用于功率MOS管的过流检测和保护电路、以及功率MOS管组件制造技术

本发明专利技术实施例提供一种用于功率MOS管的过流检测和保护电路、以及功率MOS管组件。过流检测和保护电路包括电流采样模块和栅极控制模块，电流采样模块适于采样流过功率MOS管源极的电流；栅极控制模块的输入端耦接功率MOS管的源极、输出端耦接功率MOS管的栅极而向功率MOS管提供栅极驱动电压，以使得电流不超过其电流阈值。使得流过功率MOS管的电流不会出现过流，且精确地计算出电流阈值而不存在电流阈值的偏差，从而可以避免由于该偏差所导致的对功率MOS管的提前保护或者保护失效。功率MOS管的提前保护或者保护失效。功率MOS管的提前保护或者保护失效。

【技术实现步骤摘要】
用于功率MOS管的过流检测和保护电路、以及功率MOS管组件


[0001]本专利技术涉及电流检测领域，尤其涉及一种用于功率MOS管的过流检测和保护电路、以及功率MOS管组件。

技术介绍

[0002]功率金属氧化物半导体场效应晶体管(Metal Oxide Semiconductor Effect Transistor)也称为功率MOS管，其导通时通常有较大的电流流过。如果负载不慎短路，或者电流超过功率MOS管开关的极限值，可能会对其造成永久性损坏。为了保证器件长期工作的可靠性，必须对负载电流进行检测；并且，能够在电流过大时，对功率MOS管进行保护，以避免器件由于过热而损坏。
[0003]图1示出了一种典型的检测流过功率MOS管电流的电路结构图，其中，采样MOS管M2将流经功率MOS管M1的电流I
O
缩小若干倍，经感测电阻R
S
采样而获得采样电压V
S
，比较器Comp比较采样电压V
S
和参考电压V
REF
以判断流过M1的输出电流I
O
是否超过极限值。但是，由于R
S
的电压降，M2和M1的栅源电压并不是完全相等，因此，M2不能精确地复制流过M1的输出电流I
O
，使得与输出电流I
O
相关的过流检测点存在偏差。

技术实现思路

[0004]本专利技术实施例的目的在于，提供一种用于功率MOS管的过流检测和保护电路和功率MOS管组件。
[0005]本专利技术实施例提供一种用于功率MOS管的过流检测和保护电路，包括：电流采样模块，其适于采样流过功率MOS管源极的电流；栅极控制模块，其输入端耦接功率MOS管的源极、输出端耦接功率MOS管的栅极而向功率MOS管提供栅极驱动电压，以使得电流不超过其电流阈值。
[0006]可选地，电流采样模块包括用于电流检测的第一电阻，其第一端耦接功率MOS管的源极，第二端耦接地。
[0007]可选地，第一电阻的阻值在0.01至1欧姆之间。
[0008]可选地，栅极控制模块包括可提供第一偏置电流和第二偏置电流的偏置电流电路、具有第一MOS管和第二MOS管的电流镜、隔离驱动电路和第二电阻，其中，第一偏置电流和第二偏置电流分别流过第一MOS管和第二MOS管的漏极，第一MOS管的栅极耦接第二MOS管的栅极、源极耦接功率MOS管的源极，隔离驱动电路耦接于第二MOS管的漏极和功率MOS管的栅极之间，第二电阻耦接于第二MOS管的源极与地之间。
[0009]可选地，电流阈值包括第一电流阈值，其通过以下公式计算：
[0010]I
THRESHOLD1
＝(K
‑
N)I1，
[0011]其中，I
THRESHOLD1
表示第一电流阈值，K表示第二电阻与第一电阻的比值，N表示第一偏置电流与第二偏置电流的比值、并且为大于0的整数，I1表示第二偏置电流的值。
[0012]可选地，栅极控制模块还包括耦接于第二MOS管的源极并向其提供电流的电流源。
[0013]可选地，电流阈值包括第二电流阈值，其通过以下公式计算：
[0014]I
THRESHOLD2
＝(K
‑
N)I1+KI2，
[0015]其中，I
THRESHOLD2
表示第二电流阈值，K表示第二电阻与第一电阻的比值，N表示第一偏置电流与第二偏置电流的比值、并且为大于0的整数，I1表示第二偏置电流，I2表示电流源提供的电流值。
[0016]可选地，第一电阻和第二电阻为通过相同工艺制程的、属于相同类型的电阻。
[0017]可选地，电流采样模块包括用于电流检测的第一电阻，第二电阻与第一电阻的比值在100至1000000之间。
[0018]可选地，包括标志产生模块，其输入端耦接功率MOS管的漏极、输出端适于基于功率MOS管的输出电压而选择性地输出过流标志。
[0019]可选地，标志产生模块包括控制电路、检测MOS管、输出MOS管和第三电阻，其中，检测MOS管的栅极耦接控制电路、源极耦接输出MOS管的栅极、漏极耦接功率MOS管的漏极，输出MOS管的栅极耦接第三电阻的第一端、源极耦接第三电阻的第二端、漏极适于选择性地输出过流标志，第三电阻的第二端耦接地。
[0020]可选地，标志产生模块包括第四电阻，其第一端耦接电源电压、第二端耦接输出MOS管的漏极。
[0021]本专利技术实施例还提供一种功率MOS管组件，包括功率MOS管和上述任一项所述的过流检测和保护电路。
[0022]与现有技术相比，本专利技术实施例的技术方案具有有益效果。例如，可以使得流过功率MOS管的电流不会出现过流，还可以精确地计算出电流阈值而不存在电流阈值的偏差，从而可以避免由于该偏差所导致的对功率MOS管的提前保护或者保护失效。
附图说明
[0023]图1是现有的检测流过功率MOS管电流的电路结构图；
[0024]图2为本专利技术实施例中一种过流检测和保护电路的总体结构示意图，其中该过流检测和保护电路包括电流采样模块和栅极控制模块；
[0025]图3为本专利技术实施例中电流采样模块的结构示意图；
[0026]图4为本专利技术实施例中过流检测和保护电路的具体结构示意图，其中栅极控制模块具有第一电路结构；
[0027]图5为本专利技术实施例中过流检测和保护电路的具体结构示意图，其中栅极控制模块具有第二电路结构；
[0028]图6为本专利技术实施例中另一种过流检测和保护电路的总体结构示意图，其中该过流检测和保护电路包括电流采样模块、栅极控制模块和标志产生模块；
[0029]图7为本专利技术实施例中过流检测和保护电路的具体结构示意图，其中标志产生模块具有具体的电路结构。
具体实施方式
[0030]现有技术中，采样MOS管不能精确地复制流过功率MOS管的输出电流，使得所设定的过流检测点(即电流阈值)存在偏差；并且，采样MOS管的体效应、环境温度以及电阻制造
精度等因素也会使电流阈值产生进一步的偏差。如果该偏差使得电流阈值设定得过低则会导致在负载较小时提前进行保护；如果该偏差使得电流阈值设定得过高则会导致保护失效，进而可能导致功率MOS管的损坏。
[0031]在本专利技术的实施例中，过流检测和保护电路包括栅极控制模块，其输入端耦接功率MOS管的源极、输出端耦接功率MOS管的栅极而向功率MOS管提供栅极驱动电压，以使得流过功率MOS管的电流不超过其电流阈值，使得流过功率MOS管的电流不会过流。
[0032]在本专利技术的实施例中，电流阈值(I
THRESHOLD1
、I
THRESHOLD2
)可以通过公式精确地计算。其中，不涉及现有技术中复制流过功率MOS管的电流和采样MOS管的体效应，从而不会存在由此所产生的电流阈值偏差；也不涉及电阻绝对值的参数，从而不会存在本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于功率MOS管的过流检测和保护电路，其特征在于，包括：电流采样模块，其适于采样流过所述功率MOS管源极的电流；栅极控制模块，其输入端耦接所述功率MOS管的源极、输出端耦接所述功率MOS管的栅极而向所述功率MOS管提供栅极驱动电压，以使得所述电流不超过其电流阈值。2.根据权利要求1所述的过流检测和保护电路，其特征在于，所述电流采样模块包括用于电流检测的第一电阻，其第一端耦接所述功率MOS管的源极，第二端耦接地。3.根据权利要求2所述的过流检测和保护电路，其特征在于，所述第一电阻的阻值在0.01至1欧姆之间。4.根据权利要求1所述的过流检测和保护电路，其特征在于，所述栅极控制模块包括可提供第一偏置电流和第二偏置电流的偏置电流电路、具有第一MOS管和第二MOS管的电流镜、隔离驱动电路和第二电阻，其中，所述第一偏置电流和所述第二偏置电流分别流过所述第一MOS管和所述第二MOS管的漏极，所述第一MOS管的栅极耦接所述第二MOS管的栅极、源极耦接所述功率MOS管的源极，所述隔离驱动电路耦接于所述第二MOS管的漏极和所述功率MOS管的栅极之间，所述第二电阻耦接于所述第二MOS管的源极与地之间。5.根据权利要求4所述的过流检测和保护电路，其特征在于，所述电流阈值包括第一电流阈值，其通过以下公式计算：I
THRESHOLD1
＝(K
‑
N)I1，其中，I
THRESHOLD1
表示所述第一电流阈值，K表示所述第二电阻与所述第一电阻的比值，N表示所述第一偏置电流与所述第二偏置电流的比值、并且为大于0的整数，I1表示所述第二偏置电流的值。6.根据权利要求4所述的过流检测和保护电路，其特征在于，所述栅极控制模块还包括耦接于所述第二MOS管的源极并向其提供电流的电流源。7.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：夏钊，张旭，陈光胜，
申请(专利权)人：上海东软载波微电子有限公司，
类型：发明
国别省市：