PMOS和PNP三极管组成的高边驱动硬件过流保护电路

原理图

我们知道PMOS管是用来组成高边驱动电路重要组成元件。但是只控制输出而不采取过流保护设计显然是完美设计。下面介绍一种硬件过流保护电路，首先减少了电流采集和放大电路的设计，减少了成本和电路复杂程度。同时在没有MCU的电路中也能实现过流保护。

设计目的：

通过硬件电路采集高边驱动输出电流，当电流超过设定阈值时硬件电路直接关断MOS输出，从而达到保护电路目的。

设计基础：

1、PMOS管的导通条件：栅极电压（Vg）低于源极电压（Vs），并且栅源电压（VGS = Vg - Vs）要小于阈值电压（Vth），即 VGS < Vth。通常，PMOS管的阈值电压（Vth）是一个负值。

2、PNP型三极管的导通条件：Vbe小于或者等于导通压降。通常导通压降为-0.7V。

设计方法：

1、首先抛开三极管Q2和电阻R1，我们看再看下面的电路。开关S1代替MCU控制MOS管Q1导通和关断，当开关闭合时MOS管栅极电位是6V，VGS=-6V,  VGS<Vth,此时MOS管导通。当开关打开时MOS管关断。实现了简单的高边驱动电路。

2、接下来介绍如何实现硬件过流保护。先设置阈值电流为10A，如果负载电流超过10A将关断MOS管，停止输出。

这次我们选用导通压降为-0.7V的PNP三极管，Vbe小于或者等于导通压降。如下图所示，当三极管Q2导通时，MOS管栅极电位被强制拉到12V，此时MOS管关断。因为设置阈值电流为10A，所以选用采用电阻R1的阻值为0.07欧姆。当流过10A电流时，R1上的压降为0.7V，此时三极管Q2的Vbe=-0.7V，三极管导通，MOS管强行关断。图中R2为仿真中的负载电阻。

同理，假设三极管Q2不改变，我们想阈值电流为100A，只需要把采样电阻R1的阻值改成0.007欧姆。