[实用新型]具有独特短路保护的功率输出级

说明书

技术领域

本实用新型涉及应用于短路保护的功率输出级，其短路电流设定简单，可从近似0到功率输出级的过流点，线路结构简洁，易集成化。

背景技术

长期以来，大部分的功率输出级只有过流保护，没有短路保护。假定功率输出级的输入电压Vin为12V，输出电压Vout为9V，输出过流保护点IoM为2A。正常工作时其功率损耗PD 1为(Vin-Vout)×IoM＝6W。但在输出短路时，其功率损耗PD 2为(Vin-0)×IoM＝24W。输出短路时的功率损耗PD 2远大于正常工作时其功率损耗PD 1。这样对功率输出管的要求就必须按输出短路时的功率损耗PD 2来设计，这是很不经济的。否则，功率输出管在输出短路时极易损坏。

虽有一小部分功率输出级有短路保护，其短路电流Ios是由输入电压Vin与输出电压Vout差来设定的。

某一功率输出级的输入电压Vin为12V，输出电压Vout为9V，输出过流保护点IoM为2A。在(Vin-Vout)差为9V时，输出电流Io为2A；在(Vin-Vout)差为12V时，输出电流Io为1A；在(Vin-Vout)差为18V时，输出电流Io为100mA。正常工作时其功率损耗PD 1为(Vin-Vout)×IoM＝6W。但在输出短路时，其功率损耗PD2为(Vin-0)×Ios＝12W。

另一功率输出级的输入电压Vin为9V，输出电压Vout为6V，输出过流保护点IoM为2A。在(Vin-Vout)差为9V时，输出电流Io为2A；在(Vin-Vout)差为12V时，输出电流Io为1A；在(Vin-Vout)差为18V时，输出电流Io为100mA。正常工作时其功率损耗PD 1为(Vin-Vout)×IoM＝6W。但在输出短路时，其功率损耗PD2为(Vin-0)×Ios＝18W。

所以，这种短路保护的功率输出级也未能将输出短路时的功率损耗PD2远小于正常工作时的功率损耗PD 1。

用户需要在输出短路时的功率损耗PD2远小于正常工作时功率损耗PD 1的功率输出级。

实用新型内容

为了解决上述问题，本实用新型公开了一种具有独特短路保护的功率输出级，包括：

差分输入单元,设有第一差分对管、第二差分对管、一镜像电流源电路、一第一电阻、一第二电阻构成的回路，镜像电流源电路与第二差分对管耦接而成为第二差分对管的负载，第一差分对管的发射极与第二差分对管的基极之间分别对称耦接所述第一电阻、所述第二电阻，第一差分对管、第二差分对管耦接偏置电流源，第一差分对管耦接一基准电压和一采样电压，第一差分对管、第二差分对管依据所述基准电压以及所述采样电压以产生第一输出信号，并将所述第一输出信号经第二差分对管的集电极送至中间放大单元；

所述中间放大单元与第二差分对管的集电极耦接，所述中间放大单元内设有具有放大功能的达林顿管，达林顿管接收所述第一输出信号并依据第一输出信号放大以产生一第二输出信号；

功率输出单元，与所述中间放大单元耦接，受控于所述第二输出信号的驱动且依据第二输出信号放大并输出一输出电压；

采样单元，与功率输出单元耦接，对输出电压进行分压以产生所述采样电压，并将所述采样电压输出至所述差分输入单元。

所述的具有独特短路保护的功率输出级，差分输入单元进一步包括：第一晶体管、第二晶体管、第三晶体管、第四晶体管、第五晶体管、第六晶体管，其中，所述第一晶体管、第二晶体管组成所述第一差分对管，第三晶体管、第四晶体管组成第二差分对管，第五晶体管、第六晶体管构成所述镜像电流源电路。

所述的具有独特短路保护的功率输出级，偏置电流源包括第一偏置电流源、第二偏置电流源、第三偏置电流源，第二偏置电流源与第三偏置电流源大小相等或者不相等，第一偏置电流源、第二偏置电流源、第三偏置电流源均与电源端耦接，第一偏置电流源为第二差分对管提供偏置电流，第二偏置电流源和第三偏置电流源为第一差分对管提供偏置电流。

所述的具有独特短路保护的功率输出级，所述第一晶体管的发射极与第三晶体管的基极之间耦接一所述第一电阻，第一晶体管的基极耦接所述基准电压，所述第一晶体管的发射极、第三晶体管的基极与所述第二偏置电流源耦接；

所述第二晶体管的发射极与第四晶体管的基极之间耦接一所述第二电阻，第二晶体管的基极耦接所述采样电压，所述第二晶体管的发射极、第四晶体管的基极与所述第三偏置电流源耦接；