基于bcd工藝的電流鉗位電路的制作方法
【技術(shù)領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種電流鉗位電路，尤其是基于B⑶工藝的電流鉗位電路。
【背景技術(shù)】
[0002]B⑶是一種單片集成工藝技術(shù)。1986年由意法半導體(ST)公司率先研制成功，這種技術(shù)能夠在同一芯片上制作雙極管bipolar，CMOS和DMOS器件，稱為B⑶工藝。B⑶工藝被廣泛應用于高電壓大電流的產(chǎn)品開發(fā)。在大電流的應用中，如果發(fā)生短路會造成失控大電流通過芯片。在大電壓和大電流的共同作用會引起芯片的功耗過大產(chǎn)生熱能量進而損壞電路。所以電流鉗位電路成為高壓大電流產(chǎn)品的必須模塊。其主要作用是在電路發(fā)生短路或電流異常增大的情況下，限制輸出最大電流，從而保護芯片不被損壞。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)中，還沒有專門為B⑶工藝設計的電流鉗位電路，申請人經(jīng)過深入研宄，得出基于B⑶工藝的電流鉗位電路，遂有本案產(chǎn)生。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種基于B⑶工藝的電流鉗位電路。
[0005]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
基于BCD工藝的電流鉗位電路，包括電流輸出電路、輸出電流檢測電路和電流鉗位電路，電流輸出電路的輸入端連接高壓輸入電壓VIN，電流輸出電路的輸出端連接輸出電流檢測電路的輸入端，輸出電流檢測電路的輸出端連接電流鉗位電路的輸入端，電流鉗位電路的輸出端連接至電流輸出電路的反饋控制端。
[0006]電流輸出電路包括低壓PMOS管M1、M2，放大器OPl，高壓LDPMOS管M3、M4，以及基準電流源1-refl ;其中，低壓PMOS管Ml的M值為I，低壓PMOS管M2的M值為K，低壓PMOS管M1、M2構(gòu)成第一電流鏡，高壓LDPMOS管M3、M4的柵極共同連接至偏置電壓V_bias_l，基準電流源1-ref I串接于高壓LDPMOS管M3的漏極與地之間，高壓LDPMOS管M4的漏極為輸出端口 ；高壓LDPMOS管M3、M4的源極分別對應連接至放大器OPl的兩個輸入端并分別對應連接至低壓PMOS管Ml、M2的漏極，放大器OPl的輸出端連接至低壓PMOS管Ml、M2的柵極，低壓PMOS管Ml、M2的源極連接至高壓輸入電壓VIN ；
輸出電流檢測電路包括低壓PMOS管M5、M7，高壓LDPMOS管M6，以及放大器0P2 ;其中，低壓PMOS管M5、M7的M值均為1，且低壓PMOS管M5與低壓PMOS管M2構(gòu)成第二電流鏡，低壓PMOS管M5的源極連接高壓輸入電壓VIN,放大器0P2的兩個輸入端并分別對應連接至低壓PMOS管M2、M5的漏極，放大器0P2的輸出端連接高壓LDPMOS管M6的柵極，高壓LDPMOS管M6的源極連接低壓PMOS管M5的漏極，高壓LDPMOS管M6的漏極連接低壓PMOS管M7的漏極和柵極，低壓PMOS管M7的源極接地；
電流鉗位電路包括低壓PMOS管M8，高壓LDPMOS管M9、MlO，基準電流源I_ref2，以及放大器0P3 ;其中，低壓PMOS管M8的M值為I，且低壓PMOS管M7與低壓PMOS管M8構(gòu)成第三電流鏡，低壓PMOS管M8的漏極連接至高壓LDPMOS管M9的源極，高壓LDPMOS管M9、M10的柵極連接至偏置電壓V_bias_2，基準電流源1-ref2串接于高壓LDPMOS管MlO的源極與地之間，高壓LDPMOS管M9、MlO的漏極分別對應連接至放大器0P3的兩個輸入端并分別通過阻值相等的電阻R1、R2連接至高壓輸入電壓VIN，放大器0P3的輸出端連接至放大器OPl的反饋控制端。
[0007]放大器OPl的輸出級包括低壓PMOS管Mil、M12、M13，低壓PMOS管MlI的源極接高壓輸入電壓VIN，低壓PMOS管Ml I的柵極由放大器OPl的控制級來驅(qū)動，低壓PMOS管Mll、M13的漏極連接在一起作為放大器OPl的輸出端，低壓PMOS管M13的柵極即為放大器OPl的反饋控制端，低壓PMOS管M13的源極與低壓PMOS管M12的漏極連接在一起，低壓PMOS管M12的柵極由放大器OPl的控制級來驅(qū)動、源極接相對于高壓輸入電壓VIN為低壓的輸入電壓VSS。
[0008]在高壓設計中，通常低壓MOS管比高壓MOS管具有更好的匹配表現(xiàn)，本發(fā)明基于BCD工藝的電流鉗位電路，選擇低壓MOS管作為核心電流源，高壓LDPMOS管起隔離作用來保護低壓電路。同時產(chǎn)生相對于高壓輸入電壓VIN的VSS (VIN-VSS=5V)，來為低壓核心電路部分提供電流通路。工作時，電流輸出電路輸出電流至輸出電流檢測電路，輸出電流檢測電路用以檢測輸出電流的大小，當電流輸出電路實際輸出電流小于鉗位電流時，放大器0P3輸出電流鉗位反饋信號為VIN，輸出電流受放大器OPl、低壓PMOS管Ml和M2構(gòu)成的反饋回路控制達到設定的輸出電流；當電流輸出電路實際輸出電流大于鉗位電流時，放大器0P3輸出電流鉗位反饋控制信號至放大器0P1，將輸出電流鉗位在所設定的值。
【附圖說明】
[0009]圖1為本發(fā)明的電路原理圖；
圖2為圖1中放大器OPl輸出級的電路原理圖。
【具體實施方式】
[0010]本發(fā)明基于B⑶工藝的電流鉗位電路，如圖1所示，包括電流輸出電路100、輸出電流檢測電路200和電流鉗位電路300，電流輸出電路100的輸入端連接高壓輸入電壓VIN，電流輸出電路100的輸出端連接輸出電流檢測電路200的輸入端，輸出電流檢測電路200的輸出端連接電流鉗位電路300的輸入端，電流鉗位電路300的輸出端連接至電流輸出電路100的反饋控制端。
[0011]電流輸出電路100包括低壓PMOS管Ml、M2，放大器OPl，高壓LDPMOS管M3、M4，以及基準電流源1-refl ;其中，低壓PMOS管Ml的M值為I，低壓PMOS管M2的M值為K，低壓PMOS管Ml、M2構(gòu)成第一電流鏡，高壓LDPMOS管M3、M4的柵極共同連接至偏置電壓V_bias_l，基準電流源1-refl串接于高壓LDPMOS管M3的漏極與地之間，高壓LDPMOS管M4的漏極為輸出端口 ；高壓LDPMOS管M3、M4的源極分別對應連接至放大器OPl的兩個輸入端并分別對應連接至低壓PMOS管Ml、M2的漏極，放大器OPl的輸出端連接至低壓PMOS管MU M2的柵極，低壓PMOS管Ml、M2的源極連接至高壓輸入電壓VIN。
[0012]由第一電流鏡控制輸出電流的大小，放大器OPl用來保證第一電流鏡中兩個電流源(低壓PMOS管Ml、M2)的漏源電壓(VDS)相等以避免溝道長度效應。在電流鏡設計中，為了達到更好的匹配同時減小了失配電壓，低壓PMOS管Ml、M2為低壓器件，并且放大器OPl的設計也采用低壓器件。同時采用高壓器件LDPMOS管M3和M4進行隔離，偏置電壓V_bias_l限制LDPMOS管M3和M4源端電壓來保護低壓器件。所以輸出電流I—^tput=KW Mfl (基準電流1)，此式中的K即為低壓PMOS管M2的M值K。所以輸出端口(OUTPUT)和高壓輸入電壓端口(VIN)可以承受高電壓的應用。
[0013]輸出電流檢測電路200包括低壓PMOS管M5、M7，高壓LDPMOS管M6，以及放大器0P2 ;其中，低壓PMOS管M5、M7的M值均為I，且低壓PMOS管M5與低壓PMOS管M2構(gòu)成第二電流鏡，低壓PMOS管M5的源極連接高壓輸入電壓VIN，放大器0P2的兩個輸入端并分別對應連接至低壓PMOS管M2、M5的漏極，放大器0P2的輸出端連接高壓LDPMOS管M6的柵極，高壓LDPMOS管M6的源極連接低壓PMOS管M5的漏極，高壓LDPMOS管M6的漏極連接低壓PMOS管M7的漏極和柵極，低壓PMOS管M7的源極接地。
[0014]輸出電流檢測電路200用于檢測電流輸出電路輸出電流的大小。第二電流鏡(由低壓PMOS管M2和M5構(gòu)成)用來檢測輸出電流大小，放大器0P2同樣采用低壓器件設計，控制高壓LDPMOS管M6的柵級以保證低壓PMOS管M2和M5具有相同的漏源電壓(VDS)電壓，同時高壓LDPMOS管M6為高壓器件保護了低壓器件低壓PMOS管M5。根據(jù)低壓PMOS管M2和M5的個數(shù)比例檢測電流I_sense= I_output/K,此式中K即為低壓PMOS管M2的M值K。
[0015]電流鉗位電路300包括低壓PMOS管M8，高壓LDPMOS管M9、M10,基準電流源1-ref2，以及放大器0P3 ;其中，低壓PMOS管M8的M值為I，且低壓PMOS管M7與低壓PMOS管M8構(gòu)成第三電流鏡，低壓PMOS管M8的漏