一种过流保护电路制造技术

本发明专利技术涉及一种带温度补偿的过流保护电路，至少包括电压采样电路、比较器和上拉电阻，所述比较器的正输入端与所述电压采样电路连接，负输入端接入参考电压，并且所述比较器的输出端与所述上拉电阻连接，在所述电压采样电路的第一分压电阻和第二分压电阻之间连接有热敏电阻，所述热敏电阻与第二分压电阻并联且与所述第一分压电阻串联分压。通过该设置方式，能够通过调整电阻分压比例在低温条件下实现过流保护。

【技术实现步骤摘要】
一种过流保护电路
本专利技术涉及电子电路
，尤其涉及一种带温度补偿的过流保护电路。
技术介绍
过流保护电路通常会设计在功率电路的应用中，当比较器设计为过流保护电路时，需对电路中的电压变化进行采样。以功率金属氧化物半导体场效应晶体管(Metal-Oxide-SemiconductorField-EffectTransistor,MOSFET)应用场景为例进行说明。MOSFET的优势在于驱动电路简单，MOSFET需要的驱动电流比较小，而且通常可以直接由互补金属氧化物半导体(ComplementaryMetalOxideSemiconductor,CMOS)或者集电极开路TTL驱动电路驱动。而且MOSFET没有电荷存储效应，其开关比较迅速，能够以较快的速度工作。此外，MOSFET没有二次击穿失效机理，在温度越高时往往耐力越强，而且发生热击穿的可能性越低，还可以较宽的温度范围内提供较好的性能，因此MOSFET可以广泛地应用于消费电子、工业产品、机电设备、智能手机以及其他便携式数码电子产品中。但是由于导通内阻的存在，在MOSFET过流的情况下，很容易产生大量的热量而导致MOSFET因过温而损坏，因此要有严格的过流保护电路。例如，公开号为CN207706148U的中国专利文献公开了一种新型的小功率MOSFET过流保护检测电路。如图5所示，该过流保护检测电路通过检测串联在直流母线上电阻R1两端的电压来判断MOSFET是否过流，当电阻R1两端的电压高于设定值时检测电路产生过流故障信号。该电路中串联有电阻R1。电阻R1的一端连接至P型三极管Q1的发射级。电阻R1的另一端通过电阻R4连接至P型三极管Q1的基极。P型三极管Q1的集电极通过电阻R2连接至比较器U1的负输入端。比较器U1的正输入端连接有参考电压V1。同时，比较器U1的负输入端通过并联连接的电阻R3和齐纳二极管ZD1接地。图5中的虚线框为其过流保护电路，其基本的工作原理是当MOSFET导通时流过电阻R1的电流为I，因此电阻R1两端的电压为电流I与电阻R1的乘积。电阻R4为三极管Q1的基极限流电阻。在MOSFET正常工作时，电阻R1两端的电压小于三极管Q1的发射极(E)与基极(B)的导通电压0.7V时，三极管Q1截止，进而比较器U1的负输入端处V2的电压为0。而比较器U1的正输入端处接入参考电压V1，该参考电压V1为大于0V的电压保护阈值，因此V2的电压小于参考电压，从而比较器U1输出为高电平，不会产生过流故障信号。当MOSFET过流时，其漏极相对源极的电压Vds急剧增大，这个过程中电流I逐渐增加使得电压VR1大于导通电压0.7V时，三极管Q1导通，此时三极管Q1的集电极点(C)的电压约为VCC，进而V2的电压为电阻R3与VCC的乘积处于电阻R2和电阻R3之和。当V2大于参考电压V1时，比较器U1输出低电平，产生过流故障信号。齐纳二极管ZD1为稳压二极管，保护V2电压不超过比较器U1允许输入的最大电压。通过选择合适的电阻R1就可以设定过流电流I的大小已达到保护MOSFET的目的。从以上可以看出，该专利的过流保护电路为图5中虚线框部分，基于比较器设计的过流保护电路，通过电路汇总的电压变化进行采样来实现过流保护，该过流保护电路的等效拓扑如图6所示。但是，功率MOSFET的应用电路具有功率大、发热高的特点。随着温度的变化，功率MOSFET的内阻也随之变化，这就导致了采样的电压值也在变化，由于参考电压是恒定的，从而导致过流保护点会随着温度的变化而变化。图6中所示的过流保护方案，仅能够通过适当调整电阻R1和电阻R2的分压比例，实现在不同温度下保护点不超出硬件的限值范围，或是通过MCU检测温度后，利用软件调整过流保护点。例如，公开号为CN111431411A的中国专利文献公开了一种温度补偿电路、功率控制芯片和电源适配器。该温度补偿电路包括补偿模式判定电路、温度检测电路和温度补偿运算电路；所述补偿模式判定电路与功率控制芯片的COMP脚相连，用于采集所述COMP脚的电平信号，基于所述电平信号形成数字控制信号；所述温度检测电路与所述功率控制芯片相连，用于采集所述功率控制芯片对应的检测温度信号；所述温度补偿运算电路与所述补偿模式判定电路和所述温度检测电路相连，用于对所述温度检测电路输入的检测温度信号和所述补偿模式判定电路输入的数字控制信号进行运算，获取温度补偿信号。该温度补偿电路可有效保障恒压控制过程的控制精度。即，该专利文献提供的技术方案是通过MCU检测温度后，利用软件调整过流保护点。尽管通过软件的方式实现过流保护，能够方便地调整过流保护点，但是响应速度较慢，至少在毫秒量级。因此，通过硬件实现过流保护是不可少的，然而调整电阻分压比例可能会导致在低温条件下的无法实现保护功能。因此，需要一种能够解决功率电路的过流保护点在不同温度下保持一致的过流保护电路。此外，一方面由于对本领域技术人员的理解存在差异；另一方面由于专利技术人做出本专利技术时研究了大量文献和专利，但篇幅所限并未详细罗列所有的细节与内容，然而这绝非本专利技术不具备这些现有技术的特征，相反本专利技术已经具备现有技术的所有特征，而且申请人保留在
技术介绍
中增加相关现有技术之权利。
技术实现思路
针对现有技术之不足，本专利技术提供一种过流保护电路，用于实现功率MOSFET的过流保护，至少包括电压采样电路、比较器Comp1和上拉电阻R4。所述比较器Comp1的正输入端与所述电压采样电路连接。所述比较器Comp1的负输入端接入参考电压Vref。所述比较器Comp1的输出端与所述上拉电阻R4连接。在所述电压采样电路的第一分压电阻R1和第二分压电阻R2之间连接有热敏电阻R-NTC。所述热敏电阻R-NTC与第二分压电阻R2并联且与所述第一分压电阻R1串联分压。本专利技术可实现过流保护点的稳定性，不受温度的影响。当比较器设计为过流保护电路时，需对电路中的电压变化进行采样。以功率MOSFET应用场景为例，随着温度的变化，功率MOSFET的内阻呈现为正温度相关性，这就导致了采样的电压值也呈现为正温度相关性，由于参考电压是恒定的，从而导致过流保护点会随着温度的变化而变化。现有的解决方案中，或是通过适当调整电阻R1和R2的分压比例，实现在不同温度下保护点不超出硬件的限值范围，或是通过MCU检测温度后，利用软件调整过流保护点。尽管通过软件的方式实现过流保护，能够方便地调整过流保护点，但是响应速度较慢，至少在毫秒量级。因此，通过硬件实现过流保护是不可少的，然而调整电阻分压比例可能会导致在低温条件下的无法实现保护功能。本专利技术解决问题从采样电阻阻值变化入手，利用电阻阻值的温度相关特性，当温度升高时，电阻分压值变小；当温度降低时，电阻分压值变大，以此来实现过流保护点的一致性。根据一种优选实施方式，所述热敏电阻R-NTC的温度特性与所述功率MOSFET的内阻的温度特性相反。在所述功率MOSFET温度升高使得其内阻变大的情况下，所述热敏电阻R-NTC的阻值变小，使得所述热敏电阻R-NTC与第二分压电阻R2并联后的阻值变小。所述热敏电阻R-NTC与第二分压电阻R2并联后与所述第一分压电阻R1串本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种过流保护电路，用于实现功率MOSFET的过流保护，至少包括电压采样电路、比较器(Comp1)和上拉电阻(R4)，其中，/n所述比较器(Comp1)的正输入端与所述电压采样电路连接，负输入端接入参考电压(Vref)，并且所述比较器(Comp1)的输出端与所述上拉电阻(R4)连接，/n其特征在于，/n在所述电压采样电路的第一分压电阻(R1)和第二分压电阻(R2)之间连接有热敏电阻(R-NTC)，其中，/n所述热敏电阻(R-NTC)与第二分压电阻(R2)并联且与所述第一分压电阻(R1)串联分压。/n

【技术特征摘要】
1.一种过流保护电路，用于实现功率MOSFET的过流保护，至少包括电压采样电路、比较器(Comp1)和上拉电阻(R4)，其中，
所述比较器(Comp1)的正输入端与所述电压采样电路连接，负输入端接入参考电压(Vref)，并且所述比较器(Comp1)的输出端与所述上拉电阻(R4)连接，
其特征在于，
在所述电压采样电路的第一分压电阻(R1)和第二分压电阻(R2)之间连接有热敏电阻(R-NTC)，其中，
所述热敏电阻(R-NTC)与第二分压电阻(R2)并联且与所述第一分压电阻(R1)串联分压。


2.根据权利要求1所述的过流保护电路，其特征在于，所述热敏电阻(R-NTC)的温度特性与所述功率MOSFET的内阻的温度特性相反，其中，
在所述功率MOSFET温度升高使得其内阻变大的情况下，所述热敏电阻(R-NTC)的阻值变小，使得所述热敏电阻(R-NTC)与第二分压电阻(R2)并联后的阻值变小，其中，
所述热敏电阻(R-NTC)与第二分压电阻(R2)并联后与所述第一分压电阻(R1)串联以降低形成分压后的电压值从而避免在高温的情况下所述过流保护点降低。


3.根据权利要求2所述的过流保护电路，其特征在于，在所述功率MOSFET温度降低使得其内阻变小的情况下，所述热敏电阻(R-NTC)的阻值变大，使得所述热敏电阻(R-NTC)与第二分压电阻(R2)并联后的阻值变大，其中，
所述热敏电阻(R-NTC)与第二分压电阻(R2)并联后与所述第一分压电阻(R1)串联以提高形成分压后的电压值，从而避免在低温的情况下所述过流保护点升高。


4.根据权利要求3所述的过流保护电路，其特征在于，在所述比较器(Comp1)的正输入端于输出端之间并联有能够形成滞环电路以避免所述过流保护电路在过流保护点附近发生振荡的第三电阻(R3)。


5.根据权利要求4所述的过流保护电路，其特征在于，所述第三电阻(R3)为高阻抗电阻，其中，
在所述采样电路输入至所述比较器(Comp1...

【专利技术属性】
技术研发人员：武凯，李飞，姚欣，
申请(专利权)人：郑州嘉晨电器有限公司，
类型：发明
国别省市：河南;41