本发明专利技术揭示一种用于限制来自一功率控制传递器件的电源电流的电路，所述功率控制传递器件耦合至电源电压，所述电路包括下列各项。一检测器件，其耦合至电源电压且所述检测器件经构造以吸取一与所述电源电流成比例的检测电流。一电流反射镜，其通过一低阻抗节点耦合至所述检测器件及电源电压，所述电流反射镜经构造以通过低阻抗节点吸取与所述检测电流相关的镜像电流。一限制器件，其耦合至电源电压、功率控制传递器件及低阻抗节点，所述限制器件经构造以根据低阻抗节点与电源电压之间的电压差来限制所述电源电流。（*该技术在2024年保护过期，可自由使用*）
Method and device for limiting current in a voltage regulator
A circuit for limiting the power supply current from a power control transfer device that is coupled to a power supply voltage that includes the following. A detection device coupled to the supply voltage, and the detection device is structured to absorb a detection current proportional to the supply current. A current mirror coupled to the detection device and the power supply voltage through a low impedance node, the current mirror configured to suck mirror current associated with the detection current through the low impedance node. A limiting device is coupled to the supply voltage, power transmission control device and the low impedance node, the limiting device being configured according to the voltage between the low impedance node and the power supply voltage to limit the power current.
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术大体而言涉及电压调节器且更具体而言涉及在电压调节电路中限制短路电流。
技术介绍
图1是图解说明现有技术电压调节器电路的示意图。电路10包括耦合在电源电压20与输出节点25之间的功率控制传递器件，例如PMOS晶体管15。在输出节点25与大地之间产生一在规定电流IL范围上的稳定输出电压Vout。放大器30的输出耦合至晶体管15的栅极，从而调节晶体管15的行为。参考电阻器35及40为放大器30产生分压输入并完成由晶体管15、放大器30及电阻器35及40形成的调节回路。电容器45补偿所述调节回路。放大器30将穿过电阻器40的电压与参考电压Vbg。输出电压Vout由参考电压Vbg及电阻器35和40共同决定。随着电流IL增加超过其最大水平，放大器30开始在非线性模式(即，饱和)下操作，且因此输出电压Vout降低。电压对电流的动作取决于晶体管15的特性。电路10的一个问题在于，如果晶体管10很大(例如，为具有良好的电源拒斥比)，那么在以低电流负荷范围为特征的调节器中放大器30对高电流IL值饱和。这意味着与典型调节器负载电流相比，调节器呈现一非常高的短路电流。此短路电流主要取决于晶体管15的特性且不是直接可控的。上述问题的一种解决方案是以连接在晶体管15的栅极与电源电压20之间并可由负载电流值IL控制的开关为特征。当电流IL低于一预定阈值时，开关断开且调节器在正常操作状态下操作。当IL高于所述阈值时，开关闭合，从而将所述电压固定在晶体管15的控制节点处，且由此将调节器的短路电流限制在所选电流阈值。此方法的问题在于开关的快速导通-关断状态顺序引起电路动作的振荡。所需要的是一种基于简单结构的限流电路，该限流电路提供可预测的输出响应且不改变正常操作状态中的调节器的动作。
技术实现思路
一种用于限制来自功率控制传递器件的电源电流的电路，所述功率控制传递器件被耦合至电源电压，所述电路包括下列各项。一检测器件，其被耦合至电源电压且所述检测器件经构造以吸取与所述电源电流成比例的检测电流。一电流反射镜，其通过低阻抗节点(例如一电阻器)耦合至所述检测器件及电源电压，所述电流反射镜经构造以通过低阻抗节点吸取与所述检测电流成比例的镜像电流。在一实施例中，镜像电流约等于检测电流，因此具有大约相同的对电源电流的比例。一限制器件，其被耦合至电源电压、功率控制传递器件及低阻抗节点，所述限制器件经构造以根据低阻抗节点与电源电压之间的电压差来限制所述电源电流。在一实施例中，限制器件、功率控制传递器件及检测器件均为MOS晶体管。附图说明图1是图解说明现有技术电压调节器电路的示意图。图2是图解说明使用图1中电压调节器电路构建的限流电路的一实施例的示意图。图3是图解说明等效于放大器的电路的示意图。图4是图解说明具有限流及不具有限流的电压调节器的输出电压与负载电流关系的曲线图。图5是图解说明具有限流的电压调节器的输出电压与负载电流关系的曲线图。图6是图解说明具有限流的电压调节器的控制电压与负载电流关系的曲线图。图7是图解说明用于限制来自功率控制传递器件的电源电流的方法的方框图。具体实施例方式本专利技术的下述说明并非旨在将本专利技术的范围限定于这些实施例，而是使任何所属领域的技术人员能够制作并使用本专利技术。图2是图解说明使用图1中电压调节器电路构建的限流电路的一实施例的示意图。限流电路100包括一检测器件(例如晶体管110)，其耦合至电源电压Vdd、晶体管15及放大器30。在此实施例中，晶体管110小于晶体管15一已知量，两个晶体管的源极均耦合至电源电压20，且两个晶体管共用来自放大器30的同一栅极电压。晶体管110耦合至电流反射镜120，例如呈电流反射镜构造形式的晶体管130及135。电流反射镜120通过节点150耦合至电阻器140。电阻器140耦合至电源电压20及一限制器件(例如晶体管160)。晶体管160耦合至放大器30。节点150是一低阻抗节点，其基于来自电源电压20的穿过电阻器140的电压降。在另一实施例中，晶体管160耦合至不同于电阻器的低阻抗节点，例如在三极管区域内适当偏压的PMOS晶体管。检测器件应提供基于其所检测器件的电流的电流。在该实施例中，检测器件或晶体管110比晶体管15小一已知比率，且因此提供与流过晶体管15的电流成已知比率的流过其自身的电流。流过晶体管110的电流需要流过电流反射镜120及晶体管135至大地。流过节点150且进入电流反射镜120的电流反映或逼近流过晶体管110的电流。电流反射镜可提供所需的任何电流比率，但是在本实施例中，使用一比一的比率。流过节点150的电流以晶体管110对晶体管15的比率逼近流过晶体管15的电流。如果晶体管110对晶体管15的比率是K且流过晶体管15的电流是Il(忽略穿过电阻器35及40的电流)，那么流过节点150的电流是K·Il。在一实施例中，电阻器140耦合至电源电压20并将K·Il转换成一穿过晶体管160的源极与栅极的电压。限制器件(或晶体管160)将电压钳位在晶体管11O及15的栅极上。晶体管160通过晶体管160的栅极由穿过电阻值为R1m的电阻器140的电压来驱动，以得到栅极电压R1m·K·Il。在一实施例中，晶体管160是一PMOS晶体管。晶体管160由低阻抗节点驱动并可在饱和状态下操作，所以正常操作状态与过电流模式之间的过渡是连续的，且由于晶体管160没有出现导通-关断状态顺序，所以不会出现稳定性问题。图3是图解说明等效于来自图2中放大器30的电路的示意图。在一实施例中，放大器30是运算放大器。放大器30的宏模型电路代表放大器30的动作。所述宏模型电路由电压为Vopa的理想压控电压源300及电阻为Ropa的电阻器310组成。在此宏模型电路中， 其中Vs是放大器30的饱和电压，Av是放大器30的DC差分电压增益，Vdd是电源电压20，V+是放大器30的非反向输入，且V_是放大器30的反向输入。Vg是晶体管110及15的栅极电压。Vg由放大器30及晶体管160决定Vg＝Vopa+Ropa·Ilm. Ilm是晶体管160的漏极电流，即当晶体管160导通并处于饱和状态时Ilm=βlm2·(K·Rlm·Il-|Vtop|)2,]]>其中Vtop是阈电压且βlm是晶体管160的增益系数，所以Vg＝Vopa+FIL，其中 限流电路100具有三种操作模式正常、过电流及短路。在正常操作状态下，负载电流Il从零开始增加且调节回路(晶体管15、电阻器35及40及放大器30)通过调整(即减小)电压Vopa使Vout稳定。一旦Il增加至Rlm·K·Il＞|Vtop|(晶体管160的阈电压)，晶体管160导通且开始将电流Ilm注入放大器30的输出并因此修改电压Vg(晶体管110与15的栅极电压)。当放大器30处于线性区域内时，电压Vopa经调整以补偿Ilm的影响且Vout保持稳定。在正常操作状态下，晶体管15处于三极管区域内且放大器30处于线性区域内，因此Il=βreg··(Vout-Vdd),]]>其中Vg=Av&本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于限制来自一功率控制传递器件的一电源电流的电路，所述功率控制传递器件耦合至一电源电压，所述电路包括：一检测器件，其耦合至所述电源电压，所述检测器件经构造以吸取一与所述电源电流成比例的检测电流；一电流反射镜，其耦合至所述 检测器件并耦合至所述电源电压，所述电流反射镜经构造以吸取与所述检测电流相关的一镜像电流；一电阻器，其耦合至所述电源电压及所述电流反射镜，所述电阻器经构造以载送所述镜像电流并产生一电阻器电压电势；及一限制器件，其耦合至所述电源 电压、所述功率控制传递器件及所述电阻器，所述限制器件经构造以根据所述电阻器电压电势来限制所述电源电流。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：吉安马尔科博，马西莫马祖科，
申请(专利权)人：艾梅尔公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]
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