一種過流檢測電路的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種過流檢測電路，包括用于采樣受測系統工作電流的檢流電阻（RSENSE）和設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），過流閥值設置電阻（RSET），延時電容（COCT），泄放電阻（RDIS），第一N型MOS管（M2A），以及分別構成電流鏡的第二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）。本實用新型的過流檢測電路提高檢測受測系統過流故障的響應速度。
【專利說明】—種過流檢測電路
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種過流檢測電路，其主要應用于電池管理系統和電機控制系統領域，對系統因短路、過載而發生過流的情況起到檢測作用。
【背景技術】
[0002]通常，采用過流檢測電路對電池管理、電機控制等系統因短路、過載等原因造成系統過流故障進行檢測，以能及時切斷系統回路，避免系統發生過熱燒毀等嚴重后果。
[0003]如圖1所示，現有技術的過流檢測電路常使用運算放大電路實現，其包括檢流電阻Rsense,由運算放大器Ul和電阻Rl至R4構成的放大電路，以及電壓比較器U2，其中，檢流電阻Rsense接入受測系統中，用于對受測系統的工作電流進行采樣，檢流電阻Rsense上的壓降經過運算放大器Ul構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設置的閥值時，則認為檢測到系統的過流故障。另外，該過流檢測電路可以通過增設多個與運算放大器Ul輸出端連接的電壓比較器U2，各個電壓比較器U2的過流閥值遞增，以此實現過流檢測電路對受測系統的多閥值報警。
[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算放大器Ul對電流信號進行放大，在系統的工作電流信號變化很快，比如因短路造成工作電流快速上升時，上述檢測電路受到運算放大器Ul的帶寬限制，難以做到快速響應；
[0006]第二，由于上述過流檢測電路的運算放大器Ul輸出電壓有限，僅能帶有限的幾個電壓比較器U2，即過流檢測電路僅能對受測系統提供有限的幾個閥值報警；另外，為了在受測系統過流電流較大時，過流檢測電路能夠以更快的速度對系統的過流故障作出報警，而在受測系統的過流電流較小時，過流檢測電路能夠以較長的延時時間，避免過流檢測電路對系統過流故障的誤判，各個電壓比較器U2需要分別設置與其過流閥值成反比的過流觸發延時時間，屬于分段控制方式，過流檢測電路的檢測可靠性較低、并且其調試成本較聞。
實用新型內容
[0007]本實用新型所要解決的技術問題，就是提供一種過流檢測電路，提高檢測受測系統過流故障的響應速度。
[0008]解決上述技術問題，本實用新型采用的技術方法如下:
[0009]一種過流檢測電路，包括用于采樣受測系統工作電流的檢流電阻和設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，過流閥值設置電阻，延時電容，泄放電阻、第一 N型MOS管，以及分別構成電流鏡的第二 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置電阻的一端，所述檢流電阻和過流閥值設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，所述延時電容的另一端連接到所述檢流電阻和過流閥值設置電阻的連接點，所述泄放電阻與延時電容相并聯；
[0012]所述電壓源分別連接到每個N型MOS管的源極，為過流檢測電路提供工作電壓。
[0013]作為本實用新型一種優選實施方式，所述第一 P型MOS管和第二 P型MOS管配對，所述第一 N型MOS管、第二 N型MOS管和第三N型MOS管配對，所述第四N型MOS管和第五N型MOS管配對。
[0014]作為本實用新型的另一種優選實施方式，所述第一 P型MOS管和第二 P型MOS管為成比例關系的MOS管，所述第一 N型MOS管、第二 N型MOS管和第三N型MOS管為成比例關系的MOS管，所述第四N型MOS管和第五N型MOS管為成比例關系的MOS管，即所述任意一組成比例關系的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]本實用新型還可作以下改進:所述的過流檢測電路增設有至少一個所述電壓比較器，各個電壓比較器的輸入端分別連接到所述第五N型MOS管與延時電容的連接點，并且各個電壓比較器的過流閥值遞增。
[0016]與現有技術相比，本實用新型具有以下有益效果:
[0017]第一，本實用新型使用開環電路對受測系統的過流電流進行檢測，克服了現有技術中受運算放大器貸款影響而響應慢的缺點，本實用新型的過流檢測電路提高了檢測受測系統過流故障的響應速度；
[0018]第二，本實用新型的延時電容Cra上產生的延時時間與受測系統的過流電流成反t匕，即電延時容Cra上產生的過流觸發延時時間能夠自適應于受測系統的過流電流，在受測系統的過流電流很大時，過流檢測電路能夠以更快的速度對系統的過流故障作出報警，而在受測系統的過流電流較小時，過流檢測電路能夠以較長的延時時間，避免過流檢測電路對系統過流故障的誤判；同時，本實用新型增設多個電壓比較器實現對受測系統的多閥值報警時，無需如現有技術般在各個電壓比較器上設置不同的延時時間，實現了連續控制，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試成本。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0019]下面結合附圖和具體實施例對本實用新型作進一步的詳細說明:
[0020]圖1為現有技術的過流檢測電路的電路原理圖；
[0021]圖2為本實用新型的過流檢測電路的電路原理圖。
【具體實施方式】[0022]實施例一
[0023]如圖2所示，本實用新型實施例一的過流檢測電路，包括用于采樣受測系統工作電流的檢流電阻Rsense，設置有過流閥值的電壓比較器U2，電流源Ib，電壓源Vcc，過流閥值設置電阻Rset,延時電容CQCT，泄放電阻Rdis、第一 N型MOS管M2A，以及分別構成電流鏡的第
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，第一 N型MOS管M2A、第二 N型MOS管M2B和第三N型MOS管M2C配對，第四N型MOS管M3A和第五N型MOS管M3B配對；它們的連接關系如下:
[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置電阻Rset的一端，檢流電阻Rsense和過流閥值設置電阻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，延時電容Cra的另一端連接到檢流電阻Rsense和過流閥值設置電阻Rset的連接點，泄放電阻Rdis與延時電容Cra相并聯；
[0026]電壓源Vcc分別連接到每個N型MOS管的源極，為過流檢測電路提供工作電壓。
[0027]本實用新型的過流檢測電路的工作原理如下:
[0028]當受測系統的工作電流處于正常水平時，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處于關斷狀態，延時電容Cra無充電電流，所以，輸入電壓比較器U2的電壓信號低于其預設的過流閥值，過流檢測電路判斷受測系統處于正常工作狀態；
[0029]當受測系統的工作電流發生過流時，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以相等電流對延時電容Qjct充電，所以，輸入電壓比較器U2的電壓信號，即延時電容Qjct上的電壓達到電壓比較器U2預設的過流閥值，過流檢測電路判斷受測系統處于過流故障狀態。并且，由于受測系統的過流電流越大，延時電容Qjct上的充電電流越大，反之，延時電容Cra上的充電電流越小，使得延時電容Qjct上產生的延時時間與受測系統的過流電流成反比，即電容Cra上產生的延時時間能夠自適應于受測系統的過流電流，在受測系統的過流電流很大時，過流檢測電路能夠以更快的速度對系統的過流故障作出報警，而在受測系統的過流電流較小時，過流檢測電路能夠以較長的延時時間，避免過流檢測電路對系統過流故障的誤判。
[0030]實施例二
[0031]本實用新型實施例二與實施例一基本相同，它們的區別在于:在實際應用中考慮到受測系統的不同，如待機電流、器件取值等因素，本實施例二可以以成特定比例關系的MOS管代替上述配對的MOS管，即:第一 P型MOS管MlA和第二 P型MOS管MlB為成比例關系的MOS管，第一 N型MOS管M2A、第二 N型MOS管M2B和第三N型MOS管M2C為成比例關系的MOS管，第四N型MOS管M3A和第五N型MOS管M3B為成比例關系的MOS管，即任意一組成比例關系的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。本實用新型實施例二與實施例一的工作原理相同，在此不再贅述。
[0032]實施例三
[0033]本實用新型實施例三是在實施例一或實施例二的基礎上，增設有至少一個電壓比較器U2，各個電壓比較器U2的輸入端分別連接到第五N型MOS管M3B與延時電容Cqct的連接點，并且各個電壓比較器U2的過流閥值遞增。因本實用新型中延時電容Cra上產生的延時時間與受測系統的過流電流成反比，即電容Cra上產生的延時時間能夠自適應于受測系統的過流電流，因此，本實用新型無需如現有技術般在各個電壓比較器上設置不同的延時時間，實現了連續控制，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試成本。
[0034]本實用新型不局限與上述【具體實施方式】，根據上述內容，按照本領域的普通技術知識和慣用手段，在不脫離本實用新型上述基本技術思想前提下，本實用新型還可以做出其它多種形式的等效修改、替換或變更，均落在本實用新型的保護范圍之中。
【權利要求】
1.一種過流檢測電路，包括用于采樣受測系統工作電流的檢流電阻(Rsense)和設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)，過流閥值設置電阻(Rset),延時電容(Cqct)，泄放電阻(Rdis),第一N型MOS管(M2A)，以及分別構成電流鏡的第二 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置電阻(Rset)的一端，所述檢流電阻(Rsense)和過流閥值設置電阻(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，所述延時電容(Cra)的另一端連接到所述檢流電阻(Rsense)和過流閥值設置電阻(Rset)的連接點，所述泄放電阻(Rdis)與延時電容(Cra)相并聯； 所述電壓源(Vcc)分別連接到每個N型MOS管的源極，為過流檢測電路提供工作電壓。
2.根據權利要求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，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，所述第四N型MOS管(M3A)和第五N型MOS管(M3B)配對。
3.根據權利要求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)為成比例關系的MOS管，即所述任意一組成比例關系的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.根據權利要求1至3任意一項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有至少一個所述電壓比較器(U2)，各個電壓比較器(U2)的輸入端分別連接到所述第五N型MOS管(M3B)與延時電容(Cra)的連接點，并且各個電壓比較器(U2)的過流閥值遞增。
【文檔編號】G01R19/165GK203376388SQ201320383028
【公開日】2014年1月1日 申請日期:2013年6月28日 優先權日:2013年6月28日
【發明者】孫衛明, 趙偉, 張永旺, 羅敏, 趙建華 申請人:廣東電網公司電力科學研究院, 東莞賽微微電子有限公司
專業數控銑床產品供應商
20年生產經驗，實力工廠，精工品質，質量有保障
