CN221080915U - 适用于高边mos管驱动电源的欠压保护电路 - Google Patents

Abstract

一种适用于高边MOS管驱动电源的欠压保护电路，包括高边开关、高边开关驱动电路、保护开关和保护开关控制电路；高边开关的第一端、高边开关驱动电路的第一端和保护开关控制电路的第一端分别连接高边MOS管驱动电源的输出端，高边开关的第二端用于连接高边MOS管驱动电路；高边开关驱动电路的输出端与高边开关的受控端连接，高边开关驱动电路的第二端与保护开关的第一端连接；保护开关控制电路的输出端与保护开关的受控端连接，保护开关控制电路的第二端和保护开关的第二端分别连接高边MOS管驱动电源的输入端。本实用新型具有欠压保护功能，并能避免高边MOS管驱动电源软起动造成的高边MOS管损毁。

Description

适用于高边MOS管驱动电源的欠压保护电路

技术领域

本实用新型涉及保护电路技术。

背景技术

开关电源IC为了避免涌浪(Inrush)电流和涌浪电压，一般都设有软起功能。应用于高边MOS管(MOS管作为高边开关)驱动的驱动电源采用浮地BOOST电路，软起动时间达到几个毫秒。在高边MOS管开通时，驱动电压会经过米勒平台，从到达高边MOS管的阈值电压到完全开启，会跨越线性区。如果经过线性区的时间过长，高边MOS管会因为损耗过大，发热量过多而损毁。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题在于提供一种适用于高边MOS管驱动电源的欠压保护电路，其在高边MOS管驱动电源的输出电压欠压时，能够阻止高边MOS管驱动电源的输出电压接入到后级的高边MOS管驱动电路，并能避免高边MOS管驱动电源软起动造成的高边MOS管损毁。

本实用新型实施例提供了一种适用于高边MOS管驱动电源的欠压保护电路，包括高边开关、高边开关驱动电路、保护开关和保护开关控制电路；高边开关的第一端、高边开关驱动电路的第一端和保护开关控制电路的第一端分别连接高边MOS管驱动电源的输出端，高边开关的第二端用于连接高边MOS管驱动电路；高边开关驱动电路的输出端与高边开关的受控端连接，高边开关驱动电路的第二端与保护开关的第一端连接；保护开关控制电路的输出端与保护开关的受控端连接，保护开关控制电路的第二端和保护开关的第二端分别连接高边MOS管驱动电源的输入端；保护开关控制电路用于在高边MOS管驱动电源的输出电压低于预设电压时，控制保护开关断开，以使得高边开关被关断，在高边MOS管驱动电源的输出电压大于等于预设电压时，控制保护开关导通，以使得高边开关导通。

本实用新型至少具有以下技术效果：

1、本实用新型实施例的欠压保护电路在高边MOS管驱动电源的输出电压欠压时，能够关断高边开关，阻止高边MOS管驱动电源的输出电压接入到后级的高边MOS管驱动电路，避免因电压不足造成的损坏；在高边MOS管驱动电源的输出电压足够高的情况下，能够打开高边开关，允许高边MOS管驱动电源的输出电压接入到后级的高边MOS管驱动电路，从而使得被保护的高边MOS管有足够高的驱动电压，避免在驱动电压不足时开通损坏。本实用新型的欠压保护电路可以保证在高边MOS管驱动电源的电压不足时，不供给驱动电路；仅供给足够幅值的驱动电压；避免了因高边MOS管驱动电源软起动、造成高边MOS管经过线性区时间过长而导致的损毁的问题；需要说明的是，被保护的高边MOS管的开通，由另外的驱动电路控制，并不受该欠压保护电路的控制；

2、本实用新型实施例由分立器件构成，器件数量少，电路简单，成本低。

附图说明

图1示出了根据本实用新型实施例的适用于高边MOS管驱动电源的欠压保护电路的电路图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细说明。

图1示出了根据本实用新型一实施例的适用于高边MOS管驱动电源的欠压保护电路的电路图。请参阅图1。根据本实用新型一实施例的一种适用于高边MOS管驱动电源的欠压保护电路包括电压输入端Vo1、电压输出端Vo2、高边开关1、高边开关驱动电路2、保护开关Q2和保护开关控制电路3。

高边开关1的第一端、高边开关驱动电路2的第一端和保护开关控制电路3的第一端分别与电压输入端Vo1连接，电压输入端Vo1与高边MOS管驱动电源100的输出端连接；高边开关1的第二端与电压输出端Vo2连接，电压输出端Vo2用于连接后级的高边MOS管驱动电路(图中未示出)，高边MOS管驱动电路用于驱动高边MOS管。

高边MOS管驱动电源的具体电路结构属于现有技术，在此不再赘述。在本实施例中，高边MOS管驱动电源100为浮地BOOST电路，其包括稳压管ZD2、电阻R5、PNP三极管Q4、NMOS管Q3、电感L、二极管D1、电容C2、电容C3等。

高边开关驱动电路2的输出端与高边开关1的受控端连接，高边开关驱动电路2的第二端与保护开关Q2的第一端连接；保护开关控制电路3的输出端与保护开关Q2的受控端连接，保护开关控制电路3的第二端和保护开关Q2的第二端分别连接高边MOS管驱动电源100的输入端，MOS管驱动电源100的输入端接收外部输入电压Vin。

保护开关控制电路3用于在高边MOS管驱动电源100的输出电压低于预设电压时，控制保护开关Q2断开，以使得高边开关1被关断，在高边MOS管驱动电源100的输出电压大于等于所述预设电压时，控制保护开关Q2导通，以使得高边开关1导通。

在本实施例中，保护开关控制电路3包括过压保护元件ZD1、电阻R1和电阻R2。

过压保护元件ZD1的第一端与高边MOS管驱动电源100的输出端连接，过压保护元件ZD1的第二端连接电阻R1的第一端与电阻R2的第一端的共接点，电阻R1的第二端分别连接高边MOS管驱动电源100的输入端和保护开关Q2的第二端，电阻R2的第二端连接保护开关Q2的受控端。

过压保护元件ZD1用于在高边MOS管驱动电源100的输出电压大于等于预设电压时短路至连接电阻R1的第一端与电阻R2的第一端的共接点，以使保护开关Q2导通。电阻R1和电阻R2均具有限流的作用。

在本实施例中，保护开关Q2为NPN三极管，NPN三极管的基极、集电极和发射极分别构成保护开关Q2的受控端、第一端和第二端。过压保护元件ZD1为稳压二极管，稳压二极管的阴极和阳极分别构成该过压保护元件ZD1的第一端和第二端。

在本实施例中，高边开关1由PMOS管Q1构成，PMOS管Q1的栅极、源极和漏极分别构成高边开关1的控制端、第一端和第二端。

在本实施例中，高边开关驱动电路2包括分压电路，分压电路的第一端分别与高边MOS管驱动电源100的输出端、保护开关控制电路3的第一端和高边开关1的第一端连接，分压电路的第二端与保护开关Q2的第一端连接，分压电路的输出端与高边开关1的受控端连接。具体地说，分压电路包括串联连接的电阻R3和电阻R4，电阻R3的第一端构成分压电路的第一端，电阻R4的第一端构成分压电路的第二端，电阻R3与电阻R4的共接点构成分压电路的输出端。电阻R3和电阻R4均具有分压、偏置的作用。

进一步地，高边开关驱动电路2包括加速电容C1，加速电容C1与电阻R4并联连接。加速电容C1能够加速PMOS管Q1的开通，防止PMOS管Q1经过线性区时间过长而损坏。

当高边MOS管驱动电源100的输出电压(驱动电压)欠压(小于前述的预设电压)时，稳压二极管ZD1未被击穿，处于断开状态，NPN三极管Q2和PMOS管Q1也处于关断状态，高边MOS管驱动电源100的输出电压不会传递到后级的高边MOS管驱动电路，起到欠压保护的作用。当高边MOS管驱动电源100软起动到一定程度、高边MOS管驱动电源100的输出电压足够高(大于等于前述的预设电压)时，稳压二极管ZD1被击穿，处于导通状态，NPN三极管Q2也随之导通，PMOS管Q1开通，高边MOS管驱动电源100的输出电压传递到后级(即Vo2后面)的高边MOS管驱动电路，即允许高边MOS管驱动电源的输出电压接入到后级的高边MOS管驱动电路，从而使得被保护的高边MOS管有足够高的驱动电压，避免在驱动电压不足时开通损坏。即本实用新型的欠压保护电路可以保证在高边MOS管驱动电源的电压不足时，不供给驱动电路，仅在电压幅值足够时供给驱动电路；避免了因高边MOS管驱动电源软起动、造成高边MOS管经过线性区时间过长而导致的损毁的问题。即，Vo1是未经欠压保护的驱动电源，其欠压时会损坏高边MOS管；而Vo2是经过本发明的欠压保护电路保护的驱动电源，Vo2这个驱动电源配合其后的驱动电路(图中未示出)去驱动高边MOS管(图中未示出)，Vo1欠压时，不会输出Vo2，这样就保护了被驱动的高边MOS管。前述的预设电压(即电压保护阈值)的大小由稳压二极管ZD1设定。

在其它的实施方式中，高边开关Q1可替换为PNP三极管，高边开关为PNP三极管时，PNP三极管的基极、发射极和集电极分别构成高边开关的受控端、第一端和第二端，和/或保护开关Q2可替换为NMOS管，保护开关为NMOS管时，NMOS管的栅极、漏极和源极分别构成保护开关的受控端、第一端和第二端。换句话说，高边开关Q1可选自PMOS管或者PNP三极管，保护开关Q2可选自NPN三极管或者NMOS管，共计四种组合，均可以实现前述功能。

在其它的实施方式中，过压保护元件ZD1可采用压敏电阻。

显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种适用于高边MOS管驱动电源的欠压保护电路，包括高边开关、高边开关驱动电路、保护开关和保护开关控制电路；

所述高边开关的第一端、所述高边开关驱动电路的第一端和所述保护开关控制电路的第一端分别连接高边MOS管驱动电源的输出端，所述高边开关的第二端用于连接高边MOS管驱动电路；

所述高边开关驱动电路的输出端与所述高边开关的受控端连接，所述高边开关驱动电路的第二端与所述保护开关的第一端连接；所述保护开关控制电路的输出端与所述保护开关的受控端连接，所述保护开关控制电路的第二端和所述保护开关的第二端分别连接所述高边MOS管驱动电源的输入端；

所述保护开关控制电路用于在所述高边MOS管驱动电源的输出电压低于预设电压时，控制所述保护开关断开，以使得所述高边开关被关断，在所述高边MOS管驱动电源的输出电压大于等于所述预设电压时，控制所述保护开关导通，以使得所述高边开关导通。

2.根据权利要求1所述的适用于高边MOS管驱动电源的欠压保护电路，其特征在于，所述保护开关控制电路包括过压保护元件、电阻R1和电阻R2；

所述过压保护元件的第一端与所述高边MOS管驱动电源的输出端连接，所述过压保护元件的第二端连接电阻R1的第一端与电阻R2的第一端的共接点，电阻R1的第二端分别连接所述高边MOS管驱动电源的输入端和所述保护开关的第二端，电阻R2的第二端连接所述保护开关的受控端；

所述过压保护元件用于在所述高边MOS管驱动电源的输出电压大于等于所述预设电压时短路至连接电阻R1的第一端与电阻R2的第一端的共接点，以使所述保护开关导通。

3.根据权利要求2所述的适用于高边MOS管驱动电源的欠压保护电路，其特征在于，所述过压保护元件为稳压二极管，所述稳压二极管的阴极和阳极分别构成该过压保护元件的第一端和第二端。

4.根据权利要求1所述的适用于高边MOS管驱动电源的欠压保护电路，所述高边开关为PMOS管或者PNP三极管，所述保护开关为NPN三极管或者NMOS管。

5.根据权利要求1所述的适用于高边MOS管驱动电源的欠压保护电路，所述保护开关为NPN三极管，所述NPN三极管的基极、集电极和发射极分别构成所述保护开关的受控端、第一端和第二端；或者，所述保护开关为NMOS管，所述NMOS管的栅极、漏极和源极分别构成所述保护开关的受控端、第一端和第二端。

6.根据权利要求1至5任意一项所述的适用于高边MOS管驱动电源的欠压保护电路，其特征在于，所述高边开关为PMOS管，所述PMOS管的栅极、源极和漏极分别构成所述高边开关的受控端、第一端和第二端；或者，所述高边开关为PNP三极管，所述PNP三极管的基极、发射极和集电极分别构成所述高边开关的受控端、第一端和第二端。

7.根据权利要求1所述的适用于高边MOS管驱动电源的欠压保护电路，其特征在于，所述高边开关驱动电路包括分压电路，所述分压电路的第一端分别与所述高边MOS管驱动电源的输出端、所述保护开关控制电路的第一端和所述高边开关的第一端连接，所述分压电路的第二端与所述保护开关的第一端连接，所述分压电路的输出端与所述高边开关的受控端连接。

8.根据权利要求7所述的适用于高边MOS管驱动电源的欠压保护电路，其特征在于，所述分压电路包括串联连接的电阻R3和电阻R4，电阻R3的第一端构成所述分压电路的第一端，电阻R4的第一端构成所述分压电路的第二端，电阻R3的第二端与电阻R4的第二端的共接点构成所述分压电路的输出端。

9.根据权利要求8所述的适用于高边MOS管驱动电源的欠压保护电路，其特征在于，所述高边开关为PMOS管，所述高边开关驱动电路包括加速电容C1，所述加速电容C1与电阻R4并联连接。

10.根据权利要求1所述的适用于高边MOS管驱动电源的欠压保护电路，其特征在于，所述高边MOS管驱动电源为浮地BOOST电路。