专利名称：一种输出短路检测电路的制作方法
技术领域：
本发明涉及集成电路领域的一种输出短路检测电路。
背景技术：
众所周知，驱动功率负载的驱动电路，其通常由一个上拉器件，即第一 NMOS管NI和一个下拉器件，即第二 NMOS管N2构成，两个驱动器件各自需要一个输出短路检测电路，以防止输出短路烧毁器件。为提高驱动效率，上拉器件和下拉器件往往都采用内阻较低的NMOS管。第一 NMOS管NI由于其特殊的电路结构，会工作在饱和区驱动模式和线性区驱动模式两种驱动模式。对于第一 NMOS管NI，传统的短路检测电路单纯针对其线性区驱动模式下进行设计，往往导致其饱和区驱动模式下检测失效。因此，现有的输出短路检测电路已越来越不能满足用户的需要。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术的不足，提供一种输出短路检测电路，其不仅能在驱动电路处于线性区驱动模式时对驱动电路进行短路检测，还能在驱动电路处于饱和区驱动模式时对驱动电路进行短路检测。实现上述目的的技术方案是:一种输出短路检测电路，包括检测模块和比较模块，用于对驱动电路的输出短路进行检测，该驱动电路由漏极接电源端VDD的第一 NMOS管NI和源极接接地端VSS的第二 NMOS管N2串联而成，输出驱动输出信号Vtv ；所述的检测模块由连接电源端VDD的检测电阻R1、第三NMOS管N3，以及与所述第一 NMOS管NI的源极连接的反馈电阻R2串联而成；所述第三NMOS管N3的源极接所述的反馈电阻R2，漏极接所述的检测电阻R1，所述第三NMOS管N3的栅极接所述第一 NMOS管NI的栅极，接收上拉栅压信号Vhs ；在所述第一 NMOS管NI处于饱和区驱动模式时，所述驱动输出信号Vtv在所述反馈电阻R2上的分压为反馈电压信号Vde，所述驱动输出信号Vdiv在所述检测电阻Rl上的分压为检测信号Vsm;所述比较模块连接所述第三NMOS管N3的漏极，接收所述检测信号Vsen ;所述比较模块接收参考电压信号Vref ;当所述检测信号Vsm的电位低于所述参考电压信号Vref的电位时，所述比较模块输出高电平的指示信号Vs。。进一步的，所述比较模块包括:第一 PMOS管P1、第二 PMOS管P2、第四NMOS管N4、第五NMOS管N5、偏置电阻R3 ；所述偏置电阻R3的一端接电源端VDD，另一端接所述第一PMOS管Pl的源极，所述第四NMOS管N4的源极接接地端VSS，漏极接所述第一 PMOS管Pl的漏极；所述第二 PMOS管P2的源极与所述第三NMOS管N3的漏极连接，接收所述检测信号Vsen,所述第五NMOS管N5的源极接接地端VSS，漏极接所述第二 PMOS管P2的漏极；
所述第四NMOS管N4的栅极和所述第五NMOS管N5的栅极连接，接收偏置电压Vbias,所述第一 PMOS管Pl的栅极连接所述第二 PMOS管P2的栅极和漏极，使所述第一 PMOS管Pl和所述第二 PMOS管P2构成源极输入的共栅差分对，使所述偏置电阻R3上生成参考
电压信号Vref ;当所述检测信号Vsm的电位低于所述参考电压信号VMf的电位时，所述第四NMOS管N4的漏极输出高电平的指示信号Vs。。进一步的，所述的比较模块还包括电容Cl，所述电容Cl的一端接电源端VDD，另一端同时连接所述第一 PMOS管Pl的栅极，所述第二 PMOS管P2的栅极，以及所述第二 PMOS管P2的漏极，所述电容Cl通过由所述第二 PMOS管P2的漏极输出的充电信号Vdl进行充电。由于采用了本发明的一种驱动输出短路检测电路的技术方案，即在检测模块中增加一个与第一 NMOS管NI源极和第三NMOS管N3源极连接的反馈电阻R2的技术方案。本发明其技术效果是:反馈电阻R2起到局部负反馈的作用，当所述第一 NMOS管NI处于饱和区驱动模式时，所述反馈电阻R2上生成一个反馈电压信号Vde。使所述反馈电阻R2上产生压降，进而使第三NMOS管N3的栅源电压下降，防止了检测信号Vsm电位的降低，因此本发明的一种输出短路检测电路，不仅能在驱动电路处于线性区驱动模式时对驱动电路进行短路检测，还能在驱动电路处于饱和区驱动模式时对驱动电路进行短路检测而不发生检测失效。
图1是本发明的一种输出短路检测电路的最佳实施例的电路图。
具体实施例方式请参阅图1，本发明的发明人为了能更好地对本发明的技术方案进行理解，下面通过具体地实施例，并结合附图进行详细地说明:如图1所示，本实施例中，集成电路中用于驱动功率负载的驱动电路，包括相互串联的第一 NMOS管NI和第二 NMOS管N2。第一 NMOS管NI的漏极接电源端VDD，第二 NMOS管N2的漏极接第一 NMOS管NI的源极，第二 NMOS管N2的源极接接地端VSS。其中第一 NMOS管NI为上拉器件,第二 NMOS管N2为下拉器件,该驱动电路输出的驱动输出信号Vtov从第一 NMOS管NI的源极或第二 NMOS管N2的漏极输出以驱动功率负载。本发明的一种驱动输出短路检测电路，包含检测模块101和比较模块102，其中，检测模块101是与上拉器件，即第一 NMOS管NI并联的，包括依次串联的检测电阻R1，第三NMOS管N3和反馈电阻R2。检测电阻Rl的一端连接电源端VDD，检测电阻Rl的另一端接第三NMOS管N3的漏极。反馈电阻R2的一端接第三NMOS管N3的源极，反馈电阻R2的另一端连接第一 NMOS管NI的源极。第三NMOS管N3的栅极连接第一 NMOS管NI的栅极。比较模块102包括第一 PMOS管P1、第二 PMOS管P2、第四NMOS管N4、第五NMOS管N5、偏置电阻R3、电容Cl。偏置电阻R3的一端连接电源端VDD，另一端连接第一 PMOS管Pl的源极，第四NMOS管N4的漏极接第一 PMOS管Pl的漏极，第四匪OS管N4的源极连接接地端VSS。
第二 PMOS管P2的源极接第三NMOS管N3的漏极，第二 PMOS管P2的漏极接第五NMOS管N5的漏极，第五NMOS管N5的源极接接地端VSS。电容Cl的一端接电源端VDD，另一端同时连接第一 PMOS管Pl的栅极，第二 PMOS管P2的栅极，以及第二 PMOS管P2的漏极。外部控制电路(图中未显示)的输入端连接第一PMOS管Pl的漏极或第四NMOS管的漏极，接收第一 PMOS管Pl输出的指示信号Vs。，所述外部控制电路的输出端连接第一 NMOS管NI的栅极，并向第一 NMOS管NI的栅极输出上拉栅压信号Vhs，控制第一 NMOS管NI的通断。本发明的工作原理如下:第一 NMOS管NI和第二 NMOS管N2分别在上拉栅压信号Vhs和下拉栅压信号Vls的控制下轮流导通，驱动第一 NMOS管NI的源极或第二 NMOS管N2的漏极输出驱动输出信号Vdrv，以驱动功率负载(图中未不)。在驱动输出信号Vtov的作用下,该功率负载上生成驱动电流。此时，由于该功率负载的电感作用，驱动电流不会突变。若第二 NMOS管N2导通，驱动电流完全来自于第二 NMOS管N2的源极流向漏极的电流，此时驱动电流的绝对值逐渐减小。当第一 NMOS管NI导通时，由于第二 NMOS管N2的漏极与衬底间寄生二极管的耦合效应，该功率负载上的驱动电流分为两部分:一部分仍来自于由第二NMOS管N2的源极流向漏极的电流，该部分电流绝对值逐渐减小；另一部分来自于第一NMOS管NI的漏极流向源极的电流，该部分电流绝对值逐渐增加。此时驱动输出信号Vtv的电位比接地端VSS的电位低一个二极管正向导通压降，因此第一 NMOS管NI处于饱和区驱动模式。当由第二 NMOS管N2的源极流向漏极的电流的绝对值减小到零时，驱动电流全部来自于由第一 NMOS管NI的漏极流向源极的电流，该驱动电路输出的驱动输出信号Vto的电位逐渐上升，最终接近电源端VDD的电位，此时第一 NMOS管NI处于线性区驱动模式。当第一 NMOS管NI处于线性区驱动模式时，第一 NMOS管NI通过上拉栅压信号Vhs检测第三NMOS管N3是否导通，同时驱动输出信号Vtv在检测电阻Rl上产生一个分压，该分压即为用于检测驱动电路是否输出短路的检测信号Vsm。比较模块102中的第二 PMOS管P2的源极接受该检测信号Vsen,第一 PMOS管Pl的源极接受参考电压信号VMf，由于第二 PMOS端P2的栅极和第一 PMOS管Pl的栅极是连接的，因此比较模块102可以通过比较参考电压信号VMf的电位和检测信号Vsm的电位，来判断检测信号Vsm的电位是否低于设计阈值，进而判断驱动输出信号Vtev的电位是否低于阈值。若驱动电路出现输出短路，驱动输出信号Vtv的电位会低于设计阈值，相应地检测信号Vsen的电位低于参考电压信号Vref的电位。当比较模块102检测到检测信号Vsen的电位的绝对值低于参考电压信号Vref的电位的绝对值时，从第一 PMOS管Pl漏极或者第四NMOS管N4的漏极输出的指示信号Vs。为高电平，指示使所述的外部控制电路输出的一个低电平的信号，关闭第一 NMOS管NI。当第一 NMOS管NI工作在线性区驱动模式时，流过第三NMOS管N3的电流主要由检测电阻Rl和反馈电阻R2的阻值决定，第三NMOS管N3的宽长比会设计得足够大，使第三NMOS管N3的导通电阻足够低，以保证检测信号Vsm的电位精确反映驱动输出信号Vtv的电位。检测信号Vsm的电位与驱动输出信号Vto的电位呈线性增加的关系。当第一 NMOS管NI工作在饱和区驱动模式时，流过第三NMOS管N3的电流会镜像从第一 NMOS管NI漏极流向源极的电流，即流过第三NMOS管N3的电流正比于从第一 NMOS管NI漏极流向源极的电流。由于第三NMOS管N3的宽长比通常较大，流过第三NMOS管N3的镜像电流会远远大于第一 NMOS管NI工作在线性区驱动模式时流过第三NMOS管N3的电流。流过第三NMOS管N3的电流在电流流过检测电阻Rl时，会使检测信号Vsen呈现不期望的低电平。然而反馈电阻R2起到局部负反馈的作用，流过反馈电阻R2的电流等于流过第三NMOS管N3的电流，并使反馈电阻R2上生成一个反馈电压信号Vde。若流过反馈电阻R2的电流过大，反馈电阻R2上产生的压降，使第三NMOS管N3的栅源电压下降，从而使流过第三NMOS管N3的镜像电流显著下降，防止了检测信号Vsm电位的降低。由于第二 PMOS管P2的栅极和第一 PMOS管Pl的栅极是相连的，第二 PMOS管P2和第一 PMOS管Pl构成源极输入的共栅差分对，接收检测信号Vsm和参考电压信号VMf，当检测信号Vsen的电位降低时，对电容Cl进行充电的充电信号Vdl的电位随之降低，指示信号Vsc的电位随之升高。第五NMOS管N5和第四NMOS管N4构成两路固定比例的电流源，对应作为第一 PMOS管Pl和第二 PMOS管P2的负载，提供直流工作点和小信号增益。同时，流过第四NMOS管N4的电流流过偏置电阻R3产生参考电压信号VMf。也就是说，第四NMOS管N4 —方面与偏置电阻R3 —起产生参考电压信号VMf,另一方面作为第一 PMOS管Pl的负载,接收该参考电压信号进行比较。用相对精简的结构实现了相对复杂的功能。当检测信号Vsen的电位降低时，第五NMOS管N5的电流流过电容Cl，对电容Cl进行充电，电容Cl的电流值和电容值决定了充电信号Vdl的下降速率。电容Cl可以阻止短暂的检测信号Vsen传递到第四NMOS管N4上，产生指示信号Vs。的输出，优化整体系统响应。以上结合附图实施例对本发明进行了详细说明，本领域普通技术人员可根据上述说明对本发明做出种种变化。因而，实施例中的某些细节不应构成对本发明的限定，本发明将以所附权利要求书界定的范围作为本发明的保护范围。
权利要求
1.一种输出短路检测电路，包括检测模块(101)和比较模块(102)，用于对驱动电路的输出短路进行检测，该驱动电路由漏极接电源端(VDD)的第一 NMOS管(NI)和源极接接地端(VSS)的第二 NMOS管(N2)串联而成，输出驱动输出信号(Vtv)，其特征在于: 所述的检测模块(101)由连接电源端(VDD)的检测电阻(Rl )、第三NMOS管(N3)，以及与所述第一 NMOS管(NI)的源极连接的反馈电阻(R2)串联而成；所述第三NMOS管(N3)的源极接所述的反馈电阻(R2)，漏极接所述的检测电阻(R1)，所述第三NMOS管(N3)的栅极接所述第一 NMOS管(NI)的栅极，接收上拉栅压信号(Vhs)； 在所述第一 NMOS管(NI)处于饱和区驱动模式时，所述驱动输出信号(Vtv)在所述反馈电阻(R2)上的分压为反馈电压信号(Vde)，所述驱动输出信号(Vtv)在所述检测电阻(Rl)上的分压为检测信号(Vsm); 所述比较模块(102)连接所述第三NMOS管(N3)的漏极，接收所述检测信号(Vsen);所述比较模块(102)接收参考电压信号(VMf);当所述检测信号(Vsen)的电位低于所述参考电压信号(U的电位时，所述比较模块(102)输出高电平的指示信号(Vs。)。
2.根据权利要求1所述的一种输出短路检测电路，其特征在于:所述比较模块(102)包括:第一 PMOS管(P1)、第二 PMOS管(P2)、第四NMOS管(N4)、第五NMOS管(N5)、偏置电阻(R3)； 所述偏置电阻(R3)的一端接电源端(VDD)，另一端接所述第一 PMOS管(Pl)的源极，所述第四NMOS管(N4)的源极接接地端(VSS)，漏极接所述第一 PMOS管(Pl)的漏极； 所述第二 PMOS管(P2)的源极与所述第三NMOS管(N3)的漏极连接，接收所述检测信号(Vsen),所述第五NMOS管(N5)的源极接接地端(VSS)，漏极接所述第二 PMOS管(P2)的漏极； 所述第四NMOS管(N4 )的栅极和所述第五NMOS管(N5)的栅极连接，接收偏置电压(Vbias)，所述第一 PMOS管(Pl)的栅极连接所述第二 PMOS管(P2)的栅极和漏极，使所述第一 PMOS管(Pl)和所述第二 PMOS管(P2)构成源极输入的共栅差分对，使所述偏置电阻(R3)上生成参考电压信号(U ； 当所述检测信号(Vsm)的电位低于所述参考电压信号(VMf)的电位时，所述第四NMOS管(N4)的漏极输出高电平的指示信号(Vs。)。
3.根据权利要求2所述的一种输出短路检测电路，其特征在于:所述的比较模块(102)还包括电容(Cl)，所述电容(Cl)的一端接电源端(VDD)，另一端同时连接所述第一 PMOS管(PD的栅极，所述第二 PMOS管(P2)的栅极，以及所述第二 PMOS管(P2)的漏极，所述电容(Cl)通过由所述第二 PMOS管(P2)的漏极输出的充电信号(Vdl)进行充电。
全文摘要
本发明公开了集成电路领域的一种输出短路检测电路，包括检测模块和比较模块，所述的检测模块由连接电源端VDD的检测电路R1、第三NMOS管N3，以及与第一NMOS管N1的源极连接的反馈电阻R2串联而成；所述第三NMOS管N3的源极接所述的反馈电阻R2，漏极接所述的检测电阻R1，所述比较模块连接所述第三NMOS管N3的漏极，接收检测模块输出的检测信号Vsen；所述比较模块还接收参考电压信号Vref，当所述检测信号Vsen的电位低于所述参考电压信号Vref的电位时，所述比较模块输出高电平的指示信号Vsc。其技术效果是其能在驱动电路处于饱和区驱动模式时对驱动电路进行短路检测而不发生检测失效。
文档编号G01R31/02GK103217615SQ20131010078
公开日2013年7月24日 申请日期2013年3月27日 优先权日2013年3月27日
发明者李淼 申请人:上海贝岭股份有限公司