[發明專利]一種芯片過流保護電路及方法

在審

• 申請號: 202011635957.5
• 申請日: 2020-12-31
• 公開（公告）號: CN114696299A
• 公開（公告）日: 2022-07-01
• 發明（設計）人: 姚維;代云啟;房后林
• 申請（專利權）人: 科大國盾量子技術股份有限公司
• 主分類號: H02H7/20
• 分類號: H02H7/20;H02H9/02;H02H3/08
• 代理公司: 合肥市浩智運專利代理事務所(普通合伙) 34124
• 代理人: 鄭浩

一種芯片過流保護電路及方法，屬于過流保護技術領域，解決如何設計一種限流閾值電壓跟隨功率MOS管輸出電壓動態調節的芯片過流保護電路的問題；電流檢測單元實時檢測目標芯片的工作電流送入限流閾值自適應反饋單元，限流閾值自適應反饋單元輸出的信號用于實時控制功率MOS管的工作狀態，通過限流閾值自適應反饋單元實時設置限流閾值電壓Vth，在過流事件觸發后，通過反饋原理動態調節限流閾值電壓Vth，使最后的故障電路的電流被限定在更低值，及時保護目標芯片；故障電路的電流被限定在更低值還可以保護功率MOS管不會因持續過熱而損壞，從而大大提高電路可靠性，可以應用于大電流和小電流電路過流保護方案，應用范圍廣。

技術領域

本發明屬于過流保護技術領域，具體涉及一種芯片過流保護電路及方法。

背景技術

當目標芯片上通過的電流過大，即出現過流現象時，目標芯片極易被損壞。所以當對目標芯片的可靠性要求較高時，一般會采取過流保護措施。目標芯片的輸出功率大，自身發熱大，過流容易損壞芯片；特別是一些高帶寬的高性能目標芯片，價格昂貴，為了避免損失，電路設計師需要對目標芯片進行保護設計。

現有技術中，申請號為CN201710282788.3、公開日期為2017年8月22 日的中國發明專利申請《過流保護電路和過流保護方法》提供了一種過流保護電路和過流保護方法，以保證保護電路快速性的同時提高電路的抗干擾能力。該技術方案中包含有采樣電路和比較電路。通過采樣電路輸出的電壓與預設值比較，以確定被保護電路部件是否出現過流現象。通過調整相關電阻的比例關系調整過流保護值，或者通過調整預設比較值的大小調整過流保護值。但是當需要調整過流保護值時，該調整方法不夠靈活。申請號為201711091467.1、公開日期為2018年5月1日的中國發明專利申請《過流保護電路》提供了一種過流保護電路，以解決過流保護電路可靠性低的問題。但是該方案中用到的常開開關和常閉開關成本較高，且該過流保護電路適用于大功率的環境。

因此，如何解決現有技術中過流保護電路存在的“限流閾值通常為固定值，即使調整也無法做到動態跟隨調整，保護效果有限；應用于大功率場景，不適合用于弱電、小功率的場景；且所用保護電路成本較高”的缺點成為當務之急。

發明內容

本發明的目的在于設計一種限流閾值電壓跟隨功率MOS管輸出電壓動態調節的芯片過流保護電路。

本發明是通過以下技術方案解決上述技術問題的：

一種芯片過流保護電路，應用于目標芯片(7)，包括：功率MOS管(1)、電流檢測單元(2)、限流閾值自適應反饋單元(3)、遲滯比較單元(4) 以及直流供電電源(5)；功率MOS管(1)的漏極接直流供電電源(5)，功率MOS管(1)的源極接電流檢測單元(2)的輸入端，功率MOS管(1) 的柵極連接到限流閾值自適應反饋單元(3)的輸出端；限流閾值自適應反饋單元(3)的一個輸入端連接在功率MOS管(1)的源極，限流閾值自適應反饋單元(3)的另一個輸入端與電流檢測單元(2)的一個輸出端連接，電流檢測單元(2)的另一個輸出端與目標芯片(7)連接；如果目標芯片 (7)工作電流過大，通過電流檢測單元(2)和限流閾值自適應反饋單元 (3)組成的反饋網絡，控制功率MOS管(1)的漏極和源極間的導通電阻增大，從而增大漏極和源極間的電壓，達到降低目標芯片(7)電壓的目的。

電流檢測單元(2)實時檢測目標芯片(7)的工作電流送入限流閾值自適應反饋單元(3)，限流閾值自適應反饋單元(3)輸出的信號用于實時控制功率MOS管(1)的工作狀態，通過限流閾值自適應反饋單元(3)實時設置限流閾值電壓Vth，在過流事件觸發后，通過反饋原理動態調節限流閾值電壓Vth，使最后的故障電路的電流被限定在更低值，及時保護目標芯片(7)；故障電路的電流被限定在更低值還可以保護功率MOS(1)管不會因持續過熱而損壞，從而大大提高電路可靠性，可以應用于大電流和小電流電路過流保護方案，應用范圍廣。