本发明专利技术提供的功率开关管过流检测和过流保护电路包括：过流检测电路和过流保护电路。其中，过流检测电路包括：栅、源端分别与待检测的功率开关管的栅、源端相连接的采样管；能使采样管的漏端电压与功率开关管的漏端电压趋于一致的负反馈电路；用于接入流经采样管电流的采样电阻；和将采样电阻的电压或电流与过流参考电压或电流进行比较以便判断是否过流的比较器，由此可实现高精度过流检测。过流保护电路包括：用于接收并锁存检测到的过流信号的锁存器；功率开关管驱动电路；和带开关的镜像电流管电路，当开关闭合时，镜像电流管电路采样功率开关管驱动电路的电流，并镜像成流过功率开关管的电流，由此实现对功率开关管的限流保护。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种功率开关管过流检测和过流保护电路。
技术介绍
开关放大器、开关电源、电荷泵利用功率MOS管开关的导通和关断来实现信号和能量的高效率转换，具有越来越广泛的用途。这种功率MOS管开关在导通时通常有较大的电流流过，如果电流超过了该功率MOS管开关的承受极限，该功率MOS管开关可能会发生永久性损坏。因此，为了保证器件的可靠性，必须对流过功率MOS管开关的电流进行连续检测，并且能够在电流过大时对功率MOS管开关进行保护。关于对流过功率MOS管开关的电流的检测，目前使用最为广泛的方法如图1所示， 其核心思想由美国专利US4553019提出。在图1中，P型功率MOS管开关1和采样MOS管 2的栅端7和漏端8各自相连，采样MOS管2的源端10通过一个电阻值为Rsi的采样电阻3 连接到电源VDD，功率MOS管开关1的源端直接连接到电源电压VDD。功率MOS管开关1和采样MOS管2的尺寸比例为N 1。采样MOS管2和采样电阻3的公共端10连到一个比较器6的负向输入端，电流值为Ikefi的电流源5与电阻值为Rkefi的电阻4的公共端11上产生参考电压Vkefi，这个电压加到比较器6的正向输入端。当流过功率MOS管开关1的电流较小时，流过采样MOS管2的电流也较小，比较器6负向输入端的电压Vsi高于正向输入端的电 SVkefi，因此比较器6输出低电平。当流过功率MOS管开关1的电流较高时，流过采样MOS 管2的电流也较高，导致Vsi下降；当比较器6负向输入端的电压Vsi低于正向输入端的电压Vkefi时，比较器6输出高电平，表示功率MOS管开关发生过流。这种实现方法的缺点是， 由于存在采样电阻3，使得功率MOS管开关1和采样MOS管2的源端电压不一致，导致流过采样MOS管2的电流与流过功率MOS管开关1的电流不成线性关系，因此它不是真正的等比例采样电流；采样的实际上是功率MOS管开关1漏端8上的电压，并把这个电压与参考电 SVkefi比较，通过MOS管线性区电流公式估算出流过功率MOS管开关1的电流。美国专利 US5670227阐述了上述原理。这样带来的问题是，Reefi和Ikefi绝对值的偏差、MOS管的工艺偏差、以及MOS管线性区电流公式的精确性都会带来对流过功率MOS管开关的电流的相当大的检测误差。最重要的是，检测到的电压Vsi与流过功率MOS管开关1的电流不是线性关系，因此无法用程序对Vsi进行修正从而精确调整功率MOS管开关1的过流点。同样的问题存在于美国专利US6479975和US7403365。过大的检测误差会引起设计上的难以把握，如果将过流检测点设定得过低，会导致在较大负载时的过早保护，如音频放大器输出较大音量时会自动关机；如果将过流检测点设定的过高，又会导致保护失效，致使器件损坏。因此，可靠的功率MOS管开关过流保护装置需要具备更高精度、更高可控性的过流检测方法。关于对功率MOS管开关检测到过流后的保护措施，通常采用关断功率MOS管开关的方法，使流过功率MOS管开关的大电流立即消失。这种方法对于短路等故障有比较好的保护效果，但对于系统中可能发生的瞬时过载情况不利。当瞬时过载发生时，一个短暂的过流信号就会触发保护机制，切断功率MOS管开关，使系统停止工作。一种改进的方法是加入自恢复装置，其原理是延时一定时间后再次打开功率MOS管开关，检测过流状况是否消失。 然而，即使加入了自恢复手段，功率MOS管依然存在中断输出的状态，这种刚性的保护方法会严重影响一些对连续性要求较高的系统的正常工作。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种高精度的功率开关管过流检测和过流保护电路。为了达到上述目的及其他目的，本专利技术提供的功率开关管过流检测和过流保护电路包括过流检测电路和连接在所述过流检测电路输出端的过流保护电路。过流检测电路包括栅、源端分别与待检测的功率开关管的栅、源端相连接的采样管；包含放大器的负反馈电路，其中，所述采样管和待检测的功率开关管的漏端分别连接在所述放大器的两输入端，用于将接入的两漏端电压差放大后反馈回所述采样管以使所述采样管的漏端电压与所述待检测的功率开关管的漏端电压趋于一致；用于接入流经所述采样管的电流的采样电阻；以及与所述采样电阻相连接，以便将所述采样电阻的电压或电流与接入的过流参考电压或电流进行比较以便判断所述待检测的功率开关管是否过流的比较器；较佳的，所述采样电阻可为数位可调电阻；由此，功率开关管过流检测电路还可包括一与所述数位可调电阻相连接且用于调节电阻的可编程控制器。过流保护电路包括连接在过流检测电路输出端且用于接收并锁存检测到的过流信号的锁存器；包括电流源的功率开关管驱动电路，其与待检测的功率开关管及所述检测的功率开关管的使能端相连接，用于根据所述使能端接入的控制信号，以一确定电流对所述待检测的功率开关管的栅端进行充电或放电；以及带开关的镜像电流管电路，其中，所述开关连接在所述锁存器的输出端，以便根据所述锁存器输出的控制信号进行开闭，而当所述开关闭合时，所述镜像电流管电路采样所述功率开关管驱动电路的确定电流，并镜像成流过所述待检测的功率开关管的电流，以实现对所述待检测的功率开关管的限流保护。较佳的，当功率开关管为P型MOS管时，所述锁存器包括将所述使能端接入的信号反相的第一反相器、复位端连接在所述第一反相器输出端、时钟输入端与所述比较器的输出端相连接、信号输入端接高电平的D触发器、和将D触发器输出信号反相后作为所述开关的控制信号的第二反相器。较佳的，所述功率开关管驱动电路包括电流确定的第一电流源和第二电流源、受所述使能端接入的信号控制以使所述第一电流源向所述待检测的功率开关管的栅端充电的第一受控开关、及受所述使能端接入的信号控制以使所述待检测的功率开关管的栅端通过所述第二电流源放电的第二受控开关。综上所述，本专利技术的功率开关管过流检测和过流保护电路通过负反馈技术使采样管的漏端电压和功率开关管的漏端电压趋于一致，由此可提高过流检测的精度，而在检测到过流的同时，采用镜像电流来对功率管进行限流，可有效实现过流保护。附图说明图1为现有技术的P型功率MOS管开关的过流检测电路的电路图。图2为本专利技术的P型功率开关管过流检测和过流保护电路的电路示意图。图3为本专利技术的P型功率开关管过流检测电路的电路原理图。图4为本专利技术的P型功率开关管过流检测电路的电路示意图。图5为本专利技术的P型功率开关管过流保护电路的电路示意图。图6为本专利技术的N型功率开关管过流检测和过流保护电路的电路示意图。具体实施例方式以下将结合附图对本专利技术的功率开关管过流检测和过流保护电路进行详细描述。实施例一在本实施例中，功率开关管P型MOS管。请参阅图2，本专利技术的功率开关管过流检测和过流保护电路至少包括过流检测电路和连接在所述过流检测电路输出端的过流保护电路。如图3所示，其为所述过流检测电路的示意图。采样MOS管14的栅端25和源端 (VDD)分别与P型功率MOS管开关13的栅端和源端相连。功率MOS管开关13的漏端27和采样MOS管14的漏端观分别连接到放大器18的两个输入端。放大器18的输出端通过负反馈控制器19反馈到采样MOS管14的漏端28，负反馈的“虚短”效应会使采样MOS管14的漏端电压和功率MOS管开关13的漏端本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种功率开关管过流检测和过流保护电路，其特征在于包括：过流检测电路和连接在所述过流检测电路输出端的过流保护电路，其中，所述过流检测电路包括：栅、源端分别与待检测的功率开关管的栅、源端相连接的采样管；包含放大器的负反馈电路，所述采样管和待检测的功率开关管的漏端分别连接在所述放大器的两输入端，用于将接入的两漏端电压差放大后反馈回所述采样管以使所述采样管的漏端电压与所述待检测的功率开关管的漏端电压趋于一致；采样电阻，用于接入流经所述采样管的电流；和比较器，与所述采样电阻相连接，以便将所述采样电阻的电压或电流与接入的过流参考电压或电流进行比较以便判断所述待检测的功率开关管是否过流；所述过流保护电路包括：锁存器，连接在所述比较器的输出端，用于接收并锁存检测到的过流信号；包括电流源的功率开关管驱动电路，与所述待检测的功率开关管及所述检测的功率开关管的使能端相连接，用于根据所述使能端接入的控制信号，以一确定电流对所述待检测的功率开关管的栅端进行充电或放电；和带开关的镜像电流管电路，所述开关连接在所述锁存器的输出端，以便根据所述锁存器输出的控制信号进行开闭，而当所述开关闭合时，所述镜像电流管电路采样所述功率开关管驱动电路的确定电流，并镜像成流过所述待检测的功率开关管的电流，以实现对所述待检测的功率开关管的限流保护。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：程晋，
申请(专利权)人：上海山景集成电路技术有限公司，
类型：发明
国别省市：31
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。