专利名称：一种以mos管为低端开关的电路的输出短路保护电路的制作方法
技术领域：
本申请涉及电路保护技术领域，尤其涉及一种以MOS管为低端开关的电路的输出短路保护电路。
背景技术：
在以普通场效应管(M0S管)为低端开关的电路中，如图1所示，MOS管Ql开启时，源极和漏极之间导通、内阻很小，若此时作为输出端的漏极短路到电源，源漏极之间的电流将瞬间上升至较大值，导致MOS管Ql烧毁。虽然采用智能型带保护的MOS管可以通过短路保护避免烧毁现象，但成本过高。
实用新型内容有鉴于此，本申请目的在于提供一种以MOS管为低端开关的电路的输出短路保护电路，以保证在低成本的前提下，解决输出端短路到电源时，作为低端开关的MOS管被烧毁的问题。为实现上述目的，本申请提供如下技术方案:一种以MOS管为低端开关的电路的输出短路保护电路，所述以MOS管为低端开关的电路包括第一电阻Rl和MOS管Ql ;所述第一电阻Rl的一端与所述MOS管Ql的栅极连接，所述第一电阻Rl的另一端作为输入端；所述MOS管Ql的漏极作为输出端，且与电源连接，所述MOS管Ql的源极接地；
所述输出短路保护电路包括第二电阻R2、第三电阻R3、第一三极管Tl、第二三极管T2和电容Cl ;所述电容Cl的一端接地，另一端分别与所述第二电阻R2和第三电阻R3的一端连接；所述第二电阻R2的另一端与所述输入端连接，所述第三电阻R3的另一端接于所述第一三极管Tl的基极，所述第一三极管Tl的集电极接于所述MOS管Ql的栅极；所述第二三极管T2的集电极接于所述第一三极管Tl的发射极；所述第二三极管T2的基极接于所述MOS管Ql的漏极；所述第二三极管T2的发射极接于所述MOS管Ql的源极。优选地，所述输出短路保护电路还包括第四电阻R4、第五电阻R5和第六电阻R6 ；所述第四电阻R4和第六电阻R6串联接入所述MOS管Ql的漏极和所述第二三极管T2的基极之间；所述第五电阻R5和第六电阻R6串联接入所述MOS管Ql的源极和所述第二三极管T2的基极之间。从上述的技术方案可以看出，本申请通过三极管、电阻和电容组成保护电路，接入以MOS管为低端开关的电路中，实现了输出端短路到电源时，将作为低端开关的MOS管关闭，避免了 MOS管被烧毁，实现了对MOS管的短路保护；同时，上述三极管、电阻等分立元件成本低廉，易于电路的实现。因此，本申请实施例解决了现有技术的问题。
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为现有技术中以MOS管为低端开关的电路结构图；图2为本申请实施例一提供的以MOS管为低端开关的电路的输出短路保护电路的结构图；图3为本申请实施例二提供的以MOS管为低端开关的电路的输出短路保护电路的结构图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图,对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。本申请实施例公开了 一种以MOS管为低端开关的电路的输出短路保护电路，以保证在低成本的前提下，解决输出端短路到电源时，作为低端开关的MOS管被烧毁的问题。本申请实施例一应用于以MOS管为低端开关的电路。参照图2，该以MOS管为低端开关的电路包括第一电阻Rl和MOS管Ql。其中，第一电阻Rl的一端与MOS管Ql的栅极连接，第一电阻Rl的另一端作为该以MOS管为低端开关的电路的输入端；M0S管Ql的漏极作为输出端，且与电源连接，MOS管Ql的源极接地。如图2所示，本申请实施例一提供的以MOS管为低端开关的电路的输出短路保护电路，由第二电阻R2、第三电阻R3、第一三极管Tl、第二三极管T2和电容Cl组成。其中，电容Cl的一端接地，另一端分别与第二电阻R2和第三电阻R3的一端连接；第二电阻R2的另一端与上述输入端连接，第三电阻R3的另一端接于第一三极管Tl的基极,第一三极管Tl的集电极接于MOS管Ql的栅极；第二三极管T2的集电极接于第一三极管Tl的发射极；所述第二三极管T2的基极接于所述MOS管Ql的漏极；第二三极管T2的发射极接于MOS管Ql的源极。上述实施例所述的电路工作原理如下:电路上电前，第一三极管Tl关闭、电容Cl未充电、MOS管Ql关闭，其漏极为高电平，源极和漏极之间的电压Uqi施加于第二三极管T2的基极与发射极之间，使第二三极管T2的基极和发射极之间导通，即电路未工作状态下第二三极管T2处于开启状态。正常上电后，输入端输入高电平，MOS管Ql的栅极电压随之被拉高，MOS管Ql开启，漏极电压(即输出电压)降低，Uqi不能达到第二三极管T2的基射极开启电压(由第二三极管T2自身参数而定，一般为0.7V)，第二三极管T2关闭。同时，电容Cl通过第二电阻R2充电，电容Cl两端的电压升高，第一三极管Tl的基射极电压也随之升高，当第一三极管Tl的基射极电压升高至第一三极管Tl的基射极开启电压时，第一三极管Tl开启。由于电容Cl充电造成的时延，第一三极管Tl开启时，第二三极管T2已关闭，故第一三极管Tl和第二三极管T2不会同时开启，第一三极管Tl和第二三极管T2之间不能形成电流通路，MOS管Ql的栅极电压不会被拉低，MOS管Ql能保持开启状态。[0020]MOS管Ql开启状态下，其源漏极电压UQ1=IQ1*RQ1 (Iqi为MOS管Ql的源漏极导通电流，Rqi为源漏极内阻)，即第二三极管T2的基极与发射极之间的电压UT2=UK5=IQ1*RQ1。Ut2=UE5=Iqi*Rqi*(R5/(R4+R5))当电路的输出端(即MOS管Ql的漏极)短路到电源时，MOS管Ql的源漏极电流Iqi急剧增加，Ut2随之增加至(超过)第二三极管T2的基射极开启电压，第二三极管T2开启；由于此时第一三极管Tl也处于开启状态，故MOS管Ql的栅极通过第一三极管Tl和第二三极管T2接地，即MOS管Ql的栅极和源极电压几乎为零，MOS管Ql关闭，Iqi随之消失，避免了MOS管Ql被烧毁。MOS管Ql关闭后，电路处于自锁状态，只有排除输出端短路故障、关闭输入端，才能使电路各元件复位(第一三极管Tl关闭、第二三极管T2开启、电容Cl未充电)，进而重新上电、MOS管Ql开启，电路恢复正常工作。由上述电路结构及工作过程可知，本申请实施例通过三极管、电阻和电容组成保护电路，实现了输出端短路到电源时，将作为低端开关的MOS管关闭，避免了 MOS管被烧毁，实现了对MOS管的短路保护；同时，上述三极管、电阻等分立元件成本低廉，易于电路的实现。因此，本申请实施例解决了现有技术的问题。本申请实施例二应用于以MOS管为低端开关的电路。参照图3，该以MOS管为低端开关的电路包括第一电阻Rl和MOS管MOS管Q1。其中，第一电阻Rl的一端与MOS管Ql的栅极连接，第一电阻Rl的另一端作为该以MOS管为低端开关的电路的输入端；M0S管Ql的漏极作为输出端，且与电源连接，MOS管Ql的源极接地。如图3所示，本申请实施例二提供的以MOS管为低端开关的电路的输出短路保护电路，由第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第一三极管Tl、第二三极管T2和电容Cl组成。其中，电容Cl的一端接地，另一端分别与第二电阻R2和第三电阻R3的一端连接；第二电阻R2的另一端与上述输入端连接，第三电阻R3的另一端接于第一三极管Tl的基 极，第一三极管Tl的集电极接于MOS管Ql的栅极，第一三极管Tl的发射极接于第二三极管T2的集电极。第四电阻R4和第六电阻R6串联接入MOS管Ql的漏极和第二三极管T2的基极之间，第五电阻R5和第六电阻R6串联接入MOS管Ql的源极和第二三极管T2的基极之间，即:第四电阻R4的一端接于MOS管Ql的漏极，另一端分别与第五电阻R5的一端和第六电阻R6的一端连接；第五电阻R5的另一端接于MOS管Ql的源极；第六电阻R6的另一端接于第二三极管T2的基极。上述实施例所述的电路工作原理如下:电路上电前，第一三极管Tl关闭、电容Cl未充电、MOS管Ql关闭，其漏极为高电平，第四电阻R4和第五电阻R5串联电压相当于电源电压VBAT，第五电阻R5的分压施加于第二三极管T2的基极与发射极之间(第六电阻R6为第二三极管T2的限流电阻，对第二三极管T2起保护作用，为简化工作原理，以下描述忽略第六电阻R6的分压)，使第二三极管T2的基极和发射极之间导通，即电路未工作状态下第二三极管T2处于开启状态。正常上电后，输入端输入高电平，MOS管Ql的栅极电压随之被拉高，MOS管Ql开启，漏极电压(即输出电压)降低，第五电阻R5的分压不能达到第二三极管T2的基射极开启电压(由第二三极管T2自身参数而定，一般为0.7V)，第二三极管T2关闭。同时，电容Cl通过第二电阻R2充电，电容Cl两端的电压升高，第一三极管Tl的基射极电压也随之升高，当第一三极管Tl的基射极电压升高至第一三极管Tl的基射极开启电压时，第一三极管Tl开启。由于电容Cl充电造成的时延，第一三极管Tl开启时，第二三极管T2已关闭，故第一三极管Tl和第二三极管T2不会同时开启，第一三极管Tl和第二三极管T2之间不能形成电流通路，MOS管Ql的栅极电压不会被拉低，MOS管Ql能保持开启状态。MOS管Ql开启状态下，其源漏极电压UQ1=IQ1*RQi (Iqi为MOS管Ql的源漏极导通电流，Rqi为源漏极内阻)；第二三极管T2的基极与发射极之间的电压UT2=UK5=IQ1*RQ1*(R5/(R4+R5))。当电路的输出端卿MOS管Ql的漏极)短路到电源时，MOS管Ql的源漏极电流Iqi急剧增加，Ut2随之增加至(超过)第二三极管T2的基射极开启电压，第二三极管T2开启；由于此时第一三极管Tl也处于开启状态，故MOS管Ql的栅极通过第一三极管Tl和第二三极管T2接地，即MOS管Ql的栅极和源极电压几乎为零，MOS管Ql关闭，Iqi随之消失，避免了MOS管Ql被烧毁。MOS管Ql关闭后，电路处于自锁状态，只有排除输出端短路故障、关闭输入端，才能使电路各元件复位(第一三极管Tl关闭、第二三极管T2开启、电容Cl未充电)，进而重新上电、MOS管Ql开启，电路恢复正常工作。由上述电路结构及工作过程可知，本申请实施例通过两个三极管、四个电阻和一个电容，实现了输出端短路到电源时，将作为低端开关的MOS管关闭，避免了 MOS管被烧毁，实现了对MOS管的短路保护；同时，上述三极管、电阻等分立元件成本低廉，易于电路的实现。另外，不同功率的MOS管所能承受的短路电流不同。由关系式UT2=UK5=IQ1*RQ1* (R5/(R4+R5))可知，通过调节第四电阻R4和第五电阻R5的相对大小，来调节短路电流的限值，即控制短路情况下MOS管Ql关闭时Iqi的大小，以适应不同功率的MOS管，克服了现有技术中智能型带保护的MOS管不能用于输出功率很大的电路的弊端。[0032]对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
权利要求1.一种以MOS管为低端开关的电路的输出短路保护电路，其特征在于，所述以MOS管为低端开关的电路包括第一电阻Rl和MOS管Ql ;所述第一电阻Rl的一端与所述MOS管Ql的栅极连接，所述第一电阻Rl的另一端作为输入端；所述MOS管Ql的漏极作为输出端，且与电源连接，所述MOS管Ql的源极接地； 所述输出短路保护电路包括第二电阻R2、第三电阻R3、第一三极管Tl、第二三极管T2和电容Cl ;所述电容Cl的一端接地，另一端分别与所述第二电阻R2和第三电阻R3的一端连接；所述第二电阻R2的另一端与所述输入端连接，所述第三电阻R3的另一端接于所述第一三极管Tl的基极，所述第一三极管Tl的集电极接于所述MOS管Ql的栅极；所述第二三极管T2的集电极接于所述第一三极管Tl的发射极；所述第二三极管T2的基极接于所述MOS管Ql的漏极；所述第二三极管T2的发射极接于所述MOS管Ql的源极。
2.根据权利要求1所述的输出短路保护电路，其特征在于，所述输出短路保护电路还包括第四电阻R4、第五电阻R5和第六电阻R6 ;所述第四电阻R4和第六电阻R6串联接入所述MOS管Ql的漏极和所述第二三极管T2的基极之间；所述第五电阻R5和第六电阻R6串联接入所述M OS管Ql的源极和所述第二三极管T2的基极之间。
专利摘要本申请公开了一种以MOS管为低端开关的电路的输出短路保护电路，包括第二电阻R2、第三电阻R3、第一三极管T1、第二三极管T2和电容C1；电容C1的一端接地，另一端分别与第二电阻R2和第三电阻R3的一端连接；第二电阻R2的另一端与输入端连接，第三电阻R3的另一端接于第一三极管T1的基极，第一三极管T1的集电极接于MOS管Q1的栅极；第二三极管T2的集电极接于第一三极管T1的发射极；第二三极管T2的基极接于MOS管Q1的漏极；第二三极管T2的发射极接于MOS管Q1的源极。本申请通过三极管、电阻和电容组成保护电路，成本低廉，且实现了输出端短路到电源时，将MOS管关闭，避免了MOS管被烧毁。
文档编号H03K17/08GK203119853SQ20132014205
公开日2013年8月7日 申请日期2013年3月26日 优先权日2013年3月26日
发明者贾春冬 申请人:北京经纬恒润科技有限公司