[发明专利]一种可控制静态电流限流加速保护电路

说明书

技术领域

本发明是关于限流保护电路，发明重点在于对限流电路的控制，包括静态电流的控制以及加快限流动作时间的控制。

背景技术

限流保护是重要的保护电路之一，是电源产品中不可缺少的组成部分之一，可用于保护集成电路不受突发大电流的影响。限流保护不同于过流保护，限流具有电流保持功能。当发生过流时，限流保护电路可以把最大电流控制在预设定的范围内，不但保护了其它电路，而且可以不影响其它电路的正常工作。另外独立的限流保护集成电路，还可用于供电电源输出电流限流使用，比如笔记本，计算机外设如USB输出电流保护等方面的应用。

限流保护以不影响正常电路工作为前提，同时要求准确地发生限流保护作用。目前，由于集成电路的速度和复杂性越来越高，所以也对限流电路动作的快速性提出了更高的要求。除此之外，因为正常工作时，要求限流保护电路对正常电路的影响越小越好，所以也要求限流保护电路本身消耗的静态电流越小越好，以提高工作效率，适应低功耗的发展趋势。

一种已知的限流电路如图1所示。P7是PMOS晶体管，其漏极为VOUT1，在这里用作大电流输出。P6是PMOS晶体管，其漏极是V4，其栅极与P7 PMOS晶体管的栅极共同连接为V3，在这里用于电流控制。需要说明的是如果两个晶体管大小成比例，并且三端(漏、栅和源极)电压大小一样，则各自流过的电流与本身的大小必然成相应比例。举例来说，假定P6 PMOS晶体管的大小与P7 PMOS晶体管的大小成比例，如果可以控制P6 PMOS晶体管的漏极和P7 PMOS晶体管的漏极电压也相同的话，流过P6 PMOS晶体管的电流会与流过P7 PMOS晶体管的电流比较精确地成相应比例。换句话说，通过控制P6 PMOS晶体管的电流可以成比例的控制P7 PMOS晶体管的电流，也就是控制了流出到负载LOAD1的电流。为达到此目的，需要控制P6 PMOS晶体管和P7 PMOS晶体管的漏极电压一致，此控制是由P8 PMOS晶体管和P9 PMOS晶体管来完成的。如图1所示，P8 PMOS晶体管的源极与P6 PMOS晶体管的漏极连接于V4，P9 PMOS晶体管的源极与P7PMOS晶体管的漏极连接于VOUT1；P8 PMOS晶体管与P9 PMOS晶体管的栅极连接在一起，并且与P8 PMOS晶体管的漏极连接；I3电流源和I4电流源分别连接于P8 PMOS晶体管的漏极和P9 PMOS晶体管的漏极。举一例子说明，如果I3电流源和I4电流源的大小一样，则流经P8 PMOS晶体管和P9 PMOS晶体管的电流相同，假设P8 PMOS晶体管和P9 PMOS晶体管的大小也相同，则其栅源电压相同，也就是V4和VOUT1的电压大小一样，从而控制P6 PMOS晶体管和P7 PMOS晶体管的漏极电压相同。P10 PMOS晶体管的栅极连接于P9 PMOS晶体管的漏极，其源极连接于V4，漏极与ISET1电流源和OP1运算放大器的正极连接。通常应用情况下，要求I3电流源和I4电流源的电流比较小一些，因为它们属于静态电流，即是说无论电路工作在什么状态，这部分电流是必然要消耗的。由于流经P6 PMOS晶体管的电流，等于I3电流源的电流和ISET1电流源的电流之和，如果I3电流源的电流很小的话，在这里我们可以忽略，从而流经P6 PMOS晶体管的电流近似等于ISET1电流源的电流。这样只要设定了ISET1的电流大小，就可以控制P6 PMOS晶体管的电流大小，也就可以控制P7 PMOS晶体管的电流大小，该电流就是我们需要限定的电流值。OP1运算放大器负极极连接于一个参考电压源VREF1，正极连接于ISET1电流源和P10 PMOS晶体管的漏极，其输出连接于V3点。OP1运算放大器的作用是保持整个限流电流环路反馈的建立，同时对限流电路的反应时间和效果具有关键的作用。

该已知的限流电路的主要缺点是发生过流时反应时间较慢，不适应快速反应的应用场合。这是因为P7PMOS晶体管，通常做为功率管，尺寸较大，其栅极寄生电容也较大，发生限流作用时，需要快速拉升其栅极，而其拉升能力受到OP1运算放大器静态电流的限制。在这种情况下，如果想得到快速拉升能力，通常以增大静态电流为代价，这样就会影响工作的效率。

发明内容

本发明的目的在于提供一种限流加速保护电路，以避免发生过流时反应时间较慢，不适应快速反应的应用场合的技术问题。