專利名稱：過電流保護(hù)電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型有關(guān)于一種保護(hù)電路，特別是有關(guān)于一種過電流保護(hù)電路。
背景技術(shù)：
電子裝置于啟動(dòng)、或負(fù)載電路變動(dòng)時(shí)所產(chǎn)生的過電流，不僅影響整個(gè)電子裝置的正常工作，甚至?xí)?dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)的損害。因此，需于電子裝置中設(shè)計(jì)適當(dāng)?shù)倪^電流保護(hù)電路，利用限制電流以防止過電流損壞整個(gè)系統(tǒng)，且限制電流亦可有助于減少供電電源的大小。習(xí)知上，可利用誤差放大器于開關(guān)電源輸入端偵測負(fù)載電流是否過大，依據(jù)該偵測結(jié)果，產(chǎn)生系統(tǒng)所需的過電流控制訊號(hào)，來控制輸入至負(fù)載的電流。如圖1所示，一現(xiàn)有過電流保護(hù)電路的示意圖，其中此過電流保護(hù)電路100耦接于一電源輸入端Vin和一負(fù)載101之間用以控制一開關(guān)104。過電流保護(hù)電路100包括一電流偵測電路103和一個(gè)控制單元106。開關(guān)以N型晶體管104實(shí)現(xiàn)。供電路徑105上的電流I大小會(huì)隨著負(fù)載101的不同而變動(dòng)，當(dāng)電流偵測電路103偵測到供電路徑105的電流
I在一限定值下時(shí)，控制單元106會(huì)將N型晶體管104設(shè)定為完全導(dǎo)通的狀態(tài)，亦即控制N型晶體管104的柵極電壓為高位準(zhǔn)狀態(tài)。N型晶體管104的電流大小與其柵極和源極之間的壓差有關(guān)。因此，一旦電流偵測電路103偵測到供電路徑105發(fā)生過電流狀況，控制單元106會(huì)藉由降低N型晶體管104的柵極電壓來降低其柵極和源極之間的壓差，進(jìn)而限制能通過N型晶體管104傳送至負(fù)載101的電流大小。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的一目的在于提供一種有效而穩(wěn)定的過電流保護(hù)電路。根據(jù)本實(shí)用新型的一態(tài)樣是在提供一種過電流保護(hù)電路。此過電流保護(hù)電路耦接在一開關(guān)的輸出端和一負(fù)載間的電流路徑上。此過電流保護(hù)電路包括一第一過電流偵測單元、一第二過電流偵測單元以及一控制單元。第一過電流偵測單元，耦接電流路徑與一第一電壓之間，用以根據(jù)電流路徑上的電流輸出一第一控制信號(hào)。第二過電流偵測單元，耦接該電流路徑與一第二電壓之間，用以根據(jù)電流路徑上的電流輸出一第二控制信號(hào)?？刂茊卧?，耦接第一過電流偵測單元和第二過電流偵測單元，根據(jù)第一控制信號(hào)或第二控制信號(hào)控制開關(guān)以減少電流路徑上的電流。在一實(shí)施例中，此開關(guān)為一晶體管，此晶體管的漏極端耦接一電源輸入端，此晶體管的源極端耦接此電流路徑。在一實(shí)施例中,控制單兀還具有:一柵極電壓供應(yīng)電路、一第一 N型晶體管以及一第二 N型晶體管，其中第一 N型晶體管的漏極端耦接晶體管的柵極端，第一 N型晶體管的柵極端接收第一控制信號(hào)，第二 N型晶體管的漏極端耦接晶體管的柵極端，第二N型晶體管的柵極端接收第二控制信號(hào)。在一實(shí)施例中，第一過電流偵測單元，還包括:一第一放大器、一第三N型晶體管、一第一電阻以及一第二電阻。其中，第一放大器具有一正端、一負(fù)端以及一輸出端；第一放大器的正端與負(fù)端根據(jù)該電流路徑上的電流方向依序耦接至該電流路徑，第三N型晶體管的柵極端耦接第一放大器的輸出端，第三N型晶體管的漏極端耦接第一放大器的正端；第一電阻將第一放大器的正端耦接至該電流路徑；第三N型晶體管的源極端通過該第二電阻耦接該第一電壓，其中當(dāng)一電流流經(jīng)第二電阻時(shí)會(huì)產(chǎn)生第一控制信號(hào)。在一實(shí)施例中，第二過電流偵測單元，還包括:一第二放大器、一第一 P型晶體管、一第二 P型晶體管、一第三電阻以及一第四電阻。其中第二放大器具有一正端、一負(fù)端以及一輸出端，第二放大器的負(fù)端與正端根據(jù)該電流路徑上的電流方向依序耦接至該電流路徑；第一 P型晶體管的柵極端耦接第二放大器的輸出端，第一 P型晶體管的漏極端耦接第一放大器的該正端，第一 P型晶體管的源極端耦接第二電壓；第二 P型晶體管與第一 P型晶體管形成一電流鏡電路，其中第二 P型晶體管的柵極端耦接第二放大器的輸出端，第二 P型晶體管的源極端耦接該第二電壓；第三電阻將該第二放大器的正端耦接至該電流路徑；第二P型晶體管的漏極端耦接該第四電阻，其中當(dāng)一電流流經(jīng)該第四電阻時(shí)會(huì)產(chǎn)生該第二控制信號(hào)。在一實(shí)施例中，當(dāng)電流路徑產(chǎn)生一過電流時(shí)，第三N型晶體管根據(jù)該過電流于該第三N型晶體管的源極端輸出一第一電流。當(dāng)該第一電流流經(jīng)該第二電阻時(shí)產(chǎn)生該第一控制信號(hào)，以導(dǎo)通該第一 N型晶體管改變?cè)撻_關(guān)的柵極電壓，減少該電流路徑上的電流。在一實(shí)施例中，當(dāng)電流路徑產(chǎn)生一過電流時(shí)，根據(jù)該過電流，第一 P型晶體管通過該電流鏡結(jié)構(gòu)于第二P型晶體管的漏極輸出一第二電流。第二電流流經(jīng)該第四電阻時(shí)產(chǎn)生該第二控制信號(hào)，以導(dǎo)通該第二 N型晶體管改變?cè)撻_關(guān)的柵極電壓，減少該電流路徑上的電流。綜合上述所言，本實(shí)用新型于連接負(fù)載的電流路徑上耦接至少一第一過電流偵測單元以及一第二過電流偵測單元來提供過電流保護(hù)。藉由對(duì)第一過電流偵測單元以及第二過電流偵測單元操作電壓的設(shè)定，可決定此兩過電流偵測單元的啟動(dòng)時(shí)機(jī)以及保護(hù)范圍，來提供更周延的保護(hù)。

為讓本實(shí)用新型的上述和其他目的、特征、優(yōu)點(diǎn)與實(shí)施例能更明顯易懂，所附附圖的說明如下:圖1為現(xiàn)有過電流保護(hù)電路的示意圖。圖2為根據(jù)本實(shí)用新型一實(shí)施方式的過電流保護(hù)電路的示意圖。圖3為根據(jù)本實(shí)用新型一實(shí)施方式的過電流保護(hù)電路的電路圖。結(jié)合附圖在其上標(biāo)記以下附圖標(biāo)記:100過電流保護(hù)電路101負(fù)載電路103電流偵測電路104N型晶體管105供電路徑106控制單元200過電流保護(hù)電路[0025]201和301第一過電流偵測單元202和302第二過電流偵測單元203和303控制單元204 和 304 開關(guān)205和305電流路徑210電源輸入端211負(fù)載端212 負(fù)載3Oll第一放大器3012 第一電阻3013第三N型晶體管3014 第二電阻3021第二放大器3O22第三電阻3023第一 P型晶體管3024第二 P型晶體管3025第四電阻3031第一 N型晶體管3032第二 N型晶體管3033柵極電壓供應(yīng)電路Rs路徑電阻II，12 和 13 電流SI第一信號(hào)S2第二信號(hào)
具體實(shí)施方式
以下為本實(shí)用新型較佳具體實(shí)施例以所附圖示加以詳細(xì)說明，下列的說明及附圖使用相同的參考數(shù)字以表示相同或類似元件，并且在重復(fù)描述相同或類似元件時(shí)則予省略。如圖2所示，根據(jù)本實(shí)用新型一實(shí)施方式的過電流保護(hù)電路的示意圖。其中本實(shí)用新型的過電流保護(hù)電路200耦接于一開關(guān)204的輸出端和一負(fù)載端211之間。過電流保護(hù)電路200包括:一第一過電流偵測單元201、一第二過電流偵測單元202和一控制單元203。在下述實(shí)施例中，開關(guān)204是以N型晶體管來實(shí)現(xiàn)，藉以說明本實(shí)用新型的應(yīng)用，然而，在其他的實(shí)施例中，開關(guān)也可以P型晶體管來實(shí)現(xiàn)。開關(guān)204的漏極端耦接于電源輸入端210，用以接收一輸入電Vin，源極端則耦接一電流路徑205用以提供一輸出電Vout至負(fù)載端211以供電給一負(fù)載212。第一過電流偵測單元201耦接于電流路徑205，用以輸出對(duì)應(yīng)于流經(jīng)該電流路徑205電流的一第一信號(hào)SI。第二過電流偵測單元202也耦接于電流路徑205，用以輸出對(duì)應(yīng)于流經(jīng)該電流路徑205電流的一第二信號(hào)S2。控制單元203耦接于該第一過電流偵測單元201以及第二過電流偵測單元202，當(dāng)接收到該第一信號(hào)SI或第二信號(hào)S2時(shí)，會(huì)輸出一控制信號(hào)至開關(guān)204的柵極端，用以驅(qū)動(dòng)開關(guān)204，以減少流經(jīng)電流路徑205的電流，達(dá)到過電流保護(hù)的目的。如圖3所示，根據(jù)本實(shí)用新型一實(shí)施方式的過電流保護(hù)電路的電路圖。根據(jù)本實(shí)用新型，控制單元303包括一第一 N型晶體管3031、一第二 N型晶體管3032和一柵極電壓供應(yīng)電路3033，當(dāng)電流路徑305未發(fā)生過電流時(shí)，開關(guān)304由柵極電壓供應(yīng)電路3033提供電壓來控制開關(guān)304傳送至電流路徑305的電流大小。反之，當(dāng)電流路徑305發(fā)生過電流時(shí)，則由第一過電流偵測單元301產(chǎn)生第一信號(hào)SI，或第二過電流偵測單元302產(chǎn)生第二信號(hào)S2，來分別控制第一 N型晶體管3031或第二 N型晶體管3032導(dǎo)通，藉以驅(qū)動(dòng)開關(guān)304降低流經(jīng)電流路徑305的電流，達(dá)到過電流保護(hù)的目的，其中第一過電流偵測單元301和第二過電流偵測單元302的操作方式如下所述。第一過電流偵測單兀301包括:一第一放大器3011、一第一電阻3012、一第三N型晶體管3013以及一第二電阻3014。其中，第一放大器3011、第一電阻3012、第三N型晶體管3013以及第二電阻3014形成一負(fù)反饋關(guān)系，第一過電流偵測單元301即系利用此整體負(fù)反饋的特性，將第一放大器3011的正端及負(fù)端拉至等電位。其中，第一放大器3011的輸出端耦接第三N型晶體管3013的柵極，而第一放大器3011的正端與負(fù)端均耦接至電流路徑305，且，第一放大器3011是根據(jù)電流I I方向依序?qū)⒄伺c負(fù)端耦接至電流路徑305。而第三N型晶體管3013的源極通過第二電阻3014耦接至電壓Vss，第三N型晶體管3013的漏極耦接至第一放大器3011的正端。在一實(shí)施例中，電流路徑305具有一路徑電阻Rs，且流經(jīng)路徑電阻Rs和第一電阻3012的電流分別為電流Il及電流12，則電流Il和電流12的大小會(huì)與路徑電阻Rs和第一電阻3012的比例有關(guān)。當(dāng)電流路徑305發(fā)生電流增加時(shí)，亦即流經(jīng)路徑電阻Rs的電流I I提高，因?yàn)樨?fù)反饋的特性，電流12也相對(duì)地提高。且由于第一放大器3011的正端與負(fù)端是根據(jù)電流I I的流向依序耦接至電流路徑305，使得第一放大器3011的輸出端輸出一高位準(zhǔn)電位而導(dǎo)通第三N型晶體管3013，此提高的電流12會(huì)經(jīng)由導(dǎo)通的第三N型晶體管3013傳送至第二電阻3014用以產(chǎn)生第一信號(hào)SI，亦即跨于第二電阻3014上的電壓準(zhǔn)位，當(dāng)此電壓準(zhǔn)位大于控制單元303中的第一 N型晶體管3031的起始電壓時(shí)，使得第一 N型晶體管3031導(dǎo)通，拉低開關(guān)304的柵極電壓，達(dá)成過電流保護(hù)的目的。當(dāng)開關(guān)304的柵極電壓被拉低至一特定值時(shí)，此時(shí)輸出電壓Vout亦會(huì)降至一特定電壓，使得第二過電流偵測單元302啟動(dòng)。第二過電流偵測單元302包括:一第二放大器3021、一第三電阻3022、一第四電阻3025以及一由第一 P型晶體管3023和第二 P型晶體管3024構(gòu)成的電流鏡電路。其中，第二放大器3021、第三電阻3022、電流鏡電路以及第四電阻3025形成一負(fù)反饋關(guān)系，第二過電流偵測單元302即系利用此整體負(fù)反饋的特性，將第二放大器3021的正端及負(fù)端拉至等電位。其中，第二放大器3021的輸出端耦接第一 P型晶體管3023和第二 P型晶體管3024的柵極端，而第二放大器3021的正端與負(fù)端均耦接至電流路徑305，且第二放大器3021是根據(jù)電流路徑305上的電流Il流向依序?qū)⒇?fù)端與正端耦接至電流路徑305。第一 P型晶體管3023和第P型晶體管3024的源極耦接至電壓Vdd，第一 P型晶體管3023的漏極端耦接至第二放大器3021的正端，第二 P型晶體管3024的漏極端耦接至第四電阻3025。在一實(shí)施例中，電流路徑305具有一路徑電阻Rs，且流經(jīng)電流路徑305和第三電阻3022的電流分別為電流Il及電流13，則電流Il和電流13的大小會(huì)與路徑電阻Rs和第三電阻3022的比例有關(guān)。當(dāng)電流路徑305發(fā)生電流增加時(shí)，亦即流經(jīng)路徑電阻Rs的電流為Il提高，因?yàn)樨?fù)反饋特性，電流13亦相對(duì)地提高。且由于第二放大器3021是根據(jù)電流方向依序?qū)⒇?fù)端與正端耦接至電流路徑305，使得第二放大器3021的輸出端輸出一低位準(zhǔn)電位而導(dǎo)通第一 P型晶體管3023和第P型晶體管3024。且由于第一 P型晶體管3023和第二 P型晶體管3024形成一電流鏡電路，因此提高的電流13亦同時(shí)等比例形成于第二 P型晶體管3024的漏極處用以產(chǎn)生第二信號(hào)S2，亦即跨于第四電阻3025上的電壓準(zhǔn)位，當(dāng)此電壓準(zhǔn)位大于控制單元303中的第二 N型晶體管3032起始電壓時(shí)，使得第二 N型晶體管3032導(dǎo)通，拉低開關(guān)304的柵極電壓，達(dá)成過電流保護(hù)的目的。雖然本實(shí)用新型已以實(shí)施方式揭露如上，然其并非用以限定本實(shí)用新型，任何本領(lǐng)域的技術(shù)人員，在不脫離本實(shí)用新型的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作各種的更動(dòng)與潤飾，因此本實(shí)用新型的保護(hù)范圍當(dāng)視權(quán)利要求所界定者為準(zhǔn)。
權(quán)利要求1.一種過電流保護(hù)電路，其特征在于，耦接在一開關(guān)輸出端和一負(fù)載間的電流路徑上，該過電流保護(hù)電路至少包括:一第一過電流偵測單元，耦接該電流路徑與一第一電壓之間，用以根據(jù)該電流路徑上的電流輸出一第一控制信號(hào)；一第二過電流偵測單元，耦接該電流路徑與一第二電壓之間，用以根據(jù)該電流路徑上的電流輸出一第二控制信號(hào)；一控制單元，耦接該第一過電流偵測單元和該第二過電流偵測單元，根據(jù)該第一控制信號(hào)或該第二控制信號(hào)控制該開關(guān)以減少該電流路徑上的電流。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的過電流保護(hù)電路，其特征在于，該開關(guān)為一晶體管，該晶體管的漏極端耦接一電源輸入端，該晶體管的源極端耦接該電流路徑。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的過電流保護(hù)電路，其特征在于，該控制單元還包括:一柵極電壓供應(yīng)電路，耦接該晶體管的柵極端；一第一 N型晶體管，該第一 N型晶體管的漏極端耦接該晶體管的柵極端，該第一 N型晶體管的柵極端接收該第一控制信號(hào)；以及一第二 N型晶體管，該第二 N型晶體管的漏極端耦接該晶體管的柵極端，該第二 N型晶體管的柵極端接收該第二控制信號(hào)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的過電流保護(hù)電路，其特征在于，該第一過電流偵測單元還包括:一第一放大器,具有一正端、一負(fù)端以及一輸出端，其中該第一放大器的正端與負(fù)端根據(jù)該電流路徑上的電流方向依序耦接至該電流路徑；一第三N型晶體管，該第三N型晶體管的柵極端耦接該第一放大器的該輸出端，該第三N型晶體管的漏極端耦接該第一放大器的該正端；一第一電阻，將該第一放大器的該正端耦接至該電流路徑；以及一第二電阻，該第三N型晶體管的源極端通過該第二電阻耦接該第一電壓，其中當(dāng)一電流流經(jīng)該第二電阻時(shí)會(huì)產(chǎn)生該第一控制信號(hào)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的過電流保護(hù)電路，其特征在于，該第二過電流偵測單元還包括:一第二放大器,具有一正端、一負(fù)端以及一輸出端，其中該第二放大器的負(fù)端與正端根據(jù)該電流路徑上的電流方向依序耦接至該電流路徑；一第一 P型晶體管，該第一 P型晶體管的柵極端耦接該第二放大器的該 輸出端，該第一 P型晶體管的漏極端耦接該第一放大器的該正端，該第一 P型晶體管的源極端耦接該第二電壓;一第二 P型晶體管與該第一 P型晶體管形成一電流鏡電路，其中該第二 P型晶體管的柵極端耦接該第二放大器的該輸出端，該第二 P型晶體管的源極端耦接該第二電壓；一第三電阻，將該第二放大器的正端耦接至該電流路徑；以及一第四電阻，該第二 P型晶體管的漏極端耦接該第四電阻，其中當(dāng)一電流流經(jīng)該第四電阻時(shí)會(huì)產(chǎn)生該第二控制信號(hào)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的過電流保護(hù)電路，其特征在于，當(dāng)該電流路徑產(chǎn)生一過電流時(shí)，該第三N型晶體管根據(jù)該過電流于該第三N型晶體管的源極端輸出一第一電流。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的過電流保護(hù)電路，其特征在于，該第一電流流經(jīng)該第二電阻時(shí)產(chǎn)生該第一控制信號(hào)，以導(dǎo)通該第一 N型晶體管改變?cè)撻_關(guān)的柵極電壓，減少該電流路徑上的電流。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的過電流保護(hù)電路，其特征在于，當(dāng)該電流路徑產(chǎn)生一過電流時(shí)，根據(jù)該過電流，該第一 P型晶體管通過該電流鏡結(jié)構(gòu)于該第二 P型晶體管的漏極輸出一第二電流。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的過電流保護(hù)電路，其特征在于，該第二電流流經(jīng)該第四電阻時(shí)產(chǎn)生該第二控制信號(hào)，以導(dǎo)通該第二 N型晶體管改變?cè)撻_關(guān)的柵極電壓，減少該電流路徑上的電流。
專利摘要過電流保護(hù)電路具有一第一過電流偵測單元、一第二過電流偵測單元以及一控制單元。過電流保護(hù)電路耦接在一開關(guān)的輸出端和一負(fù)載間的電流路徑上。第一過電流偵測單元耦接電流路徑與第一電壓之間，根據(jù)電流路徑上的電流輸出第一控制信號(hào)。第二過電流偵測單元耦接電流路徑與第二電壓之間，根據(jù)電流路徑上的電流輸出第二控制信號(hào)。控制單元耦接第一過電流偵測單元和第二過電流偵測單元，根據(jù)第一控制信號(hào)或第二控制信號(hào)控制開關(guān)以減少電流路徑上的電流。
文檔編號(hào)H02H9/02GK202978247SQ201220631440
公開日2013年6月5日 申請(qǐng)日期2012年11月26日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月26日
發(fā)明者張正文 申請(qǐng)人:富鼎先進(jìn)電子股份有限公司