一種過流檢測電路的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種過流檢測電路，包括用于采樣受測系統(tǒng)工作電流的檢流電阻（RSENSE）和設(shè)置有過流閥值的電壓比較器（U2），其特征在于：所述的過流檢測電路還包括電流源（IB），電壓源（Vcc），過流閥值設(shè)置電阻（RSET），延時(shí)電容（COCT），泄放電阻（RDIS），第一N型MOS管（M2A），以及分別構(gòu)成電流鏡的第二N型MOS管（M2B）和第三N型MOS管（M2C）、第四N型MOS管（M3A）和第五N型MOS管（M3B）、第一P型MOS管（M1A）和第二P型MOS管（M1B）。本實(shí)用新型的過流檢測電路提高檢測受測系統(tǒng)過流故障的響應(yīng)速度。
【專利說明】—種過流檢測電路
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種過流檢測電路，其主要應(yīng)用于電池管理系統(tǒng)和電機(jī)控制系統(tǒng)領(lǐng)域，對(duì)系統(tǒng)因短路、過載而發(fā)生過流的情況起到檢測作用。
【背景技術(shù)】
[0002]通常，采用過流檢測電路對(duì)電池管理、電機(jī)控制等系統(tǒng)因短路、過載等原因造成系統(tǒng)過流故障進(jìn)行檢測，以能及時(shí)切斷系統(tǒng)回路，避免系統(tǒng)發(fā)生過熱燒毀等嚴(yán)重后果。
[0003]如圖1所示，現(xiàn)有技術(shù)的過流檢測電路常使用運(yùn)算放大電路實(shí)現(xiàn)，其包括檢流電阻Rsense,由運(yùn)算放大器Ul和電阻Rl至R4構(gòu)成的放大電路，以及電壓比較器U2，其中，檢流電阻Rsense接入受測系統(tǒng)中，用于對(duì)受測系統(tǒng)的工作電流進(jìn)行采樣，檢流電阻Rsense上的壓降經(jīng)過運(yùn)算放大器Ul構(gòu)成的放大電路被放大，隨后送入電壓比較器U2，并在檢流電阻Rsense上的壓降超過電壓比較器U2設(shè)置的閥值時(shí)，則認(rèn)為檢測到系統(tǒng)的過流故障。另外，該過流檢測電路可以通過增設(shè)多個(gè)與運(yùn)算放大器Ul輸出端連接的電壓比較器U2，各個(gè)電壓比較器U2的過流閥值遞增，以此實(shí)現(xiàn)過流檢測電路對(duì)受測系統(tǒng)的多閥值報(bào)警。
[0004]上述過流檢測電路存在以下不足:
[0005]第一，由于上述過流檢測電路使用運(yùn)算放大器Ul對(duì)電流信號(hào)進(jìn)行放大，在系統(tǒng)的工作電流信號(hào)變化很快，比如因短路造成工作電流快速上升時(shí)，上述檢測電路受到運(yùn)算放大器Ul的帶寬限制，難以做到快速響應(yīng)；
[0006]第二，由于上述過流檢測電路的運(yùn)算放大器Ul輸出電壓有限，僅能帶有限的幾個(gè)電壓比較器U2，即過流檢測電路僅能對(duì)受測系統(tǒng)提供有限的幾個(gè)閥值報(bào)警；另外，為了在受測系統(tǒng)過流電流較大時(shí)，過流檢測電路能夠以更快的速度對(duì)系統(tǒng)的過流故障作出報(bào)警，而在受測系統(tǒng)的過流電流較小時(shí)，過流檢測電路能夠以較長的延時(shí)時(shí)間，避免過流檢測電路對(duì)系統(tǒng)過流故障的誤判，各個(gè)電壓比較器U2需要分別設(shè)置與其過流閥值成反比的過流觸發(fā)延時(shí)時(shí)間，屬于分段控制方式，過流檢測電路的檢測可靠性較低、并且其調(diào)試成本較聞。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0007]本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題，就是提供一種過流檢測電路，提高檢測受測系統(tǒng)過流故障的響應(yīng)速度。
[0008]解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方法如下:
[0009]一種過流檢測電路，包括用于采樣受測系統(tǒng)工作電流的檢流電阻和設(shè)置有過流閥值的電壓比較器，其特征在于:所述的過流檢測電路還包括電流源，電壓源，過流閥值設(shè)置電阻，延時(shí)電容，泄放電阻、第一 N型MOS管，以及分別構(gòu)成電流鏡的第二 N型MOS管和第三N型MOS管、第四N型MOS管和第五N型MOS管、第一 P型MOS管和第二 P型MOS管；它們的連接關(guān)系如下:
[0010]所述第一 N型MOS管、第二 N型MOS管和第三N型MOS管的柵極相連接，該連接點(diǎn)連接到第一 N型MOS管的漏極并通過所述電流源接地，所述第二 N型MOS管與第一 P型MOS管的漏極相連接，所述第三N型MOS管與第二 P型MOS管的漏極相連接，所述第一 P型MOS管和第二 P型MOS管的柵極相連接并連接到第一 P型MOS管的漏極，第一 P型MOS管的源極連接到所述檢流電阻的一端，第二 P型MOS管的源極連接到所述過流閥值設(shè)置電阻的一端，所述檢流電阻和過流閥值設(shè)置電阻的另一端相連接并接地；
[0011]所述第四N型MOS管和第五N型MOS管的柵極相連接并連接到第二 P型MOS管的漏極，第四N型MOS管的漏極與第二 P型MOS管的源極相連接，第五N型MOS管的漏極與所述延時(shí)電容的一端相連接并連接到所述電壓比較器的輸入端，所述延時(shí)電容的另一端連接到所述檢流電阻和過流閥值設(shè)置電阻的連接點(diǎn)，所述泄放電阻與延時(shí)電容相并聯(lián)；
[0012]所述電壓源分別連接到每個(gè)N型MOS管的源極，為過流檢測電路提供工作電壓。
[0013]作為本實(shí)用新型一種優(yōu)選實(shí)施方式，所述第一 P型MOS管和第二 P型MOS管配對(duì)，所述第一 N型MOS管、第二 N型MOS管和第三N型MOS管配對(duì)，所述第四N型MOS管和第五N型MOS管配對(duì)。
[0014]作為本實(shí)用新型的另一種優(yōu)選實(shí)施方式，所述第一 P型MOS管和第二 P型MOS管為成比例關(guān)系的MOS管，所述第一 N型MOS管、第二 N型MOS管和第三N型MOS管為成比例關(guān)系的MOS管，所述第四N型MOS管和第五N型MOS管為成比例關(guān)系的MOS管，即所述任意一組成比例關(guān)系的MOS管的溝道長度一致、溝道寬度成比例，其中，所述第二 N型MOS管和第三N型MOS管的比值與所述第一 P型MOS管和第二 P型MOS管的比值相等。
[0015]本實(shí)用新型還可作以下改進(jìn):所述的過流檢測電路增設(shè)有至少一個(gè)所述電壓比較器，各個(gè)電壓比較器的輸入端分別連接到所述第五N型MOS管與延時(shí)電容的連接點(diǎn)，并且各個(gè)電壓比較器的過流閥值遞增。
[0016]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有以下有益效果:
[0017]第一，本實(shí)用新型使用開環(huán)電路對(duì)受測系統(tǒng)的過流電流進(jìn)行檢測，克服了現(xiàn)有技術(shù)中受運(yùn)算放大器貸款影響而響應(yīng)慢的缺點(diǎn)，本實(shí)用新型的過流檢測電路提高了檢測受測系統(tǒng)過流故障的響應(yīng)速度；
[0018]第二，本實(shí)用新型的延時(shí)電容Cra上產(chǎn)生的延時(shí)時(shí)間與受測系統(tǒng)的過流電流成反t匕，即電延時(shí)容Cra上產(chǎn)生的過流觸發(fā)延時(shí)時(shí)間能夠自適應(yīng)于受測系統(tǒng)的過流電流，在受測系統(tǒng)的過流電流很大時(shí)，過流檢測電路能夠以更快的速度對(duì)系統(tǒng)的過流故障作出報(bào)警，而在受測系統(tǒng)的過流電流較小時(shí)，過流檢測電路能夠以較長的延時(shí)時(shí)間，避免過流檢測電路對(duì)系統(tǒng)過流故障的誤判；同時(shí)，本實(shí)用新型增設(shè)多個(gè)電壓比較器實(shí)現(xiàn)對(duì)受測系統(tǒng)的多閥值報(bào)警時(shí)，無需如現(xiàn)有技術(shù)般在各個(gè)電壓比較器上設(shè)置不同的延時(shí)時(shí)間，實(shí)現(xiàn)了連續(xù)控制，提高了過流檢測電路的檢測可靠性并降低了過流檢測電路的調(diào)試成本。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的詳細(xì)說明:
[0020]圖1為現(xiàn)有技術(shù)的過流檢測電路的電路原理圖；
[0021]圖2為本實(shí)用新型的過流檢測電路的電路原理圖。
【具體實(shí)施方式】[0022]實(shí)施例一
[0023]如圖2所示，本實(shí)用新型實(shí)施例一的過流檢測電路，包括用于采樣受測系統(tǒng)工作電流的檢流電阻Rsense，設(shè)置有過流閥值的電壓比較器U2，電流源Ib，電壓源Vcc，過流閥值設(shè)置電阻Rset,延時(shí)電容CQCT，泄放電阻Rdis、第一 N型MOS管M2A，以及分別構(gòu)成電流鏡的第
二N型MOS管M2B和第三N型MOS管M2C、第四N型MOS管M3A和第五N型MOS管M3B、第一 P型MOS管MlA和第二 P型MOS管M1B，其中，第一 P型MOS管MlA和第二 P型MOS管MlB配對(duì)，第一 N型MOS管M2A、第二 N型MOS管M2B和第三N型MOS管M2C配對(duì)，第四N型MOS管M3A和第五N型MOS管M3B配對(duì)；它們的連接關(guān)系如下:
[0024]第一 N型MOS管M2A、第二 N型MOS管M2B和第三N型MOS管M2C的柵極相連接，該連接點(diǎn)連接到第一 N型MOS管M2A的漏極并通過電流源Ib接地，第二 N型MOS管M2B與第一 P型MOS管MlA的漏極相連接，第三N型MOS管M2C與第二 P型MOS管MlB的漏極相連接，第一 P型MOS管MlA和第二 P型MOS管MlB的柵極相連接并連接到第一 P型MOS管MlA的漏極，第一 P型MOS管MlA的源極連接到檢流電阻Rsense的一端，第二 P型MOS管MlB的源極連接到過流閥值設(shè)置電阻Rset的一端，檢流電阻Rsense和過流閥值設(shè)置電阻Rset的另一端相連接并接地；
[0025]第四N型MOS管M3A和第五N型MOS管M3B的柵極相連接并連接到第二 P型MOS管MlB的漏極，第四N型MOS管M3A的漏極與第二 P型MOS管MlB的源極相連接，第五N型MOS管M3B的漏極與延時(shí)電容Cqct的一端相連接并連接到電壓比較器U2的輸入端，延時(shí)電容Cra的另一端連接到檢流電阻Rsense和過流閥值設(shè)置電阻Rset的連接點(diǎn)，泄放電阻Rdis與延時(shí)電容Cra相并聯(lián)；
[0026]電壓源Vcc分別連接到每個(gè)N型MOS管的源極，為過流檢測電路提供工作電壓。
[0027]本實(shí)用新型的過流檢測電路的工作原理如下:
[0028]當(dāng)受測系統(tǒng)的工作電流處于正常水平時(shí)，檢流電阻Rsense上的壓降小于Ib*Rset (該式中，Ib表示電流源&輸出的電流值，Rset表示過流閥值設(shè)置電阻Rset的阻值，下述的量化表示同理)，流過第二 P型MOS管MlB的電流小于IB，因此第四N型MOS管M3A處于關(guān)斷狀態(tài)，延時(shí)電容Cra無充電電流，所以，輸入電壓比較器U2的電壓信號(hào)低于其預(yù)設(shè)的過流閥值，過流檢測電路判斷受測系統(tǒng)處于正常工作狀態(tài)；
[0029]當(dāng)受測系統(tǒng)的工作電流發(fā)生過流時(shí)，檢流電阻Rsense上的壓降大于IB*RSET，而流過第二 P型MOS管MlB的電流最大為IB，因此第四N型MOS管M3A開通，其電流為VSENSE/RSET_IB(該式中，Vsense表示檢流電阻Rsense上的壓降)，而使得第五N型MOS管M3B以相等電流對(duì)延時(shí)電容Qjct充電，所以，輸入電壓比較器U2的電壓信號(hào)，即延時(shí)電容Qjct上的電壓達(dá)到電壓比較器U2預(yù)設(shè)的過流閥值，過流檢測電路判斷受測系統(tǒng)處于過流故障狀態(tài)。并且，由于受測系統(tǒng)的過流電流越大，延時(shí)電容Qjct上的充電電流越大，反之，延時(shí)電容Cra上的充電電流越小，使得延時(shí)電容Qjct上產(chǎn)生的延時(shí)時(shí)間與受測系統(tǒng)的過流電流成反比，即電容Cra上產(chǎn)生的延時(shí)時(shí)間能夠自適應(yīng)于受測系統(tǒng)的過流電流，在受測系統(tǒng)的過流電流很大時(shí)，過流檢測電路能夠以更快的速度對(duì)系統(tǒng)的過流故障作出報(bào)警，而在受測系統(tǒng)的過流電流較小時(shí)，過流檢測電路能夠以較長的延時(shí)時(shí)間，避免過流檢測電路對(duì)系統(tǒng)過流故障的誤判。
[0030]實(shí)施例二
[0031]本實(shí)用新型實(shí)施例二與實(shí)施例一基本相同，它們的區(qū)別在于:在實(shí)際應(yīng)用中考慮到受測系統(tǒng)的不同，如待機(jī)電流、器件取值等因素，本實(shí)施例二可以以成特定比例關(guān)系的MOS管代替上述配對(duì)的MOS管，即:第一 P型MOS管MlA和第二 P型MOS管MlB為成比例關(guān)系的MOS管，第一 N型MOS管M2A、第二 N型MOS管M2B和第三N型MOS管M2C為成比例關(guān)系的MOS管，第四N型MOS管M3A和第五N型MOS管M3B為成比例關(guān)系的MOS管，即任意一組成比例關(guān)系的MOS管的溝道長度一致、溝道寬度成比例，其中，第二 N型MOS管M2B和第
三N型MOS管M2C的比值與第一 P型MOS管MlA和第二 P型MOS管MlB的比值相等。本實(shí)用新型實(shí)施例二與實(shí)施例一的工作原理相同，在此不再贅述。
[0032]實(shí)施例三
[0033]本實(shí)用新型實(shí)施例三是在實(shí)施例一或?qū)嵤├幕A(chǔ)上，增設(shè)有至少一個(gè)電壓比較器U2，各個(gè)電壓比較器U2的輸入端分別連接到第五N型MOS管M3B與延時(shí)電容Cqct的連接點(diǎn)，并且各個(gè)電壓比較器U2的過流閥值遞增。因本實(shí)用新型中延時(shí)電容Cra上產(chǎn)生的延時(shí)時(shí)間與受測系統(tǒng)的過流電流成反比，即電容Cra上產(chǎn)生的延時(shí)時(shí)間能夠自適應(yīng)于受測系統(tǒng)的過流電流，因此，本實(shí)用新型無需如現(xiàn)有技術(shù)般在各個(gè)電壓比較器上設(shè)置不同的延時(shí)時(shí)間，實(shí)現(xiàn)了連續(xù)控制，提高了過流檢測電路的檢測可靠性并降低了過流檢測電路的調(diào)試成本。
[0034]本實(shí)用新型不局限與上述【具體實(shí)施方式】，根據(jù)上述內(nèi)容，按照本領(lǐng)域的普通技術(shù)知識(shí)和慣用手段，在不脫離本實(shí)用新型上述基本技術(shù)思想前提下，本實(shí)用新型還可以做出其它多種形式的等效修改、替換或變更，均落在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之中。
【權(quán)利要求】
1.一種過流檢測電路，包括用于采樣受測系統(tǒng)工作電流的檢流電阻(Rsense)和設(shè)置有過流閥值的電壓比較器(U2)，其特征在于:所述的過流檢測電路還包括電流源(IB)，電壓源(Vcc)，過流閥值設(shè)置電阻(Rset),延時(shí)電容(Cqct)，泄放電阻(Rdis),第一N型MOS管(M2A)，以及分別構(gòu)成電流鏡的第二 N型MOS管(M2B)和第三N型MOS管(M2C)、第四N型MOS管(M3A)和第五N型MOS管(M3B)、第一 P型MOS管(MlA)和第二 P型MOS管(M1B);它們的連接關(guān)系如下: 所述第一 N型MOS管(M2A)、第二 N型MOS管(M2B)和第三N型MOS管(M2C)的柵極相連接，該連接點(diǎn)連接到第一 N型MOS管(M2A)的漏極并通過所述電流源(Ib)接地，所述第二N型MOS管(M2B)與第一 P型MOS管(MlA)的漏極相連接，所述第三N型MOS管(M2C)與第二 P型MOS管(MlB)的漏極相連接，所述第一 P型MOS管(MlA)和第二 P型MOS管(MlB)的柵極相連接并連接到第一 P型MOS管(MlA)的漏極，第一 P型MOS管(MlA)的源極連接到所述檢流電阻(Rsense)的一端，第二 P型MOS管(MlB)的源極連接到所述過流閥值設(shè)置電阻(Rset)的一端，所述檢流電阻(Rsense)和過流閥值設(shè)置電阻(Rset)的另一端相連接并接地； 所述第四N型MOS管(M3A)和第五N型MOS管(M3B)的柵極相連接并連接到第二 P型MOS管(MlB)的漏極，第四N型MOS管(M3A)的漏極與第二 P型MOS管(MlB)的源極相連接，第五N型MOS管(M3B)的漏極與所述延時(shí)電容(Cqct)的一端相連接并連接到所述電壓比較器(U2)的輸入端，所述延時(shí)電容(Cra)的另一端連接到所述檢流電阻(Rsense)和過流閥值設(shè)置電阻(Rset)的連接點(diǎn)，所述泄放電阻(Rdis)與延時(shí)電容(Cra)相并聯(lián)； 所述電壓源(Vcc)分別連接到每個(gè)N型MOS管的源極，為過流檢測電路提供工作電壓。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的過流檢測電路，其特征在于:所述第一P型MOS管(MlA)和第二 P型MOS管(MlB)配對(duì)，所述第一 N型MOS管(M2A)、第二 N型MOS管(M2B)和第三N型MOS管(M2C)配對(duì)，所述第四N型MOS管(M3A)和第五N型MOS管(M3B)配對(duì)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的過流檢測電路，其特征在于:所述第一P型MOS管(MlA)和第二 P型MOS管(MlB)為成比例關(guān)系的MOS管，所述第一 N型MOS管(M2A)、第二 N型MOS管(M2B)和第三N型MOS管(M2C)為成比例關(guān)系的MOS管，所述第四N型MOS管(M3A)和第五N型MOS管(M3B)為成比例關(guān)系的MOS管，即所述任意一組成比例關(guān)系的MOS管的溝道長度一致、溝道寬度成比例，其中，所述第二 N型MOS管(M2B)和第三N型MOS管(M2C)的比值與所述第一 P型MOS管(MlA)和第二 P型MOS管(MlB)的比值相等。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3任意一項(xiàng)所述的過流檢測電路，其特征在于:所述的過流檢測電路增設(shè)有至少一個(gè)所述電壓比較器(U2)，各個(gè)電壓比較器(U2)的輸入端分別連接到所述第五N型MOS管(M3B)與延時(shí)電容(Cra)的連接點(diǎn)，并且各個(gè)電壓比較器(U2)的過流閥值遞增。
【文檔編號(hào)】G01R19/165GK203376388SQ201320383028
【公開日】2014年1月1日 申請(qǐng)日期:2013年6月28日 優(yōu)先權(quán)日:2013年6月28日
【發(fā)明者】孫衛(wèi)明, 趙偉, 張永旺, 羅敏, 趙建華 申請(qǐng)人:廣東電網(wǎng)公司電力科學(xué)研究院, 東莞賽微微電子有限公司