本發(fā)明涉及電源管理領(lǐng)域，特別是涉及一種線性穩(wěn)壓器的過流保護(hù)電路。

背景技術(shù)：

隨著便攜式電子產(chǎn)品的發(fā)展與普及，電源管理芯片越來越重要，相對于開關(guān)電源dc/dc而言，線性穩(wěn)壓器具有很低的輸出噪聲、紋波和快速的瞬態(tài)響應(yīng)，能夠滿足模擬電路對低噪聲、低成本、響應(yīng)快速的電源電壓的要求。

在實(shí)際線性穩(wěn)壓器的設(shè)計(jì)中，還會(huì)在電路中加入保護(hù)電路，包括過溫保護(hù)電路、過壓保護(hù)電路、過流保護(hù)電路等。保護(hù)電流能夠有效地保護(hù)線性穩(wěn)壓器正常工作，避免過溫、過流等對芯片造成損壞。

傳統(tǒng)過流保護(hù)電路大多是恒定限流電路，這種電路會(huì)將過流時(shí)的輸出電流限制在剛好發(fā)生過流的時(shí)候，若電路輸入電壓繼續(xù)增大，而輸出電流被限制在一個(gè)恒定的值，這樣將造成很大的功耗，而且容易損壞功率管。還有一種過流保護(hù)電路是過流后直接將功率管關(guān)斷，這種電路的缺點(diǎn)是從過流狀態(tài)恢復(fù)到正常工作狀態(tài)需要很長的時(shí)間。因此，現(xiàn)在大多數(shù)線性穩(wěn)壓器都采用折返電流限制電路，這樣既不會(huì)有很大的功耗，也不會(huì)使得從過流狀態(tài)恢復(fù)到正常工作狀態(tài)需要很長的時(shí)間。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種負(fù)壓輸出型低壓差線性穩(wěn)壓器的過流保護(hù)電路，可以提高過流保護(hù)閾值點(diǎn)的精度并隨著輸入輸出電壓差值的增大而減小電流限制閾值的大小。

一種負(fù)壓輸出型低壓差線性穩(wěn)壓器的過流保護(hù)電路，其特征在包括以下內(nèi)容；輸出電流采樣電阻、電流限制放大器(limitamp)和折返限流保護(hù)電路(limitfoldback)，所述輸出電流采樣電阻是一個(gè)多晶電阻，采樣部分輸出電流，其上壓降為vsns；所述電流限制放大器(limitamp)是比較輸出電流采樣電阻上的壓降vsns和根據(jù)電流限制閾值設(shè)定的電壓閾值vth，從而判斷電流限制放大器(limitamp)的工作狀態(tài)；所述折返限電路(limitfoldback)是當(dāng)輸入至輸出的電壓差超過8v時(shí)，通過折返限流電路(limitfoldback)減小電壓限制閾值，維持功率管在所有正向輸入-輸出電壓下，均工作在安全工作區(qū)域。

發(fā)明的創(chuàng)造性在于為了達(dá)到改變電壓閾值vth大小實(shí)現(xiàn)折返限流目的，將線性穩(wěn)壓器的輸出電壓反饋到折返電流保護(hù)電路中，當(dāng)輸出電壓與輸入電壓達(dá)到一定值后，電路中的齊納二極管d2被反向擊穿，隨著輸入輸出電壓差值的繼續(xù)增大，流過d2的電流持續(xù)增加，當(dāng)r13上的壓降大于q8的開啟電壓vbe后，流過d2的電流會(huì)以更快的速度增加，直到r15上的壓降大于q9的開啟電壓vbe，q9開始導(dǎo)通，從而改變流過q1的電流，改變了電壓閾值vth，達(dá)到折返限流的目的。

附圖說明

圖1為過流保護(hù)電路結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2位本發(fā)明的過流保護(hù)電路原理圖。

具體實(shí)現(xiàn)方式

為了更加清楚地闡述本發(fā)明的技術(shù)方案，結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實(shí)施方式做詳細(xì)的說明。

如圖2所示的過流保護(hù)電路，包括輸出電流采樣電阻、電流限制放大器(limitamp)和折返限流保護(hù)電路(limitfoldback)。

如圖2部分2電路由偏置電壓vb提供的零溫電流，很好的避免了受溫度的影響造成的電壓閾值變化。于是q2、q3集電極的電流大小為ib，q1的發(fā)射極面積是q2發(fā)射極面積的兩倍，所以q1集電極電流大小為2ib。q4和q5組成電流鏡，電阻r1和電阻r2起到限制晶體管基極電流，從而提高電流鏡精度的作用。q6是一個(gè)helper結(jié)構(gòu)，減小了由于有限的β而造成的電流鏡精度損失的問題。在q5、q4、q2、q3構(gòu)成一個(gè)負(fù)反饋環(huán)路中，存在三個(gè)極點(diǎn)，分別在q4的發(fā)射極，q6的發(fā)射極以及q5的集電極，顯然從q5的集電極看進(jìn)去的電阻大約為gm5ro3//ro5，這就使得該極點(diǎn)離前面兩個(gè)極點(diǎn)的位置較遠(yuǎn)，由于r4的阻值很小，q4發(fā)射極處的極點(diǎn)大于q6發(fā)射極出的極點(diǎn)，但是由于q5的米勒效應(yīng)和會(huì)使得q6發(fā)射極出的電容較大，從而兩個(gè)極點(diǎn)的位置會(huì)靠的比較近，產(chǎn)生穩(wěn)定性問題，通過添加補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)，包括補(bǔ)償電容c1和去右半平面零點(diǎn)電阻r3，保證了電路的穩(wěn)定性。

流過電阻r4上的電流為3ib，而流過電阻r6上的電流為ib，使得q4發(fā)射極電壓vth大于q5的發(fā)射極電壓，即vbe4小于vbe5，而q5和q4的集電極電流卻是相等的，這樣將拉低vce5的大小，并使q5進(jìn)入飽和區(qū)，q7不導(dǎo)通，電流限制功能未打開。隨著輸出電流的增大，采樣電阻上的壓降vsns逐漸增大，當(dāng)增大到vbe4等于vbe5的時(shí)候，q5從飽和區(qū)進(jìn)入放大區(qū)，vce5也逐漸增大，使q7導(dǎo)通，電流限制功能啟動(dòng)，使得誤差放大器(ea)輸出減小，從而達(dá)到減小輸出電流的目的。

如圖2部分3電路，當(dāng)輸入和輸出的電壓差值未超過d2的反向擊穿電壓時(shí)，該部分電路幾乎沒有電路流過。一旦輸入輸出電壓差達(dá)到7-8v,d2被擊穿，電路開始有電流流過。隨著輸入輸出電壓差值的繼續(xù)增大，流過d2的電流持續(xù)增加，當(dāng)r13上的壓降大于q8的開啟電壓vbe后，流過d2的電流會(huì)以更快的速度增加，直到r15上的壓降大于q9的開啟電壓vbe，q9開始導(dǎo)通，從而改變流過q1的電流，改變了電壓閾值vth，達(dá)到折返限流的目的。此外，通過調(diào)整r13和r16的大小可以調(diào)整折返電流發(fā)生時(shí)電壓閾值下降的速度，q10的基極連接到功率管的基極形成了一個(gè)負(fù)反饋，使得流過d2的電流不會(huì)隨著輸入輸出電壓差的增大而無限制的增大，最終使得電壓閾值穩(wěn)定在一個(gè)恒定的值。

以上所述，僅是本發(fā)明較佳的實(shí)現(xiàn)方式，，但不能因此而理解為對本發(fā)明專利范圍的限制。任何熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的前提下，還可以對以上發(fā)明技術(shù)方案做出許多可能的的變動(dòng)和修飾，或修改為等同變化的等效實(shí)施例，這些均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提出了一種負(fù)壓輸出型低壓差線性穩(wěn)壓器的過流保護(hù)電路，屬于電源管理芯片的保護(hù)電路，包括：輸出電流采樣電阻、電流限制放大器(LIMIT?AMP)和折返限流保護(hù)電路(LIMIT?FOLDBACK)，所述輸出電流采樣電阻是一個(gè)多晶電阻，采樣部分輸出電流，其上壓降為VSNS；所述電流限制放大器(LIMIT?AMP)是比較輸出電流采樣電阻上的壓降VSNS和根據(jù)電流限制閾值設(shè)定的電壓閾值VTH，從而判斷電流限制放大器(LIMIT?AMP)的工作狀態(tài)；所述折返限電路(LIMIT?FOLDBACK)是當(dāng)輸入至輸出的電壓差超過8V時(shí)，通過折返限流電路(LIMIT?FOLDBACK)減小電壓限制閾值，維持功率管在所有正向輸入?輸出電壓下，均工作在安全工作區(qū)域。本發(fā)明在有效地限制輸出電流大小的同時(shí)，能夠很好地減小電路在全工作電壓范圍內(nèi)發(fā)生限流時(shí)的功耗，有效地保護(hù)了功率管等器件，并且不會(huì)使得從過流狀態(tài)恢復(fù)到正常工作狀態(tài)需要很長的時(shí)間。

技術(shù)研發(fā)人員：代淋;張國俊
受保護(hù)的技術(shù)使用者：電子科技大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：2017.06.09
技術(shù)公布日：2017.08.18