管烧毁及系统炸机，增加系统的可靠性。(二)技术方案本公开提供了一种防止MOS管过载的保护电路，包括：第一输入端、第二输入端和输出端，所述第一输入端用于输入第一电压，所述第二输入端用于输入基准电压；所述第一电压由零变为基准电压值所需时间为第一时间，所述保护电路具有预设导通时间，所述预设导通时间为所述第一时间的第一倍数；所述第一电压由零变为峰值电压所需时间为第二时间，所述第二时间为所述第一时间的第二倍数，当第二倍数小于第一倍数时，经过第二时间后所述输出端翻转，当第二倍数大于第一倍数时，经过预设导通时间后所述输出端翻转。在本公开的一些实施例中，还包括：比较器、第一开关、第二开关、第三开关、第四开关、第五开关、第六开关、第一电容、第二电容、第三电容、运算放大器和电流源；所述比较器的同相输入端为第一输入端并连接MOS管的源极，其反向输入端作为第二输入端，其输出端控制开关的通断；所述运算放大器的同相输入端接电流源、所述第二电容的第一端、第二开关的第一端，其反向输入端接第三电容的第一端、第三开关的第一端、第四开关的第一端，其输出端接第四开关的第二端、第五开关的第一端；第一开关第一端接第二开关的第二端和第一电容的第一端；第一开关第二端、第一电容第二端、第二电容第二端、第三电容第二端、第三开关第二端、第六开关第二端接地；第五开关的第二端接的第一端，并作为保护电路的所述输出端，输出过载保护信号。在本公开的一些实施例中，所述第一电容、第二电容、第三电容的电容值之比为(K-2)∶1∶1，所述第一倍数为K。在本公开的一些实施例中，所述峰值电压为基准电压的M倍，第二倍数为M。在本公开的一些实施例中，MOS管导通后且未到达第一时间时，比较器的输出端输出0，第一开关、第四开关、第六开关导通，第二开关、第三开关、第五开断开，电流源向第二电容充电，第三电容也被充电，过载保护信号为0。在本公开的一些实施例中，当到达第一时间时，比较器的输出端输出信号1，第二开关、第五开关导通，第一开关、第三开关、第四开关、第六开关断开。在本公开的一些实施例中，经过第二时间或预设导通时间后，第一开关、第二开关、第三开关、第四开关、第六开关导通，第五开关断开，过载保护信号为1。本公开还提供了一种控制器，包括：上述保护电路、MOS管、RS触发器、驱动电路和退磁检测电路；MOS管的源极接比较器的同相输入端；RS触发器的S端接保护电路的输出端，其Q端经驱动电路接MOS管的栅极，其R端经退磁检测电路接MOS管的栅极。本公开还提供了一种LED保护电路，包括：上述控制器、整流桥、输入电容、假负载、输出电容、电感、续流二极管、采样电阻。在本公开的一些实施例中，整流桥生成输入电压；输入电容第一端接输入电压，第二端接地；续流二极管的负极接输入电压，正极接电感的第一端；输出电容、假负载并联于输入电压和电感的第二端，采样电阻的第二端接地。(三)有益效果从上述技术方案可以看出，本公开可以动态检测MOS管的工作状态，当MOS管由于电流过大进入饱和区，MOS管的漏源电压的变大影响了内部的峰值检测，使得峰值检测所需时间比正常工作时所需时间长时，通过MOS管过载保护关断MOS，避免MOS长时间工作于饱和区而导致炸机。附图说明图1为现有技术的LED驱动电路图；图2为本公开实施例的防止MOS管过载的保护电路图；图3为系统正常工作时保护电路的时序波形图；图4为系统触发MOS管过载保护时的时序波形图。图5为本公开实施例的保护电路应用在LED驱动电路的电路图。具体实施方式下面将结合实施例和实施例中的附图，对本公开实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本公开一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本公开中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。本公开一实施例提供了一种防止MOS管过载的保护电路，参见图2所示，其包括：比较器CMP2、逻辑电路、开关K1、K2、K3、K4、K5、K6，电容C1、C2、C3，运算放大器A1和电流源Ic。其中，比较器CMP2的输出端接逻辑电路，逻辑电路还接收swon信号，swon信号为最终控制MOS管开关的控制信号，逻辑电路的输出端为K1～K6controllogic总线，其包括6个控制信号，分别控制K1～K6。比较器CMP2输出端输出的CSH与swon经过逻辑电路的处理产生控制开关K1～K6开通或关断的时序信号，开关可用传输门实现。运算放大器A1的同相输入端接电流源Ic、电容C2的第一端，开关K2的第一端，反向输入端接电容C3的第一端、K3的第一端、K4的第一端，输出端接K4的第二端、K5的第一端。开关K1第一端接K2的第二端和电容C1的第一端；本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种防止MOS管过载的保护电路，包括：第一输入端、第二输入端和输出端，所述第一输入端用于输入第一电压，所述第二输入端用于输入基准电压；所述第一电压由零变为基准电压值所需时间为第一时间，所述保护电路具有预设导通时间，所述预设导通时间为所述第一时间的第一倍数；所述第一电压由零变为峰值电压所需时间为第二时间，所述第二时间为所述第一时间的第二倍数，当第二倍数小于第一倍数时，经过第二时间后所述输出端翻转，当第二倍数大于第一倍数时，经过预设导通时间后所述输出端翻转。

【技术特征摘要】
1.一种防止MOS管过载的保护电路，包括：第一输入端、第二输入端和输出端，所述第一输入端用于输入第一电压，所述第二输入端用于输入基准电压；所述第一电压由零变为基准电压值所需时间为第一时间，所述保护电路具有预设导通时间，所述预设导通时间为所述第一时间的第一倍数；所述第一电压由零变为峰值电压所需时间为第二时间，所述第二时间为所述第一时间的第二倍数，当第二倍数小于第一倍数时，经过第二时间后所述输出端翻转，当第二倍数大于第一倍数时，经过预设导通时间后所述输出端翻转。2.如权利要求1所述的保护电路，还包括：比较器、第一开关、第二开关、第三开关、第四开关、第五开关、第六开关、第一电容、第二电容、第三电容、运算放大器和电流源；所述比较器的同相输入端为第一输入端并连接MOS管的源极，其反向输入端作为第二输入端，其输出端控制开关的通断；所述运算放大器的同相输入端接电流源、所述第二电容的第一端、第二开关的第一端，其反向输入端接第三电容的第一端、第三开关的第一端、第四开关的第一端，其输出端接第四开关的第二端、第五开关的第一端；第一开关第一端接第二开关的第二端和第一电容的第一端；第一开关第二端、第一电容第二端、第二电容第二端、第三电容第二端、第三开关第二端、第六开关第二端接地；第五开关的第二端接的第一端，并作为保护电路的所述输出端，输出过载保护信号。3.如权利要求2所述的保护电路，所述第一电容、第二电容、第三电容的电...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗杰，鲁华祥，李文昌，王彦虎，
申请(专利权)人：中国科学院半导体研究所，中国科学院大学，
类型：发明
国别省市：北京,11