一种限流短路保护电路制造技术

本发明专利技术公开了一种限流短路保护电路，包括场效应管Ｍ０、场效应管Ｍ１、场效应管Ｍ２、场效应管Ｍ３、场效应管Ｍ４、功率管ＭＰ１、功率管ＭＰ２及电阻Ｒ３，所述场效应管Ｍ０、场效应管Ｍ１、场效应管Ｍ２组成的电流镜等比例镜像电路，所述场效应管Ｍ０、场效应管Ｍ１、场效应管Ｍ２的源极均与地连接，场效应管Ｍ１、场效应管Ｍ２的漏极分别与场效应管Ｍ３、场效应管Ｍ４的漏极相连，场效应管Ｍ３、场效应管Ｍ４组成镜像电路，电阻Ｒ３的一端与场效应管Ｍ３的源极及功率管ＭＰ１的源极相连，电阻Ｒ３的另一端与场效应管Ｍ４的源极及功率管ＭＰ２的源极相连。该限流短路保护电路低功耗，适用于电源管理集成电路。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术主要涉及电源管理集成电路领域，尤其是适用于电源管理集成电路的限流短 路保护电路。
技术介绍
当前，便携式电子设备(如手机，PDA, MP3等)主要靠锂电池经过低压降线性电压 调节器(LDO)和开关式直流调节器(DCDC)供电。这些电源转换器中均采用了功率管。电 源转换器的质量指标应该是以安全性、可靠性为第一原则。然而，DC-DC、 LDO等电 源管理芯片在应用时，可能会因为应用错误或者别的意外事故导置输出端短路，这样就 会产生一个很大的电流，足够烧毁芯片。所以，在电气技术指标满足正常使用要求的条 件下，为使电源在恶劣环境及突发故陣情况下安全可靠地工作，必须设计多种保护电路， 比如防浪涌的软启动，欠压、过热、过流短路、缺相等保护电路。目前，比较常用的限流短路保护电路主要是连续检测负载电流的大小，如果检测值 出现很大的异常，系统就认为过m/短路，产生过流/短路关闭信号。下面简单讲述几种 常见的典型的已有限流短路保护电路A.采用精密电阻方案如图1所示,该方案使用一个外挂的精密电阻Rsense与功率管MPl串联，通过测量 精密电阻两端的电压来检溯功率管的电流。图中Vgate是来自芯片对功率管的控制信号， VCC是输入电源，VSS是模拟地。它的工作原理如下电阻Rsense是一个阻值很小的 精密电阻，例如0.2Q,当电流流经电阻Rsense到功率管MP1时，在Rsense两端的压降 为由于运放的虚短效应，其输入端电压保持相等(电路中取Rl等于R2),因而R2两端的电压等于VRsense。从而可以得到流经R2的电流与Isense成正比，同样可以得到 与Isense成正比的电压Vsense,其大小为Vsense^3^e鹏丰&鹏 (2) 及2 、 乂而在集成电路里R3/R2的相对比例是比较容易做精确的。从以上分析得到的Vsense 实现了对功率管输出电流的检测,因而可以通过Vsense与一个基准电压VREF进行比较 来做限流/短路保护电路。如图2,—般COMP是一个迟滞比较器，COMPJ)UT输出的 高低电平用来判断是否过3fe/短路。B. 采用功率管自身内阻方案和上面的方法类似，如图3所示，直接使用功率管自身的电阻来检測其电流。假 设功率管电阻为RwiM,电阻Rl等于R2，则可以得到Vse,駒〃灘 (3) 及2i =-J- (4)功率管MP1的内阻随电源电压或其栅源电压变化，如上式(4),因而通过这种方案 检测到的电流不是很精确。C. 釆用与功率管匹配的小管方案如图4所示，此电路采用与功率管MP1匹配的小管MP2来检测电流。电路中Vgate是误差放大器的输出端，VFB是LDO反馈给误差放大器的电压。取<formula>formula see original document page 5</formula>由于运放的钳位作用，电压VA等于VB,于是可以得到<formula>formula see original document page 5</formula>Kw鹏=苴柳A (8)通过以上分析，可以得到与功率管MPl电流成正比的电压Vsence，.从而可以将其用 来做限流或短路保护电路的监测端，再与一个带隙基准电压比较，就可以组成完整的限 流或者短路保护电路，此电路检测电流的精度比精密电阻的方案低，其缺点是结构比较 复杂，功耗较大。现有的以上几种方案的基本思想就是先得到一个可以监控输出电流大小的监控电 压Vsence,再将其与一个基准电压作比较以判断是否过術短路。这样的方案由于需要放 大器，迟滞比较器以及一个基准电压VREF等，电路普遍显得复杂，功耗普遍太大使得 电流效率大大降低；而且电路(如LDO, Charger等)在正常工作时，这个限流/短路保 护电路永远处于连续检测比较的工作状态，大大的浪费了功耗，尤其在电路(如LDO) 负载电流为O或者负载电流较小时，这种过多的功耗将大大减小系统的效率。而A方案更 是需要外挂一个的难于集成的精密电阻，增加了系统成本，降低了系统的效率。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种限流短路保护电路，该电路低功耗，适用于电源管理集 成电路。'为了解决上述技术问题，本专利技术所采取的技术方案包括一种限流短路保护电路，该 电路包括场效应管MO、场效应管M1、场效应管M2、场效应管M3、场效应管M4、功 率管MP1、功率管MP2及电阻R3，所述场效应管M0、场效应管M1、场效应管M2组 成的电流镜等比例镜像电路，所述场效应管M0、场效应管M1、场效应管M2的源极均 与地连接，场效应管M1、场效应管M2的漏极分别与场效应管M3、场效应管M4的漏 极相连，场效应管M3、场效应管M4组成镜像电路，电阻R3的一端与场效应管M3的 源极及功率管MP1的源极相连，电阻R3的另一端与场效应管M4的源极及功率管MP2 的.源极相连。该电路还包括电阻R1、电阻R2及电容C0，电阻R2—端接地，另一端与电阻R1 相连，电阻R1的另一端与电容C0—端相连后共同连接功率管MP1、功率管MP2的漏 极，电容CO的另一端接地。所述功率管MP2与功率管MP1的宽长比为1: N。所述场效应管M3、场效应管M4镜像比例为K。所述电阻R3是百欧姆级别的多晶电阻。所述场效应管MO、场效应管Ml、场效应管M2电流镜等比例镜像偏置电流为Ibias, 偏置电流Ibias使场效应管M4栅电压处于固定值，当电路处于正常负载电流时，场效 应管M4处于线性工作区当负载电流过大或短路时，场效应管M4处于饱和工作区。该电路还包括场效应管MS3、场效应管MS4、场效应管MS5和场效应管MOC， 场效应管MS3的源极与地连接，其漏极与场效应管MO的栅极相连，场效应管MS4的 源极与场效应管M0的漏极相连，场效应管MS5的源极与场效应管MOC的栅极相连， 场效应管MS5的漏极连接电源VCC，场效应管MOC的源极连接电源VCC。采用上述技术方案，结合下面将要详述的实施例，本专利技术有益的技术效果在于本 专利技术的限流短路保护电路不需要外挂精密电阻并采用动态自身调节的方法，只用了超小 的功耗就较离得精度，从而降低了设计成本，提高了电流效率，且过流短路保护电路响 应速度快；本专利技术的限流短路保护电路在电源核心电路正常工作时几乎处于关闭状态， 几乎不消耗电流；在电源核心电路出现过敵短路情况时，才消耗一定的功耗；核心电路 负载电流为O或者负载电流较小时，过流短路保护电路可以自动关闭。本专利技术的特征及优点将通过实施例结合附图进行详细说明。附图说明图1为现有的利用精密电阻检测电流方案的限流短路保护电路图。图2为现有的COMP产生限激短路保护信号示意图。图3为现有的利用功率管自身电阻检测电流方案的限流短路保护电路图。图4为现有的利用小管镜像功率管来检测电流方案的限流短路保护电路图 图5为本专利技术的限流短路保护电路一实施例的电路图。 图6为本专利技术的限流短路保护电路另一实施例的电路图。具体实施例方式如图5所示，为本专利技术的限流短路保护电路一实施例的电路图。该限流短路保护电 路采用管场效应管MO、场效应管M1、场效应管M2组成的电流镜等比例镜像偏置电流 Ibias;小功率管MP2与大功率管MP1的宽长比为1: N本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种限流短路保护电路，其特征在于：包括场效应管Ｍ０、场效应管Ｍ１、场效应管Ｍ２、场效应管Ｍ３、场效应管Ｍ４、功率管ＭＰ１、功率管ＭＰ２及电阻Ｒ３，所述场效应管Ｍ０、场效应管Ｍ１、场效应管Ｍ２组成的电流镜等比例镜像电路，所述场效应管Ｍ０、场效应管Ｍ１、场效应管Ｍ２的源极均与地连接，场效应管Ｍ１、场效应管Ｍ２的漏极分别与场效应管Ｍ３、场效应管Ｍ４的漏极相连，场效应管Ｍ３、场效应管Ｍ４组成镜像电路，电阻Ｒ３的一端与场效应管Ｍ３的源极及功率管ＭＰ１的源极相连，电阻Ｒ３的另一端与场效应管Ｍ４的源极及功率管ＭＰ２的源极相连。

【技术特征摘要】
1、一种限流短路保护电路，其特征在于包括场效应管M0、场效应管M1、场效应管M2、场效应管M3、场效应管M4、功率管MP1、功率管MP2及电阻R3，所述场效应管M0、场效应管M1、场效应管M2组成的电流镜等比例镜像电路，所述场效应管M0、场效应管M1、场效应管M2的源极均与地连接，场效应管M1、场效应管M2的漏极分别与场效应管M3、场效应管M4的漏极相连，场效应管M3、场效应管M4组成镜像电路，电阻R3的一端与场效应管M3的源极及功率管MP1的源极相连，电阻R3的另一端与场效应管M4的源极及功率管MP2的源极相连。2、 如权利要求1所述的限流短路保护电路，其特征在于还包括电阻R1、电阻R2及 电容C0，电阻R2—端接地，另一端与电阻R1相连，电阻R1的另一端与电容C0—端 相连后共同连接功率管MP1、功率管MP2的漏极，电容C0的另一端接地。3、 如权利要求1或2所述的限流短路保护电路，其特征在于所述功率管MP2与功率 管MP1的宽长比为1: N。4、 如权利要求1或2所述的限流短路保护电路，其特征在于所述场效应管M3、场效 应管M4镜像比例为K。...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘坚斌，刘军，余佳，
申请(专利权)人：安凯广州微电子技术有限公司，
类型：发明
国别省市：81[中国|广州]