專利名稱：一種pd用功率管限流保護(hù)調(diào)節(jié)電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及針對(duì)POE終端受電設(shè)備用的雙重限流保護(hù)電路技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉 及到受電設(shè)備開關(guān)電源從啟動(dòng)到正常工作時(shí)保護(hù)電流雙重調(diào)節(jié)的規(guī)定的一種PD用功率管 限流保護(hù)調(diào)節(jié)電路。
背景技術(shù)：
早在1999已經(jīng)有人提出了通過以太網(wǎng)提供電源的的概念，國際電子工程師協(xié)會(huì) (IEEE)也在這時(shí)開始了有關(guān)以太網(wǎng)供電的標(biāo)準(zhǔn)指定工作并最終在2003年6月23日批準(zhǔn)了 用于以太網(wǎng)電纜上提供電力供應(yīng)的802. 3af標(biāo)準(zhǔn)。供電設(shè)備(PSE)負(fù)責(zé)將電源注入以太網(wǎng) 并負(fù)責(zé)受電設(shè)備(PD)的檢測、電流能力分級(jí)和PD工作功率分配。在分級(jí)結(jié)束過渡到PD開 關(guān)電源開始工作過程中，由于旁路電容的接入，會(huì)導(dǎo)致浪涌電流的產(chǎn)生，無限制的大電流將 會(huì)導(dǎo)致端口電壓迅速下降，嚴(yán)重時(shí)會(huì)使PD關(guān)斷，從而造成PD在接通與關(guān)斷狀態(tài)之間來回轉(zhuǎn) 換。為了保證上電過程中對(duì)充電電容的穩(wěn)定充電，并確保啟動(dòng)電路穩(wěn)定上升，IEEE802. 3af 規(guī)定此時(shí)電流限制在IOOmA以內(nèi)。當(dāng)PD開關(guān)電源正常工作后，還需要保證穩(wěn)定后的功率管 最大電流限制在IEEE802. 3af規(guī)定的390mA以下，否則在一定時(shí)間內(nèi)PSE會(huì)自動(dòng)斷掉供電 系統(tǒng)。目前國內(nèi)外常用的電流限制電路的結(jié)構(gòu)是對(duì)輸出功率管的源極串接一低阻值的采樣 電阻來完成電流采樣，使得電路額外消耗的功率過多，不符合綠色節(jié)能的要求，同時(shí)在兩種 限流轉(zhuǎn)換時(shí)，需要兩種邏輯判斷，且至少需要比較電路，基準(zhǔn)電路，電路復(fù)雜。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)對(duì)功率管采樣電流精度不高并且限流邏輯控 制雙重調(diào)節(jié)復(fù)雜的缺陷，提供一種保護(hù)電流采樣精度高、電流可調(diào)節(jié)的PD用功率管限流保 護(hù)調(diào)節(jié)電路。為了達(dá)到上述設(shè)計(jì)目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案如下一種PD用功率管限流保護(hù)調(diào)節(jié)電路，包括邏輯控制電路、采樣功率管MN2、輸出功 率管和電流鏡電路，所述邏輯控制電路接入兩路偏置電流，偏置電流上并聯(lián)電流鏡電路，電 流鏡電路接入輸出功率管，所述電流鏡電路與輸出功率管之間接入采樣功率管MN2，采樣功 率管MN2與輸出功率管寬長比成一定比例關(guān)系。所述采樣功率管麗2與輸出功率管柵極之間接入柵源比例電阻R3，采樣功率管 MN2的柵源電壓與輸出功率管柵源電壓一致。所述電流鏡模塊是一組P溝道增加型場效應(yīng)管組成的高輸出電阻共源共柵電流 漏結(jié)構(gòu)，其包括NPN三極管Ql和Q2，Ql和Q2的基極連接在一起，Ql基極與集電極連接在 一起，所述Ql和Q2為鏡像關(guān)系；所述Ql的發(fā)射極連接?xùn)旁幢壤娮鑂l —端，柵源比例電 阻Rl另一端接VEE，Q2發(fā)射極連接?xùn)旁幢壤娮鑂2 —端，柵源比例電阻R2另一端接VEE， 柵源比例電阻R2的電阻值遠(yuǎn)大于柵源比例電阻Rl的電阻阻值且有一定的比例關(guān)系，所述兩路偏置電流上分別設(shè)有邏輯控制開關(guān)Si、S2，用于重新預(yù)設(shè)所述輸出功率管限制電流的大小的第2路偏置電流上還并連接入用于對(duì)預(yù)設(shè)的主偏置電路進(jìn)行片外精 確微調(diào)的微調(diào)電路。本實(shí)用新型所述的PD用功率管限流保護(hù)調(diào)節(jié)電路的有益效果是電路簡單，設(shè)計(jì) 科學(xué)合理，保護(hù)電流采樣精度高、電流可調(diào)節(jié)，電路額外消耗的功率少，符合綠色節(jié)能的要 求。

圖1為本實(shí)用新型所述的PD用功率管限流保護(hù)調(diào)節(jié)電路的示意圖。
具體實(shí)施方式
本實(shí)用新型實(shí)施例所述的PD用功率管限流保護(hù)調(diào)節(jié)電路，包括邏輯控制電路、輸 出功率管、電流鏡電路、采樣功率管MN2、柵源比例電阻Rl、R2、R3，所述邏輯控制電路接入 兩路偏置電流，偏置電流上并聯(lián)電流鏡電路，電流鏡電路接入輸出功率管，所述電流鏡電路 與輸出功率管之間接入采樣功率管MN2，采樣功率管MN2與輸出功率管寬長比成一定比例 關(guān)系，以降低電路的額外功耗，同時(shí)采樣電流轉(zhuǎn)換成采樣電壓，在電流鏡電路作用下，調(diào)節(jié) 輸出功率管的柵壓以達(dá)到控制輸出功率管電流的大小的目的，采樣功率管MN2與輸出功率 管柵極之間接入柵源比例電阻R3，柵源比例電阻R3上的壓降，會(huì)隨著輸出功率管的柵壓變 化而變化，從而可以保證采樣功率管MN2的柵源電壓與輸出功率管柵源電壓一致，從而達(dá) 到精確采樣電流的目的。所述電流鏡模塊是一組P溝道增加型場效應(yīng)管組成的高輸出電阻共源共柵電流 漏結(jié)構(gòu)，用來精確鏡像偏置電流，其包括NPN三極管Ql和Q2，Ql和Q2的基極連接在一起， 且Ql基極與集電極連接在一起構(gòu)成二極管形式，所述Ql和Q2為鏡像關(guān)系；所述Ql的發(fā)射 極連接?xùn)旁幢壤娮鑂l —端，柵源比例電阻Rl另一端接VEE，Q2發(fā)射極連接?xùn)旁幢壤娮?R2 一端，柵源比例電阻R2另一端接VEE，柵源比例電阻R2的電阻值遠(yuǎn)大于柵源比例電阻Rl 的電阻阻值且有一定的比例關(guān)系，所述柵源比例電阻Rl和R2用于保證采樣功率管MN2與 所述輸出功率管，柵壓相等，以確定所述采樣功率管MN2精確采樣輸出功率管電流，并輸出 采樣電壓；所述的柵源比例電阻Rl、R2和R3采用摻雜的多晶硅電阻實(shí)現(xiàn)，這樣電阻匹配性 好，精度高。所述兩路偏置電流上分別設(shè)有邏輯控制開關(guān)Si、S2，Sl閉合時(shí)表示限流保護(hù)的 大小是100mA，S2閉合時(shí)表示兩路偏置共同作用使開關(guān)電源正常工作時(shí)限制電流大小是 390mA ；所述第2路偏置電流用于重新預(yù)設(shè)所述輸出功率管限制電流的大小，并輸出相應(yīng)的 電流信號(hào)，第2路偏置電流上還并連接入用于對(duì)預(yù)設(shè)的主偏置電路進(jìn)行片外精確微調(diào)的微 調(diào)電路，并輸出相應(yīng)的小電流，微調(diào)電路通過片外對(duì)390mA電流進(jìn)行微調(diào)，以達(dá)到精確的電 流限制的大小。其原理為該電路利用一與內(nèi)部功率管成鏡像關(guān)系的采樣功率管對(duì)內(nèi)部需要限流 的功率管的電流進(jìn)行采樣，采用負(fù)反饋技術(shù)限制功率管電流的大小。同時(shí)通過邏輯控制以 及微調(diào)電路可以精確調(diào)節(jié)限制電流的大小，完全符合IEEE802. 3af規(guī)范對(duì)PD在啟動(dòng)充電階 段，正常工作階段對(duì)不同限制電流的要求。其具體工作過程為若PD分級(jí)后開關(guān)管麗3關(guān)閉，同時(shí)Sl開始閉合，則電流鏡右邊支路開始對(duì)輸出功率管柵極進(jìn)行充電，使其電壓逐步上升，總電流隨之增加，同時(shí)采樣功 率管的柵壓亦同步上升，采樣電流也隨著增加。于是電阻Rl的電壓同步上升，三極管Ql的 基極電位上升，由于電阻R2阻值遠(yuǎn)大于R1，所以此時(shí)三極管Q2與電阻R2構(gòu)成微電流源，流 過R2的電流可忽略不計(jì)，只有當(dāng)采樣功率管的電流大到一定程度，使得此時(shí)電阻Rl上的電 壓接近于三極管Q2基極的預(yù)設(shè)導(dǎo)通電壓，即偏置電流與電阻R2的乘積時(shí)，Q2才會(huì)完全導(dǎo) 通，流過的電流與Ql支路鏡像相等，這樣，不會(huì)有多余電流對(duì)輸出功率管麗1進(jìn)行充電，所 以此時(shí)輸出功率管電流保持穩(wěn)定。同時(shí)，采樣功率管的柵源電壓與輸出功率管的柵源電壓 精確相等，保證了此時(shí)采樣功率管采樣的電流的準(zhǔn)確度，若輸出總電流一旦大于此刻的電 流，則采樣管電流增大，導(dǎo)致Ql基極電位再次上升，造成Q2吸入電流增加，最終使得輸出功 率管柵源電壓下降，抑制輸出功率管電流的上升。本實(shí)用新型電路采用第二路偏置開關(guān)來預(yù)置電流鏡模塊偏置電流，使得在第一路 偏置完成PD上電過程中的防浪涌保護(hù)后，通過邏輯控制電路使得開關(guān)管S2導(dǎo)通，調(diào)節(jié)輸出 功率管的電流保護(hù)范圍，使之電流保護(hù)范圍升到IEEE802. 3af規(guī)范指定的390mA電流。本具體實(shí)施方式
只是本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例，并不能對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行限定， 具體各項(xiàng)權(quán)利由權(quán)利要求書限定。
權(quán)利要求一種PD用功率管限流保護(hù)調(diào)節(jié)電路，其特征在于包括邏輯控制電路、采樣功率管MN2、輸出功率管和電流鏡電路，所述邏輯控制電路接入兩路偏置電流，偏置電流上并聯(lián)電流鏡電路，電流鏡電路接入輸出功率管，所述電流鏡電路與輸出功率管之間接入采樣功率管MN2。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的PD用功率管限流保護(hù)調(diào)節(jié)電路，其特征在于采樣功率管 麗2與輸出功率管柵極之間接入柵源比例電阻R3，采樣功率管MN2的柵源電壓與輸出功率 管柵源電壓一致。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的PD用功率管限流保護(hù)調(diào)節(jié)電路，其特征在于所述電流鏡模 塊是一組P溝道增加型場效應(yīng)管組成的高輸出電阻共源共柵電流漏結(jié)構(gòu)，其包括NPN三極 管Ql和Q2，Ql和Q2的基極連接在一起，Ql基極與集電極連接在一起，所述Ql和Q2為鏡 像關(guān)系；所述Ql的發(fā)射極連接?xùn)旁幢壤娮鑂l —端，柵源比例電阻Rl另一端接VEE，Q2發(fā) 射極連接?xùn)旁幢壤娮鑂2 —端，柵源比例電阻R2另一端接VEE。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的PD用功率管限流保護(hù)調(diào)節(jié)電路，其特征在于所述兩路偏置 電流上分別設(shè)有邏輯控制開關(guān)Si、S2，用于重新預(yù)設(shè)所述輸出功率管限制電流的大小的第 2路偏置電流上還并連接入用于對(duì)預(yù)設(shè)的主偏置電路進(jìn)行片外精確微調(diào)的微調(diào)電路。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種PD用功率管限流保護(hù)調(diào)節(jié)電路，包括邏輯控制電路、采樣功率管MN2、輸出功率管和電流鏡電路，所述邏輯控制電路接入兩路偏置電流，偏置電流上并聯(lián)電流鏡電路，電流鏡電路接入輸出功率管，所述電流鏡電路與輸出功率管之間接入采樣功率管MN2；所述電流鏡模塊包括NPN三極管Q1和Q2，Q1和Q2的基極連接在一起，Q1基極與集電極連接在一起；所述Q1和Q2與VEE之間分別連接?xùn)旁幢壤娮鑂1和R2。本實(shí)用新型的有益效果是保護(hù)電流采樣精度高、電流可調(diào)節(jié)，電路額外消耗的功率少。
文檔編號(hào)H02M1/08GK201674388SQ201020189049
公開日2010年12月15日 申請(qǐng)日期2010年5月13日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月13日
發(fā)明者趙新毅 申請(qǐng)人:西安深亞電子有限公司