一种功率管过流检测电路的制作方法

专利检索2025-07-11  12


本发明涉及数模混合集成电路领域,具体是一种功率管过流检测电路。


背景技术:

1、在模拟集成电路设计中,电源管理电路和马达驱动电路是两个重要的应用领域,它们都需要提供较大的电流来驱动外部的负载或设备。为了实现这一目的,这些电路通常会内部集成一些高压大电流的功率管电路,例如mosfet、bjt、igbt等,它们可以将输入的低压信号转换为输出的高压信号,从而实现电流的放大。然而,这些功率管电路也存在一些问题,例如,当功率管流过的电流长时间超过其额定值,或者当电路发生短路或过载时,会导致功率管的温度升高,甚至烧坏,从而影响整个芯片的正常工作,甚至造成安全隐患。因此,为了保护功率管和芯片的安全,需要在电源管理电路和马达驱动电路中增加一种功率管电流的过流检测电路,它的作用是实时监控功率管的电流大小,当检测到功率管的电流超过预设的门限阈值时,及时产生一个过流信号,通知系统电路进行相应的过流处理,例如,关断功率管的驱动信号,或者降低功率管的工作电压,或者启动散热装置等,从而避免功率管的损坏或故障。这种过流检测电路可以采用不同的设计方法,例如,使用分流电阻、霍尔效应传感器、电流镜等,来实现对功率管电流的测量和比较,从而实现过流检测的功能。

2、目前,常用的功率管过流检测电路的实现方案是在功率管上串联一个阻值较小的检测电阻,通过测量流过检测电阻的电压,然后与一个设定的门限阈值电压进行比较,从而实现功率管过流检测的功能。这种方案的优点是简单易行,不需要额外的电路元件,只需要一个检测电阻和一个比较器即可。然而,这种方案也存在一些缺点,主要有以下两个方面:

3、首先,由于检测电阻与功率管直接串联,当电流较大时,检测电阻会产生较大的电压降,从而导致较大的额外功耗,这会降低电路的效率,增加电路的发热,甚至影响功率管的工作状态。

4、其次,由于在芯片内部集成较小电阻的精度难以控制,受到工艺、温度、老化等因素的影响,从而检测的电流阈值精度也受到很大限制,这会导致过流检测的不准确,或者过流检测的灵敏度不够,从而影响过流保护的效果。

5、因此,为了克服这些缺点,需要寻找一种更优化的功率管过流检测电路的实现方案。


技术实现思路

1、对于现有技术中存在的上述的问题,本发明的目的在于提供一种功率管过流检测电路,以解决上述背景技术中提出的问题。

2、为实现上述目的,本发明提供如下技术方案:

3、一种功率管过流检测电路,包括分流功率管m10、电流沉产生电路、电流源产生电路、检测电压产生电路、可变电阻电路、控制译码电路和比较器电路。

4、分流功率管m10的栅极、源极与待测大功率功率管的栅极、源极并联;分流功率管m10用于将大功率管的电流分流一部分,从而减少对大功率管的影响,同时也降低了检测电路的功耗;

5、电流源产生电路包括三极管t1、三极管t2、mos管m1、mos管m2、mos管m3、mos管m4、mos管m5、mos管m6;电流源产生电路的作用是产生与功率管电流正相关的电流源;

6、电流沉产生电路包括三极管t3、三极管t4、mos管m7、mos管m8,电流沉产生电路用于产生与功率管电流负相关的电流沉,从而驱动分流功率管m10;

7、检测电压产生电路包括运算放大器u1、mos管m9;检测电压产生电路的作用是根据正相关的电流源、负相关的电流沉以及运算放大器在m9的栅极产生与功率管电流成正比的电压信号;

8、控制译码电路包括为2-4译码器,控制译码电路的2个输入端与2个控制位连接;

9、可变电阻电路包括mos管m11、mos管m12、mos管m13、mos管m14、电阻r6、电阻r7、电阻r8、电阻r9;可变电阻电路用于给比较器电路提供可调节的门限阈值电压;

10、比较器电路包括比较器u2,比较器电路用于判断分流功率管m10的电流是否超过门限阈值,从而产生过流信号。

11、作为本发明进一步的方案:所述电流源产生电路的三极管t1的发射极、三极管t2的发射极同时与电阻r2一端连接,电阻r2的另一端与分流功率管m10漏极连接;

12、三极管t1的基极与三极管t2的基极连接;

13、三极管t2的集电极与mos管m2的源极连接;

14、mos管m1的栅极、漏极同时与电阻r12一端连接,电阻r12另一端和基准电流iref输入端连接;

15、mos管m5的源极、mos管m6的源极同时与基准电流iref输出端连接;

16、mos管m5的栅极与mos管m6的栅极连接;

17、mos管m5的漏极与mos管m3的源极连接,mos管m6的漏极与mos管m4的源极连接;

18、mos管m3的栅极与mos管m4的栅极连接;

19、mos管m5的栅极、mos管m3的漏极同时与电阻r14一端连接,电阻r14另一端同时与mos管m3的栅极、电阻r13一端连接,电阻r13的另一端与mos管m2的漏极连接。

20、作为本发明进一步的方案:所述电流沉产生电路的三极管t3的发射极、三极管t4的发射极同时与电阻r4一端连接,电阻r4另一端同时与电阻r3的一端、电阻r10的一端连接;

21、电阻r3的另一端与电阻r1一端连接,电阻r1的另一端与分流功率管m10漏极连接;

22、电阻r10的另一端与mos管m8是源极连接;

23、三极管t3的基极与三极管t4的基极连接;

24、三极管t1的基极、集电极以及三极管t3的基极、集电极都同时与mos管m1的源极连接;

25、三极管t4的集电极都同时与mos管m7的源极连接;

26、mos管m1的栅极、mos管m2的栅极、mos管m7的栅极之间相互连接。

27、作为本发明进一步的方案:所述检测电压产生电路的运算放大器u1的一个输入端与基准电压连接,运算放大器u1的另一个输入端与mos管m9的源极连接;

28、mos管m9的栅极与运算放大器u1的输出端连接;

29、mos管m9的漏极与mos管m8的漏极连接,mos管m8的栅极与参考电压连接;

30、运算放大器u1的输出端与电阻r11的一端连接,电阻r11另一端与mos管m7的漏极连接;

31、运算放大器u1的输出端与二极管d1输出端连接,二极管d1输入端与基准电流iref输出端连接;

32、二极管d1输入端与电容c1一端连接,电容c1另一端与电阻r16一端连接,电阻r16另一端与二极管d1输出端连接。

33、作为本发明进一步的方案:所述控制译码电路的4个输出端分别与可变电阻电路中的mos管m11的栅极、mos管m12的栅极、mos管m13的栅极、mos管m14的栅极连接;

34、mos管m11的漏极和电阻r6一端连接;

35、mos管m12的漏极同时与电阻r6的另一端、电阻r7的一端连接;

36、mos管m13的漏极同时与电阻r7的另一端、电阻r8的一端连接;

37、mos管m14的漏极同时与电阻r8的另一端、电阻r9的一端连接;

38、电阻r9的另一端与二极管d1输入端连接;

39、mos管m11的源极、mos管m12的源极、mos管m13的源极、mos管m14的源极同时与二极管d1输入端连接。

40、作为本发明进一步的方案:所述比较器u2的一个输入端同时与电阻r5的一端、mos管m9的源极连接,电阻r5的另一端与mos管m11的漏极连接;

41、比较器u2的另一个输入端与参考电压连接;比较器u2的输出端为所需的输出电平。

42、作为本发明进一步的方案:所述三极管t1、三极管t2、三极管t3、三极管t4为pnp管。

43、作为本发明进一步的方案:所述mos管m1、mos管m2、mos管m7为pmos管。

44、作为本发明进一步的方案:所述mos管m3、mos管m4、mos管m5、mos管m6、mos管m9为nmos管。

45、与现有技术相比,本发明的有益效果是:

46、本发明运用了mos使能模块,检测到功率管过流时能精确分析电流阈值并关断电路,避免了过流检测的不准确,或者过流检测的灵敏度不够,从而影响过流保护的情况发生。

47、本发明运用了比较器、译码器等数字单元,能精准用于将功率管检测电路中的信号转换成相应的输出信号,它可以将不同的输入编码映射到特定的输出,进而更为精确的控制功率管电路。


技术特征:

1.一种功率管过流检测电路,其特征在于,包括分流功率管m10、电流沉产生电路(2)、电流源产生电路(1)、检测电压产生电路(3)、可变电阻电路(4)、控制译码电路(5)和比较器电路(6);

2.根据权利要求1所述的一种功率管过流检测电路,其特征在于,所述电流源产生电路(1)的三极管t1的发射极、三极管t2的发射极同时与电阻r2一端连接,电阻r2的另一端与分流功率管m10漏极连接;

3.根据权利要求2所述的一种功率管过流检测电路,其特征在于,所述电流沉产生电路(2)的三极管t3的发射极、三极管t4的发射极同时与电阻r4一端连接,电阻r4另一端同时与电阻r3的一端、电阻r10的一端连接;

4.根据权利要求3所述的一种功率管过流检测电路,其特征在于,所述检测电压产生电路(3)的运算放大器u1的一个输入端与基准电压连接,运算放大器u1的另一个输入端与mos管m9的源极连接;

5.根据权利要求4所述的一种功率管过流检测电路,其特征在于,所述控制译码电路(5)的4个输出端分别与可变电阻电路中的mos管m11的栅极、mos管m12的栅极、mos管m13的栅极、mos管m14的栅极连接;

6.根据权利要求5所述的一种功率管过流检测电路,其特征在于,所述比较器电路(6)中的比较器u2的一个输入端同时与电阻r5的一端、mos管m9的源极连接,电阻r5的另一端与mos管m11的漏极连接;

7.根据权利要求6所述的一种功率管过流检测电路,其特征在于,所述三极管t1、三极管t2、三极管t3、三极管t4为pnp管。

8.根据权利要求7所述的一种功率管过流检测电路,其特征在于,所述mos管m1、mos管m2、mos管m7为pmos管。

9.根据权利要求7所述的一种功率管过流检测电路,其特征在于,所述mos管m3、mos管m4、mos管m5、mos管m6、mos管m9为nmos管。


技术总结
本发明公开一种功率管过流检测电路,属于数模混合集成电路领域,包括分流功率管M10;分流功率管M10用于将大功率管电流分流;电流源产生电路的作用是产生与功率管电流正相关的电流源;电流沉产生电路用于产生与功率管电流负相关的电流沉;检测电压产生电路的作用是根据正相关的电流源、负相关的电流沉以及运算放大器在M9的栅极产生与功率管电流成正比的电压信号;可变电阻电路用于给比较器电路提供可调节的门限阈值电压;比较器电路用于判断分流功率管M10的电流是否超过门限阈值。本发明能精准用于将功率管检测电路中的信号转换成相应的输出信号,更为精确的控制功率管电路,避免了过流检测的不准确、过流检测的灵敏度不够,避免影响过流保护。

技术研发人员:孙金中,李一诺,莫啸,窦丙飞,陈相银,宋家锦
受保护的技术使用者:合肥中科微电子创新中心有限公司
技术研发日:
技术公布日:2024/5/29
转载请注明原文地址:https://win.8miu.com/read-1156212.html

最新回复(0)