[发明专利]一种用于NMOS负载开关的限流检测和保护电路

说明书

一种用于NMOS负载开关的限流检测和保护电路，负载开关包括NMOS管M0、电荷泵CP、箝位电路Clamp1和电阻R1；限流检测和保护电路包括NMOS管M1、M2、M3、M4，电流基准Iref，电阻R2，比较器CMP和箝位电路Clamp2。通过M1和M2的分压来检测负载开关的输出电压VOUT，M1和M2的阻值随温度、电源电压、工艺的变化的情况一致，可实现稳定的比例关系，使得电源电压VIN与检测端的压差值与VIN和VOUT之间的压差值成固定的比例关系。同时，通过M3与Iref产生限流阈值基准电压，使限流门限阈值电压与M0的阻值随温度、电源电压、工艺的变化的情况一致，从而实现稳定的限流保护电流阈值。

技术领域

本发明涉及限流开关，尤其涉及一种用于5V USB口输出的NMOS负载开关的限流检测和保护电路(Current Sense and Limit)。

背景技术

USB口输出端因为直接面向用户插拔，且所连接的用电设备情况复杂，容易发生过流、短路的情况，因此需要具有限流保护功能的负载开关。

发明内容

本发明的目的是，提供一种用于NMOS负载开关的限流检测和保护电路，可以使得限流保护阈值在温度、电源电压、工艺条件等因素发生波动时保持稳定，从而实现可靠的限流保护。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：一种用于NMOS负载开关的限流检测和保护电路，其特征在于：包括NMOS负载开关及限流检测和保护电路两部分，NMOS负载开关包括NMOS功率管M0、电荷泵CP、箝位电路Clamp1和电阻R1，NMOS功率管M0的漏极连接电源VIN，NMOS功率管M0的源极连接箝位电路Clamp1的输入端并作为输出电压端VOUT，箝位电路Clamp1的输出端连接NMOS功率管M0的栅极和电阻R1的一端，电阻R1的另一端连接电荷泵CP的输出端，电荷泵CP的输入端连接电源VIN；限流检测和保护电路包括NMOS管M1、NMOS管M2、NMOS管M3和NMOS管M4，电流基准Iref，电阻R2，比较器CMP和箝位电路Clamp2；NMOS管M1的栅极连接NMOS负载开关中NMOS功率管M0的栅极，NMOS管M1的源极连接NMOS负载开关中NMOS功率管M0的源极，NMOS管M1的漏极连接比较器CMP的负输入端和NMOS管M2的源极，比较器CMP的正输入端连接电流基准Iref的输入端以及NMOS管M3的源极和箝位电路Clamp2的输入端，箝位电路Clamp2的输出端连接NMOS管M2的栅极和NMOS管M3的栅极以及电阻R2的一端，电阻R2的另一端连接NMOS负载开关中电荷泵CP的输出端，NMOS管M2的漏极与NMOS管M3的漏极互连并连接电源VIN，电流基准Iref的输出端接地，比较器CMP的输出端连接NMOS管M4的栅极，NMOS管M4的源极接地，NMOS管M4的漏极连接NMOS负载开关中NMOS功率管M0的栅极。

所述电阻R1和电阻R2均为箝位限流电阻，R1和R2阻值的选取与电荷泵CP的驱动能力有关，R1和R2的阻值应不小于1.5Mohm，以使得电荷泵的输出能维持足够高的电压，且R2电阻应小于R1电阻，以使得NMOS管M2、M3的栅极电位的建立速度快于NMOS管M0、M1的栅极电位的建立速度。

所述NMOS管M1、NMOS管M2、NMOS管M3和NMOS功率管M0均是相同类型的器件。

本发明的优点和显著效果：本发明通过NMOS管M1和M2的分压来检测输出电压VOUT，因为NMOS管M1和M2是相同的器件类型，且具有相同的栅源电压偏置，因此M1和M2的阻值随温度、电源电压、工艺的变化而变化的情况一致，可以实现稳定的比例关系，从而使得VIN与检测端的压差值与VIN和VOUT之间的压差值成固定的比例关系。同时，本发明通过NMOS管M3与Iref产生限流阈值基准电压，因为NMOS管M3与功率管M0是相同的器件类型，且具有相同的栅源电压偏置，因此可以使得限流门限阈值电压与功率管M0的阻值随温度、电源电压、工艺的变化而变化的情况一致，从而实现稳定的限流保护电流阈值。

附图说明