一種基於mos管柵極電壓控制的限流保護電路的製作方法
2023-06-02 20:17:11
一種基於mos管柵極電壓控制的限流保護電路的製作方法
【專利摘要】本實用新型公開一種基於MOS管柵極電壓控制的限流保護電路，包括一限流MOS管，該限流MOS管的漏極和源極分別作為限流保護電路的兩個連接端，其特徵在於：在限流保護電路的兩個連接端之間設置有電壓取樣電路，在限流MOS管的柵極上還連接有第一開關管或/和第二開關管；當連接有第一開關管時，通過對第一開關管的柵極加載電壓來限制限流MOS管的柵極供電電源；當連接有第二開關管時，第二開關管串接在限流MOS管的柵極與源極之間，通過對第二開關管的柵極加載電壓來限制限流MOS管的柵極供電電源。其效果是：電路原理簡單，設計方便，根據不同的應用場景，很容易調整元件參數，而且電路易於集成，作為兩端限流器件模塊化使用。
【專利說明】—種基於MOS管柵極電壓控制的限流保護電路
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及電子電路技術，具體地說，是一種基於MOS管柵極電壓控制的限流保護電路。
【背景技術】
[0002]現有的限流保護電路通常採用保險管，熱金屬保險管以及PPTC自恢復保險，這幾種反應速度比較慢，而且有的不能自恢復，難以真正起到保護電路和器件的作用。有的限流保護電路雖然可以恢復，但是電路結構複雜，不能作為一個獨立的器件使用，成本高。
[0003]如圖1所示，場效應管因其自身的阻抗變換特性常常作為開關元件和限流保護元件使用，圖中所示為一個典型的保護電路，QU Q2均為耗盡型場效應管，通過Ql、Q2共源極串聯，隨著電路兩端電流的增大，通過Ql、Q2的電流將形成柵極電壓，一旦電流超過預定閾值，柵極電壓增加導致場效應管截止，使其處於高阻狀態，從而保護串聯的負載，實現限流保護。
[0004]雖然這種電路結構簡單，可以作為獨立的器件使用，但是由於場效應管自身特性的限制，兩個管子簡單串聯所適應的電壓場景有限，電路的輸入輸出範圍較窄。
實用新型內容
[0005]為了克服現有技術的不足，本實用新型的目的在於提出一種基於MOS管柵極電壓控制的限流保護電路，通過不同的方式控制MOS管的柵極電壓，從而改變MOS管的阻抗值，達到不同的限流超壓控制目的。
[0006]為達到上述目的，本實用新型所採用的具體技術方案如下:
[0007]一種基於MOS管柵極電壓控制的限流保護電路，包括一限流MOS管，該限流MOS管的漏極和源極分別作為限流保護電路的兩個連接端，其特徵在於:在所述限流保護電路的兩個連接端之間設置有電壓取樣電路，所述限流MOS管的柵極從第一電壓取樣電路中獲取供電電源，在該限流MOS管的柵極上還連接有第一開關管或/和第二開關管；
[0008]當連接有第一開關管時，所述第一開關管串接在該限流MOS管的柵極供電線路上，該第一開關管的柵極從第二電壓取樣電路中獲取柵極電壓，通過對第一開關管的柵極加載電壓來限制所述限流MOS管的柵極供電電源；
[0009]當連接有第二開關管時，所述第二開關管串接在該限流MOS管的柵極與源極之間，該第二開關管的柵極從第三電壓取樣電路中獲取柵極電壓，通過對第二開關管的柵極加載電壓來限制所述限流MOS管的柵極供電電源。
[0010]基於上述設計，MOS管的柵極電壓可以通過第一開關管或/和第二開關管控制，第一開關管主要採用關斷的方式停止電源供應，第二開關管主要採用導通下拉電源的方式控制，通過設置相應的電源取樣電路，可以滿足不同的電壓輸出範圍，從而適應不同的應用場景，達到不同的限流超壓控制目的。
[0011]作為進一步描述，所述第一電壓取樣電路、第二電壓取樣電路以及第三電壓取樣電路均採用MOS管、電阻元件、穩壓二極體以及發光二極體中的一種或多種組合連接實現，只要能夠滿足相應電壓的取樣即可。
[0012]作為優選，所述限流MOS管的柵極電壓受第一開關管控制，所述第一電壓取樣電路包括MOS管Q32和電阻R20，所述第二電壓取樣電路包括MOS管Q30和電阻R18，MOS管Q32的漏極連接在限流保護電路的高電平端，MOS管Q32的源極經電阻R20與限流保護電路的低電平端連接，電阻R20的高電平端作為所述第一電壓取樣電路的輸出端連接第一開關管的源極，MOS管Q30的漏極連接在限流保護電路的高電平端，MOS管Q30的源極經電阻R18與電阻R20的高電平端連接，所述電阻R18的高電平端作為第二電壓取樣電路的輸出端連接在所述第一開關管的柵極上，第一開關管的漏極與MOS管Q26的柵極相連，該MOS管Q26作為所述限流MOS管，在MOS管Q26的柵極和源極之間還設置有電阻R19。
[0013]作為優選，所述限流MOS管的柵極電壓受第一開關管控制，所述第一電壓取樣電路包括MOS管Q10、電阻Rl和穩壓二極體D3，M0S管QlO的漏極與限流保護電路的高電平端連接，MOS管QlO的源極經電阻Rl連接在穩壓二極體D3的負極端，穩壓二極體D3的正極端接限流保護電路的低電平端，穩壓二極體D3的負極端作為第一電壓取樣電路的輸出端，同時，MOS管Q10、電阻Rl和穩壓二極體D3還構成所述第二電壓取樣電路，電阻Rl的高電平端作為第二電壓取樣電路的輸出端，MOS管Q7作為所述限流MOS管，在MOS管Q7的柵極和源極之間還設置有電阻R5。
[0014]作為優選，所述限流MOS管的柵極電壓受第二開關管控制，所述第一電壓取樣電路包括MOS管Q16、電阻R15和穩壓二極體D10，MOS管Q16的漏極與限流保護電路的高電平端連接，MOS管Q16的源極經電阻R15連接在穩壓二極體DlO的負極端，穩壓二極體DlO的正極端接限流保護電路的低電平端，穩壓二極體DlO的負極端作為第一電壓取樣電路的輸出端，所述第三電壓取樣電路包括MOS管Q18、電阻R13、穩壓二極體D12和電阻RlI，MOS管Q18的漏極與限流保護電路的高電平端連接，MOS管Q18的源極經電阻R13與穩壓二極體D12的負極端連接，穩壓二極體D12的正極端與電阻Rll的一端相連，電阻Rll的另一端接限流保護電路的低電平端，電阻Rll的高電平端作為所述第三電壓取樣電路的輸出端與MOS管Q34的柵極連接，MOS管Q34作為所述第二開關管連接在所述限流MOS管的柵極和源極之間。
[0015]作為優選，所述限流MOS管的柵極電壓同時受第一開關管和第二開關管控制，所述第一電壓取樣電路包括MOS管Q17、電阻R6、穩壓二極體D2和電阻R3，M0S管Q17的漏極接限流保護電路的高電平端、MOS管Q17的源極經電阻R6與穩壓二極體D2的負極連接，穩壓二極體D2的正極經電阻R3與限流保護電路的低電平端連接，穩壓二極體D2的負極端作為所述第一電壓取樣電路的輸出端與JEFT管Q19的源極相連，該JEFT管Q19作為所述第一開關管，JEFT管Q19的漏極接限流MOS管的柵極，MOS管Q17、電阻R6、穩壓二極體D2和電阻R3還構成第二電壓取樣電路，電阻R6的高電平端作為所述第二電壓取樣電路的輸出端連接在JEFT管Q19的柵極上，MOS管Q17、電阻R6、穩壓二極體D2和電阻R3還構成第三電壓取樣電路，電阻R3的高電平端作為所述第三電壓取樣電路的輸出端連接在MOS管Q20的柵極上，MOS管Q20作為所述第二開關管連接在限流MOS管的柵極和源極之間。
[0016]通常，所述第一開關管為JEFT管或耗盡型MOS管，所述第二開關管為增強型MOS管。[0017]本實用新型的顯著效果是:電路原理簡單，設計方便，根據不同的應用場景，很容易調整元件參數，而且電路易於集成，作為兩端限流器件模塊化使用。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0018]圖1是現有技術中的限流保護電路；
[0019]圖2是本實用新型的電路拓撲圖；
[0020]圖3是具體實施例1的電路原理圖；
[0021]圖4是具體實施例2的電路原理圖；
[0022]圖5是具體實施例3的電路原理圖；
[0023]圖6是具體實施例4的電路原理圖；
[0024]圖7是具體實施例5的電路原理圖。
【具體實施方式】
[0025]下面結合附圖對本實用新型的【具體實施方式】以及工作原理作進一步詳細說明。
[0026]如圖2所示，一種基於MOS管柵極電壓控制的限流保護電路，包括一限流MOS管，該限流MOS管的漏極和源極分別作為限流保護電路的兩個連接端，圖中分別標註為「 + 」端和端，在所述限流保護電路的兩個連接端之間設置有電壓取樣電路，限流MOS管的柵極從第一電壓取樣電路中獲取供電電源，在該限流MOS管的柵極上還連接有第一開關管或/和第二開關管；
[0027]當連接有第一開關管時，所述第一開關管串接在該限流MOS管的柵極供電線路上，該第一開關管的柵極從第二電壓取樣電路中獲取柵極電壓，通過對第一開關管的柵極加載電壓來限制所述限流MOS管的柵極供電電源；
[0028]當連接有第二開關管時，所述第二開關管串接在該限流MOS管的柵極與源極之間，該第二開關管的柵極從第三電壓取樣電路中獲取柵極電壓，通過對第二開關管的柵極加載電壓來限制所述限流MOS管的柵極供電電源。
[0029]在實施過程中，所述第一電壓取樣電路、第二電壓取樣電路以及第三電壓取樣電路均採用MOS管、電阻元件、穩壓二極體以及發光二極體中的一種或多種組合連接實現。
[0030]實施例1:
[0031]如圖3所示，Q26作為限流MOS管，其柵極電壓受第一開關管Q31控制，第一電壓取樣電路包括MOS管Q32和電阻R20，第二電壓取樣電路包括MOS管Q30和電阻R18，MOS管Q32的漏極連接在限流保護電路的高電平端，MOS管Q32的源極經電阻R20與限流保護電路的低電平端連接，MOS管Q32的柵極連接在電阻R20的低電平端，電阻R20的高電平端作為所述第一電壓取樣電路的輸出端連接第一開關管的源極，MOS管Q30的漏極連接在限流保護電路的高電平端，MOS管Q30的源極經電阻R18與電阻R20的高電平端連接，所述電阻R18的高電平端作為第二電壓取樣電路的輸出端連接在所述第一開關管的柵極上，第一開關管的漏極與MOS管Q26的柵極相連，在MOS管Q26的柵極和源極之間還設置有電阻R19。
[0032]本例中利用Q26作為限流MOS管，Q31作為第一開關管，通過調整電阻R18和電阻R20的阻值，可以設定第一開關管Q31的關斷電壓，當限流保護電路兩端電壓超過預設的電壓範圍時，第一開關管Q31關斷，從而阻止了 Q26的柵極電源供應，提高Q26的阻抗值，達到限流保護的目的。
[0033]實施例2:
[0034]如圖4所示，本實施例與實施例1的差別在於電壓取樣電路中，電阻R20可以利用穩壓二極體或發光二極體取代，也可以選擇多種元件組合，在第二電壓取樣電路中，還可以增設穩壓二極體和電阻，如圖中所示的D26以及R42，而且電壓取樣電路中的MOS管可以選擇不同的位置作為柵極電壓採樣點，如圖3中選擇R18低電平端，圖4中選擇R42的低電平端，總之，電壓取樣電路達到相應標準的電壓取樣即可。
[0035]實施例3:
[0036]如圖5所示，Q7作為限流MOS管，其柵極電壓也受第一開關管Q2控制，第一電壓取樣電路包括MOS管Q10、電阻Rl和穩壓二極體D3，MOS管QlO的漏極與限流保護電路的高電平端連接，MOS管QlO的源極經電阻Rl連接在穩壓二極體D3的負極端，穩壓二極體D3的正極端接限流保護電路的低電平端，穩壓二極體D3的負極端作為第一電壓取樣電路的輸出端，同時，MOS管Q10、電阻Rl和穩壓二極體D3還構成所述第二電壓取樣電路，電阻Rl的高電平端作為第二電壓取樣電路的輸出端，MOS管Q7作為所述限流MOS管，在MOS管Q7的柵極和源極之間還設置有電阻R5。
[0037]本實施例與實施例1的差別在於第一電壓取樣電路和第二電壓取樣電路的實施方式，本例中通過Q10、R1以及D3組成一路分壓電路，通過選擇不同的分壓點輸出不同的電壓值，從而作為不同的取樣電路。
[0038]實施例4:
[0039]如圖6所示，Q15作為限流MOS管，其柵極電壓受第二開關管Q34控制，第一電壓取樣電路包括MOS管Q16、電阻R15和穩壓二極體D10，MOS管Q16的漏極與限流保護電路的高電平端連接，MOS管Q16的源極經電阻R15連接在穩壓二極體DlO的負極端，穩壓二極體DlO的正極端接限流保護電路的低電平端，穩壓二極體DlO的負極端作為第一電壓取樣電路的輸出端，第三電壓取樣電路包括MOS管Q18、電阻R13、穩壓二極體D12和電阻RlI，MOS管Q18的漏極與限流保護電路的高電平端連接，MOS管Q18的源極經電阻R13與穩壓二極體D12的負極端連接，穩壓二極體D12的正極端與電阻Rll的一端相連，電阻Rll的另一端接限流保護電路的低電平端，電阻Rll的高電平端作為所述第三電壓取樣電路的輸出端與MOS管Q34的柵極連接，MOS管Q34作為所述第二開關管連接在所述限流MOS管的柵極和源極之間。
[0040]本例中通過第二開關管Q34來控制限流MOS管Q15的柵極電壓，當限流保護電路兩端電壓過高時，第三電壓取樣電路所取得的電壓足以控制第二開關管Q34導通，從而降低限流MOS管Q15的柵極電壓，控制流經Q15漏極和源極間的電流，達到限流的目的。
[0041]實施例5:
[0042]如圖7所示，Q5作為限流MOS管，其柵極電壓同時受第一開關管和第二開關管控制，所述第一電壓取樣電路包括MOS管Q17、電阻R6、穩壓二極體D2和電阻R3，MOS管Q17的漏極接限流保護電路的高電平端、MOS管Q17的源極經電阻R6與穩壓二極體D2的負極連接，穩壓二極體D2的正極經電阻R3與限流保護電路的低電平端連接，穩壓二極體D2的負極端作為所述第一電壓取樣電路的輸出端與JEFT管Q19的源極相連，該JEFT管Q19作為所述第一開關管，JEFT管Q19的漏極接限流MOS管的柵極，MOS管Q17、電阻R6、穩壓二極體D2和電阻R3還構成第二電壓取樣電路，電阻R6的高電平端作為所述第二電壓取樣電路的輸出端連接在JEFT管Q19的柵極上，MOS管Q17、電阻R6、穩壓二極體D2和電阻R3還構成第三電壓取樣電路，電阻R3的高電平端作為所述第三電壓取樣電路的輸出端連接在MOS管Q20的柵極上，MOS管Q20作為所述第二開關管連接在限流MOS管的柵極和源極之間。
[0043]本例中同時採用第一開關管和第二開關管，通過配置合理的電路參數，讓Q19與Q20雙重控制，達到限流保護的目的。
[0044]在上述實施例中，所述第一開關管為JEFT管或耗盡型MOS管，所述第二開關管為增強型MOS管。
[0045]最後需要說明的是，上述描述僅僅為本實用新型的優選實施例，本領域的普通技術人員在本實用新型的啟示下，在不違背本實用新型宗旨及權利要求的前提下，可以做出多種類似的表示，這樣的變換均落入本實用新型的保護範圍之內。
【權利要求】
1.一種基於MOS管柵極電壓控制的限流保護電路，包括一限流MOS管，該限流MOS管的漏極和源極分別作為限流保護電路的兩個連接端，其特徵在於:在所述限流保護電路的兩個連接端之間設置有電壓取樣電路，所述限流MOS管的柵極從第一電壓取樣電路中獲取供電電源，在該限流MOS管的柵極上還連接有第一開關管或/和第二開關管； 當連接有第一開關管時，所述第一開關管串接在該限流MOS管的柵極供電線路上，該第一開關管的柵極從第二電壓取樣電路中獲取柵極電壓，通過對第一開關管的柵極加載電壓來限制所述限流MOS管的柵極供電電源； 當連接有第二開關管時，所述第二開關管串接在該限流MOS管的柵極與源極之間，該第二開關管的柵極從第三電壓取樣電路中獲取柵極電壓，通過對第二開關管的柵極加載電壓來限制所述限流MOS管的柵 極供電電源。
2.根據權利要求1所述的基於MOS管柵極電壓控制的限流保護電路，其特徵在於:所述第一電壓取樣電路、第二電壓取樣電路以及第三電壓取樣電路均採用MOS管、電阻元件、穩壓二極體以及發光二極體中的一種或多種組合連接實現。
3.根據權利要求1所述的基於MOS管柵極電壓控制的限流保護電路，其特徵在於:所述限流MOS管的柵極電壓受第一開關管控制，所述第一電壓取樣電路包括MOS管Q32和電阻R20，所述第二電壓取樣電路包括MOS管Q30和電阻R18，MOS管Q32的漏極連接在限流保護電路的高電平端，MOS管Q32的源極經電阻R20與限流保護電路的低電平端連接，電阻R20的高電平端作為所述第一電壓取樣電路的輸出端連接第一開關管的源極，MOS管Q30的漏極連接在限流保護電路的高電平端，MOS管Q30的源極經電阻R18與電阻R20的高電平端連接，所述電阻R18的高電平端作為第二電壓取樣電路的輸出端連接在所述第一開關管的柵極上，第一開關管的漏極與MOS管Q26的柵極相連，該MOS管Q26作為所述限流MOS管，在MOS管Q26的柵極和源極之間還設置有電阻R19。
4.根據權利要求1所述的基於MOS管柵極電壓控制的限流保護電路，其特徵在於:所述限流MOS管的柵極電壓受第一開關管控制，所述第一電壓取樣電路包括MOS管Q10、電阻Rl和穩壓二極體D3，M0S管QlO的漏極與限流保護電路的高電平端連接，MOS管QlO的源極經電阻Rl連接在穩壓二極體D3的負極端，穩壓二極體D3的正極端接限流保護電路的低電平端，穩壓二極體D3的負極端作為第一電壓取樣電路的輸出端，同時，MOS管Q10、電阻Rl和穩壓二極體D3還構成所述第二電壓取樣電路，電阻Rl的高電平端作為第二電壓取樣電路的輸出端，MOS管Q7作為所述限流MOS管，在MOS管Q7的柵極和源極之間還設置有電阻R5。
5.根據權利要求1所述的基於MOS管柵極電壓控制的限流保護電路，其特徵在於:所述限流MOS管的柵極電壓受第二開關管控制，所述第一電壓取樣電路包括MOS管Q16、電阻R15和穩壓二極體D10，M0S管Q16的漏極與限流保護電路的高電平端連接，MOS管Q16的源極經電阻R15連接在穩壓二極體DlO的負極端，穩壓二極體DlO的正極端接限流保護電路的低電平端，穩壓二極體DlO的負極端作為第一電壓取樣電路的輸出端，所述第三電壓取樣電路包括MOS管Q18、電阻R13、穩壓二極體D12和電阻Rl I，MOS管Q18的漏極與限流保護電路的高電平端連接，MOS管Q18的源極經電阻R13與穩壓二極體D12的負極端連接，穩壓二極體D12的正極端與電阻Rll的一端相連，電阻Rll的另一端接限流保護電路的低電平端，電阻Rll的高電平端作為所述第三電壓取樣電路的輸出端與MOS管Q34的柵極連接，MOS管Q34作為所述第二開關管連接在所述限流MOS管的柵極和源極之間。
6.根據權利要求1所述的基於MOS管柵極電壓控制的限流保護電路，其特徵在於:所述限流MOS管的柵極電壓同時受第一開關管和第二開關管控制，所述第一電壓取樣電路包括MOS管Q17、電阻R6、穩壓二極體D2和電阻R3，M0S管Q17的漏極接限流保護電路的高電平端、MOS管Q17的源極經電阻R6與穩壓二極體D2的負極連接，穩壓二極體D2的正極經電阻R3與限流保護電路的低電平端連接，穩壓二極體D2的負極端作為所述第一電壓取樣電路的輸出端與JEFT管Q19的源極相連，該JEFT管Q19作為所述第一開關管，JEFT管Q19的漏極接限流MOS管的柵極，MOS管Q17、電阻R6、穩壓二極體D2和電阻R3還構成第二電壓取樣電路，電阻R6的高電平端作為所述第二電壓取樣電路的輸出端連接在JEFT管Q19的柵極上，MOS管Q17、電阻R6、穩壓二極體D2和電阻R3還構成第三電壓取樣電路，電阻R3的高電平端作為所述第三電壓取樣電路的輸出端連接在MOS管Q20的柵極上，MOS管Q20作為所述第二開關管連接在限流MOS管的柵極和源極之間。
7.根據權利要求1或2所述的基於MOS管柵極電壓控制的限流保護電路，其特徵在於:所述第一開關管為JEF T管或耗盡型MOS管，所述第二開關管為增強型MOS管。
【文檔編號】H02H9/02GK203813431SQ201420194215
【公開日】2014年9月3日 申請日期:2014年4月21日 優先權日:2014年4月21日
【發明者】唐紹根 申請人:唐紹根