[发明专利]功率晶体管的限流保护电路

说明书

本申请公开了一种功率晶体管的限流保护电路，包括电流采样模块、阈值调节模块以及钳位模块。阈值调节模块用于提供一表征限流阈值的参考电流，钳位模块用于在采样电流大于参考电流的情况下反馈控制功率晶体管的栅极电压，以将功率晶体管的负载电流钳位至限流阈值，其中，阈值调节模块还用于在功率晶体管处于关断状态和导通状态的中间状态时控制所述参考电流随时间递增，不但可以避免电路启动过程中限流保护电路的误动作影响电路的正常启动，而且可以在功率晶体管的启动阶段，使得负载电流从几十毫安培逐渐变化至若干安培，有利于实现功率晶体管的软启动，保护功率晶体管和后级负载。

技术领域

本发明涉及开关电源技术领域，更具体地，涉及一种功率晶体管的限流保护电路。

背景技术

功率晶体管被广泛应用在各种电源管理系统中，是电源和系统监控产品中的重要组成部分。在电源管理系统中一般选用MOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor，金属-氧化物半导体场效应晶体管)，通过调节功率晶体管的控制电压来提供稳定的输出电压。

目前稳压电路类芯片的趋势是尽量将功率分立器件集成到芯片内部，这就意味着芯片内部的功耗将变得更大，特别当发生过载甚至短路时，功率管上长时间的通过大电流，有可能导致电路过热而烧毁。因此现有的功率变换器一般都会有钳位模块，用于在负载端发生过载甚至短路时将负载电流限制在限流阈值处，从而可以降低输出电压。

如图1示出根据现有技术的一种线性稳压器的电路示意图。如图1所示，线性稳压器100包括功率晶体管Mpout、误差放大器EA以及限流保护电路110。功率晶体管Mpout为芯片中的输出器件，用于根据输入电压Vin向后级负载提供输出电压Vout。误差放大器EA用于将采样输出电压Vout得到的反馈电压VFB与一参考电压VREF进行比较，以获得二者之间的误差信号，并根据二者之间的误差信号向功率晶体管Mpout提供栅极电压，调整功率晶体管Mpout的源漏压降，从而稳定输出电压Vout。误差放大器EA提供的栅极电压在启动过程中是很缓慢的，当流过功率晶体管Mpout的电流超过限流保护的阈值时，限流保护电路110起作用，将流过功率晶体管Mpout的负载电流限制在限流保护的阈值范围，避免功率晶体管Mpout和后级负载的损坏。

现有的功率晶体管的限流保护电路具有以下问题：现有技术的限流保护电路中的限流阈值是固定的，如果限流阈值设置的过小，若后级负载稍大于限流保护电路的限流阈值，在电路上电过程中，由于此时输出电压较低，限流保护电路会误认为此时发生负载短路，将功率晶体管的栅极电压钳位于一定数值，导致电路无法正常启动；如果限流阈值设置的过大，则限流保护电路无法正常起到限流的作用，可能出现限流保护不及时，导致芯片损坏的问题。

发明内容

鉴于上述问题，本发明的目的在于提供一种功率变换器的限流保护电路，使功率晶体管在大负载情况下的上电过程中可以正常启动，提高了电路的带载启动能力。

根据本发明提供了一种功率晶体管的限流保护电路，包括：电流采样模块，用于对流经所述功率晶体管的负载电流进行采样，以得到采样电流；阈值调节模块，用于提供一表征限流阈值的参考电流；以及钳位模块，用于接收所述参考电流和所述采样电流，并用于在所述采样电流大于所述参考电流的情况下反馈控制所述功率晶体管的栅极电压，以将所述功率晶体管的负载电流钳位至所述限流阈值，其中，所述阈值调节模块还用于在所述功率晶体管处于关断状态和导通状态的中间状态时控制所述参考电流随时间递增。

可选的，所述阈值调节模块还用于在所述功率晶体管处于导通状态时保持所述参考电流恒定。

可选的，所述阈值调节模块包括：受控于控制信号的可调电流源，所述可调电流源用于提供表征所述参考电流，在所述控制信号的控制下，所述参考电流在所述功率晶体管处于关断状态和导通状态的中间状态时随时间线性递增或非线性递增。