CN102842899B - 启动器的过流保护装置以及启动器 - Google Patents

Abstract

本发明是有关于一种启动器的过流保护装置，包括一上拉晶体管、一输入采样晶体管和一控制晶体管；所述输入采样晶体管的栅极电学连接至过流保护装置的控制端，源/漏极电学连接至上拉晶体管的栅极，漏/源极接地；所述控制晶体管的栅极电学连接至一控制信号端；源/漏极电学连接至上拉晶体管的栅极，漏/源极电学连接至高电平端；所述上拉晶体管的漏/源极电学连接至高电平端，源/漏极电学连接至过流保护装置的输出端。

Description

启动器的过流保护装置以及启动器

技术领域

本发明是关于一种过流保护装置，特别涉及一种用于启动器的过流保护装置，以及带有所述过流保护装置的启动器。

背景技术

芯片启动器是内置于芯片中的元件，用于在芯片启动时逐渐升高启动电流，避免瞬间电流增长而将芯片烧毁。而要控制芯片启动电流，一个重要的手段就是在启动器中增加过流保护装置。

过流保护装置的作用在于在芯片启动之后，通过电学元件将芯片的工作电流限制在某一范围内，避免大电流烧毁芯片。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种启动器的过流保护装置，以及带有所述过流保护装置的启动器，能够起到限流作用。

为了解决上述问题，本发明提供了一种启动器的过流保护装置，包括一上拉晶体管、一输入采样晶体管和一控制晶体管；所述输入采样晶体管的栅极电学连接至过流保护装置的控制端，源/漏极电学连接至上拉晶体管的栅极，漏/源极接地；所述控制晶体管的栅极电学连接至一控制信号端；源/漏极电学连接至上拉晶体管的栅极，漏/源极电学连接至高电平端；所述上拉晶体管的漏/源极电学连接至高电平端，源/漏极电学连接至过流保护装置的输出端。

可选的，进一步包括一密勒电容，所述电容的一端电学连接至控制晶体管的栅极，另一端电学连接至控制晶体管的源/漏极。

可选的，进一步包括一电阻，所述电阻设置于控制晶体管漏/源极与系统高电平端之间。

本发明进一步包括了一种启动器，包括一启动模块和一负载电流采样装置，其特征在于，进一步包括一上述过流保护装置，所述启动模块的输入端电学连接至启动信号端，输出端连接至启动器的输出端；所述负载电流采样装置的输入端电学连接至启动信号端，第一输出端电学连接至启动器的输出端，第二输出端电学连接至过流保护装置的输入端；所述过流保护装置的输出端电学连接至启动信号端。

可选的，所述负载电流采样装置进一步包括一输出晶体管，所述输出晶体管的栅极电学连接至过流保护装置的输入采样晶体管的栅极，与之呈镜像关系，所述输出晶体管的漏/源极接地。

可选的，所述启动装置中进一步包括一下拉晶体管，所述下拉晶体管的源/漏极电学连接至启动器的启动信号端，漏/源极接地。

在本发明提供的技术方案中，过流保护电路采样负载电流。当负载电流在正常范围内时，采样电流较小，过流保护电路不起作用；当负载电流增大(输出降低)到一定值以致于使启动电路重新工作或者输出短路，此时上拉晶体管可以保证把启动信号端限制在某个值以下，从而起到限流作用。

附图说明

附图1所示是本发明的具体实施方式所述启动器的架构图。

附图2是附图1所示架构的一种电路图。

具体实施方式

接下来结合附图详细介绍本发明所述用于启动器的过流保护装置以及带有所述过流保护装置的启动器的具体实施方式。

附图1所示是本具体实施方式所述启动器的架构图，包括启动模块10、负载电流采样装置11以及过流保护装置12。

附图2是附图1所示架构的一种电路图。

参考附图1和附图2所示，所述启动模块10的输入端电学连接至启动信号端，输出端连接至启动器的输出端。当系统刚加电时，启动器的输出端信号为零，由于误差放大器U5的电源偏置为OUT(LOUT！)，误差放大器不能工作，其输出信号无法启动调整管工作，所以增加了启动模块10。启动模块10由一使能控制端ENCA控制，只有当使能控制端ENCA为低电平时，启动模块10工作，控制调整管的栅极，即启动信号端GDRIVER而使调整管工作起来；当输出达到一定值(该值至少可以使误差放大器开始工作)，输出反馈将启动电路关闭。完成启动后，启动信号端GDRIVER由误差放大器输出控制。

具体地说，启动模块10可以分成两个部分，即启动开始和启动关闭。启动开始电路由晶体管M₃₁₇、电阻R_261S20、和晶体管M₂₆₇等组成；启动关闭电路由晶体管M₃₂₀、晶体管M₃₁₉、晶体管M₃₁₈、和电阻R_241S20等组成。正常工作时使能控制端ENCA为低电平，即晶体管M₃₁₇的栅极接地，漏极由电阻R_261S6接到晶体管M₂₆₇的栅极，由于此时输出为零，晶体管M₃₂₀无电流流过，所以，晶体管M₃₁₇迅速进入深线性区，晶体管M₂₆₇的栅极电压很高(几乎是电源电位)，于是启动信号端GDRIVER被迅速地拉低。当输出达到一定值(稍大于－V_THP+V_THN)时，晶体管M₃₁₈、晶体管M₃₁₉导通，这路电流经晶体管M₃₂₀比例放大后，将晶体管M₂₆₇的栅极电压拉低，从而使M₂₆₇截止，启动关闭。此时必须保证误差放大器可以开始工作，因为只有这样才能保证输出继续上升，电路正常工作，从误差放大器的结构看，此时必须有

$\frac{V_{\mathrm{OUT}}}{2}>V_{\mathrm{OUT}}-V_{\mathrm{FB}}=V_{\mathrm{LOUT}!}-V_{\mathrm{FB}}\≥-V_{\mathrm{THP}}$

因此这里的电阻R_241S20较大，晶体管M₃₁₈用的是倒管，保证电路在启动关闭后，误差放大器能够维持输出启动。

所述负载电流采样装置11的输入端电学连接至启动信号端，第一输出端电学连接至启动器的输出端，第二输出端电学连接至过流保护装置12的输入端。负载电流采样电路是为了得到与负载电流I_L成比例关系的小电流I_S，考虑到MOS管是压控器件，所以通过采样调整管的漏、栅、源三端电压，得到采样电流I_S。

该部分电路是采样调整管的源、栅、漏电压而得到与负载电流I_L成比例的采样电流I_S。晶体管M₂和调整管M₁的源栅极互联，因此，只要两者的漏端电压相等，则：

$\frac{I_S}{I_L}=\frac{W_2{L}_1}{L_2{W}_1}.$

晶体管M_296P10、晶体管M₂₉₅、晶体管M₂₈₆组成的电路保证了晶体管M₂和调整管M₁的漏端电压相等。原理是：由基准模块提供一个微偏置电流(大约1uA)，这样晶体管M₂₉₅上的压降几乎等于阈值电压；而晶体管M_296P10的宽长比很大，由上式可知，采样电流是很小的，所以晶体管M_296P10的V_GS很小，这可根据MOS管电流电压公式来计算，若最大工作电流为150mA，则

V_SG≈|V_THP|+0.13

因此晶体管M₂的漏端电压与调整管M₁的漏端电压(输出)基本相等，公式是比较准确的。

所述过流保护装置12的输出端电学连接至启动信号端，用于控制启动信号的电平。

参考附图2，所述过流保护装置12包括一上拉晶体管M_275P10、一输入采样晶体管M₂₉₃和一控制晶体管M_100P2；所述输入采样晶体管M₂₉₃的栅极电学连接至过流保护装置12的控制端，漏极电学连接至上拉晶体管M_275P10的栅极，源极接地；所述控制晶体管M_100P2的栅极电学连接至一SU端；漏极电学连接至上拉晶体管M_275P10的栅极，源极电学连接至高电平端；所述上拉晶体管M_275P10的源极电学连接至高电平端，漏极电学连接至过流保护装置12的输出端。

过流保护装置12通过检测采样电流I_S的大小，来控制调整管的栅极，从而限制最大输出负载电流I_L。SU端是过流保护电路的启动和偏置信号，以保证稳压器正常工作时这部分电路对调整管的栅极不控制。采样晶体管M₂₉₃和负载电流采样装置11中的输出晶体管M_287P5成镜像关系，采样负载电流。当负载电流在正常范围内时，采样电流较小，控制晶体管M_100P2和采样晶体管M₂₉₃使上拉晶体管M_275P10的栅电压较高，过流保护电路不起作用；当负载电流增大(输出降低)到一定值以致于使启动电路重新工作或者输出短路，此时上拉晶体管M_275P10作为上拉管与下拉晶体管M₂₆₇把启动信号端GDRIVER限制在某个值，从而起到限流作用。这里满足限制电流指标要求，采样晶体管M₂₉₃和控制晶体管M_100P2、上拉晶体管M_275P10和下拉晶体管M₂₆₇尺寸均要匹配好。电容C7是密勒(Miller)补偿电容，电容C7的一端电学连接至控制晶体管M_100P2的栅极，另一端电学连接至控制晶体管M_100P2的漏极。电阻R4设置于控制晶体管M_100P2源极与系统高电平端之间。

综上所述，虽然本发明已用较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，本发明所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视权利要求书所申请的专利范围所界定者为准。

Claims (4)

1.一种启动器，包括一启动模块和一负载电流采样装置，进一步包括一过流保护装置，所述启动模块的输入端电学连接至启动信号端，输出端连接至启动器的输出端；所述负载电流采样装置的输入端电学连接至启动信号端，第一输出端电学连接至启动器的输出端，第二输出端电学连接至过流保护装置的输入端；所述过流保护装置的输出端电学连接至启动信号端，其特征在于，所述过流保护装置，包括一上拉晶体管、一输入采样晶体管和一控制晶体管；所述输入采样晶体管的栅极电学连接至过流保护装置的控制端，漏极电学连接至上拉晶体管的栅极，源极接地；所述控制晶体管的栅极电学连接至一控制信号端，漏极电学连接至上拉晶体管的栅极，源极电学连接至高电平端；所述上拉晶体管的源极电学连接至高电平端，漏极电学连接至过流保护装置的输出端；进一步包括一密勒补偿电容，所述电容的一端电学连接至控制晶体管的栅极，另一端电学连接至控制晶体管的漏极。

2.根据权利要求1所述的启动器，其特征在于，所述负载电流采样装置进一步包括一输出晶体管，所述输出晶体管的栅极电学连接至过流保护装置的输入采样晶体管的栅极，与之呈镜像关系，所述输出晶体管的源极接地。

3.根据权利要求1所述的启动器，其特征在于，所述启动器中进一步包括一下拉晶体管，所述下拉晶体管的漏极电学连接至启动器的启动信号端，源极接地。

4.根据权利要求1所述的启动器，其特征在于，所述过流保护装置进一步包括一电阻，所述电阻设置于控制晶体管源极与系统高电平端之间。