專利名稱：一種以mos管為高端開關的電路的輸出短路保護電路的制作方法
技術領域：
本申請涉及電路保護技術領域，尤其涉及一種以MOS管為高端開關的電路的輸出短路保護電路。
背景技術：
在以普通場效應管(M0S管)為高端開關的電路中，如圖1所示，MOS管Ql開啟時，源極和漏極之間導通、內阻很小，若此時作為輸出端的漏極短路到地，源漏極之間的電流將瞬間上升至較大值，導致MOS管Ql燒毀。雖然采用智能型帶保護的MOS管可以通過短路保護避免燒毀現象，但成本過高。

實用新型內容有鑒 于此，本申請目的在于提供一種以MOS管為高端開關的電路的輸出短路保護電路，以保證在低成本的前提下，解決輸出端短路到地時，作為高端開關的MOS管被燒毀的問題。為實現上述目的，本申請提供如下技術方案:一種以MOS管為高端開關的電路的輸出短路保護電路，所述以MOS管為高端開關的電路包括第一電阻R1、第二電阻R2、第一三極管Tl、穩壓二極管Dl和MOS管Ql ;所述第一電阻Rl的一端作為輸入端，另一端與所述第一三極管Tl的基極連接；所述第一三極管Tl的發射極接地，所述第一三極管Tl的集電極通過所述第二電阻R2分別與所述穩壓二極管Dl的陽極和所述MOS管Ql的柵極連接；所述穩壓二極管Dl的陰極和MOS管Ql的源極分別與電源連接；所述MOS管Ql的漏極作為輸出端；所述輸出短路保護電路包括第三電阻R3、第四電阻R4、第二三極管T2、第三三極管T3和電容Cl ;所述電容Cl的一端接地，另一端分別與所述第三電阻R3和第四電阻R4的一端連接；所述第三電阻R3的另一端接于所述第二三極管T2的基極，所述第四電阻R4的另一端接于所述第一三極管Tl的集電極；所述第二三極管T2的集電極接于所述穩壓二極管Dl的陽極，所述第二三極管T2的發射極接于所述第三三極管T3的集電極；所述第三三極管T3的基極接于所述MOS管Ql的漏極；所述第三三極管T3的發射極接于所述MOS管Ql的源極。優選地，所述輸出短路保護電路還包括第五電阻R5、第六電阻R6和第七電阻R7 ；所述第五電阻R5和第七電阻R7串聯接入所述MOS管Ql的源極和所述第三三極管T3的基極之間；所述第六電阻R6和第七電阻R7串聯接入所述MOS管Ql的漏極和所述第二三極管T2的基極之間。從上述的技術方案可以看出，本申請通過三極管、電阻和電容組成保護電路，接入上述以MOS管為高端開關的電路中，實現了輸出端短路接地時，將作為高端開關的MOS管關閉，避免了 MOS管被燒毀，實現了對MOS管的短路保護；同時，上述三極管、電阻等分立元件成本低廉，易于電路的實現。因此，本申請解決了現有技術的問題。
為了更清楚地說明本申請實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本申請的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。圖1為現有技術中以MOS管為聞端開關的電路結構圖；圖2為本申請實施例一提供的以MOS管為聞端開關的電路的輸出短路保護電路的結構圖；圖3為本申請實施例二提供的以MOS管為高端開關的電路的輸出短路保護電路的結構圖。
具體實施方式
下面將結合本申請實施例中的附圖,對本申請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申請一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本申請中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本申請保護的范圍。本申請實施例公開了一種以MOS管為高端開關的電路的輸出短路保護電路，以保證在低成本的前提下，解決輸出端短路到地時，作為高端開關的MOS管被燒毀的問題。本申請實施例一應用于以MOS管為高端開關的電路。參照圖2，該以MOS管為高端開關的電路包括第一電阻R1、第二電阻R2、第一三極管Tl、穩壓二極管Dl和MOS管Q1。其中，第一電阻Rl的一端作為輸入端，另一端與第一三極管Tl的基極連接；第一三極管Tl的發射極接地，第一三極管Tl的集電極通過第二電阻R2分別與穩壓二極管Dl的陽極和MOS管Ql的柵極連接；穩壓二·極管Dl的陰極和MOS管Ql的源極分別與電源連接；M0S管Ql的漏極作為輸出端。如圖2所示，本申請實施例一提供的以MOS管為高端開關的電路的輸出短路保護電路，由第三電阻R3、第四電阻R4、第二三極管T2、第三三極管T3和電容Cl組成。其中，電容Cl的一端接地，另一端分別與第三電阻R3和第四電阻R4的一端連接；第三電阻R3的另一端接于第二三極管T2的基極，第四電阻R4的另一端接于第一三極管Tl的集電極；第二三極管T2的集電極接于Dl的陽極，第二三極管T2的發射極接于第三三極管T3的集電極；第三三極管T3的基極接于MOS管Ql的漏極；第三三極管T3的發射極接于MOS管Ql的源極。上述實施例所述的電路工作原理如下:電路上電前，電容Cl處于飽和狀態，其兩端的電壓為電源電壓VBAT ；M0S管Ql關閉，其漏極為低電平，源極和漏極之間的電壓Umqssqi施加于第三三極管T3的基極和發射極之間，使第三三極管T3的基極和發射極之間導通，即電路未工作狀態下第三三極管T3處于開啟狀態；而由于第三三極管T3開啟、電容Cl兩端的電壓為電源電壓VBAT，第二三極管T2處于關閉狀態。正常上電后，輸入端輸入高電平，第一電阻Rl將第一三極管Tl開啟，使MOS管Ql的柵極通過第二電阻R2和第一三極管Tl接地，電位降低，MOS管Ql開啟；M0S管Ql開啟后，柵極電壓增高，Umossqi隨之減小，不能達到第三三極管T3的基射極開啟電壓(由第三三極管T3自身參數決定，一般為0.7V)，第三三極管T3關閉。同時，第一三極管Tl開啟后，電容Cl通過第一三極管Tl放電，電壓逐漸降低，第二三極管T2的基射極電壓增高，當第二三極管T2的基射極電壓增至基射極開啟電壓時，第二三極管T2開啟。而由于電容Cl放電造成的時延，第二三極管T2開啟時，第三三極管T3已關閉，故第二三極管T2與第三三極管T3之間不可導通，MOS管Ql的柵極電壓不會被拉高，MOS管Ql仍能保持開啟狀態。MOS管Ql開啟狀態下,其源漏極電壓UQ1=IQ1*RQi (Iqi為MOS管Ql的源漏極導通電流，Rqi為源漏極內阻)；第三三極管T3的基極與發射極之間的電壓UT3=UK5=IQ1*RQ1*(R5/(R5+R6))。當電路的輸出端卿MOS管Ql的漏極)短路接地時，MOS管Ql的源漏極電流Iqi急劇增加，Ut3隨之增加至(超過)第三三極管T3的基射極開啟電壓，第三三極管T3開啟；由于此時第二三極管T2也處于開啟狀態，故MOS管Ql的柵極電流被拉高至電源電壓VBAT，即MOS管Ql的柵極和源極電壓幾乎為零，MOS管Ql關閉，Iqi隨之消失，避免了 MOS管Ql被燒毀。MOS管Ql關閉后，電路處于自鎖狀態，只有排除輸出端短路故障、關閉輸入端，才能使電路各元件復位(第二三極管T2關閉、第三三極管T3開啟、電容Cl飽和)，進而重新上電、MOS管Ql開啟，電路恢復正常工作。由上述電路結構及工作過程可知，本申請實施例通過三極管、電阻和電容組成保護電路，接入上述以MOS管為高端開關的電路中，實現了輸出端短路接地時，將作為高端開關的MOS管關閉，避免了 MOS管被燒毀，實現了對MOS管的短路保護；同時，上述三極管、電阻等分立元件成本低廉，易于電路的實現。因此，本申請實施例解決了現有技術的問題。本申請實施例二應用于以MOS管為高端開關的電路。參照圖3，該以MOS管為高端開關的電路包括第一電阻R1、第二電阻R2、第一三極管Tl、穩壓二極管Dl和MOS管Q1。其中，第一電阻Rl的一端作為輸 入端，另一端與第一三極管Tl的基極連接；第一三極管Tl的發射極接地，第一三極管Tl的集電極通過第二電阻R2分別與穩壓二極管Dl的陽極和MOS管Ql的柵極連接；穩壓二極管Dl的陰極和MOS管Ql的源極分別與電源連接；M0S管Ql的漏極作為輸出端。如圖3所示，本申請實施例二提供的以MOS管為高端開關的電路的輸出短路保護電路，由第三電阻R3、第四電阻R4、第五電阻R5、第六電阻R6、第七電阻R7、第二三極管T2、第三三極管T3和電容Cl組成。其中，電容Cl的一端接地，另一端分別與第三電阻R3和第四電阻R4的一端連接；第三電阻R3的另一端接于第二三極管T2的基極，第四電阻R4的另一端接于第一三極管Tl的集電極，第二三極管T2的集電極接于Dl的陽極，第二三極管T2的發射極接于第三三極管T3的集電極。第五電阻R5和第七電阻R7串聯接入MOS管Ql的源極和第三三極管T3的基極之間，第六電阻R6和第七電阻R7串聯接入MOS管Ql的漏極和第二三極管T2的基極之間，即:第五電阻R5的一端接于MOS管Ql的源極，第六電阻R6的一端接于MOS管Ql的漏極,第五電阻R5的另一端和第六電阻R6的另一端共同接于第七電阻R7的一端，第七電阻R7的另一端接于第三三極管T3的基極。第三三極管T3的發射極接于MOS管Ql的源極。上述實施例所述的電路工作原理如下:[0026]電路上電前，電容Cl處于飽和狀態，其兩端的電壓為電源電壓VBAT ；M0S管Ql關閉，其漏極為低電平，第五電阻R5和第六電阻R6串聯電壓相當于電源電壓VBAT，第五電阻R5的分壓施加于第三三極管T3的基極和發射極之間(第七電阻R7為第三三極管T3的限流電阻，對第三三極管T3起保護作用，為簡化工作原理，以下描述忽略第七電阻R7的分壓)，使第三三極管T3的基極和發射極之間導通，即電路未工作狀態下第三三極管T3處于開啟狀態；而由于第三三極管T3開啟、電容Cl兩端的電壓為電源電壓VBAT，第二三極管T2處于關閉狀態。正常上電后，輸入端輸入高電平，第一電阻Rl將第一三極管Tl開啟，使MOS管Ql的柵極通過第二電阻R2和第一三極管Tl接地，電位降低，MOS管Ql開啟；M0S管Ql開啟后，柵極電壓增高，第五電阻R5的分壓不能達到第三三極管T3的基射極開啟電壓(由第三三極管T3自身參數決定，一般為0.7V)，第三三極管T3關閉。同時，第一三極管Tl開啟后，電容Cl通過第一三極管Tl放電，電壓逐漸降低，第二三極管T2的基射極電壓增高，當第二三極管T2的基射極電壓增至基射極開啟電壓時，第二三極管T2開啟。而由于電容Cl放電造成的時延，第二三極管T2開啟時，第三三極管T3已關閉，故第二三極管T2與第三三極管T3之間不可導通，MOS管Ql的柵極電壓不會被拉高，MOS管Ql仍能保持開啟狀態。MOS管Ql開啟狀態下,其源漏極電壓UQ1=IQ1*RQi (Iqi為MOS管Ql的源漏極導通電流，Rqi為源漏極內阻)；第三三極管T3的基極與發射極之間的電壓UT3=UK5=IQ1*RQ1*(R5/(R5+R6))。當電路的輸出端卿MOS管Ql的漏極)短路接地時，MOS管Ql的源漏極電流Iqi急劇增加，Ut3隨之增加至(超過)第三三極管T3的基射極開啟電壓，第三三極管T3開啟；由于此時第二三極管T2也處于開啟狀態，故MOS管Ql的柵極電流被拉高至電源電壓VBAT，即MOS管Ql的柵極和源極電壓幾乎為零，MOS管Ql關閉，Iqi隨之消失，避免了 MOS管Ql被燒毀。MOS管Ql關閉后，電路處于自鎖狀態，只有排除輸出端短路故障、關閉輸入端，才能使電路各元件復位(第二三極管T2關閉、第三三極管T3開啟、電容Cl飽和)，進而重新上電、MOS管Ql開啟，電路恢復正常工作。由上述電路結構及 工作過程可知，本申請實施例通過兩個三極管、四個電阻和一個電容組成保護電路，接入上述以MOS管為高端開關的電路中，實現了輸出端短路接地時，將作為高端開關的MOS管關閉，避免了 MOS管被燒毀，實現了對MOS管的短路保護；同時，上述三極管、電阻等分立元件成本低廉，易于電路的實現。另外，不同功率的MOS管所能承受的短路電流不同。由關系式UT3=UK5=IQ1*RQ1* (R5/(R5+R6))可知，通過調節第五電阻R5和第六電阻R6的相對大小，來調節短路電流的限值，即控制短路后MOS管Ql關閉時Iqi的大小，以適應不同功率的MOS管，克服了現有技術中智能型帶保護的MOS管不能用于輸出功率很大的電路的弊端。進一步的，上述所有實施例中，可通過調節第四電阻R4和電容Cl，來調節電路的短路時間；通過調節第二電阻R2，實現對MOS管Ql開啟時間的控制:第二電阻R2越小，MOS管Ql開啟時間越短、開啟越快。對所公開的實施例的上述說明，使本領域專業技術人員能夠實現或使用本申請。對這些實施例的多種修改對本領域的專業技術人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本申請的精神或范圍的情況下，在其它實施例中實現。因此，本申請將不會被限制于本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的 范圍。
權利要求1.一種以MOS管為高端開關的電路的輸出短路保護電路，其特征在于，所述以MOS管為高端開關的電路包括第一電阻R1、第二電阻R2、第一三極管Tl、穩壓二極管Dl和MOS管Ql ;所述第一電阻Rl的一端作為輸入端，另一端與所述第一三極管Tl的基極連接；所述第一三極管Tl的發射極接地，所述第一三極管Tl的集電極通過所述第二電阻R2分別與所述穩壓二極管Dl的陽極和所述MOS管Ql的柵極連接；所述穩壓二極管Dl的陰極和MOS管Ql的源極分別與電源連接；所述MOS管Ql的漏極作為輸出端； 所述輸出短路保護電路包括第三電阻R3、第四電阻R4、第二三極管T2、第三三極管T3和電容Cl ;所述電容Cl的一端接地，另一端分別與所述第三電阻R3和第四電阻R4的一端連接；所述第三電阻R3的另一端接于所述第二三極管T2的基極，所述第四電阻R4的另一端接于所述第一三極管Tl的集電極；所述第二三極管T2的集電極接于所述穩壓二極管Dl的陽極，所述第二三極管T2的發射極接于所述第三三極管T3的集電極；所述第三三極管T3的基極接于所述MOS管Ql的漏極；所述第三三極管T3的發射極接于所述MOS管Ql的源極。
2.根據權利要求1所述的輸出短路保護電路，其特征在于，所述輸出短路保護電路還包括第五電阻R5、第六電阻R6和第七電阻R7 ;所述第五電阻R5和第七電阻R7串聯接入所述MOS管Ql的源極和所述第三三極管T3的基極之間；所述第六電阻R6和第七電阻R7串聯接入所 述MOS管Ql的漏極和所述第二三極管T2的基極之間。
專利摘要本申請公開了一種以MOS管為高端開關的電路的輸出短路保護電路，所述以MOS管為高端開關的電路包括第一電阻R1、第二電阻R2、第一三極管T1、穩壓二極管D1和MOS管Q1；所述輸出短路保護電路包括第三電阻R3、第四電阻R4、第二三極管T2、第三三極管T3和電容C1；C1的一端接地，另一端分別與R3和R4的一端連接；R3的另一端接于T2的基極，R4的另一端接于T1的集電極；T2的集電極接于D1的陽極，發射極接于T3的集電極；T3的基極接于Q1的漏極；T3的發射極接于Q1的源極。本申請通過三極管、電阻和電容組成保護電路，當輸出端短路接地時，將MOS管關閉，避免了MOS管被燒毀，解決了現有技術的問題。
文檔編號H03K17/08GK203119854SQ201320142109
公開日2013年8月7日 申請日期2013年3月26日 優先權日2013年3月26日
發明者賈春冬 申請人:北京經緯恒潤科技有限公司