專利名稱：一種保護電路和電路保護方法
技術領域：
本發(fā)明涉及通信技術領域，特別涉及一種保護電路和電路保護方法。
背景技術：
過溫或過流保護電路在硬件系統(tǒng)中有大量的應用，特別是在需要熱插拔
的應用場合，比如USB (Universal Serial Bus,通用串行總線)接口中。在目 前的硬件設計中 一般是采用專用芯片為系統(tǒng)提供過流保護功能，還有釆用熱 敏電阻(用于測溫)和功率場效應管(用于控制電路通斷)等分立器件組成 的過溫過流保護電路。但是當電路中有多處需要進行溫度控制時，采用專用 芯片的方案成本較高，并且控制溫度或電流閾值固定，不能根據(jù)實際情況靈 活更改。而對于熱敏電阻，熱敏電阻由金屬氧化物構成，最常用的氧化物為 錳、鎳、鈷、鐵、銅和鈦，由于制造材料的差異，導致采用熱敏電阻組成的 過溫過流保護電路精度較差。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種保護電路和電路保護方法，用于提供一種低成本、控溫 準確的過流和過溫保護電路。
為達到上述目的，本發(fā)明提供一種保護電路，包括電壓輸入端、電壓輸 出端、二極管、電阻、比較器、功率場效應管以及控制電路；
所述二極管的正極通過所述電阻與所述電壓輸入端連接，同時正極與所 述比較器的 一輸入端連接；當經(jīng)過被監(jiān)測器件的電流或被監(jiān)測器件的溫度發(fā) 生變化時，所述二極管的導通電壓變化；
所述功率場效應管，其源極和漏級分別與所述電壓輸入端和電壓輸出端連接，柵極與所述控制電路連接；
所述比較器， 一輸入端與二極管的正極連接，另一輸入端與恒壓源連接； 輸出端與所述控制電路連接，用于根據(jù)恒壓源的電壓與二極管的正極電壓的 比較結果，向所述控制電路輸出信號；
所述控制電路，與所述比較器的輸出和所述功率場效應管的柵極連接， 用于根據(jù)所述比較器的輸出信號，控制所述功率場效應管的通斷。
其中，所述被監(jiān)測的電流為流經(jīng)所述電壓輸入端和電壓輸出端之間的電 流時，所述二極管感應所述功率場效應管的溫度；隨著流經(jīng)所述電壓輸入端 和電壓輸出端之間的電流增大，所述功率場效應管的溫度升高，所述二極管 感應到的溫度升高，所述二極管的導通電壓降低；所述恒壓源的電壓值等于 所述被監(jiān)測的電流達到最大允許值時所述二極管的正極電壓。
其中，用于檢測被監(jiān)測器件的溫度時，所述二極管感應所述被監(jiān)測器件 的溫度，隨著所述被監(jiān)測器件的溫度升高，所述二極管感應到的溫度升高， 所述二極管的導通電壓降低；所述恒壓源的電壓值等于所述被監(jiān)測器件的溫 度達到最大允許值時所述二極管的正極電壓。
其中，所述二極管為并聯(lián)的多個相同二極管，所述并聯(lián)的多個相同二極 管用于對同一器件的溫度進行感應、和/或?qū)Σ煌骷臏囟冗M行感應。
本發(fā)明還提供一種電路保護方法，應用于電壓輸入端、電壓輸出端、二 極管、電阻、比較器、功率場效應管以及控制電路的電路中，所述二極管的 正極通過所述電阻與所述電壓輸入端連接，同時正4l與所述比較器的一輸入 端連接；所述功率場效應管，其源極和漏級分別與所述電壓輸入端和電壓輸 出端連接，柵極與所述控制電路連接；所述比較器， 一輸入端與二極管的正 極連接，另一輸入端與恒壓源連接；輸出端與所述控制電路連接；所述控制 電路，與所述比較器的輸出和所述功率場效應管的柵極連接；所述方法包括
當經(jīng)過被監(jiān)測器件的電流或被監(jiān)測器件的溫度發(fā)生變化時，所述二極管的導通電壓變化；
所述比較器根據(jù)恒壓源的電壓與二極管的正極電壓的比較結果，向所述 控制電路輸出信號；
所述控制電路根據(jù)所述比較器的輸出信號，控制所述功率場效應管的通斷。
其中，所述被監(jiān)測的電流為流經(jīng)所述電壓輸入端和電壓輸出端之間的電 流時，所述二極管感應所述功率場效應管的溫度；隨著流經(jīng)所述電壓輸入端 和電壓輸出端之間的電流增大，所述功率場效應管的溫度升高，所述二極管 感應到的溫度升高，所述二極管的導通電壓降低。
其中，所述恒壓源的電壓值等于所述被監(jiān)測的電流達到最大允許值時所 述二極管的正極電壓，
Vref= Va，C+Vd -Ci*9j，c* Imax2* R。s(on) 其中，Vref為恒壓源的電壓值，VA,c為常溫時二極管的導通電壓，VD為
二極管的負極電壓，d為二極管的溫度系數(shù)，ej，c為功率場效應管的熱系數(shù)，
Im狀為被監(jiān)測的電流的最大允許值，RDS(0N)為功率場效應管的導通電阻。
其中，用于檢測被監(jiān)測器件的溫度時，所述二極管感應所述被監(jiān)測器件
的溫度，隨著所述被監(jiān)測器件的溫度升高，所述二極管感應到的溫度升高，
所述二極管的導通電壓降低。
其中，所述恒壓源的電壓值等于所述被監(jiān)測器件的溫度達到最大允許值
時所述二極管的正極電壓，
Vre產(chǎn)V入c+V。 -C盧(T隨-Tc)
其中，Vref為恒壓源的電壓值，VA，c為常溫時二極管的導通電壓，VD為 二極管的負極電壓，d為二極管的溫度系數(shù)，Tm狀為被監(jiān)測器件的溫度的最 大允許值，Tc為常溫。
其中，所述二極管為并聯(lián)的多個相同二極管，所述并聯(lián)的多個相同二極 管用于對同 一器件的溫度進行感應、和/或?qū)Σ煌骷臏囟冗M行感應；
7所述并聯(lián)的多個相同二極管中，溫度最高的二極管的導通電壓最低，所 述并聯(lián)的多個相同二極管的正極的電壓等于所述溫度最高的二極管的正極電 壓。
與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點
本發(fā)明利用二極管的負溫度系數(shù)特性，溫度升高時，它的導通電壓降低， 當達到最高溫度時比較器就會翻轉(zhuǎn)輸出過溫過流控制信號。由于二極管的溫 度系數(shù)較為恒定，因此控制保護電路的精度較高且成本較低。


為了更清楚地說明本發(fā)明實施例的技術方案，下面將對實施例描述中所 需要使用的附圖作筒單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā) 明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前 提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
圖l是本發(fā)明應用場景中提供的保護電路的示意圖2是本發(fā)明應用場景中提供的保護電路的另一示意圖3是本發(fā)明中提供的電路保護方法的流程圖。
具體實施例方式
下面將結合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行 清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明的一部分實施例， 而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有 做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
本發(fā)明提供一種保護電路，包括電壓輸入端、電壓輸出端、二極管、電 阻、比較器、功率場效應管以及控制電路；
二極管的正極通過電阻與電壓輸入端連接，同時正極與比較器的一輸入 端連接；當經(jīng)過被監(jiān)測器件的電流或被監(jiān)測器件的溫度發(fā)生變化時，二極管的導通電壓變化；
功率場效應管，其源極和漏級分別與電壓輸入端和電壓輸出端連接，柵 極與控制電路連接；
比較器， 一輸入端與二極管的正極連接，另一輸入端與恒壓源連接；輸 出端與控制電路連接，用于根據(jù)恒壓源的電壓與二極管的正極電壓的比較結 果，向控制電路輸出信號；
控制電路，與比較器的輸出和功率場效應管的柵極連接，用于根據(jù)比較 器的輸出信號，控制功率場效應管的通斷。
其中，被監(jiān)測的電流為流經(jīng)電壓輸入端和電壓輸出端之間的電流時，二 極管感應所述功率場效應管的溫度；隨著流經(jīng)電壓輸入端和電壓輸出端之間 的電流增大，功率場效應管的溫度升高，二極管感應到的溫度升高，二極管 的導通電壓降低；恒壓源的電壓值等于被監(jiān)測的電流達到最大允許值時二極 管的正極電壓。
其中，用于檢測被監(jiān)測器件的溫度時，二極管感應所述被監(jiān)測器件的溫 度，隨著被監(jiān)測器件的溫度升高，二極管感應到的溫度升高，二極管的導通 電壓降低；恒壓源的電壓值等于被監(jiān)測器件的溫度達到最大允許值時二極管 的正極電壓。
其中，二極管為并聯(lián)的多個相同二極管，并聯(lián)的多個相同二極管用于對 同 一 器件的溫度進行感應、和/或?qū)Σ煌骷臏囟冗M行感應。
以下結合一個具體的應用場景，描述本發(fā)明中保護電路的具體實施方式
。 本發(fā)明的應用場景中提供了一種保護電路，其示意圖如圖l所示，由二極管Q, 功率場效應管M1，比較器C，控制電路K等部分組成。該保護電路可用于單點 過流保護或過溫保護，以下對保護電路的工作原理以及各部分的功能進行介 紹。圖1中VIN為輸入級電壓，VCC為供給后級的工作電壓；以后級用于USB 接口驅(qū)動為例，則VCC為5V，由于功率場效應管M1的壓降很小，因此VIN也約為5V。
Ml為功率場效應管，用于控制VCC開關，其源極和漏級分別與保護電路 的輸入端和輸出端連接，柵極與控制電路連接。
Q為二極管，用于感應M1的溫度(過流保護應用)或其他發(fā)熱源(過溫 保護應用)的二極管；二極管的正極與比較器的輸入一端連接，負極接地。
C為比較器，比較器的輸入中的一端與二極管Q的正極連接，輸入的另一 端與參考電壓Vref連接；用于根據(jù)參考電壓與二極管Q的正極電壓的比較結果， 向控制電路K輸出信號，對M1的通斷進行控制。
控制電路K， 一端與比較器的輸出連接，另一端與M1的柵極連接，用于 根據(jù)比較器C的輸出，對M1的通斷進行控制。
在應用如上述圖1所示的保護電路時，根據(jù)實際需要控制的最大電流或最
高溫度等參數(shù)，設置比較器的輸入一端的參考電壓Vref，當發(fā)熱源的溫度或流 過M1的電流超過設定的最大值時，二極管Q的正極電壓將小于參考電壓Vref，
比較器就會翻轉(zhuǎn)輸出一個過溫過流控制信號，通過控制電路K關斷Ml,實現(xiàn)
過溫過流保護功能。
具體的，用于過流保護時，需要控制的最大電流為流經(jīng)功率場效應管M1
的電流，此時二^l管對Ml的溫度進行感應，當流過Ml的電流達到最大電流Im狀 時，它將達到最高溫度Tmax, 二極管需要感應出這個最高溫度Imax。在對M1的
溫度進行感應時，二極管Q要盡量靠近M1放置，可以理解的是，二極管Q越靠 近Ml,感應到的M1的溫度越準確且對M1的溫度變化的靈敏度越高。同時M1 還會起到控制后級工作電壓開關的作用。
具體的，用于過溫保護時，二極管需要感應的為相應發(fā)熱源處的溫度， 二極管靠近被監(jiān)測器件(即發(fā)熱源)放置，可以理解的是，二極管Q越靠近被 監(jiān)測器件，感應到的被監(jiān)測器件的溫度越準確且對被監(jiān)測器件的溫度變化的 靈敏度越高。Ml此時只起到控制后級工作電壓開關的作用。當然M1此時也可以作為一個普通發(fā)熱源凈皮監(jiān)控，和過流保護的應用情況類似。
結合過流保護的應用情況，以下對電路實現(xiàn)原理進行詳細的介紹 VCC是提供給后級的工作電壓，例如USB接口的驅(qū)動電壓，假設按USB 規(guī)范要求，允許通過它的電流最大值為Imax。假設功率場效應管M1的導通電 阻為Ros(oN)，則當通過M1的電流達到最大值Im^時，Ml上消耗的最大功率
Pmax為
Pmax= 1腿2* R。S(ON) ( 1 )
對于一般的功率場效應管，其功耗與溫度的關系為
T=Tc+ej,c*P (2)
(2)式中Tc為環(huán)境溫度，ej，c為功率場效應管的熱系數(shù)，P為功率場效
應管的功耗。
根據(jù)(1)式和(2)式，可計算出當電流達到最大值Imax時，Ml的最高
溫度為
Tmax= TC +0j,c*Pmax — Tc +0j,c* Imax2* RdS(ON) ( 3 )
對于二極管而言， 一般的二極管是負溫度系數(shù)的，其導通電壓v隨溫度
的升高而下降，對應關系為
V^A，c-C盧(T-Tc) ( 4 )
(4)式中Tc為常溫，VA,c為常溫Tc時二極管Q的導通電壓，以硅管為 例常溫25。C時Vv為0.7V。 -d為二極管的溫度系數(shù)，該溫度系數(shù)較為穩(wěn)定， 例如硅管的溫度系數(shù)約為-2mV/。C， T為二極管Q感應到的實際溫度。由于二 極管Q的負極接地，因此二極管Q感應到的實際溫度為T時，二極管Q的正 極(即圖1中的A點)電壓即為二極管Q的導通電壓V(二極管Q的負極未 接地時，二極管Q的正極電壓應當為二極管Q的導通電壓V加上二極管的負 極電壓即V+VD)。例如當溫度達到125。C時，根據(jù)公式(4)，其導通電壓為 0.7-0.002* ( 125-25 ) =0.5V，即二極管Q的正極(即圖1中的A點)電壓為
ii0.5V(當二極管Q的負極未接地時，二極管Q的正極電壓應當為0.7+VD -0.002* (125-25) =0.5+VD)。隨著T的升高(對于過流保護而言，即通過Ml的電流 不斷增大)，二極管Q的導通電壓V即二極管Q的正極電壓將不斷下降，當 通過Ml的電流達到最大值Imax時，二極管Q的正極電壓達到最小值Vmin。 比較器的輸入的一端與二極管Q的正極直接相連，比較器的輸入的另一
端的參考電壓Vref取通過Ml的電流為Imax時的A點的電壓Vmin。當電流小于 Imax時，A點的電壓將大于Vmin，比較器正極輸入端的電壓Vref (=Vmin)小于
負極輸入端的電壓。當電流超過Imax再增大導致T再升高時，A點的電壓就 會進一步下降，此時比較器正極輸入端的電壓Vref (=Vmin)就會大于負極輸 入端的電壓，這時比較器就會翻轉(zhuǎn)，輸出一個過流信號至控制電路K。控制 電路K根據(jù)比較器輸出的過流信號，輸出電平到Ml的柵極，使M1關斷， 從而切斷后級電壓VCC，起到了過流保護的功能。控制電路K一般可以通過 可編程邏輯信號，反相器等控制Ml的關斷。
基于上述分析，對于Vref應取通過Ml的電流為Imax時，A點的電壓Vmin,
結合(3)和(4)式，即可得到最大限制電流Imw與Vref的關系如下
Vref = Vmin — VA,c+VD-Ci*6j，c* Imax2* RDS(ON) ( 5 )
該Vref的設置可以通過對系統(tǒng)中的任一恒定電壓源通過分壓電阻分壓得
到，應使得分壓電阻的精度盡量高，以確保Vref盡量準確。
在過溫保護的應用中，二極管靠近被監(jiān)測器件(即發(fā)熱源)放置，直接 由(4)式就可得出最高保護溫度Tmax和Vref的關系，不需要通過(3 )式來 換算，當二極管Q感應到的被檢測器件的實際溫度達到Tn^時
Vref = Vmin = V八,c+VD-d承(T麗畫Tc) (6 )
即可得到最高保護溫度Tmax和Vref的關系，根據(jù)最高保護溫度Tm狀設置 相應的Vref。
不同于專用的過溫過流保護集成芯片中所監(jiān)測的最大電流和最高溫度只能為固定值，本發(fā)明提高的保護電路中只需要根據(jù)監(jiān)測的最大電流和最高溫
度的變化來調(diào)整比較器的vref電壓，就可以根據(jù)需要對需要監(jiān)測的電流和溫度
進行靈活調(diào)整。同時二極管的參數(shù)差異性也比熱敏電阻要小，可以提供較為 精確的過溫和過流控制。
本發(fā)明的一應用場景中，還提供了一種保護電路，用于多點過流保護或
過溫保護，其示意圖如圖2所示。
多點過流保護或過溫保護的原理，和單點過流保護或過溫保護應用的原 理相同，只是可以同時監(jiān)測多點。多點監(jiān)測有兩種應用。 一種是在一個監(jiān)測 點上放置并聯(lián)的多個相同二極管，例如在圖2中的PA點放置了 3個相同的二 極管QA1、 QA2和QA3，以此避免一個二極管監(jiān)測樣本太少，溫度監(jiān)控精度 不高的問題，此時多個相同的二極管分散放置在監(jiān)控點的周圍，盡量靠近監(jiān) 控點放置。第二種應用情況是上有多個點需要監(jiān)測，例如圖1中有A, B, C 三個點需要監(jiān)控，并且提供給這三個點的前級工作電壓可以通過Ml同時控制 (前級工作電壓不能同時控制時，就需要用多個功率場效應管分別來控制)， 這時在PA、 PB、 Pc三個點各放置相同的二極管，通過使用并聯(lián)的多個相同二 極管，這樣就可以監(jiān)測出PA、 PB、 Pc三個點中溫度最高的點，可以實現(xiàn)多點 同時監(jiān)測，增加一個監(jiān)測點時，只需要增加一個相同的二極管即可，從而可 以大大節(jié)省成本。
使用并聯(lián)的多個相同二極管時，根據(jù)公式(4)，可以知道溫度最高的二 極管的正極電壓最低，也即導通電壓最低，二極管一旦導通以后，它的內(nèi)阻 迅速下降，幾乎到O,整個并聯(lián)正極端的電壓被溫度最高的二極管鉗位在了由 它的導通電壓決定的最低電壓值上，從而可以感應出溫度最高的點。
本發(fā)明提供的上述保護電路中，利用二極管的負溫度系數(shù)特性，溫度升 高時，它的導通電壓降低，當達到最高溫度時比較器就會翻轉(zhuǎn)輸出過溫過流 控制信號。二極管的溫度系數(shù)較為恒定，差異性較小，控制精度較高。且控制的溫度閾值或電流閾值可以根據(jù)實際應用情況，通過調(diào)整比較器中V^的電 壓進行靈活調(diào)整。最后，通過使用并聯(lián)的多個相同二極管，感應出溫度最高 的點，既可以提高控制的精度，也可以同時監(jiān)控多點，節(jié)省了實現(xiàn)成本。
本發(fā)明還提供一種電路保護方法，應用于電壓輸入端、電壓輸出端、二 極管、電阻、比較器、功率場效應管以及控制電路的電路中，所述二極管的 正極通過所述電阻與所述電壓輸入端連接，同時正極與所述比較器的一輸入
端連接；所述功率場效應管，其源極和漏級分別與所述電壓輸入端和電壓輸 出端連接，柵極與所述控制電路連接；所述比較器， 一輸入端與二極管的正 極連接，另一輸入端與恒壓源連接；輸出端與所述控制電路連接；所述控制 電路，與所述比較器的輸出和所述功率場效應管的柵極連接。 如圖3所示，該方法包括
步驟s301、當經(jīng)過被監(jiān)測的電流或被監(jiān)測器件的溫度發(fā)生變化時，二極 管的導通電壓變化；
步驟s303、比較器根據(jù)恒壓源的電壓與二極管的正極電壓的比較結果， 向控制電路輸出信號；
步驟s303、控制電路4艮據(jù)比較器的輸出信號，控制功率場效應管的通斷。
上述圖3所示的方法中，進一步的
-陂監(jiān)測的電流為流經(jīng)電壓輸入端和電壓輸出端之間的電流時，二極管感 應功率場效應管的溫度；隨著流經(jīng)電壓輸入端和電壓輸出端之間的電流增大， 功率場效應管的溫度升高，二極管感應到的溫度升高，二極管的導通電壓降 低。恒壓源的電壓值等于被監(jiān)測的電流達到最大允許值時二極管的正極電壓，
Vref== VA,c +VD -Ci*0j,c* Imax2* Rds(on)
其中，Vref為恒壓源的電壓值；VA,c為常溫時二才及管的導通電壓，VD為
二極管的負極電壓，當二極管的負極接地時VD=0， Q為二極管的溫度系數(shù)，
ej,c為功率場效應管的熱系數(shù)，Imax為被監(jiān)測的電流的最大允許值，RDS(0N)為功率場效應管的導通電阻。用于檢測被監(jiān)測器件的溫度時，二極管感應被監(jiān)測器件的溫度，隨著被 監(jiān)測器件的溫度升高，二極管感應到的溫度升高，二極管的導通電壓降低。 恒壓源的電壓值等于被監(jiān)測器件的溫度達到最大允許值時二極管的正極電 壓，Vre尸VA,c+VD-CJ(T,-Tc)其中，Vref為恒壓源的電壓值；VA，c為常溫時二極管的導通電壓，VD為 二極管的負極電壓，當二極管的負極接地時VD=0， d為二極管的溫度系數(shù)，Tmax為被監(jiān)測器件的溫度的最大允許值，Tc為常溫。另外，上述二極管可以為并聯(lián)的多個相同二極管，并聯(lián)的多個相同二極管用于對同一器件的溫度進行感應、和/或?qū)Σ煌骷臏囟冗M行感應；多個并聯(lián)的二極管中，溫度最高的二極管的導通電壓最低，多個并聯(lián)的二極管的 正極的電壓等于溫度最高的二極管的導通電壓。本發(fā)明提供的上述電路保護方法中，利用二極管的負溫度系數(shù)特性，溫 度升高時，它的導通電壓降低，當達到最高溫度時比較器就會翻轉(zhuǎn)輸出過溫 過流控制信號。二極管的溫度系數(shù)較為恒定，差異性較小，控制精度較高。且控制的溫度閾值或電流閾值可以根據(jù)實際應用情況，通過調(diào)整比較器中vref 的電壓進行靈活調(diào)整。最后，通過將多個二極管并聯(lián)使用，感應出溫度最高 的點，既可以提高控制的精度，也可以同時監(jiān)控多點，節(jié)省了實現(xiàn)成本。通過以上的實施方式的描述，本領域的技術人員可以清楚地了解到本發(fā) 明可以通過硬件實現(xiàn)，也可以借助軟件加必要的通用硬件平臺的方式來實現(xiàn)。 基于這樣的理解，本發(fā)明的技術方案可以以軟件產(chǎn)品的形式體現(xiàn)出來，該軟件產(chǎn)品可以存儲在一個非易失性存儲介質(zhì)(可以是CD-ROM, U盤，移動硬 盤等)中，包括若干指令用以使得一臺計算機設備(可以是個人計算機，服 務器，或者網(wǎng)絡設備等)執(zhí)行本發(fā)明各個實施例所述的方法。15本領域技術人員可以理解附圖只是一個優(yōu)選實施例的示意圖，附圖中的 模塊或流程并不一定是實施本發(fā)明所必須的。本領域技術人員可以理解實施例中的裝置中的模塊可以按照實施例描述 進行分布于實施例的裝置中，也可以進行相應變化位于不同于本實施例的一 個或多個裝置中。上述實施例的模塊可以合并為一個模塊，也可以進一步拆 分成多個子模塊。上述本發(fā)明實施例序號僅僅為了描述，不代表實施例的優(yōu)劣。以上公開的僅為本發(fā)明的幾個具體實施例，但是，本發(fā)明并非局限于此， 任何本領域的技術人員能思之的變化都應落入本發(fā)明的保護范圍。
權利要求
1、一種保護電路，其特征在于，包括電壓輸入端、電壓輸出端、二極管、電阻、比較器、功率場效應管以及控制電路；所述二極管的正極通過所述電阻與所述電壓輸入端連接，同時正極與所述比較器的一輸入端連接；當經(jīng)過被監(jiān)測器件的電流或被監(jiān)測器件的溫度發(fā)生變化時，所述二極管的導通電壓變化；所述功率場效應管，其源極和漏級分別與所述電壓輸入端和電壓輸出端連接，柵極與所述控制電路連接；所述比較器，一輸入端與二極管的正極連接，另一輸入端與恒壓源連接；輸出端與所述控制電路連接，用于根據(jù)恒壓源的電壓與二極管的正極電壓的比較結果，向所述控制電路輸出信號；所述控制電路，與所述比較器的輸出和所述功率場效應管的柵極連接，用于根據(jù)所述比較器的輸出信號，控制所述功率場效應管的通斷。
2、 如權利要求1所述的保護電路，其特征在于，所述被監(jiān)測的電流為流 經(jīng)所述電壓輸入端和電壓輸出端之間的電流時，所述二極管感應所述功率場 效應管的溫度；隨著流經(jīng)所述電壓輸入端和電壓輸出端之間的電流增大，所 述功率場效應管的溫度升高，所述二極管感應到的溫度升高，所述二極管的 導通電壓降低；所述恒壓源的電壓值等于所述被監(jiān)測的電流達到最大允許值 時所述二才及管的正才及電壓。
3、 如權利要求1所述的保護電路，其特征在于，用于檢測被監(jiān)測器件的 溫度時，所述二極管感應所述被監(jiān)測器件的溫度，隨著所述被監(jiān)測器件的溫 度升高，所述二極管感應到的溫度升高，所述二極管的導通電壓降低；所述 恒壓源的電壓值等于所述^皮監(jiān)測器件的溫度達到最大允許值時所述二極管的 正極電壓。
4、 如權利要求1至3中任一項所述的保護電路，其特征在于，所述二極管為并聯(lián)的多個相同二極管，所述并聯(lián)的多個相同二極管用于對同 一器件的 溫度進行感應、和/或?qū)Σ煌骷臏囟冗M行感應。
5、 一種電路保護方法，其特征在于，應用于電壓輸入端、電壓輸出端、 二極管、電阻、比較器、功率場效應管以及控制電路的電路中，所述二極管 的正極通過所述電阻與所述電壓輸入端連接，同時正極與所述比較器的一輸 入端連接；所述功率場效應管，其源極和漏級分別與所述電壓輸入端和電壓 輸出端連接，柵極與所述控制電路連接；所述比較器， 一輸入端與二極管的 正極連接，另一輸入端與恒壓源連接；輸出端與所述控制電路連接；所述控 制電路，與所述比較器的輸出和所述功率場效應管的柵極連接；所述方法包 括當經(jīng)過被監(jiān)測器件的電流或被監(jiān)測器件的溫度發(fā)生變化時，所述二極管 的導通電壓變化；所述比較器根據(jù)恒壓源的電壓與二極管的正極電壓的比較結果，向所述 控制電路輸出信號；所述控制電路根據(jù)所述比較器的輸出信號，控制所述功率場效應管的通斷。
6、 如權利要求5所述的方法，其特征在于，所述被監(jiān)測的電流為流經(jīng)所 述電壓輸入端和電壓輸出端之間的電流時，所述二極管感應所述功率場效應 管的溫度；隨著流經(jīng)所述電壓輸入端和電壓輸出端之間的電流增大，所述功 率場效應管的溫度升高，所述二極管感應到的溫度升高，所述二極管的導通 電壓降低。
7、 如權利要求6所述的方法，其特征在于，所述恒壓源的電壓值等于所 述被監(jiān)測的電流達到最大允許值時所述二極管的正極電壓，Vref= Va，C+VD-Ci*0j，c* Imax2* R。S(ON)其中，Vref為恒壓源的電壓值；VA,c為常溫時二極管的導通電壓，VD為二極管的負極電壓，d為二極管的溫度系數(shù)，ej，c為功率場效應管的熱系數(shù)，Imax為被監(jiān)測的電流的最大允許值，RDS(0N)為功率場效應管的導通電阻。
8、 如權利要求5所述的方法，其特征在于，用于檢測被監(jiān)測器件的溫度 時，所述二極管感應所述被監(jiān)測器件的溫度，隨著所述被監(jiān)測器件的溫度升 高，所述二極管感應到的溫度升高，所述二極管的導通電壓降低。
9、 如權利要求8所述的方法，其特征在于，所述恒壓源的電壓值等于所 述被監(jiān)測器件的溫度達到最大允許值時所述二極管的正極電壓，Vre尸VA^c+VD-d承(T,-Tc) 其中，Vref為恒壓源的電壓值；V^c為常溫時二極管的導通電壓，VD為 二極管的負極電壓，d為二極管的溫度系數(shù)，Tn^為被監(jiān)測器件的溫度的最 大允許值，Tc為常溫。
10、 如權利要求5至9中任一項所述的方法，其特征在于，所述二極管為并聯(lián)的多個相同二極管，所述并聯(lián)的多個相同二極管用于對同 一器件的溫度進行感應、和/或?qū)Σ煌骷臏囟冗M行感應；所述并聯(lián)的多個相同二極管中，溫度最高的二極管的導通電壓最低，所 述并聯(lián)的多個相同二極管的正極的電壓等于所述溫度最高的二極管的正極電 壓。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種保護電路和電路保護方法。該保護電路包括電壓輸入端、電壓輸出端、二極管、電阻、比較器、功率場效應管以及控制電路。本發(fā)明利用二極管的負溫度系數(shù)特性，溫度升高時，它的導通電壓降低，當達到最高溫度時比較器就會翻轉(zhuǎn)輸出過溫過流控制信號。由于二極管的溫度系數(shù)較為恒定，因此控制保護電路的精度較高且成本較低。
文檔編號H02H5/00GK101557092SQ20091014329
公開日2009年10月14日 申請日期2009年5月22日 優(yōu)先權日2009年5月22日
發(fā)明者霞 鄭 申請人:杭州華三通信技術有限公司