一種mos管構(gòu)成的過(guò)壓欠壓斷電保護(hù)電路的制作方法
【專利說(shuō)明】一種MOS管構(gòu)成的過(guò)壓欠壓斷電保護(hù)電路
[0001]
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明涉及一種MOS管構(gòu)成的過(guò)壓欠壓斷電保護(hù)裝置，屬于電路技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0003]隔離開關(guān)電源欠壓過(guò)壓保護(hù)裝置一般都是由基準(zhǔn)源、比較器和MOS開關(guān)構(gòu)成的，比較器和基準(zhǔn)源都需要兩路，且需要電源供電，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本較高。還有的輸出過(guò)壓保護(hù)裝置是通過(guò)關(guān)斷原邊控制器，分故障時(shí)永久關(guān)斷輸出和故障時(shí)振蕩輸出脈沖兩種保護(hù)形式。振蕩輸出脈沖，不斷造成電源重新啟動(dòng)，對(duì)電源本身產(chǎn)生可靠性影響，不能在線檢查負(fù)載故障。還有的電路采用兩個(gè)TL431和PMOS開關(guān)管構(gòu)成，但TL431集成電路價(jià)格較高。中國(guó)發(fā)明專利申請(qǐng)201310656913.4，一種過(guò)電壓關(guān)斷保護(hù)電路，缺點(diǎn)是不能進(jìn)行欠壓關(guān)斷保護(hù)。中國(guó)發(fā)明專利申請(qǐng)201310718375.7，用于電源電路的欠壓過(guò)壓保護(hù)電路，缺點(diǎn)是通過(guò)檢測(cè)電流超限值進(jìn)行關(guān)斷保護(hù)，而非對(duì)電壓超限值直接進(jìn)行關(guān)斷保護(hù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種MOS管構(gòu)成的過(guò)壓欠壓斷電保護(hù)電路，可以對(duì)過(guò)壓、欠壓進(jìn)行斷電保護(hù)，電路簡(jiǎn)單，成本低。
[0005]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供一種MOS管構(gòu)成的過(guò)壓欠壓斷電保護(hù)電路，其特征是，包括上限電壓檢測(cè)單元、下限電壓檢測(cè)單元和串聯(lián)在電源端線路上的PMOS功率開關(guān)管；
上限電壓檢測(cè)單元包括NMOS管、PMOS管、第三電阻、第四電阻、第五電阻、第六電阻； 下限電壓檢測(cè)單元包括第一電阻和第二電阻；
第三電阻的一端連接電源端Vin，另一端連接第四電阻的一端，第四電阻的另一端連接電源地，第三電阻和第四電阻的共同連接點(diǎn)連接NMOS管的柵極;第五電阻和第六電阻串聯(lián)在匪OS管的漏極和電源端Vin之間，第五電阻和第六電阻的共連端連接至PMOS管的柵極，PMOS管的源極連接電源端Vin，PMOS管的漏極連接在第一電阻和第二電阻的公共連接端，第一電阻和第二電阻串接在電源端Vin和電源地之間。
[0006]PMOS功率開關(guān)管的柵極連接在第一電阻和第二電阻的公共連接端。
[0007]NMOS管的源極接電源地。
[0008]電源的域值電壓上限為(1+R3/ R4)*VGSon3,其中，VGSqn3是匪OS管的開關(guān)門限電壓，R3、R4分別為第三電阻、第四電阻的阻值。
[0009]電源的域值電壓下限為(1+R2/R1)*丨VGSciffl丨，其中，VGSciffl是PMOS功率開關(guān)管的關(guān)斷門限電壓，R1、R2分別為第一電阻、第二電阻的阻值。
[0010]電源的域值電壓上限為(1+R3/ R4)*VGSon3,其中，VGSqn3是匪OS管的開關(guān)門限電壓，R3、R4分別為第三電阻、第四電阻的阻值； 電源的域值電壓下限為(1+ R2/Rl)*|VGSciffl|，其中，VGSciff1是PMOS功率開關(guān)管的關(guān)斷門限電壓，R1、R2分別為第一電阻、第二電阻的阻值；
當(dāng)電源電壓大于(1+ R2/R1)*丨VGSciffl丨，且小于(1+R3/ R4)*VGS_時(shí)，PMOS功率開關(guān)管導(dǎo)通，電源端線路正常輸入或輸出；
當(dāng)電源電壓不大于(1+ R2/R1)*丨VGSciffl丨，或不小于(1+R3/ R4)*VGSQN3時(shí)，PMOS功率開關(guān)管關(guān)斷，電源端線路被斷開。
[0011 ]本發(fā)明所達(dá)到的有益效果:
本發(fā)明通過(guò)MOS管構(gòu)成的兩個(gè)電壓檢測(cè)單元設(shè)置了電源電壓過(guò)壓、欠壓關(guān)斷門限，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。當(dāng)輸出端采用這種結(jié)構(gòu)時(shí)，欠壓、過(guò)壓關(guān)斷時(shí)不會(huì)造成電源本身重新啟動(dòng)，并且當(dāng)電源電壓超設(shè)定電壓門限時(shí)，檢測(cè)輸出端電壓為零，這對(duì)于負(fù)載故障分析很有利。同時(shí)也可應(yīng)用在輸入端過(guò)壓、欠壓關(guān)斷保護(hù)功能。此外，傳統(tǒng)的欠壓、過(guò)壓保護(hù)裝置一般都是由基準(zhǔn)源和比較器，和功率MOS開關(guān)管構(gòu)成的，比較器和基準(zhǔn)源都需要兩路，且需要電源供電，結(jié)構(gòu)復(fù)雜。有的利用基準(zhǔn)源TL431集成電路造成的電路成本較高。本發(fā)明只使用兩個(gè)MOS管和六個(gè)電阻構(gòu)成過(guò)壓和欠壓門限檢測(cè)單元，簡(jiǎn)化了電路、既有利于DC-DC電源小型化集成，又大大節(jié)約了成本。
【附圖說(shuō)明】
[0012]圖1是本發(fā)明的原理框圖；
圖2是本發(fā)明的過(guò)壓欠壓斷電保護(hù)電路圖。
【具體實(shí)施方式】
[0013]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述。以下實(shí)施例僅用于更加清楚地說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案，而不能以此來(lái)限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0014]如圖1所示，本發(fā)明包括上限電壓檢測(cè)單元、下限電壓檢測(cè)單元和PMOS功率開關(guān)單元。匪OS管和PMOS管以及四個(gè)電阻構(gòu)成上限電壓檢測(cè)單元；另兩個(gè)電阻構(gòu)成下限電壓檢測(cè)單元。PMOS功率開關(guān)單元包括一 PMOS功率開關(guān)管。
[0015]當(dāng)電壓超過(guò)設(shè)定的上限檢測(cè)電壓時(shí)，由上限電壓檢測(cè)單元中的兩個(gè)電阻分壓，產(chǎn)生的電壓超過(guò)WOS管開啟門限電壓時(shí)，WOS管導(dǎo)通，匪OS管漏極和電源之間的兩個(gè)電阻分壓，產(chǎn)生的電壓超過(guò)PMOS管的門限電壓時(shí)，PMOS管導(dǎo)通，導(dǎo)致PMOS功率開關(guān)管的開啟門限電壓降為零電壓，PMOS功率開關(guān)管關(guān)斷，起到電源過(guò)壓關(guān)斷的保護(hù)功能。
[0016]當(dāng)電壓低于設(shè)定的下限檢測(cè)電壓時(shí)，構(gòu)成下限電壓檢測(cè)單元的兩個(gè)電阻分壓，產(chǎn)生的電壓低于PMOS功率開關(guān)管的開啟門限電壓，PMOS功率開關(guān)管關(guān)斷，起到電源欠壓關(guān)斷的保護(hù)功能。
[0017]如圖2所示，圖中Vin(或Vo)和GNDi(或GNDo)是電源的輸入端(或輸出端)。由圖2可以看出，電阻R1、R2構(gòu)成下限電壓檢測(cè)單元；電阻R3、R4、R5、R6和NMOS管V3、PM0S管V2構(gòu)成上限電壓檢測(cè)單元；PMOS功率開關(guān)管Vl，串入正電源線上，構(gòu)成PMOS功率開關(guān)單元。電阻R3的一端連接電源輸入端Vin，另一端連接電阻R4的一端，電阻R4的另一端連接電源地，電阻R3和R4的共同連接點(diǎn)連接匪OS管V3的柵極。匪OS管V3的源極接電源地。電阻R5和R6串聯(lián)在NMOS管V3的漏極和電源輸入端Vin之間，電阻R5和R6的共連端連接至PMOS管V2的柵極，PMOS管V2的源極連接電源輸入端Vin，PMOS管V2的漏極連接在電阻Rl和R2的公共連接端，電阻Rl和R2串接在電源輸入端Vin和電源地之間。PMOS功率開關(guān)管Vl串接在電源輸入端的線路上，PMOS功率開關(guān)管Vl的柵極連接在電阻Rl和R2公共連接端。
[0018]電源電壓的域值電壓上限(過(guò)壓門限)為(1+R3/ R4)*VGSon3, VGSqn3是NMOS管V3的開關(guān)門限電壓，R3、R4分別為電阻R3、R4的阻值。
[0019]電源電壓的域值電壓下限(欠壓門限)為(1+ R2/R1)*丨VGSciffl丨，VGSciffl是PMOS功率開關(guān)管Vl關(guān)斷門限電壓。
[0020]當(dāng)電源電壓在(1+ R2/R1)*丨VGSciffi丨和(1+R3/ R4)*VGS_之間時(shí)，PMOS功率開關(guān)管Vl—直導(dǎo)通，電源正常輸入(或輸出)，當(dāng)電源電壓在(1+ R2/R1)* I VGSciff11和(1+尺3/R4)*VGSQN3之外時(shí)，PMOS功率開關(guān)管Vl關(guān)斷，電源輸入(或輸出)斷開，起到過(guò)壓和欠壓關(guān)斷電源的功能。
[0021 ] 工作原理:當(dāng)電源電壓Vin小于(1+ R2/R1 )* | VGSciffl |時(shí)，電阻Rl和R2分壓，導(dǎo)致電阻Rl上的電壓小于PMOS功率開關(guān)管Vl關(guān)斷門限電壓VGScifmPMOS功率開關(guān)管Vl關(guān)斷，電源電壓斷開。
[0022]當(dāng)電源電壓Vin 大于(1+ R2/Rl)*|VGSo ffi I，而小于(1+R3/ R4)*VGSqn3時(shí)，電阻R3和R4分壓，致使電阻R4上電壓小于匪OS管V3的開關(guān)門限電壓VGScin3，匪OS管V3不導(dǎo)通，電阻R5上無(wú)電壓差，PMOS管V2不導(dǎo)通，仍能保證電阻Rl上的電壓大于PMOS功率開關(guān)管Vl的門限電壓IVGSmhI，PM0S功率開關(guān)管Vl導(dǎo)通，電源電壓導(dǎo)通。
[0023]當(dāng)電源電壓Vin大于(1+R3/ R4)*VGSQN3時(shí)，R3和R4兩電阻分壓，致使R4上電壓大于匪OS管V3的開關(guān)門限電壓VGS0N3，匪OS管V3導(dǎo)通，電阻R5上有電壓差，設(shè)計(jì)保證{R5/(R5+R6) }*Vin大于PMOS管V2的開啟門限電壓丨VGSon2 I，PM0S管V2導(dǎo)通，電阻Rl上的電壓為零，遠(yuǎn)小于PMOS功率開關(guān)管Vl的門限電壓丨VGSoffi I，PMOS功率開關(guān)管Vl關(guān)斷，電源電壓Vin關(guān)斷。
[0024]以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明技術(shù)原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和變形，這些改進(jìn)和變形也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種MOS管構(gòu)成的過(guò)壓欠壓斷電保護(hù)電路，其特征是，包括上限電壓檢測(cè)單元、下限電壓檢測(cè)單兀和串聯(lián)在電源端線路上的PMOS功率開關(guān)管； 上限電壓檢測(cè)單元包括NMOS管、PMOS管、第三電阻、第四電阻、第五電阻、第六電阻； 下限電壓檢測(cè)單元包括第一電阻和第二電阻； 第三電阻的一端連接電源端Vin，另一端連接第四電阻的一端，第四電阻的另一端連接電源地，第三電阻和第四電阻的共同連接點(diǎn)連接NMOS管的柵極;第五電阻和第六電阻串聯(lián)在匪OS管的漏極和電源端Vin之間，第五電阻和第六電阻的共連端連接至PMOS管的柵極，PMOS管的源極連接電源端Vin，PMOS管的漏極連接在第一電阻和第二電阻的公共連接端，第一電阻和第二電阻串接在電源端Vin和電源地之間； PMOS功率開關(guān)管的柵極連接在第一電阻和第二電阻的公共連接端。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種MOS管構(gòu)成的過(guò)壓欠壓斷電保護(hù)電路，其特征是，匪OS管的源極接電源地。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種MOS管構(gòu)成的過(guò)壓欠壓斷電保護(hù)電路，其特征是，電源的域值電壓上限為(1+R3/ R4)*VGSon3,其中，VGSqn3是匪OS管的開關(guān)門限電壓，R3、R4分別為第三電阻、第四電阻的阻值。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種MOS管構(gòu)成的過(guò)壓欠壓斷電保護(hù)電路，其特征是，電源的域值電壓下限為(1+ R2/R1)*丨VGSciffl丨，其中，VGSciffl是PMOS功率開關(guān)管的關(guān)斷門限電壓，R1、R2分別為第一電阻、第二電阻的阻值。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種MOS管構(gòu)成的過(guò)壓欠壓斷電保護(hù)電路，其特征是，電源的域值電壓上限為(1+R3/ R4)*VGSon3,其中，VGSqn3是匪OS管的開關(guān)門限電壓，R3、R4分別為第三電阻、第四電阻的阻值； 電源的域值電壓下限為(1+ R2/Rl)*|VGSoffl|，其中，VGSciffl是PMOS功率開關(guān)管的關(guān)斷門限電壓，R1、R2分別為第一電阻、第二電阻的阻值； 當(dāng)電源電壓大于(1+ R2/R1)*|VGS Offi I，且小于(1+R3/ R4)*VGSon3時(shí)，PM0S功率開關(guān)管導(dǎo)通，電源端線路正常輸入或輸出； 當(dāng)電源電壓不大于(1+ R2/R1)*IVGSoff1丨，或不小于(1+R3/ R4)*VGS_時(shí)，PMOS功率開關(guān)管關(guān)斷，電源端線路被斷開。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種MOS管構(gòu)成的過(guò)壓欠壓斷電保護(hù)電路，包括上、下限電壓檢測(cè)單元和PMOS功率開關(guān)管；上限電壓檢測(cè)單元包括NMOS管、PMOS管、第三電阻、第四電阻、第五電阻、第六電阻；下限電壓檢測(cè)單元包括串聯(lián)的第一電阻和第二電阻；電源端和電源地間串聯(lián)第三電阻和第四電阻，第三電阻和第四電阻的共同連接點(diǎn)連接NMOS管的柵極；第五電阻和第六電阻串聯(lián)在NMOS管的漏極和電源端之間，第五電阻和第六電阻的共連端連接至PMOS管的柵極，PMOS管的源極接電源端，PMOS管的漏極連接在第一電阻和第二電阻的公共連接端。本發(fā)明的電路，欠壓、過(guò)壓關(guān)斷時(shí)不會(huì)造成電源重啟，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，利于電源小型化，節(jié)約成本。
【IPC分類】H02H3/24, H02H3/20
【公開號(hào)】CN105610122
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201610092535
【發(fā)明人】桑泉, 楊翠俠
【申請(qǐng)人】中國(guó)兵器工業(yè)集團(tuán)第二一四研究所蘇州研發(fā)中心
【公開日】2016年5月25日
【申請(qǐng)日】2016年2月19日