(19)中华人民共和国国家知识产权局
(12)发明专利说明书
(10)申请公布号 CN 101118450 A
(43)申请公布日 2008.02.06
(21)申请号 CN200710018429.3
(22)申请日 2007.08.08
(71)申请人 中国航天时代电子公司第七七一研究所
    地址 710054 陕西省西安市太乙路189号
(72)发明人 汪西虎
vimax(74)专利代理机构 西安通大专利代理有限责任公司
    代理人 李郑建
(51)Int.CI
      G05F1/573
                                                                  权利要求说明书 说明书 幅图
(54)发明名称
      一种用于线性稳压器的折返式限流电路
(57)摘要
      本发明公开了一种适用于线性稳压器的折返电流限制电路，整个折返限流电路由电压控制电流源、电流控制电流源、电流控制电压源和电压缓冲电路构成，以线性稳压器的输入端电压Vi与输出端的电压Vo的差，(Vi－Vo)，作为控制电压信号，减小了现有技术中，以线性稳压器输出端电压Vo作为控制信号，所造成的对线性稳压器带负载能力和输出电压范围的影响。
法律状态
法律状态公告日
法律状态信息
法律状态
权 利 要 求 说 明 书
1.一种用于线性稳压器的折返限流电路，由电压控制电流源(10)、电流控制电流源(20)、电流控制电压源(30)和电压缓冲电路(40)构成；其特征在于，电压控制电流源(10)的输出电流由线性稳压器的输入端电压(Vi)与输出端电压(Vo)的差(Vi-Vo)控制，并作为电流控制电流源(30)的控制电流；电流控制电流源(20)的输出电流(I2)，为电流控制电压源的控制电流；电流控制电压源(30)的正极接线性稳压器的输入电压端，负极为电流控制电压源(30)的输出端，这样，电流控制电压源(30)的正极与负极间的电压差受(Vi-Vo)控制；电压缓冲电路(40)的输入端为电流控制电压源(30)的负极，输出端接线性稳压器的压差放大器的输出端，和电压调整晶体管的栅极，电压缓冲电路的作用是将其输出端与输入端隔离，同时，钳位其输出端的电压不低于输入端电压的值，这样，线性稳压器的电压调整晶体管的源栅极驱动电压的最大值，受
输入电压端的电压(Vi)与输出电压端的电压(Vo)的差(Vi-Vo)的控制。
2.如权利要求1所述的用于线性稳压器的折返限流电路，其特征是：所述的电压控制电流源电路(10)包括：NPN型双极晶体管(Q1)、PNP型双极晶体管(Q2)、PMOS晶体管(M1)和电流源(Ib1)，NPN型双极晶体管(Q1)的基极与线性稳压器输出电压端连接，集电极与栅、漏极短接的PMOS晶体管(M1)的栅极或漏极，PNP型晶体管(Q2)的发射极连接于PMOS晶体管(M1)的栅极或漏极，NPN型双极晶体管(Q1)的发射极与电流源(Ib1)的一端和PNP型双极晶体管(Q2)的基极连接，PMOS晶体管(M1)的源极接稳压器的输入电压端，电流源(Ib1)的另一端接地，PNP型双极晶体管(Q2)的集电极为压控电流源的电流输出端。
3.如权利要求1所述的用于线性稳压器的折返限流电路，其特征是：所述的电流控制电流源电路(20)包括，电流源(Ib2)和两个NMOS晶体管(M2、M3)和两个PMOS晶体管(M4、M5)构成，NMOS晶体管M2的栅、漏极短接，与压控电流源的输出端接于PNP型双极晶体管Q2的集电极，NMOS晶体管M2的源极接地，NMOS晶体管M3的栅极与NMOS晶体管M2的栅极连接，源极接地，漏极与PMOS晶体管M4的漏极连接，M4的栅极与漏极短接，源极接稳压器输入电压Vi，PMOS晶体管M5的源极接稳压器输入电压Vi，栅极与M4的栅或漏极连接，漏
极与电流源(Ib2)接于PNP型双极晶体管Q3的基极，PMOS晶体管M5的漏极为电流控制电流源的输出端，电流源Ib2的另一端接地。
4.如权利要求1所述的用于线性稳压器的折返限流电路，其特征是：电流控制电压源电路由一个栅、漏极短接的PMOS型晶体管M6构成，其源极接线性稳压器的输入电压端，漏或栅极接电流控制电流源的输出端。
5.如权利要求1所述的用于线性稳压器的折返限流电路，其特征是：电压缓冲电路(40)包括：PNP型晶体管Q3、NPN型晶体管Q4和电流源Ib3；PNP型晶体管Q3的基极接PMOS型晶体管M6的漏极，集电极接地，发射极与NPN型晶体管Q4的基极连接，电流源Ib3的一端连接于线性稳压器的电压输入端(Vi)、另一端与NPN型晶体管Q4的基极连接，NPN型晶体管Q4的发射极为限流电路输出端，与线性稳压器的电压调整管(200)的栅极、压差放大器的输出端连接。
说  明  书
技术领域
本发明涉及半导体集成电路，具体涉及一种用于线性稳压器的折返式限流电路。
背景技术
电流限制电路，是线性稳压器的重要组成部分，它通过限制稳压器内部的电压调整晶体管(串接于稳压器输入电压端、输出电压端的一个功率晶体管)的输出电流，保障了电压调整晶体管始终处于安全工作区(SafeOperation Area)。
图1(A)是双极型功率晶体管，(B)是MOS型功率晶体管的安全工作区。由图1可以看到，对于功率管，尤其是MOS型功率管，功耗限制(Power Limit)是限定其工作范围的主要因素，因而线性稳压器的电流限制电路，主要是使电压调整晶体管的功耗没有超出安全工作区。
当前，常见的限流电路可分为两类：折返限流(Foldback CurrentLimit)和常值限流(Constant Current Limit)电路。折返限流电路，又被称作电压控制的限流(Voltage-dependent Current Limit)电路，该电路的特征为：限流电路受电路的一个电压信号(如电路的输出电压信号)控制，且对该控制信号的具体电压值，限流电路将有一个具体的阈值电流和一个短路电流与之对应，当由于某种原因，例如电路的负载过重，使电路的输出电流大于了阈
值电流，限流电路将使电路的输出电流迅速下降为短路电流。例如，图2(A)所示的折返限流电路，受电压信号Vo控制，对应于电压信号Vo的值V1，限流电路有阈值电流I<sub>MAX</sub>和短路电流Ishort与V1对应，当电路的输出电流大于I<sub>MAX</sub>后，限流电路使电压信号Vo与输出电流迅速下降为Vshort和Ishort。常值限流电路如图2(B)所示，其特点是：电路的最大输出电流始终为限流阈值电流I<sub>MAX</sub>，而与电路中的电压信号无关。因为折返限流的阈值电流大于短路电流，而常值限流的阈值电流即为短路电流，所以折返限流的阈值电流大于常值限流的阈值电流，故当前线性稳压器大多采用折返限流电路。
现有技术的用于线性稳压器的折返限流电路，多以稳压器的输出电压作为控制信号。例如图3所示的电路，该电路是本专业技术人员所熟知的折返限流电路，在图3的折返限流电路300中，当电压放大器10的正向输入端的电压大于负向输入端的电压时，电压放大器10将限制电压调整管200的栅极1的电压的下降，从而限制调整管200的输出电流。由图3可以得到，当发生限流时，电流采样电阻20上的压降Vthreshold为：
由(1)式可得到Vo下的阈值电流I<sub>MAX</sub>为：
<maths><math><mrow><msub><mi>I</mi><mi>MAX</mi></msub><mo>=</mo><mfrac><mi>Vo</mi><mi>Rs</mi></mfrac><mo>*</mo><mrow><mo>(</mo><mfrac><mrow><mi>R</mi><mn>4</mn></mrow><mrow><mi>R</mi><mn>2</mn></mrow></mfrac><mo>*</mo><mfrac><mrow><mi>R</mi><mn>1</mn><mo>+</mo><mi>R</mi><mn>2</mn></mrow><mrow><mi>R</mi><mn>3</mn><mo>+</mo><mi>R</mi><mn>4</mn></mrow></mfrac><mo>-</mo><mn>1</mn><mo>)</mo></mrow><mo>-</mo><mo>-</mo><mo>-</mo><mrow><mo>(</mo><mn>2</mn><mo>)</mo></mrow></mrow></math></maths>

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