一种ＰＤ用功率管限流保护调节电路制造技术

本实用新型专利技术公开了一种ＰＤ用功率管限流保护调节电路，包括逻辑控制电路、采样功率管ＭＮ２、输出功率管和电流镜电路，所述逻辑控制电路接入两路偏置电流，偏置电流上并联电流镜电路，电流镜电路接入输出功率管，所述电流镜电路与输出功率管之间接入采样功率管ＭＮ２；所述电流镜模块包括ＮＰＮ三极管Ｑ１和Ｑ２，Ｑ１和Ｑ２的基极连接在一起，Ｑ１基极与集电极连接在一起；所述Ｑ１和Ｑ２与ＶＥＥ之间分别连接栅源比例电阻Ｒ１和Ｒ２。本实用新型专利技术的有益效果是：保护电流采样精度高、电流可调节，电路额外消耗的功率少。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及针对POE终端受电设备用的双重限流保护电路
，尤其涉 及到受电设备开关电源从启动到正常工作时保护电流双重调节的规定的一种PD用功率管 限流保护调节电路。
技术介绍
早在1999已经有人提出了通过以太网提供电源的的概念，国际电子工程师协会 (IEEE)也在这时开始了有关以太网供电的标准指定工作并最终在2003年6月23日批准了 用于以太网电缆上提供电力供应的802. 3af标准。供电设备(PSE)负责将电源注入以太网 并负责受电设备(PD)的检测、电流能力分级和PD工作功率分配。在分级结束过渡到PD开 关电源开始工作过程中，由于旁路电容的接入，会导致浪涌电流的产生，无限制的大电流将 会导致端口电压迅速下降，严重时会使PD关断，从而造成PD在接通与关断状态之间来回转 换。为了保证上电过程中对充电电容的稳定充电，并确保启动电路稳定上升，IEEE802. 3af 规定此时电流限制在IOOmA以内。当PD开关电源正常工作后，还需要保证稳定后的功率管 最大电流限制在IEEE802. 3af规定的390mA以下，否则在一定时间内PSE会自动断掉供电 系统。目前国内外常用的电流限制电路的结构是对输出功率管的源极串接一低阻值的采样 电阻来完成电流采样，使得电路额外消耗的功率过多，不符合绿色节能的要求，同时在两种 限流转换时，需要两种逻辑判断，且至少需要比较电路，基准电路，电路复杂。
技术实现思路
本技术的目的是针对现有技术对功率管采样电流精度不高并且限流逻辑控 制双重调节复杂的缺陷，提供一种保护电流采样精度高、电流可调节的PD用功率管限流保 护调节电路。为了达到上述设计目的，本技术采用的技术方案如下一种PD用功率管限流保护调节电路，包括逻辑控制电路、采样功率管MN2、输出功 率管和电流镜电路，所述逻辑控制电路接入两路偏置电流，偏置电流上并联电流镜电路，电 流镜电路接入输出功率管，所述电流镜电路与输出功率管之间接入采样功率管MN2，采样功 率管MN2与输出功率管宽长比成一定比例关系。所述采样功率管丽2与输出功率管栅极之间接入栅源比例电阻R3，采样功率管 MN2的栅源电压与输出功率管栅源电压一致。所述电流镜模块是一组P沟道增加型场效应管组成的高输出电阻共源共栅电流 漏结构，其包括NPN三极管Ql和Q2，Ql和Q2的基极连接在一起，Ql基极与集电极连接在 一起，所述Ql和Q2为镜像关系；所述Ql的发射极连接栅源比例电阻Rl —端，栅源比例电 阻Rl另一端接VEE，Q2发射极连接栅源比例电阻R2 —端，栅源比例电阻R2另一端接VEE， 栅源比例电阻R2的电阻值远大于栅源比例电阻Rl的电阻阻值且有一定的比例关系，所述两路偏置电流上分别设有逻辑控制开关Si、S2，用于重新预设所述输出功率管限制电流的大小的第2路偏置电流上还并连接入用于对预设的主偏置电路进行片外精 确微调的微调电路。本技术所述的PD用功率管限流保护调节电路的有益效果是电路简单，设计 科学合理，保护电流采样精度高、电流可调节，电路额外消耗的功率少，符合绿色节能的要 求。附图说明图1为本技术所述的PD用功率管限流保护调节电路的示意图。具体实施方式本技术实施例所述的PD用功率管限流保护调节电路，包括逻辑控制电路、输 出功率管、电流镜电路、采样功率管MN2、栅源比例电阻Rl、R2、R3，所述逻辑控制电路接入 两路偏置电流，偏置电流上并联电流镜电路，电流镜电路接入输出功率管，所述电流镜电路 与输出功率管之间接入采样功率管MN2，采样功率管MN2与输出功率管宽长比成一定比例 关系，以降低电路的额外功耗，同时采样电流转换成采样电压，在电流镜电路作用下，调节 输出功率管的栅压以达到控制输出功率管电流的大小的目的，采样功率管MN2与输出功率 管栅极之间接入栅源比例电阻R3，栅源比例电阻R3上的压降，会随着输出功率管的栅压变 化而变化，从而可以保证采样功率管MN2的栅源电压与输出功率管栅源电压一致，从而达 到精确采样电流的目的。所述电流镜模块是一组P沟道增加型场效应管组成的高输出电阻共源共栅电流 漏结构，用来精确镜像偏置电流，其包括NPN三极管Ql和Q2，Ql和Q2的基极连接在一起， 且Ql基极与集电极连接在一起构成二极管形式，所述Ql和Q2为镜像关系；所述Ql的发射 极连接栅源比例电阻Rl —端，栅源比例电阻Rl另一端接VEE，Q2发射极连接栅源比例电阻 R2 一端，栅源比例电阻R2另一端接VEE，栅源比例电阻R2的电阻值远大于栅源比例电阻Rl 的电阻阻值且有一定的比例关系，所述栅源比例电阻Rl和R2用于保证采样功率管MN2与 所述输出功率管，栅压相等，以确定所述采样功率管MN2精确采样输出功率管电流，并输出 采样电压；所述的栅源比例电阻Rl、R2和R3采用掺杂的多晶硅电阻实现，这样电阻匹配性 好，精度高。所述两路偏置电流上分别设有逻辑控制开关Si、S2，Sl闭合时表示限流保护的 大小是100mA，S2闭合时表示两路偏置共同作用使开关电源正常工作时限制电流大小是 390mA ；所述第2路偏置电流用于重新预设所述输出功率管限制电流的大小，并输出相应的 电流信号，第2路偏置电流上还并连接入用于对预设的主偏置电路进行片外精确微调的微 调电路，并输出相应的小电流，微调电路通过片外对390mA电流进行微调，以达到精确的电 流限制的大小。其原理为该电路利用一与内部功率管成镜像关系的采样功率管对内部需要限流 的功率管的电流进行采样，采用负反馈技术限制功率管电流的大小。同时通过逻辑控制以 及微调电路可以精确调节限制电流的大小，完全符合IEEE802. 3af规范对PD在启动充电阶 段，正常工作阶段对不同限制电流的要求。其具体工作过程为若PD分级后开关管丽3关闭，同时Sl开始闭合，则电流镜右边支路开始对输出功率管栅极进行充电，使其电压逐步上升，总电流随之增加，同时采样功 率管的栅压亦同步上升，采样电流也随着增加。于是电阻Rl的电压同步上升，三极管Ql的 基极电位上升，由于电阻R2阻值远大于R1，所以此时三极管Q2与电阻R2构成微电流源，流 过R2的电流可忽略不计，只有当采样功率管的电流大到一定程度，使得此时电阻Rl上的电 压接近于三极管Q2基极的预设导通电压，即偏置电流与电阻R2的乘积时，Q2才会完全导 通，流过的电流与Ql支路镜像相等，这样，不会有多余电流对输出功率管丽1进行充电，所 以此时输出功率管电流保持稳定。同时，采样功率管的栅源电压与输出功率管的栅源电压 精确相等，保证了此时采样功率管采样的电流的准确度，若输出总电流一旦大于此刻的电 流，则采样管电流增大，导致Ql基极电位再次上升，造成Q2吸入电流增加，最终使得输出功 率管栅源电压下降，抑制输出功率管电流的上升。本技术电路采用第二路偏置开关来预置电流镜模块偏置电流，使得在第一路 偏置完成PD上电过程中的防浪涌保护后，通过逻辑控制电路使得开关管S2导通，调节输出 功率管的电流保护范围，使之电流保护范围升到IEEE802. 3af规范指定的390mA电流。本具体实施方式只是本技术的优选实施例，并不能对本技术进行限定， 具体各项权利由权利要求书限定。权利要求一种PD用功率管限流保护本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种ＰＤ用功率管限流保护调节电路，其特征在于：包括逻辑控制电路、采样功率管ＭＮ２、输出功率管和电流镜电路，所述逻辑控制电路接入两路偏置电流，偏置电流上并联电流镜电路，电流镜电路接入输出功率管，所述电流镜电路与输出功率管之间接入采样功率管ＭＮ２。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：赵新毅，
申请(专利权)人：西安深亚电子有限公司，
类型：实用新型
国别省市：87[中国|西安]