[实用新型]电源转换电路及其过流检测电路

说明书

【技术领域】

本实用新型涉及一种电源管理电路，特别是涉及一种电源转换电路及其中的过流检测电路。

【背景技术】

请参考图1所示，其为现有技术中降压型DC-DC(直流-直流)转换器100中的过流检测电路的电路示意图。所述DC-DC转换器100包括输出电路110、过流基准电压产生电路120和过流检测电路130。所述输出电路110将输入电压VCC转换成输出电压VO并提供给负载电阻RL，其包括PMOS(P-type Metal Oxide Semiconductor)晶体管MP1(功率输出管)、NMOS(N-type Metal Oxide Semiconductor)晶体管MN2、电感L1和电容C1，所述PMOS晶体管MP1和NMOS晶体管MN2的导通和截止分别由开关控制信号PDRV和NDRV控制，开关控制信号PDRV和NDRV是周期性的方波控制信号，它们是由DC-DC转换器的控制电路(未示出)来产生的，这部分与本实用新型无关，本文略去。所述过流基准电压产生电路120包括串联在输入电压VCC和地之间的PMOS晶体管MP2和电流源I1，其提供过流基准电压VIREF。所述过流检测电路130包括反相器INV1、开关S1和比较器comp1，所述反相器INV1的输入接开关控制信号PDRV，该反相器的输出端连接所述开关S1的控制端，所述开关S1的一端接PMOS晶体管MP1和NMOS晶体管MN2的中间节点LX，节点LX的电压VLX可以反映PMOS晶体管上流过的电流，另一端接所述比较器comp1的正相输入端，所述比较器comp1的反相输入端接所述过流基准电压VIREF，所述比较器comp1的输出端输出是否过流的信号。

当开关控制信号PDRV为低电平时，PMOS晶体管MP1导通，PDRV信号通过反相器INV1后的信号PON为高电平，控制开关S1导通，LX端被连到比较器Comp1的正相输入端，开始进行过流检测。当LX端的电压VLX低于过流基准电压VIREF时，所述比较器Comp1的输出端OUT为低电平，表示出现过流状态，DC-DC转换器的控制电路根据该信号关断所述PMOS晶体管MP1，进行过流保护。

由于MOS晶体管的导通电阻随工艺、电源电压和温度变化而变化很大，所以通过PMOS晶体管MP2产生一个与PMOS晶体管MP1导通电阻同比例变化的过流基准电压，可以抵消随工艺、电源电压和温度变化的影响。PMOS晶体管MP2和MP1采用类型相同的器件，在版图设计时进行匹配设计，让两者相似度很高。这样PMOS晶体管MP2和MP1的导通电阻比例仅依赖于MP2和MP1的宽长比之比，与宽长比成反比。下面公式是MOS晶体管的导通电阻计算公式：

Ron=1μ.Cox.(WL).|(Vgs-Vt)|]]>

其中Ron是导通电阻，μ是载流子迁移率，Cox是单位面积栅氧电容，这两个参数都是工艺常数，W是MOS管宽度，L是MOS晶体管长度，Vgs是栅源电压，Vt是MOS晶体管阈值电压，为工艺常数。

但是随着各种电子系统的功能越来越复杂，工作速度越来越快，对电源的输出电流要求越来越大。对于大电流DC-DC转换器来说，PMOS晶体管MP1上的导通能量损失越来越大，其上导通能量损失可由下面公式计算：

P＝I².Ron

其中P是损耗的功率，I是流经MOS晶体管的电流，Ron是MOS晶体管的导通电阻。

可见可以通过减小Ron来减小能量损失的功率。所以大电流DC-DC转换器中会设计MOS晶体管的导通电阻更小，这样导致MOS晶体管上的导通电压降更小。MOS晶体管上的导通电压降等于Vdrop＝I.Ron，其中I是流经MOS晶体管的电流。