开启功率MOS时的短路检测方法、电路及芯片技术

本发明专利技术实施例公开了一种开启功率MOS时的短路检测方法、电路及芯片，该方法包括：将功率MOS的栅极与采样MOS的栅极相连；将采样MOS连接限流电阻，将限流电阻上的电压与功率MOS的输出电压分别连接到比较器的两个输入，并进行比较，该比较的结果代表了负载的状态，如果负载电阻小于允许的最小负载电阻值，限流电阻上的电压高于负载上的电压，则判定为短路，控制所述功率MOS关断，反之，判定为正常。本发明专利技术在电流较小时就能判断出输出负载的状态，如果是短路，立刻关断，而无需等到电流增加到很大时再动作，增加了系统的安全等级。本发明专利技术不仅反应速度快，触发电流低，准确性高，而且功率损耗低，成本低，适宜推广应用。

【技术实现步骤摘要】
开启功率MOS时的短路检测方法、电路及芯片
本专利技术实施例涉及电子电路领域，尤其涉及一种开启功率MOS时的短路检测方法、电路及芯片。
技术介绍
电源管理芯片负责对电能的转换、分配以及保护等。这些功能的实现都离不开功率场效应晶体管(Metal-Oxide-SemiconductorField-EffectTransistor,MOSFET)即功率MOSFET(下文简称功率MOS)。在控制电路的作用下，通过功率MOS为输出端的负载提供电能。例如：芯片就是通过功率MOS为输出端提供安全可靠的电能。芯片主要用于移动设备。移动设备需要经常性的充电。充电时，需要连接到外部环境，此时就有可能受到浪涌的冲击。浪涌是一种瞬变干扰，在某种特定条件下在电网上造成瞬间电压超出额定正常电压的范围，通常这个瞬变不会持续太长的时间，例如：百万分之一秒，但有可能幅度相当高。在大多数情况下，如果连接在电网上的设备或电路没有浪涌保护措施，器件很容易就会损坏。因为，移动设备是由电池供电，正常工作的电压范围在5V以内。所以，移动设备使用的芯片通常由5V的半导体工艺设计完成，也就是说，5V左右是这些芯片所能承受的最高电压。如果超过这个电压，芯片存在受损的风险。浪涌发生时，芯片受到的冲击远高于这个安全电压，通常为100V以上。为了保护内部系统，需要在移动设备与外界的接口之间增加一个保护芯片，该芯片通过一个功率MOS连接外部与内部。在外部电压正常时，功率MOS在控制电路的作用下导通，为内部电路提供电流给电池充电或者满足其它电能需求。当浪涌发生时，控制电路检测到外部电压异常，马上关断该功率MOS，关断后，只有功率MOS需要承受高压。内部外部之间的通道不存在了，内部芯片不会再受到外部高压的影响，从而达到保护的目的。当检测到外部电压恢复正常后，功率MOS会重新开启，并恢复之前的工作。在保护输出端所连接的电路不被高压损坏之外，芯片还要保护输入端所连接的电路，通常是电源。因为输出端也会出现异常，例如：输出端短路。导致输出端短路的原因很多，例如：输出端所连接的电路损坏，或者输出端的连接错误等等。在输出端短路的情况下，如果开启功率MOS，会从输入端所连接的电源抽取很大的电流，电源能够提供的电流是有限的，超过该限额会导致电源关断，甚至损坏。无论发生那种情况，都会导致其它所有连接在同一电源的电路关断，从而使得整个系统关机。为了防止过大的电流流经功率MOS，功率MOS需要实时检测其沟道所通过的电流。一旦检测到异常，立刻做出处理，例如：关断功率MOS，并给系统提出发生错误的警告。图1为一种串联电阻检测功率MOS电流的方式，由于是串联，电流采样电阻上流经的电流与功率MOS上的电流相等；通过电阻，电流的信息被转换与其成正比的一个电压；运算放大器将这个电压放大，就可以进行判断或者处理了。例如：该采样电压可以与一个参考电压比较，超过的话，就说明电流过高了，需要关断功率MOS；或者该电压也可以经过模拟到数字转换器(A/DConverter)，转换成数字信号给控制器进行处理。然而，短路检测与电流检测的目的虽然都是为了防止电流异常，但是要求并不完全相同。电流检测的要求精度高，原因是检测到的信息可能还要用于环路控制，例如：在电流模式的DC/DC里，电流斜波与斜率补偿需要保持一定的关系，才能保证控制回路的稳定性。而短路检测对精度要求相对不高，但是要求响应迅速，否则等到短路的状态被检测到，电流可能已经过高，导致危险。以上问题亟待解决。
技术实现思路
为解决相关技术问题，本专利技术实施例提供一种开启功率MOS时的短路检测方法、电路及芯片，来解决以上
技术介绍
部分提到的问题。为实现上述目的，本专利技术实施例采用如下技术方案：第一方面，本专利技术实施例提供了一种开启功率MOS时的短路检测方法，该方法包括：将功率MOS的栅极与采样MOS的栅极相连；其中，所述功率MOS与所述采样MOS采用相同类型的MOS管；将所述采样MOS连接限流电阻，将所述限流电阻上的电压与所述功率MOS的输出电压分别连接到比较器的两个输入，并进行比较，该比较的结果代表了负载的状态，如果负载电阻小于允许的最小负载电阻值，限流电阻上的电压高于负载上的电压，则判定为短路，控制所述功率MOS关断，反之，判定为正常。进一步的，将所述采样MOS连接限流电阻，将所述限流电阻上的电压与所述功率MOS的输出电压分别连接到比较器的两个输入，具体包括：所述功率MOS与所述采样MOS均采用N沟道MOS管，将所述功率MOS的漏极与所述采样MOS的漏极相连，将所述功率MOS的源极连接所述负载电阻，所述采样功率MOS的源极连接所述限流电阻，所述限流电阻的电压与所述负载电阻的输出端电压连接到比较器的正负输入，所述比较器的输出接入控制电路，所述控制电路通过驱动电路调整功率MOS的开关状态。进一步的，所述功率MOS的源极作为输出端连接所述负载电阻的一端，所述负载电阻的另一端接地，所述采样功率MOS的源极连接所述限流电阻的一端，所述限流电阻的另一端接地，输入端连接电源，电源连接所述功率MOS的漏极与所述采样MOS的漏极。进一步的，将所述采样MOS连接限流电阻，将所述限流电阻上的电压与所述功率MOS的输出电压分别连接到比较器的两个输入，具体包括：所述功率MOS与所述采样MOS均采用P沟道MOS管，将所述功率MOS的源极与所述采样MOS的源极相连，将所述功率MOS的漏极连接所述负载电阻，所述采样功率MOS的漏极连接所述限流电阻，所述限流电阻的电压与所述负载电阻的输出端电压连接到比较器的正负输入，所述比较器的输出接入控制电路，所述控制电路通过驱动电路调整功率MOS的开关状态。进一步的，所述功率MOS的漏极作为输出端连接所述负载电阻的一端，所述负载电阻的另一端接地，所述采样功率MOS的漏极连接所述限流电阻的一端，所述限流电阻的另一端接地，输入端连接电源，电源连接所述功率MOS的源极与所述采样MOS的源极。进一步的，将所述采样MOS连接限流电阻，将所述限流电阻上的电压与所述功率MOS的输出电压分别连接到比较器的两个输入，具体包括：所述功率MOS与所述采样MOS均采用N沟道MOS管，将所述功率MOS的源极与所述采样MOS的源极相连，将所述功率MOS的漏极连接所述负载电阻，所述采样功率MOS的漏极连接所述限流电阻，所述限流电阻的电压与所述负载电阻的输出端电压连接到比较器的正负输入，所述比较器的输出接入控制电路，所述控制电路通过驱动电路调整功率MOS的开关状态。进一步的，所述功率MOS的漏极作为输出端连接所述负载电阻的一端，所述负载电阻的另一端接电源，所述采样功率MOS的漏极连接所述限流电阻的一端，所述限流电阻的另一端接所述电源，输入端连接地，所述功率MOS的源极与所述采样MOS的源极相连后接地。进一步的，所述功率MOS与所述采样MOS元件面积的比例等同于所述限流电阻阻值与所述负载电阻的允许的最小负载电阻值的比例。第二方面，基于上述实施例提供的开启功率MOS时的短路检测方法，本发本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种开启功率MOS时的短路检测方法，其特征在于，该方法包括：/n将功率MOS的栅极与采样MOS的栅极相连；其中，所述功率MOS与所述采样MOS采用相同类型的MOS管；/n将所述采样MOS连接限流电阻，将所述限流电阻上的电压与所述功率MOS的输出电压分别连接到比较器的两个输入，并进行比较，该比较的结果代表了负载的状态，如果负载电阻小于允许的最小负载电阻值，限流电阻上的电压高于负载上的电压，则判定为短路，控制所述功率MOS关断，反之，判定为正常。/n

【技术特征摘要】
1.一种开启功率MOS时的短路检测方法，其特征在于，该方法包括：
将功率MOS的栅极与采样MOS的栅极相连；其中，所述功率MOS与所述采样MOS采用相同类型的MOS管；
将所述采样MOS连接限流电阻，将所述限流电阻上的电压与所述功率MOS的输出电压分别连接到比较器的两个输入，并进行比较，该比较的结果代表了负载的状态，如果负载电阻小于允许的最小负载电阻值，限流电阻上的电压高于负载上的电压，则判定为短路，控制所述功率MOS关断，反之，判定为正常。


2.根据权利要求1所述的开启功率MOS时的短路检测方法，其特征在于，将所述采样MOS连接限流电阻，将所述限流电阻上的电压与所述功率MOS的输出电压分别连接到比较器的两个输入，具体包括：
所述功率MOS与所述采样MOS均采用N沟道MOS管，将所述功率MOS的漏极与所述采样MOS的漏极相连，将所述功率MOS的源极连接所述负载电阻，所述采样功率MOS的源极连接所述限流电阻，所述限流电阻的电压与所述负载电阻的输出端电压连接到比较器的正负输入，所述比较器的输出接入控制电路，所述控制电路通过驱动电路调整功率MOS的开关状态。


3.根据权利要求2所述的开启功率MOS时的短路检测方法，其特征在于，所述功率MOS的源极作为输出端连接所述负载电阻的一端，所述负载电阻的另一端接地，所述采样功率MOS的源极连接所述限流电阻的一端，所述限流电阻的另一端接地，输入端连接电源，电源连接所述功率MOS的漏极与所述采样MOS的漏极。


4.根据权利要求1所述的开启功率MOS时的短路检测方法，其特征在于，将所述采样MOS连接限流电阻，将所述限流电阻上的电压与所述功率MOS的输出电压分别连接到比较器的两个输入，具体包括：
所述功率MOS与所述采样MOS均采用P沟道MOS管，将所述功率MOS的源极与所述采样MOS的源极相连，将所述功率MOS的漏极连接所述负载电阻，所述采样功率MOS的漏极连接所述限流电阻，所述限流电阻的电压与所述负载电阻的输出端电压连接到比较器的正负输入，所述比较器的输出接入控制电路，所述控制电路通过驱动电路调整功率MOS的开关状态。


5.根据权利要求4所...

【专利技术属性】
技术研发人员：李征，
申请(专利权)人：江苏应能微电子有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32