[发明专利]一种交叉耦合快速过流检测电路

说明书

一种交叉耦合快速过流检测电路，属于电子电路技术领域。第三NMOS管、第四NMOS管与第五NMOS管构成电流镜，用于将偏置电流镜像过来；第一PMOS管、第二PMOS管、第三PMOS管和第四PMOS管构成交叉耦合结构，实现对过流状态的快速检测；通过设置使能管第五PMOS管、第六PMOS管和第七PMOS管对检测状态进行准确的控制；另外通过设置保护电阻和反相器能够实现控制过流检测电路内部电流不会太大和将输出信号整形。本发明通过比较器的交叉耦合结构，增强了比较器的下降沿翻转速度，实现了快速检出功率管由正常工作状态进入过流状态的功能，减小了过流检测的延时，从而提高了过流检测的精度，有助于减小过流状态对功率管的损害，提高电源系统整体的可靠性。

技术领域

本发明属于电子电路技术领域，具体涉及到一种交叉耦合快速过流检测电路。

背景技术

开关电源在使用的过程中往往会由于负载突然出现特殊情况等不可避免的外围因素的变化，导致电流过大、进而热量增大、损坏功率管的情况，给整个系统造成一定的损伤。开关电源作为各种设备的关键模块，应当尽量避免这种情况的发生，因此应该在开关电源中加入过流保护电路。过流保护电路主要分为两个部分，分别是电流检测部分和限流部分。当电流检测部分检测到电流过大时，限流部分通过对环路的控制，实现对电流进行调整，从而达到保护芯片的目的。

从对电流的检测方式来看，过流保护主要分为两种类型：直接电流检测型和间接电流检测型。直接电流检测型是指直接采样功率管或者串联在功率管通路中的电阻上的压降来判断是否处于过流状态。间接电流检测型是指通过间接采取与功率管电流具有一定关系的电流来实现的，一般使用的方法是将几个与功率管相同的晶体管与功率管的栅极及源极连接在一起，达到成比例复制出功率管电流的目的。

如图1中(a)所示为直接电流检测型的过流保护电路，其中应用在直接电流检测型过流保护电路中的传统过流检测电路的工作原理可以通过图1(b)左侧所示的等效图来理解：在上管开启时进行电流检测，将开启的上管等效为电阻R_ds,on，此时开关节点SW处的电压为V_SW＝VDD-I_OUTR_ds,on，即V_SW可以反映负载电流I_OUT的情况，负载电流I_OUT越大，V_SW的电压越小，而过流限的比较点V_LIM由片外电阻R_LIM和流过片外电阻R_LIM上的电流I_SINK共同定出，具体表达式为V_LIM＝VDD-I_SINKR_LIM，流过片外电阻R_LIM上的电流I_SINK的值由人为给定，记SW点的电压在临界过流时为V_SW,OC，则临界过流时，有：

由此得出了过流限I_OUT,OC的表达式，利用这个式子能够根据需要改变限流电阻R_LIM从而设置过流限。随后，过流保护电路的限流部分将根据所获得负载电流I_OUT是否过流的信息，决定是否对系统进行下一步的过流保护控制。当采用源极输入比较器实现这个过流检测比较器时，其工作原理类似，更准确的示意图如图1(b)右侧所示。相比于负载电流I_OUT，流入源极输入比较器的电流ΔII_OUT，因此，SW点的电压近似只由电源电压VDD、负载电流I_OUT以及上管等效电阻R_ds,on确定出，对于源极输入比较器来说，可近似认为SW处为一电压源。