[发明专利]一种用于低压差线性稳压器的过流保护电路

说明书

技术领域

本发明属于模拟集成电路设计领域，特别涉及一种用于低压差线性稳压器LDO的过流保护电路。

背景技术

随着信息时代的来临电源管理技术变得越来越重要。低压差线性稳压器LDO因为其小面积、高电源抑制比、微功耗、低噪声、外围电路简单、具有较好的线性瞬态响应和负载瞬态响应特性等优点使得它更加适用于便携式电子产品中。

当负载电流过大时，特别是在输出短路的情况下，由于输出端接地，电源电压全部加到调整管的两端，致使大电流流过调整管，低压差线性稳压器LDO稳压器极易被损坏。因此为了保证芯片工作时的安全，需要设计过流保护电路。过流保护电路能够有效监视调整管输出电流的大小，从而保证输出端发生超载、短路时系统的安全。

如图1所示，一般低压差线性稳压器LDO包括一放大器，一栅极连接放大器输出端的功率管和串联在功率管漏极和地之间的两个电阻，其串联的连接放大器的一个输入端，放大器的另一个输入端连接基准电压，功率管的源极接电源电压。最基本的传统过流保护电路如图1所示，由一个电流源I₀和四个MOS管M1-M4组成。过流保护通常是通过电流采样、比较，最后得到栅压控制信号再通过开关管控制功率管提供的电流大小。然而图1所示的过流保护电路有一明显缺陷，那就是采样管M2的漏端电压与功率管M_P的漏端电压不能保持一致，此时由于MOSFET的沟道长度调制效应，会导致采样管电流并不是按照想要的比例准确镜像功率管电流，使整个过流保护环路的过流阈值出现偏差。

当MOSFET导通时，若其漏源电压V_DS大于其过驱电压V_sat＝V_GS-V_TH，反型层的沟道会被夹断，此时的有效沟道长度发生变化，通过MOSFET的电流值可以表示为：

式中的λ是沟道长度调制系数，μ是载流子迁移率，C_ox是单位面积栅氧化层电容，是管子的宽长比，对于一个确定的MOS管来说，(1)式中只有栅源电压V_GS和漏源电压V_DS是变量，其余量为常量。当将电流采样管M2与低压差线性稳压器LDO功率管M_P的大小按一定比例取值时，如即使将两者的栅端相连，使得他们过驱电压相等，但若两者的漏源电压V_DS不等，由于沟道长度调制效应的作用，从(1)式可以看出，两者流过的电流并不是按照所设管子尺寸的比例镜像的，此时采样管M2采样到的电流便与设计值存在误差。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种用于低压差线性稳压器的过流保护电路，能够有效抑制电流采样电路中电流采样管的沟道长度调制效应，减小了电流采样电路采得的电流与理想值偏差过大的问题，提高了过流保护电路的电流采样精确度，使得过流保护电路的开启阈值更加精准。

为实现上述目的，本发明提供的技术方案如下：

一种用于低压差线性稳压器的过流保护电路，其特征在于，包括电流采样电路、电流比较电路和上拉电路，

电流采样电路，采样低压差线性稳压器功率管M11的栅漏电压，并转化为按比例镜像的采样电流，其输出端输出采样电流至所述电流比较电路的输入端；

电流比较电路，包括一电流源I₀和由第三NMOS管M8与第四NMOS管M9组成的电流镜，所述电流比较电路将采样电流通过电流镜镜像后与电流源I₀的电流进行比较，得到控制电压V_C输出到所述上拉电路控制上拉电路的开启和关断；

上拉电路，由一上拉管M10组成，所述上拉管M10为PMOS管，上拉管M10的栅极作为上拉电路的输入端连接所述电流比较电路的输出端，其漏极作为上拉电路的输出端连接低压差线性稳压器功率管M11的栅极控制功率管M11的栅端电压，其源极接电源电压VDD。

具体的，所述电流采样电路包括第一PMOS管M1、第二PMOS管M2、第三PMOS管M3、第四PMOS管M4、第五PMOS管M5、第一NMOS管M6和第二NMOS管M7，

第一PMOS管M1和第二PMOS管M2的栅极与低压差线性稳压器功率管M11的栅极相连，其源极都接电源电压VDD，第一PMOS管M1的漏极接第五PMOS管M5的源极，第二PMOS管M2的漏极接第三PMOS管M3的源极，第三PMOS管M3的漏极作为所述电流采样电路的输出端；