[发明专利]一种过流保护电路

说明书

本发明涉及一种带温度补偿的过流保护电路，至少包括电压采样电路、比较器和上拉电阻，所述比较器的正输入端与所述电压采样电路连接，负输入端接入参考电压，并且所述比较器的输出端与所述上拉电阻连接，在所述电压采样电路的第一分压电阻和第二分压电阻之间连接有热敏电阻，所述热敏电阻与第二分压电阻并联且与所述第一分压电阻串联分压。通过该设置方式，能够通过调整电阻分压比例在低温条件下实现过流保护。

技术领域

本发明涉及电子电路技术领域，尤其涉及一种带温度补偿的过流保护电路。

背景技术

过流保护电路通常会设计在功率电路的应用中，当比较器设计为过流保护电路时，需对电路中的电压变化进行采样。以功率金属氧化物半导体场效应晶体管(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor,MOSFET)应用场景为例进行说明。MOSFET的优势在于驱动电路简单，MOSFET需要的驱动电流比较小，而且通常可以直接由互补金属氧化物半导体(Complementary Metal Oxide Semiconductor,CMOS)或者集电极开路TTL驱动电路驱动。而且MOSFET没有电荷存储效应，其开关比较迅速，能够以较快的速度工作。此外，MOSFET没有二次击穿失效机理，在温度越高时往往耐力越强，而且发生热击穿的可能性越低，还可以较宽的温度范围内提供较好的性能，因此MOSFET可以广泛地应用于消费电子、工业产品、机电设备、智能手机以及其他便携式数码电子产品中。但是由于导通内阻的存在，在MOSFET过流的情况下，很容易产生大量的热量而导致MOSFET因过温而损坏，因此要有严格的过流保护电路。

例如，公开号为CN207706148U的中国专利文献公开了一种新型的小功率MOSFET过流保护检测电路。如图5所示，该过流保护检测电路通过检测串联在直流母线上电阻R1两端的电压来判断MOSFET是否过流，当电阻R1两端的电压高于设定值时检测电路产生过流故障信号。该电路中串联有电阻R1。电阻R1的一端连接至P型三极管Q1的发射级。电阻R1的另一端通过电阻R4连接至P型三极管Q1的基极。P型三极管Q1的集电极通过电阻R2连接至比较器U1的负输入端。比较器U1的正输入端连接有参考电压V1。同时，比较器U1的负输入端通过并联连接的电阻R3和齐纳二极管ZD1接地。图5中的虚线框为其过流保护电路，其基本的工作原理是当MOSFET导通时流过电阻R1的电流为I，因此电阻R1两端的电压为电流I与电阻R1的乘积。电阻R4为三极管Q1的基极限流电阻。在MOSFET正常工作时，电阻R1两端的电压小于三极管Q1的发射极(E)与基极(B)的导通电压0.7V时，三极管Q1截止，进而比较器U1的负输入端处V2的电压为0。而比较器U1的正输入端处接入参考电压V1，该参考电压V1为大于0V的电压保护阈值，因此V2的电压小于参考电压，从而比较器U1输出为高电平，不会产生过流故障信号。当MOSFET过流时，其漏极相对源极的电压Vds急剧增大，这个过程中电流I逐渐增加使得电压VR1大于导通电压0.7V时，三极管Q1导通，此时三极管Q1的集电极点(C)的电压约为VCC，进而V2的电压为电阻R3与VCC的乘积处于电阻R2和电阻R3之和。当V2大于参考电压V1时，比较器U1输出低电平，产生过流故障信号。齐纳二极管ZD1为稳压二极管，保护V2电压不超过比较器U1允许输入的最大电压。通过选择合适的电阻R1就可以设定过流电流I的大小已达到保护MOSFET的目的。从以上可以看出，该专利的过流保护电路为图5中虚线框部分，基于比较器设计的过流保护电路，通过电路汇总的电压变化进行采样来实现过流保护，该过流保护电路的等效拓扑如图6所示。但是，功率MOSFET的应用电路具有功率大、发热高的特点。随着温度的变化，功率MOSFET的内阻也随之变化，这就导致了采样的电压值也在变化，由于参考电压是恒定的，从而导致过流保护点会随着温度的变化而变化。图6中所示的过流保护方案，仅能够通过适当调整电阻R1和电阻R2的分压比例，实现在不同温度下保护点不超出硬件的限值范围，或是通过MCU检测温度后，利用软件调整过流保护点。