过流保护电路及运算放大器的制作方法

本申请属于运算放大器，尤其涉及一种过流保护电路及运算放大器。

背景技术：

1、对于运算放大器，由于其存在输出短路问题，若没有过流保护，可能会烧坏其内部的功率管，因此需要设置过流保护电路。然而，现有的过流保护电路，一旦输出电流大于过流保护电路中设定的电流，过流保护电路就开始工作，由于设定电流与带载能力和运放模块中的输出功率管能承受的最大电流之间存在折中，为了带重载或满载，设定电流的取值通常较大。然而，如果设定电流设置的过大，可能会导致运放模块中的输出功率管因过流而烧坏。

技术实现思路

1、本申请实施例提供了一种过流保护电路及运算放大器，可以解决现有的过流保护电路可能会导致运放模块中的输出功率管因过流而烧坏的问题。

2、第一方面，本申请实施例提供了一种过流保护电路，包括采样模块、比较模块和钳位模块，所述采样模块分别与所述比较模块和所述钳位模块电连接，所述比较模块与所述钳位模块电连接，所述采样模块和所述钳位模块均用于与运放模块电连接；

3、当流经所述运放模块中的输出功率管的电流大于或等于预设电流时，所述采样模块用于根据流经所述输出功率管的电流向所述比较模块和所述钳位模块输出采样电压，所述比较模块用于在所述采样电压小于第一电压时向所述钳位模块输出第一电平信号，所述钳位模块用于根据所述第一电平信号和所述采样电压向所述运放模块输出钳位电压信号，使流经所述输出功率管的电流减小。

4、在第一方面的一种可能的实现方式中，所述采样模块包括第一电阻和第一开关管，所述第一电阻的第一端用于与第一电源电连接，所述第一电阻的第二端分别与所述第一开关管的源极、所述比较模块和所述钳位模块电连接，所述第一开关管的栅极和所述第一开关管的漏极均用于与所述运放模块电连接。

5、在第一方面的一种可能的实现方式中，所述比较模块包括第一电压产生单元和比较单元，所述第一电压产生单元分别与所述比较单元和所述钳位模块电连接，所述比较单元分别与所述采样模块和所述钳位模块电连接，所述第一电压产生单元用于与第一电源电连接；

6、所述第一电压产生单元用于根据所述第一电源输出的电源电压向所述比较单元输出所述第一电压，所述比较单元用于在所述采样电压小于所述第一电压时向所述钳位模块输出所述第一电平信号。

7、在第一方面的一种可能的实现方式中，所述第一电压产生单元包括第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第一电流源和第二开关管，所述第二电阻的第一端和所述第二开关管的源极均用于与所述第一电源电连接，所述第二电阻的第二端与所述第三电阻的第一端电连接，所述第四电阻的第一端分别与所述第三电阻的第二端和所述第二开关管的漏极电连接，所述第四电阻的第二端分别与所述第五电阻的第一端和所述比较单元电连接，所述第一电流源的第一端与所述第五电阻的第二端电连接，所述第一电流源的第二端接地，所述第二开关管的栅极分别与所述比较单元和所述钳位模块电连接。

8、在第一方面的一种可能的实现方式中，所述比较单元包括比较器，所述比较器的第一输入端与所述第一电压产生单元电连接，所述比较器的第二输入端与所述采样模块电连接，所述比较器的输出端分别与所述第一电压产生单元和所述钳位模块电连接。

9、在第一方面的一种可能的实现方式中，所述钳位模块包括第二电压产生单元和钳位单元，所述第二电压产生单元分别与所述钳位单元和所述比较模块电连接，所述钳位单元分别与所述采样模块和所述运放模块电连接，所述第二电压产生单元和所述钳位单元均用于与第一电源电连接；

10、所述第二电压产生单元用于根据所述第一电平信号和所述第一电源输出的电源电压向所述钳位单元输出第二电压，所述钳位单元用于在所述采样电压小于所述第二电压时向所述运放模块输出所述钳位电压信号，使流经所述输出功率管的电流减小。

11、在第一方面的一种可能的实现方式中，所述第二电压产生单元包括第六电阻、第七电阻、第八电阻、第九电阻、第二电流源和第三开关管，所述第六电阻的第一端和所述第三开关管的源极均用于与所述第一电源电连接，所述第六电阻的第二端分别与所述第七电阻的第一端和所述第三开关管的漏极电连接，所述第八电阻的第一端与所述第七电阻的第二端电连接，所述第八电阻的第二端分别与所述第九电阻的第一端和所述钳位单元电连接，所述第二电流源的第一端与所述第九电阻的第二端电连接，所述第二电流源的第二端接地，所述第三开关管的栅极与所述比较模块电连接。

12、在第一方面的一种可能的实现方式中，所述钳位单元包括放大器、第四开关管、第五开关管和第三电流源，所述放大器的第一输入端与所述第二电压产生单元电连接，所述放大器的第二输入端与所述采样模块电连接，所述放大器的输出端分别与所述第四开关管的栅极和所述第五开关管的栅极电连接，所述第四开关管的源极和所述第五开关管的源极均用于与所述第一电源电连接，所述第四开关管的漏极与所述第三电流源的第一端电连接，所述第五开关管的漏极用于与所述运放模块电连接，所述第三电流源的第二端接地。

13、在第一方面的一种可能的实现方式中，所述过流保护电路还包括第一开关模块和第二开关模块，所述第一开关模块与所述钳位模块电连接，所述第二开关模块分别与所述比较模块和所述钳位模块电连接；

14、所述第一开关模块和所述第二开关模块均用于根据所述钳位模块输出的第二电平信号导通。

15、第二方面，本申请实施例提供了一种运算放大器，包括运放模块和第一方面中任一项所述的过流保护电路，所述运放模块分别与所述过流保护电路中的采样模块和钳位模块电连接。

16、本申请实施例与现有技术相比存在的有益效果是：

17、本申请实施例提供的过流保护电路，包括采样模块、比较模块和钳位模块， 当流经输出功率管的电流大于或等于预设电流时，此时可表征运放模块处于过流状态，同时表征运放模块输出短路或处于重载工作状态。此时采样模块对流经输出功率管的电流进行采样，并根据该电流向比较模块和钳位模块输出采样电压。比较模块接收采样电压，并在采样电压小于第一电压时向钳位模块输出第一电平信号。钳位模块根据第一电平信号和采样电压向运放模块输出钳位电压信号，使流经输出功率管的电流减小。由此可知，本申请实施例提供的过流保护电路，在流经输出功率管的电流大于或等于预设电流时，比较模块可以输出第一电平信号，从而使钳位模块开始工作，将流经输出功率管的电流钳位的更小，从而避免运放模块处于过流状态，确保运放模块中的输出功率管不会因过流而烧坏。因此，即使运放模块在重载或满载的工作情况下，输出电流也不会达到烧毁功率管的电流值，从而提高运算放大器的安全性和可靠性。

18、可以理解的是，上述第二方面的有益效果可以参见上述第一方面中的相关描述，在此不再赘述。

技术特征：

1.一种过流保护电路，其特征在于，包括采样模块、比较模块和钳位模块，所述采样模块分别与所述比较模块和所述钳位模块电连接，所述比较模块与所述钳位模块电连接，所述采样模块和所述钳位模块均用于与运放模块电连接；

2.根据权利要求1所述的过流保护电路，其特征在于，所述采样模块包括第一电阻和第一开关管，所述第一电阻的第一端用于与第一电源电连接，所述第一电阻的第二端分别与所述第一开关管的源极、所述比较模块和所述钳位模块电连接，所述第一开关管的栅极和所述第一开关管的漏极均用于与所述运放模块电连接。

3.根据权利要求1所述的过流保护电路，其特征在于，所述比较模块包括第一电压产生单元和比较单元，所述第一电压产生单元分别与所述比较单元和所述钳位模块电连接，所述比较单元分别与所述采样模块和所述钳位模块电连接，所述第一电压产生单元用于与第一电源电连接；

4.根据权利要求3所述的过流保护电路，其特征在于，所述第一电压产生单元包括第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第一电流源和第二开关管，所述第二电阻的第一端和所述第二开关管的源极均用于与所述第一电源电连接，所述第二电阻的第二端与所述第三电阻的第一端电连接，所述第四电阻的第一端分别与所述第三电阻的第二端和所述第二开关管的漏极电连接，所述第四电阻的第二端分别与所述第五电阻的第一端和所述比较单元电连接，所述第一电流源的第一端与所述第五电阻的第二端电连接，所述第一电流源的第二端接地，所述第二开关管的栅极分别与所述比较单元和所述钳位模块电连接。

5.根据权利要求3所述的过流保护电路，其特征在于，所述比较单元包括比较器，所述比较器的第一输入端与所述第一电压产生单元电连接，所述比较器的第二输入端与所述采样模块电连接，所述比较器的输出端分别与所述第一电压产生单元和所述钳位模块电连接。

6.根据权利要求1所述的过流保护电路，其特征在于，所述钳位模块包括第二电压产生单元和钳位单元，所述第二电压产生单元分别与所述钳位单元和所述比较模块电连接，所述钳位单元分别与所述采样模块和所述运放模块电连接，所述第二电压产生单元和所述钳位单元均用于与第一电源电连接；

7.根据权利要求6所述的过流保护电路，其特征在于，所述第二电压产生单元包括第六电阻、第七电阻、第八电阻、第九电阻、第二电流源和第三开关管，所述第六电阻的第一端和所述第三开关管的源极均用于与所述第一电源电连接，所述第六电阻的第二端分别与所述第七电阻的第一端和所述第三开关管的漏极电连接，所述第八电阻的第一端与所述第七电阻的第二端电连接，所述第八电阻的第二端分别与所述第九电阻的第一端和所述钳位单元电连接，所述第二电流源的第一端与所述第九电阻的第二端电连接，所述第二电流源的第二端接地，所述第三开关管的栅极与所述比较模块电连接。

8.根据权利要求6所述的过流保护电路，其特征在于，所述钳位单元包括放大器、第四开关管、第五开关管和第三电流源，所述放大器的第一输入端与所述第二电压产生单元电连接，所述放大器的第二输入端与所述采样模块电连接，所述放大器的输出端分别与所述第四开关管的栅极和所述第五开关管的栅极电连接，所述第四开关管的源极和所述第五开关管的源极均用于与所述第一电源电连接，所述第四开关管的漏极与所述第三电流源的第一端电连接，所述第五开关管的漏极用于与所述运放模块电连接，所述第三电流源的第二端接地。

9.根据权利要求1-8任一项所述的过流保护电路，其特征在于，所述过流保护电路还包括第一开关模块和第二开关模块，所述第一开关模块与所述钳位模块电连接，所述第二开关模块分别与所述比较模块和所述钳位模块电连接；

10.一种运算放大器，其特征在于，包括运放模块和权利要求1-9任一项所述的过流保护电路，所述运放模块分别与所述过流保护电路中的采样模块和钳位模块电连接。

技术总结
本申请适用于运算放大器技术领域，提供了一种过流保护电路及运算放大器。过流保护电路包括采样模块、比较模块和钳位模块，采样模块分别与比较模块和钳位模块电连接，比较模块与钳位模块电连接，采样模块和钳位模块均用于与运放模块电连接。当流经运放模块中的输出功率管的电流大于或等于预设电流时，采样模块根据流经输出功率管的电流向比较模块和钳位模块输出采样电压，比较模块在采样电压小于第一电压时向钳位模块输出第一电平信号，钳位模块用于根据第一电平信号和采样电压向运放模块输出钳位电压信号，使流经输出功率管的电流减小，避免运放模块处于过流状态，确保输出功率管不会因过流而烧坏。

技术研发人员：李晴平
受保护的技术使用者：深圳市微源半导体股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2025/4/7