專利名稱：基于p溝道金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)管的短路保護(hù)電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及電源設(shè)備，尤其涉及一種基于P溝道金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)管的短路保護(hù)電路。
背景技術(shù)：
金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)管，即MOSFET是一種單極型電壓控制元件，它具有開關(guān)速度非?？?，高輸入阻抗和低驅(qū)動電流，安全工作區(qū)大，無二次擊穿問題，漏極電流為負(fù)的溫度系數(shù)有良好的熱穩(wěn)定性等優(yōu)點，一般的短路保護(hù)電路常采用電流互感器檢測電流或外接取樣電阻檢測電壓，如圖1所示的通過取樣電阻檢測電壓的典型電路圖，其工作原理如下當(dāng)接通負(fù)載LOAD時，直流Vcc的+5V電壓通過電阻R6、R2分壓，在比較器AR正向輸入端輸入一個固定的電壓值，電路正常工作時，此電壓值高于設(shè)定的負(fù)相輸入電壓值，比較器AR輸出高電位，通過電阻R7限流，使三極管Q1導(dǎo)通，三極管Q1導(dǎo)通后，電源輸入電壓Vin通過電阻R1、電阻R9和三極管Q1形成回路，在MOSFET Q的柵極分得一個電壓值，使MOSFET Q導(dǎo)通，電路正常工作。當(dāng)負(fù)載LOAD過流或短路時，檢測電阻R4上檢測到高于設(shè)定值的電壓，此電壓高于正相輸入電壓，通過電阻R5輸入比較器AR負(fù)相輸入端，比較器AR翻轉(zhuǎn)，輸出低電位，三極管Q1關(guān)斷，MOSFET Q的柵極電壓升高，MOSFET Q關(guān)斷，電路就得到了保護(hù)，這種設(shè)計電路復(fù)雜，成本較高，檢測電阻上的額外功率消耗大，而且反應(yīng)不夠靈敏。

發(fā)明內(nèi)容
本實用新型的目的在于提供一種成本低、功耗小，且反應(yīng)靈敏的基于P溝道金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)管的短路保護(hù)電路，以彌補現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷。
本實用新型所采用的技術(shù)方案為這種基于P溝道金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)管的短路保護(hù)電路，包括P溝道金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)管MOSFET和負(fù)載，MOSFET漏極與負(fù)載相連，MOSFET源極與輸入端相連，負(fù)載接地，其特征在于所述的MOSFET源極與柵極之間連接PNP三極管，所述的三極管發(fā)射極與MOSFET源極相連，所述的三極管集電極與MOSFET柵極相連；所述的三極管設(shè)置有偏流支路；所述的三極管發(fā)射極與基極之間連有電容；所述的MOSFET漏極與三極管基極之間連有二極管，該二極管的陽極與MOSFET漏極相連；所述的偏流支路中包括電阻R01和電阻R02，電阻R01連接于三極管發(fā)射極與基極之間，電阻R02連接于三極管Q01基極與地線之間，三極管集電極連接電阻R03至偏流支路；所述的偏流支路末端串聯(lián)有光耦，所述的光耦通過觸發(fā)開關(guān)觸發(fā)導(dǎo)通；所述的三極管基極串接降壓二極管；所述的三極管基極串接兩個或兩個以上降壓二極管；所述的負(fù)載LOAD兩端并接有發(fā)光二極管。
本實用新型有益效果在于在本實用新型中，MOSFET源極與柵極之間連接PNP三極管，三極管發(fā)射極與MOSFET源極相連，三極管集電極與MOSFET柵極相連，三極管發(fā)射極與基極之間連接電容C01，以及MOSFET漏極與三極管基極之間連有二極管D03，該二極管D03的陽極與MOSFET漏極相連，在工作中，電容C01的電壓緩慢升高，延緩三極管的導(dǎo)通，保持截止?fàn)顟B(tài)，使三極管集電極的為低電平，即MOSFET柵極電壓為低電平，使MOSFET導(dǎo)通，MOSFET導(dǎo)通后在漏極所產(chǎn)生的高電平，通過二極管D03作用于三極管基極，使三極管繼續(xù)保持截止，因此，在本實用新型中，正常工作狀態(tài)使三極管自鎖，功耗很小，且電路中大多為常規(guī)的分立元件，成本較低，當(dāng)負(fù)載短路時，MOSFET漏極電壓瞬間為零，二極管D03反向截止，電容C01繼續(xù)充電，很快，三極管導(dǎo)通，MOSFET柵極電壓迅速升高，從而，MOSFET迅速截止，實現(xiàn)短路保護(hù)，由于MOSFET漏極電壓瞬間變化幾乎直接作用于三極管，由此產(chǎn)生的三極管集電極的電壓變化直接反饋在MOSFET柵極上，所以，本實用新型反應(yīng)靈敏，總之，本實用新型無須電阻取樣檢測，無額外的功率損耗，電路簡單，成本低，反應(yīng)靈敏度高，抗干擾能力強，尤其適合于抗干擾性能要求高的工控領(lǐng)域，本實用新型還可以在工作狀態(tài)下排除短路故障，故障排除后，可通過光耦復(fù)位控制重新啟動。


圖1為現(xiàn)有技術(shù)中通過取樣電阻檢測電壓的典型電路圖；圖2為本實用新型電路原理圖。
具體實施方式
下面根據(jù)附圖和實施例對本實用新型作進(jìn)一步詳細(xì)說明根據(jù)圖2，本實用新型包括P溝道金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)管，即MOSFET Q和負(fù)載LOAD，MOSFET Q漏極與負(fù)載LOAD相連，MOSFET Q源極與輸入端Vin相連，負(fù)載LOAD接地，MOSFET Q源極與柵極之間連接PNP三極管Q01，三極管Q01發(fā)射極與MOSFET Q源極相連，三極管Q01集電極與MOSFET Q柵極相連。
如圖2所示，三極管Q01基極串接降壓二極管D01，三極管Q01發(fā)射極通過該降壓二極管D01與基極之間連有電容C01，即端點C與三極管Q01發(fā)射極之間連有電容C01。
如圖2所示，MOSFET Q漏極與三極管Q01基極之間連有二極管D03，即端點C與MOSFET Q漏極之間連有二極管D03，二極管D03的陽極與MOSFET Q漏極相連。
如圖2所示，三極管Q01設(shè)置有偏流支路1，偏流支路1中包括電阻R01和電阻R02，電阻R01連接于三極管Q01發(fā)射極與基極之間，電阻R02連接于三極管Q01基極與地線G之間，三極管Q01集電極連接電阻R03至偏流支路1，其中，偏流支路1末端串聯(lián)有光耦U01，光耦U01通過觸發(fā)開關(guān)S01觸發(fā)導(dǎo)通，如圖2所示，光耦U01中的激發(fā)二極管與觸發(fā)開關(guān)S01相串聯(lián)，激發(fā)二極管與觸發(fā)開關(guān)S01所構(gòu)成的支路由分壓電阻R06、R05的分壓端取得電壓Vcc的分壓。
負(fù)載LOAD兩端并接有發(fā)光二極管D04，該發(fā)光二極管D04和電阻R04相串聯(lián)，發(fā)光二極管D04陰極接地線G。
本實用新型的工作原理如下如圖2所示，電壓Vcc為恒定輸入，當(dāng)輸入端Vin有電壓輸入時，由于電解電容C01兩端的電壓不能突變，端點C的電壓緩慢升高，在端點C與輸入端Vin之間的電勢差小于一定閥值時，該閥值具體為降壓二極管D01與PNP三極管Q01發(fā)射結(jié)的導(dǎo)通壓降和，PNP三極管Q01不能導(dǎo)通，所以三極管Q01集電極的電勢為光耦U01導(dǎo)通時的電壓降，大約為0.5V，即MOSFET Q柵極電壓為0.5V，此時，P溝道MOSFET Q可以導(dǎo)通。
MOSFET Q導(dǎo)通后，MOSFET Q漏極電壓為輸入端Vin電壓減去MOSFET Q的導(dǎo)通壓降，同時，MOSFET Q漏極電壓通過二極管D03作用在端點C，使端點C電壓被抬高，使三極管Q01截止，電路處于正常工作狀態(tài)，當(dāng)電路處于正常工作狀態(tài)時，發(fā)光二極管D04點亮。
當(dāng)負(fù)載LOAD短路時，MOSFET Q漏極電壓瞬間為零，二極管D03反向截止，電解電容C01繼續(xù)充電，很快，端點C與輸入端Vin之間電勢差大于前述閥值，三極管Q01導(dǎo)通，MOSFET Q柵極電壓迅速升高，達(dá)到輸入端Vin電壓減去三極管Q01的導(dǎo)通壓降，所以MOSFET Q迅速截止，實現(xiàn)短路保護(hù)。
如圖2所示，此時可以直接檢查負(fù)載LOAD，排除短路故障，故障排除后，可以通過觸發(fā)開關(guān)S1復(fù)位電路，電路又可以正常工作。
在本實用新型中，三極管Q01基極可以根據(jù)電路工作點設(shè)置的需要，串接兩個或兩個以上降壓二極管，至于其它部分的結(jié)構(gòu)、原理與以上所述一致，此處不再贅述。
權(quán)利要求1.一種基于P溝道金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)管的短路保護(hù)電路，包括P溝道金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)管MOSFET(Q)和負(fù)載(LOAD)，MOSFET(Q)漏極與負(fù)載(LOAD)相連，MOSFET(Q)源極與輸入端(Vin)相連，負(fù)載(LOAD)接地，其特征在于所述的MOSFET(Q)源極與柵極之間連接PNP三極管(Q01)，所述的三極管(Q01)發(fā)射極與MOSFET(Q)源極相連，所述的三極管(Q01)集電極與MOSFET(Q)柵極相連；所述的三極管(Q01)設(shè)置有偏流支路(1)；所述的三極管(Q01)發(fā)射極與基極之間連有電容(C01)；所述的MOSFET(Q)漏極與三極管(Q01)基極之間連有二極管(D03)，二極管(D03)的陽極與MOSFET(Q)漏極相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于P溝道金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)管的短路保護(hù)電路，其特征在于所述的偏流支路(1)中包括電阻(R01)和電阻(R02)，電阻(R01)連接于三極管(Q01)發(fā)射極與基極之間，電阻(R02)連接于三極管(Q01)基極與地線(G)之間，三極管(Q01)集電極連接電阻(R03)至偏流支路(1)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于P溝道金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)管的短路保護(hù)電路，其特征在于所述的偏流支路(1)末端串聯(lián)有光耦(U01)，所述的光耦(U01)通過觸發(fā)開關(guān)(S01)觸發(fā)導(dǎo)通。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于P溝道金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)管的短路保護(hù)電路，其特征在于所述的三極管(Q01)基極串接降壓二極管(D01)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于P溝道金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)管的短路保護(hù)電路，其特征在于所述的三極管(Q01)基極串接兩個或兩個以上降壓二極管。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于P溝道金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)管的短路保護(hù)電路，其特征在于所述的負(fù)載(LOAD)兩端并接有發(fā)光二極管(D04)。
專利摘要一種涉及電源設(shè)備的基于P溝道金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)管的短路保護(hù)電路，包括P溝道金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)管MOSFET和負(fù)載，MOSFET漏極與負(fù)載相連，MOSFET源極與輸入端相連，負(fù)載接地，其特征在于MOSFET源極與柵極之間連接PNP三極管，三極管發(fā)射極與MOSFET源極相連，三極管集電極與MOSFET柵極相連，三極管設(shè)置有偏流支路，三極管發(fā)射極與基極之間連有電容，MOSFET漏極與三極管基極之間連有二極管，該二極管的陽極與MOSFET漏極相連；偏流支路末端串聯(lián)有光耦，所述的光耦通過觸發(fā)開關(guān)觸發(fā)導(dǎo)通；三極管基極串接一個或多個降壓二極管，本實用新型無額外的功率損耗，成本低，反應(yīng)靈敏度高，抗干擾能力強。
文檔編號H03K17/08GK2728101SQ20042008844
公開日2005年9月21日 申請日期2004年9月21日 優(yōu)先權(quán)日2004年9月21日
發(fā)明者方志群, 張曉鴻, 張軍永 申請人:深圳市珊星電腦有限公司