一种过温保护电路制造技术

一种过温保护电路，涉及开关电源；包括：功率场效应管的温度检测电路、电流检测电路、比较电路；温度检测电路，用于检测功率场效应管的导通电压，得到一个与电流成正比的温度信号Ｕ＃－［ＤＳ（ｏｎ）］，并将该信号输出到比较电路；电流检测电路，用于检测功率场效应管的漏极电流，得到一个与电流成正比的信号Ｕ＃－［ＲＥＦ］，作为温度比较的基准信号，并将该信号输出到比较电路；比较电路，用于将所输入的温度检测信号和温度基准信号进行比较判断，当温度检测信号大于温度基准信号时输出过温保护信号；本发明专利技术消除了负载对过温保护点的影响，轻载和重载的过温保护点就会很一致。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及开关电源，具体涉及功率场效应管的过温保护。
技术介绍
在现有的中大功率低电压输出模块电源中，模块的功率密度越来越高，模块的热设计成为模块设计的重点之一。为了提高模块的可靠性，中大功率模块一般都具有过热保护功能。在现有的过热保护方案中，大都采用热敏电阻或者温度开关作为过热检测器件，这些器件都是放在功率场效应管等热源附近，有时由于布局的需要，过热检测器件离功率场效应管比较远，因此过热检测器件检测的不是功率器件的结温，而是模块的平均温度。其实功率器件的结温比外部温度高很多，真正应该检测的是功率场效应管的结温，而以上过温检测器件根本无法实现。因为功率场效应管的导通电阻Rds(on)具有正温度系数的特性，所以通过检测功率场效应管的Rds(on)就可以间接地得到功率场效应管的结温。又因为功率场效应管的正向导通压降UDS(on)＝Rds(on)×ID，其中Rds(on)是功率场效应管的导通电阻，ID是功率场效应管的漏极电流，所以检测功率场效应管的正向导通压降UDS(on)就可以间接地检测Rds(on)。但是单纯地检测率场效应管的正向导通压降UDS(on)会出现负载影响过温保护点的问题。由于在轻载时，由于流过功率场效应管的电流ID很小，即使功率场效应管的结温很高，Rds(on)很大，其导通电压都很小，也就是说在轻载时即使功率场效应管过温了，单靠检测功率场效应管的导通电压UDS(on)不能使模块的过温保护电路动作，这样轻载时的过温保护点就会很高，甚至不能实现过温保护。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是克服上述缺点，提供一种可以直接检测功率场效应管结温的过温保护电路，并且过温保护点不受负载变化的影响。本专利技术包括功率场效应管的温度检测电路、电流检测电路、比较电路；温度检测电路，用于检测功率场效应管的导通电压，得到一个与电流成正比的温度信号UDS(on)，此信号为一电压脉冲，并将该信号输出到比较电路；其中UDS(on)＝Rds(on)×ID，Rds(on)是功率场效应管的导通电阻，ID是功率场效应管的漏极电流；电流检测电路，用于检测功率场效应管的漏极电流，得到一个与电流成正比的信号UREF，作为温度比较的基准信号，该信号是与电流成正比的电压脉冲，并将该信号输出到比较电路；其中UREF＝RREF×ID，RREF是电流检测电路的增益，ID是功率场效应管的漏极电流；比较电路，用于将所输入的温度检测信号和温度基准信号进行比较判断，当温度检测信号大于温度基准信号时输出过温保护信号，该信号用来封锁功率场效应管的栅极驱动信号DRIVE。本专利技术利用功率场效应管导通电阻Rds(on)的正温度系数这种特性，检测功率场效应管的正向导通压降UDS(on)＝Rds(on)×ID；同时检测流过功率场效应管漏极的电流，得到一个与电流成正比的温度基准信号UREF＝RREF×ID；然后比较UDS(on)和UREF(on)，实质上就是比较导通电阻Rds(on)和给定电阻RREF，这样消除了负载对过温保护点的影响，轻载和重载的过温保护点就会很一致。附图说明图1是本专利技术的原理框图。图2是实现本专利技术的具体电路图。图3是本专利技术实施例中各点的逻辑关系图。具体实施例方式下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步的详细描述图1是本专利技术的原理框图包括温度检测电路101、电流检测电路102、比较电路103；将功率场效应管Q1的导通电压直接送到温度检测电路101，通过温度检测电路得到一个与电流成正比的温度信号UDS(on)＝Rds(on)×ID，此信号为一电压脉冲；将功率场效应管Q1的漏极电流送到电流检测电路102，通过电流检测电路102得到一个与电流成正比的信号UREF＝RREF×ID，作为温度比较的基准信号，该信号是与电流成正比的电压脉冲，其中RREF是电流检测电路的增益；然后分别将所输入的温度检测信号和温度基准信号进行比较判断，最后输出一个过温保护信号，该信号用来封锁功率场效应管的栅极驱动信号DRIVE。图2是实现本专利技术的具体电路图。电压基准Vref经电阻R1同时接第一二极管VD1、第三二极管VD3以及第四二极管VD4的阳极，电阻R6跨接在第四二极管VD4的阴极和地之间，第一二极管VD1的阴极和驱动信号Driver相连，构成了温度检测电路101；电流检测电路102包括电阻R4并接在电流互感器T2的输出端与地之间，然后与第二二极管VD2的阳极连接，电阻R5跨接在第二二极管VD2的阴极和地之间；电阻R2与比较器D1A的反相输入端相连；电压基准VREF通过电阻R8与第五二极管VD5的阳极相连，电阻R7跨接在该点与地之间；电阻R3跨接在D1A的同相输入端与第五二极管VD5的阳极之间；构成了比较电路103；功率场效应管的栅极和漏极分别接到温度检测电路101中的第一二极管VD1、第三二极管VD3的阴极；电流检测电路102中的电流互感器T2的原边接在功率场效应管Q1的源极和地之间；温度检测电路101的第四二极管VD4的阴极经电阻R2与比较器D1A的反相输入端相连；电流检测电路102的第二二极管VD2的阴极经电阻R3与比较器D1A的同相输入端相连；比较电路103的比较器D1A的输出端输出过热保护信号。图2中各点的工作波形如图3所示为了方便描述，假定在T1～T3时间，功率场效应管结温正常，T3～T5时间，功率场效应管结温过温，T5～T6时间功率场效应管结温恢复正常。其工作原理如下在T1～T2时间，A点为高电平，Q1导通，VD1截止，VD3导通，B点的电位为Q1的导通压降UDS(on)＝Rds(on)×ID，同时在C点得到流过Q1的漏极电流ID的检测信号UREF＝R5×ID/N，这时UDS (on)的波形与电流检测信号是一样的，只不过幅值不一样而已；另外VD5截止，电压基准VREF不会对C点电压有影响。随后通过D1A构成的比较器得到D点的脉冲波形。由于结温正常，所以D点的电位为高电平。在T2～T3时间，A点的电位为0，Q1截止，VD1导通，VD3截止，由于VD4的作用，在B点得到0电位，同时，VD5导通，C点有一个很小的直流电压，这样D点的电位依然保持为高电平。在T3时刻，这时Q1的结温上升很多，在电流相同的情况下，UDS(on)随之增大，这样B点电位上升，当B点的电位高于C点的电位时，D点的电位变为零电平。在T4时刻，由于保护电路动作，功率场效应管Q1关闭，所以B点电位变为0，C点电位重新为一个很小的直流电平，D点电位变为高电平；当下一个开关周期开始时，如果Q1依然过温，会重复T3～T5的过程。如果Q1的结温正常，会允许Q1正常工作，如T1～T3、T5～T6时间段。其中，第三二极管VD3应该选取耐压比较高的二极管，其耐压等级与功率场效应管Q1相同；第一二极管VD1、第三二极管VD3和第四二极管VD4应该选取同一型号的器件，这样有利于保证过温保护点尽量准确一些；电流互感器T2的匝比N的选取、电阻R5的阻值选取与功率场效应管的导通电阻Rds(on)有关。若过温保护时结温为t1，对应的导通电阻为Rds(on)(t1)，则存在如下关系R5/N＝Rds(on)(t1)。另外电阻R8、电阻R7的阻值和电源基准VREF的选取时应该遵循如下原则在功率场效应管Q1导通时，使VREF对本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种过温保护电路，包括温度检测电路（１０１）、电流检测电路（１０２）、比较电路（１０３）；所述的温度检测电路（１０１），用于检测功率场效应管的导通电压，得到一个与电流成正比的温度信号Ｕ↓［ＤＳ（ｏｎ）］，并将该信号输出到比较电路（１０３）；其中Ｕ↓［ＤＳ（ｏｎ）］＝Ｒ↓［ｄｓ（ｏｎ）］×Ｉ↓［Ｄ］，Ｒ↓［ｄｓ（ｏｎ）］是功率场效应管的导通电阻，Ｉ↓［Ｄ］是功率场效应管的漏极电流；所述的电流检测电路（１０２），用于检测功率场效应管的漏极电流，得到一个与电流成正比的信号Ｕ↓［ ＲＥＦ］，作为温度比较的基准信号，并将该信号输出到比较电路；其中Ｕ↓［ＲＥＦ］＝Ｒ↓［ＲＥＦ］×Ｉ↓［Ｄ］，Ｒ↓［ＲＥＦ］是电流检测电路的增益，Ｉ↓［Ｄ］是功率场效应管的漏极电流；所述的比较电路（１０３），用于将所输入的温度检测信号和温 度基准信号进行比较判断，当温度检测信号大于温度基准信号时输出过温保护信号。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种过温保护电路，包括温度检测电路(101)、电流检测电路(102)、比较电路(103)；所述的温度检测电路(101)，用于检测功率场效应管的导通电压，得到一个与电流成正比的温度信号UDS (on)，并将该信号输出到比较电路(103)；其中UDS(on)＝Rds(on)×ID，Rds(on)是功率场效应管的导通电阻，ID是功率场效应管的漏极电流；所述的电流检测电路(102)，用于检测功率场效应管的漏极电流，得到一个与电流成正比的信号UREF，作为温度比较的基准信号，并将该信号输出到比较电路；其中UREF＝RREF×ID，RREF是电流检测电路的增益，ID是功率场效应管的漏极电流；所述的比较电路(103)，用于将所输入的温度检测信号和温度基准信号进行比较判断，当温度检测信号大于温度基准信号时输出过温保护信号。2.根据权利要求1所述的一种过温保护电路，其特征在于所述的温度检测电路(101)包括电压基准Vref经电阻R1同时接第一二极管VD1、第三二极管VD3以及第四二极管VD4的阳极，电阻R6跨接在第四二极管VD4的阴极和地之间，第一二极管VD1的阴极和驱动信号...

【专利技术属性】
技术研发人员：王满堂，王士民，
申请(专利权)人：中兴通讯股份有限公司，
类型：发明
国别省市：94[中国|深圳]