[發明專利]一種類晶閘管過流保護電路及過流保護方法

在審

• 申請號: 201810732744.0
• 申請日: 2018-07-05
• 公開（公告）號: CN108880516A
• 公開（公告）日: 2018-11-23
• 發明（設計）人: 蘇斌;劉建紅;張冰鋒
• 申請（專利權）人: 西安微電子技術研究所
• 主分類號: H03K17/082
• 分類號: H03K17/082
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 張弘

本發明提供了一種類晶閘管過流保護電路及過流保護方法，包括驅動輸入端、類晶閘管保護電路、VDMOS管M及采樣反饋電路；保護結構是通過一個類晶閘管結構實現的，具體為一個PNP、一個NPN的管子連接構成，如線路圖所示(T1、T2)。當負載電流過大時，采樣電阻上會產生較大的電壓，會導致類晶閘管結構導通。類晶閘管結構導通之后，即使斷掉控制信號，它還是持續導通的。類晶閘管結構導通后拉低VDMOS管柵源電壓，使VDMOS管關閉。該設計具有觸發電壓低、維持電流小，短路保護時電流過沖小、結構形式簡單，易于集成，電路靈活等優點。

技術領域

本發明涉及半導體混合集成電路設計技術，具體涉及一種類晶閘管過流保護電路及過流保護方法。

背景技術

通用電路固體繼電器、開關電路及點火驅動控制系統需要對輸出回路的電流進行限制以保證其工作的有效性和可靠性，因此需要設計具有過流保護功能的結構來實現對輸出回路的保護，以保證各種儀器設備安全可靠運行。傳統晶閘管電路的過流保護功能實現方式是將晶閘管串入輸出回路中進行過流保護，輸出的大電流流經晶閘管并且晶閘管的工作需要足夠的維持電流。由于固體繼電器、開關電路等需要在基本維持原有尺寸封裝的基礎上擴展過流保護功能，就要求過流/短路保護部分的結構具有簡單、有效、通用、可靠、維持電流小等特點，因此傳統的過流保護技術不能滿足使用要求。

傳統晶閘管過流保護電路的技術實現方式存在以下缺點：

1、晶閘管的維持電流較大。

傳統晶閘管是一種大功率半導體器件，一般用在較高電壓和較大電流的情況，尺寸較大，需要的維持電流較大。隨著對開關電路小型化、輕量化、保護功能化的要求，需要結構簡單且驅動要求低的電路結構進行厚膜集成，可作為通用集成的保護結構推廣到電路中，因此傳統晶閘管作為保護電路不易集成在小尺寸電路中。

2、過流/短路保護功能的實現依靠保險絲，反應時間較長。

傳統過流/短路保護功能的實現均依靠保險絲，當輸出回路電流達到設置的過流電流時，保險絲自身熔斷，從而切斷電流，保護電路的安全運行。但反應時間較長，需重新手動更換保險絲，對于電路來說可操作性差。

發明內容

本發明所要解決的問題是：采用基于厚膜工藝的混合集成電路設計技術，提供了一種類晶閘管過流保護電路及過流保護方法，對過流保護進行小型化集成；通過線路設計實現可狀態鎖定的過流/短路保護功能；降低對前級驅動能力的要求，使過流保護結構可用于不同的系統中。

為了達到以上目的，本發明采取如下技術方案予以實現：

一種類晶閘管過流保護電路，包括驅動輸入端、類晶閘管保護電路、VDMOS管M及采樣反饋電路；所述的類晶閘管保護電路包括NPN三極管T1和PNP三極管T2，所述的采樣反饋電路包括采樣電阻R0；

驅動輸入端的一側與VDMOS管M的柵極連接，源級與電源連接，漏極連接采樣電阻R0的一端；PNP三極管T2的發射極與VDMOS管M的柵極連接，PNP三極管T2的基極與NPN三極管T1的集電極連接，PNP三極管T2的基極與NPN三極管T1的發射極均與電阻R2的一端連接，電阻R2的另一端與VDMOS管M的漏極連接；NPN三極管T1的發射極與電阻R1的一端連接，PNP三極管T2的基極與電容C1一側連接；電容C1另一側、電阻R1另一端及采樣電阻R0另一端均與驅動輸入端的另一側連接；采樣電阻R0與接地之間串聯有負載電阻RL。

所述的采樣電阻R0的阻值范圍為1毫歐到10歐。

一種類晶閘管過流保護電路的過流保護方法，包括以下步驟：