限流電路的制作方法
【專利摘要】本文披露了一種限制電源電路的輸出電流的限流電路。該限流電路包括電流感應(yīng)模塊(20)，用來感應(yīng)功率晶體管(Mp1)的輸出電流(Iload)并產(chǎn)生與功率晶體管(Mp1)的輸出電流(Iload)成比例的感應(yīng)電流(IM1)；與所述電流感應(yīng)模塊(20)耦合的第一限流模塊(30)，用于在所述功率晶體管(Mp1)的輸出電流(Iload)的變化超過第一預(yù)定電流強(qiáng)度時(shí)，基于所述感應(yīng)電流(IM1)產(chǎn)生第一限制電流；和與所述第一限流模塊(30)和所述功率晶體管(Mp1)耦合的轉(zhuǎn)換模塊(50)，用于至少基于所述第一限制電流對所述功率晶體管(Mp1)的柵極電壓進(jìn)行控制。
【專利說明】限流電路

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明大體上涉及電子電路，尤其是涉及限流電路。

【背景技術(shù)】
[0002] 電源電路通常會包括高邊功率M0S晶體管（high side power MOS transistor) 和低邊功率MOS晶體管（low side power MOS transistor)。高邊功率MOS晶體管可以奉禹 連在用于接收電源電壓的電源端和用于向外部負(fù)載提供電源電壓的輸出端之間。低邊MOS 晶體管可以耦合在所述輸出端和用于接收參考電壓的參考端之間，其中參考電壓低于電源 電壓。這兩種功率M0S晶體管可以被開啟或關(guān)閉，從而有選擇的將電源電壓提供給外部負(fù) 載。
[0003] 電感外部負(fù)載需要穩(wěn)定的輸出來避免振蕩。因此，在限流電路被廣泛的用于限制 電源電路的輸出電流。
[0004] 圖1所示為現(xiàn)有的限流電路。如圖1所示，高邊功率PM0S晶體管Mpl稱合在電源 電壓VINHSD和用于向外部負(fù)載提供電源電壓的輸出節(jié)點(diǎn)HSD之間。電流源Ibl和電阻R2 串聯(lián)耦合在電源電壓和地之間。電流源Ibl提供的電流由電阻R1 (未示出）和帶隙基準(zhǔn)電 壓VBe來確定。R2和Ibl彼此耦合所在的節(jié)點(diǎn)G1處的電壓經(jīng)由電阻R3施加在Mpl的柵極。
[0005] 另外，PNP雙極晶體管Q4與二極管D1以串聯(lián)方式耦合，并作為一個(gè)整體與第二電 阻R2并聯(lián)，其中，Q4的發(fā)射極耦合到VINHSD。
[0006] 具有第一支路和第二支路的電流鏡耦合在電源電壓VINHSD和地電平之間。第一 支路具有串聯(lián)耦合的電阻R4、PNP雙極晶體管Q1和電流源Ib3,其中R4耦合在VINHSD和 Q1的發(fā)射極之間，Ib3耦合在Q1的集電極和地電平之間。第二支路具有串聯(lián)耦合的PNP雙 極晶體管Q2和電流源Ib2,其中Q2的發(fā)射極與VINHSD耦合，Ib2與地電平耦合。Q1和Q2 的基極與Q2的集電極耦合在一起。
[0007] R4還耦合在電源電壓VINHSD和PM0S高邊功率晶體管Mpl的源極之間。Q4的基 極耦合到Q1的集電極。特別的，Ib2提供的電流與Ib3提供的電流相同。晶體管Q1和Q2 的電流增益比是N : 1，其中N是不小于1的整數(shù)。
[0008] 工作時(shí)，電阻R4可以作為電流檢測電阻，用于檢測流經(jīng)高邊功率PM0S晶體管Mpl 的輸出電流。輸出電流的改變會造成電阻R4上壓降的改變，繼而會通過電流鏡和雙極晶體 管Q4影響節(jié)點(diǎn)G1處的電壓。因此，高邊功率PM0S晶體管Mpl的柵極-源極電壓就會被調(diào) 整，從而相應(yīng)地對Mpl的輸出電流進(jìn)行限制。
[0009] 因此，上述對高邊功率PM0S晶體管Mpl供應(yīng)的輸出電流的限制可以表示為
[0010]

【權(quán)利要求】
1. 一種限制功率晶體管的輸出電流的電路，包括： 電流感應(yīng)模塊（20)，用來感應(yīng)功率晶體管（Mpl)的輸出電流（IlMd)并產(chǎn)生與功率晶體 管（Mpl)的輸出電流（IlMd)成比例的感應(yīng)電流（IM1); 與所述電流感應(yīng)模塊（20)耦合的第一限流模塊（30)，用于在所述功率晶體管（Mpl)的 輸出電流（IlMd)的變化超過第一預(yù)定電流強(qiáng)度時(shí)，基于所述感應(yīng)電流（IM1)產(chǎn)生第一限制 電流；和 與所述第一限流模塊（30)和所述功率晶體管（Mpl)耦合的轉(zhuǎn)換模塊（50)，用于至少基 于所述第一限制電流對所述功率晶體管（Mpl)的柵極電壓進(jìn)行控制。
2. 如權(quán)利要求1所述的電路，進(jìn)一步包括與所述電流感應(yīng)模塊（20)耦合的第二限流模 塊（40)，用來在所述功率晶體管（Mpl)的輸出電流（I lMd)的變化超過第二預(yù)定的電流強(qiáng)度 時(shí)，基于所述感應(yīng)電流產(chǎn)生第二限制電流； 其中所述轉(zhuǎn)換模塊（50)與所述第二限流模塊（40)耦合，用來至少基于所述第一和/ 或第二限制電流控制所述功率晶體管（Mpl)的柵極電壓； 其中所述第二預(yù)定電流強(qiáng)度高于所述第一預(yù)定電流強(qiáng)度。
3. 如權(quán)利要求2所述的電路，其中所述第一和第二限流模塊（30,40)經(jīng)由第一電流鏡 (60)與所述電流感應(yīng)模塊（20)耦合，所述第一電流鏡（60)包括用來接收所述感應(yīng)電流 (I M1)的輸入支路、與所述第一限流模塊（30)耦合的第一輸出支路和與所述第二限流模塊 (40)耦合的第二輸出支路。
4. 如權(quán)利要求1所述的電路，其中所述轉(zhuǎn)換模塊（50)包括串聯(lián)耦合的第一電阻（R2) 和第一電流源（IMfl)，所述功率晶體管（Mpl)的柵極耦合在所述第一電阻（R2)和所述第一 電流源（I Mfl)稱合在一起的節(jié)點(diǎn)之處； 其中所述第一限流模塊（30)包括 第二電流鏡，包括與所述第一電流鏡（60)的第一輸出支路f禹合的輸入支路，與所述第 一電阻（R2)并聯(lián)耦合的輸出支路，以及 與所述第二電流鏡的輸入支路并聯(lián)耦合的第二電流源（IMf3); 其中所述第一預(yù)定電流強(qiáng)度至少由所述第二電流源（IMf3)來確定。
5. 如權(quán)利要求2所述的電路，其中所述第二限流模塊（40)包括與所述第一電流鏡 (60)的第二輸出支路耦合的輸入支路，和與所述第一電阻（R2)并聯(lián)耦合的輸出支路； 其中所述第二限流模塊（40)的輸入支路包括至少第三電流源（IMf2)，所述第二限流模 塊（40)的輸出支路包括串聯(lián)f禹合在一起的第一晶體管（M10)和第一電壓箝位模塊； 其中所述第三電流源（IMf2)耦合到所述第一晶體管（M10)的柵極；所述第二預(yù)定電流 強(qiáng)度至少由所述第三電流源（IMf2)來確定。
6. 如權(quán)利要求4所述的電路，其中所述第一限流模塊（30)的輸出支路進(jìn)一步包括第二 電壓箝位模塊。
7. 如權(quán)利要求5或6所述的電路，其中所述第一電壓箝位模塊包括正向地串聯(lián)耦合在 所述第一晶體管（M10)的漏極和所述功率晶體管（Mpl)的柵極之間的兩個(gè)二極管（D1，D2)， 所述第二電壓箝位模塊包括第二晶體管（Mp3)，其柵極和漏極一起耦合到所述功率晶體管 (Mpl)的柵極。
8. 如權(quán)利要求4所述的電路，進(jìn)一步包括耦合在所述功率晶體管（Mpl)的柵極和所述 第一電阻（R2)之間的第二電阻（R3)。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1的電路，進(jìn)一步包括柵極與所述功率晶體管（Mpl)的柵極耦合在一 起的第二功率晶體管（Mp2)，其用來與所述功率晶體管（Mpl)形成第三電流鏡（70)。
10. 如權(quán)利要求9所述的電路，其中所述電流感應(yīng)模塊（20)包括與所述功率晶體管 (Mpl)串聯(lián)耦合的第一輸入支路，與所述第二功率晶體管（Mp2)串聯(lián)耦合的第二輸入支路， 耦合在所述第二功率晶體管（Mp2)和所述第一限流模塊（30)之間的輸出支路，和耦合在內(nèi) 部電源電壓和所述第一限流模塊（30)之間的第四電流源（I b3); 其中所述電流感應(yīng)模塊（20)的所述第一輸入支路包括串聯(lián)耦合的第三晶體管（M4) 和第五電流源（Ibl)，所述電流感應(yīng)模塊（20)的第二輸入支路包括串聯(lián)耦合的第四晶體管 (M5)和第六電流源（I b2)，所述電流感應(yīng)模塊（20)的輸出支路包括第五晶體管（M6); 其中所述第三晶體管（M4)的柵極與所述第四晶體管（M5)的柵極一起耦合到所述第四 晶體管（M5)的漏極，所述第三晶體管（M4)的漏極耦合到所述第五晶體管（M6)的柵極，所 述第四電流源（Ib3)耦合到所述第五晶體管（M6)的漏極，并且進(jìn)一步耦合到所述第一限流 模塊（30)上。
【文檔編號】G05F1/56GK104142701SQ201310166900
【公開日】2014年11月12日 申請日期:2013年5月6日 優(yōu)先權(quán)日:2013年5月6日
【發(fā)明者】曾妮 申請人:意法半導(dǎo)體研發(fā)(深圳)有限公司