[发明专利]电流限制电路及包括其的电压调节器和DC－DC转换器

说明书

技术领域

本发明总体涉及电流限制电路，特别是适用于各种电源芯片中的电流限制电路。具体而言，本发明涉及适用于电压调节器和各种DC-DC转换器中的电流限制电路以及包括该电流限制电路的电压调节器和DC-DC转换器。

背景技术

随着便携式电子设备的广泛应用，便携设备中的电子元件设计的待机功耗要求越来越受到关注。用于便携设备的电池的电量往往十分有限，这要求不断降低便携设备的电子元件的静态电流。待机功耗这一指标对便携式电子设备的待机时间有着至关重要的影响。广泛应用于便携设备中的各种电源芯片，如电压调节器和DC-DC转换器，都需要不断减少其待机电流，即空载时电源芯片自身所消耗的静态电流。

例如，电压调节器一般包括参考电压源、误差放大器、输出电压调整元件、采样电阻、旁路元件等。误差放大器可以是一个比较器。参考电压源提供的基准电压施加到该比较器的反相输入端；利用采样电阻从输出电压获得的采样电压施加到该比较器的同相输入端，由此形成负反馈。基准电压与采样电压的差值经误差放大器放大后，对输出电压调整元件进行控制，从而稳定输出电压。输出电压调整元件通常可以采用双极型晶体管，也可以采用金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)。

另外，上述电压调节器和DC-DC转换器一般都需要过流保护电路。过流保护电路也通常被称为电流限制电路，其功能是限制如上面提到的输出电压调整元件等功率器件在过载或短路时的电流，从而起到保护功率器件的作用。但是，现有的电流限制电路都会消耗较大的静态功耗，即在电源芯片负载为空载时仍会消耗较大的电流。

参照图1，其中示出了一种现有技术的用于线性稳压器和低压差线性稳压器(LDO)的电流限制电路。图1中的电流源18和限流环路放大器都需要消耗较大的静态电流。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种具有较低静态电流消耗的用于电压调节器或DC-DC转换器的电流限制电路。该电流限制电路的设计使得，在采用该电流限制电路的电压调节器或DC-DC转换器等电路的负载电流为零时，该电流限制电路的电流基本为零。

根据本发明的第一方面，提供了一种用于电压调节器或DC-DC转换器的电流限制电路，该电压调节器或DC-DC转换器包括一个输出电压调整晶体管，所述输出电压调整晶体管包括一个控制端，所述电流限制电路包括：与所述输出电压调整晶体管相同的电流采样晶体管，连接到所述输出电压调整晶体管，使得流过所述电流采样晶体管的电流与流过所述输出电压调整晶体管的电流之比等于所述电流采样晶体管的几何尺寸与所述输出电压调整晶体管的几何尺寸之比；电流镜像电路，连接到所述电流采样晶体管，用于以流过所述电流采样晶体管的电流为参考电流产生一个与流过所述电流采样晶体管的电流成比例的镜像电流；电流-电压转换电路，连接到所述电流镜像电路，以产生一个与所述镜像电流成比例的电压；电压比较电路，连接到所述电流-电压转换电路和所述输出电压调整晶体管的控制端，用于将所述电流-电压转换电路产生的电压与一个阈值电压作比较，并在所述电流-电压转换电路产生的电压大于所述阈值电压时将所述控制端的电压限制在一个预定电压。

根据本发明的第二方面，提供了一种用于电压调节器或DC-DC转换器的电流限制电路，该电压调节器或DC-DC转换器包括一个输出电压调整晶体管，所述输出电压调整晶体管包括一个控制端，所述电流限制电路包括：与所述输出电压调整晶体管相同的电流采样晶体管，连接到所述输出电压调整晶体管，使得流过所述电流采样晶体管的电流与流过所述输出电压调整晶体管的电流之比等于所述电流采样晶体管的几何尺寸与所述输出电压调整晶体管的几何尺寸之比；电流镜像电路，连接到所述电流采样晶体管，用于以流过所述电流采样晶体管的电流为参考电流产生一个与流过所述电流采样晶体管的电流成比例的镜像电流；电流源，连接到所述电流镜像电路；电流比较电路，连接到所述电流源、所述电流镜像电路和所述输出电压调整晶体管的控制端，用于将所述镜像电流和所述电流源的电流作比较，并在所述镜像电流大于所述电流源的电流时将所述控制端的电压限制在一个预定电压。

根据本发明的第三方面，提供了包括本发明第一方面或第二方面的电流限制电路的电压调节器。

根据本发明的第四方面，提供了包括本发明第一方面或第二方面的电流限制电路的DC-DC转换器。

利用本发明，当采用电流限制电路的电压调节器或DC-DC转换器等电路的负载电流为零时，该电流限制电路的电流消耗很小，基本为零。

附图说明