CN105356433B - 金属氧化物半导体场效晶体管限流控制电路 - Google Patents

金属氧化物半导体场效晶体管限流控制电路 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种金属氧化物半导体场效晶体管(MOSFET)限流控制电路，具有一MOSFET、一第一放大器、一定电流限压电路及一第一晶体管，该MOSFET的漏极电连接至该输入电源、源极电连接至该负载且接地、栅极电连接至该定电流限压电路；该第一晶体管的发射极电连接至该定电流限压电路、基极电连接至该第一放大器、集电极接地；该第一放大器用以检测该MOSFET限流控制电路的输出电压，通过该第一晶体管并配合该定电流限压电路来控制该MOSFET的栅极电压为一稳定值，以限制该MOSFET的漏极电流大小，保护该MOSFET，且未设置有限流电阻，以减少能量的损耗。

Description

金属氧化物半导体场效晶体管限流控制电路
技术领域
本发明为一种限流控制电路，尤指一种能降低功率损失且能限制最大输出电流的金属氧化物半导体场效晶体管(MOSFET)限流控制电路。
背景技术
请参阅图3所示，现有技术的MOSFET限流控制电路主要具有一输入正端I/P3、一输入负端I/P4、一输出正端O/P4、一输出负端O/P5、一金属氧化物半导体场效晶体管(MOSFET)Q4、一限流电阻Rlimit、一误差放大器(error amplifier)50及一PNP型的共集电极放大器(common collector amplifier)60。该MOSFET Q4的漏极电连接至该输入正端I/P3，其源极通过该限流电阻Rlimit电连接接地，其栅极电连接至该PNP型共集电极放大器60的输出端O/P6。该误差放大器50具有一正输入端、一负输入端及一输出端，该正输入端电连接至一分压电路51，该分压电路51由一第一分压电阻R4串联一第二分压电阻R5后，电连接于一参考电源Vref及该输出负端O/P5之间，且该正输入端电连接至该第一分压电阻R4及该第二分压电阻R5的串联节点，该输出端电连接至该PNP型共集电极放大器60的输入端I/P5。该输入负端I/P4电连接至该输出负端O/P5，而该输出正端O/P4电连接接地。
当使用该MOSFET限流控制电路时，先将该输入正、负端I/P3、I/P4连接至一输入电源30，并将该输出正、负端O/P4、O/P5电连接至一负载40。该MOSFET限流控制电路通过该误差放大器50的输出端电压，来控制该MOSFET Q4的栅极电压，以进一步限制该MOSFET Q4的漏极电流，即通过该负载40的电流值。当输入电源30的电压陡升时，通过该限流电阻Rlimit的设置，随着流经该限流电阻Rlimit的电流值提高，该限流电阻Rlimit的压降也会越大。而该限流电阻Rlimit的一端接地，另一端电连接至该MOSFET Q4的源极，故当该限流电阻Rlimit的压降越大时，该MOSFET Q4的源极电压值会上升，但该MOSFET Q4的栅极电压由该误差放大器50其输出端的电压来调整，故无法实时反应来调整该MOSFET Q4的栅极电压，造成该MOSFETQ4的栅极电压尚未改变，而该MOSFET Q4的源极电压上升，使该MOSFET Q4的栅极-源极电压差下降，根据MOSFET的电子组件特性，可得知该MOSFET Q4的漏极电流的电流最大值会随着该栅极-源极电压差的下降而下降。为此，便可通过该限流电阻Rlimit的设置，来降低当有大电流流经该限流电阻Rlimit时，该MOSFET Q4的漏极电流最大值。
但该限流电阻Rlimit设置于传输路径上，于正常使用该MOSFET限流控制电路时，有电流流经该限流电阻Rlimit会造成额外的能量损耗，故现有技术的MOSFET限流控制电路有必要做进一步的改良。
发明内容
有鉴于现有技术的MOSFET限流控制电路设置有限流电阻造成于正常使用时，额外的能量损耗的缺点，本发明的主要目的提供一种MOSFET限流控制电路，其不具有限流电阻，且同时具有限制流经MOSFET最大电流的功能。
为达上述发明目的，本发明所采用的技术手段令该MOSFET限流控制电路电连接于一输入电源及一负载之间，且包含有：
一输入正端；
一输入负端；
一MOSFET，具有一漏极、一源极及一栅极，该漏极电连接至该输入正端，该源极电连接接地；
一输出正端，电连接至该MOSFET的源极；
一输出负端，电连接至该输入负端；
一分压电路，为一第一分压电阻串联一第二分压电阻后，电连接于一参考电源及该输出负端之间；
一第一放大器，具有一第一正输入端、一第一负输入端及一第一输出端，该第一正输入端电连接至该分压电路的第一分压电阻及第二分压电阻的串联节点，该第一负输入端接地；
一定电流限压电路，具有一定电流输出端，该定电流输出端电连接至该MOSFET的栅极；
一第一晶体管，具有一发射极、一基极及一集电极，该发射极电连接至该MOSFET的栅极，该基极电连接至该第一放大器的第一输出端，该集电极接地；
其中该输入正端及该输入负端供电连接至该输入电源，而该输出正端及该输出负端供电连接至该负载。
本发明采用该定电流限压电路对该MOSFET的栅极进行控制，以输出一具有固定电流值的电流至该第一晶体管的发射极，以固定该第一晶体管的发射极电压，以限制该MOSFET的栅极最高电压，并利用该MOSFET的特性，当该MOSFET的栅极-源极电压固定时，该MOSFET的漏极电流大小即为一固定电流值。该MOSFET的栅极利用该定电流限压电路来限制该MOSFET的栅极最大电压，且该MOSFET的源极接地。因此，根据MOSFET的特性，通过限制栅极-源极的最高电压即可限制漏极的最大电流，进而保护该MOSFET。且本发明并无设置有位于正常使用时电流路径上的限流电阻，以减少于正常使用时，电能的额外损耗。
附图说明
图1为本发明较佳实施例的电路图。
图2为一金属氧化物半导体场效晶体管的栅极-源极电压差与漏极电流最大值的关系图。
图3为现有技术的MOSFET限流控制电路电路图。
具体实施方式
以下配合附图及本发明的较佳实施例，进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段。
请参阅图1所示，本发明为一金属氧化物半导体场效晶体管(MOSFET)限流控制电路，该MOSFET限流控制电路包含有一输入正端I/P1、一输入负端I/P2、一MOSFETQ1、一第一放大器10、一分压电路11、一定电流限压电路20、一第一晶体管Q2、一输出正端O/P1及一输出负端O/P2。
该MOSFET Q1具有一漏极(Drain)、一源极(Source)及一栅极(Gate)，该漏极电连接至该输入正端I/P1、该源极电连接接地。该分压电路11为一第一分压电阻R1串联一第二分压电阻R2后，电连接于一参考电源(Vref)及该输出负端O/P2之间。该第一放大器10具有一第一正输入端、一第一负输入端及一第一输出端，该第一正输入端电连接至该分压电路的第一分压电阻R1及该第二分压电阻R2的串联节点，而该第一负输入端电连接接地。
该定电流限压电路20具有一定电流输出端O/P3，该定电流输出端O/P3电连接至该MOSFET Q1的栅极。该第一晶体管Q2具有一发射极(Emitter)、一基极(Base)及一集电极(collector)，该发射极电连接至该MOSFET Q1的栅极，该基极电连接至该第一放大器10的输出端，该集电极电连接接地。该输出正端O/P1电连接至该MOSFETQ1的源极，而该输出负端O/P2电连接至该输入负端I/P2。
而本发明MOSFET限流控制电路于使用时，为电连接于一输入电源30及一负载40之间，而该MOSFET限流控制电路的输入正端I/P1及该输入负端I/P2供电连接至该输入电源30，以获取电能，该MOSFET限流控制电路的输出正端O/P1及该输出负端O/P2供电连接至该负载40，以提供其电能。
请一并参阅图2所示，根据MOSFET的特性，当固定该MOSFET的漏极-源极电压(VDS)，且一并固定该MOSFET的栅极-源极电压(VGS)时，该MOSFET的漏极电流(ID)会有一固定的对应值，而该对应值根据各个MOSFET的工艺而不同，且当该MOSFET的温度(TJ)不同时，也会有不同的对应曲线。在本较佳实施例中，如图2所示，当该MOSFET Q1的温度(TJ)为25℃时，于该MOSFET Q1的栅极-源极电压(VGS)为4伏特(V)，该对应的漏极电流ID即为9毫安(mA)。为此，该MOSFET Q1的漏极电流便可通过固定该MOSFET Q1的栅极-源极电压(VGS)来限制漏极电流ID的大小，以稳定流至该负载40的电流，避免该负载40受到大电流而损坏，且因为该MOSFETQ1的源极接地，以具有固定电压准位，为此，仅需要调整并稳定该MOSFET Q1的栅极电压，即可控制该MOSFET Q1的漏极电流大小。
而本发明并未于该输入电源30及该负载40之间的电流回路上设置限流电阻，故于一般使用时并不会有电流流过限流电阻造成额外的能量损耗，且本发明通过限制该MOSFETQ1的栅极的最高电压以及该MOSFET Q1的源极接地，限制该MOSFET Q1的栅极-源极的最高电压，并限制该MOSFET Q1的漏极电流大小，以保护该MOSFET Q1。而本发明MOSFET限流控制电路可适用于一低压差线性稳压器(Low-Dropout Regulator)中，作为该低压差线性稳压器的内部电路。
进一步而言，该定电流限压电路20包含有一第二放大器21及一第二晶体管Q3。该第二放大器21具有一第二正输入端、一第二负输入端及一第二输出端，而该第二晶体管Q3具有一发射极、一基极及一集电极。该第二负输入端电连接至该第二晶体管Q3的发射极，且该第二负输入端还通过一电阻R3电连接至一正电源(Vp)，该第二正输入端电连接一限压电源(Vx)，而该第二输出端电连接至该第二晶体管Q3的基极。该第二晶体管Q3的集电极作为该定电流限压电路20的定电流输出端O/P3，以电连接至该MOSFET Q1的栅极。在本较佳实施例中，该第一晶体管Q2及该第二晶体管Q3均为一PNP型的晶体管。
该MOSFET限流控制电路还包含有一输出电容C，该输出电容C电连接于该输出正端O/P1及该输出负端O/P2之间，以进一步稳定该输出正端O/P1及该输出负端O/P2之间的电压。
因为该第二正输入端电连接至该限压电源Vx，根据放大器的特性，该第二放大器21的第二负输入端的电压值相等于该限压电源Vx的电压值，致使该第二晶体管Q3的发射极电压也相等于该限压电源Vx的电压值，如此一来，便可直接由欧姆定律推导出该第二晶体管Q3的发射极电流IE。该第二晶体管Q3的发射极电流IE为：
为此，当该正电源VP及该限压电源VX皆固定时，该发射极电流IE的电流值大小即固定，便可由该定电流限压电路20的定电流输出端O/P3输出一固定电流。
通过该定电流限压电路20的设置，以提供该MOSFET Q1的栅极电压，因为该第二晶体管Q3的发射极电压与该限压电源VX的电压值相同，故可进一步限制该MOSFET Q1的栅极电压不超过该限压电源VX的电压值，进一步地限制该MOSFET Q1的漏极电流不超过该限压电源VX的电压值作为该MOSFET Q1栅极电压时对应的漏极电流值，达到保护MOSFET Q1的效果。
以上所述仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明做任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明技术方案的范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (3)

1.一种金属氧化物半导体场效晶体管限流控制电路，电连接于一输入电源及一负载之间，其特征在于，该金属氧化物半导体场效晶体管限流控制电路包含有：
一输入正端；
一输入负端；
一金属氧化物半导体场效晶体管，具有一漏极、一源极及一栅极，该漏极电连接至该输入正端，该源极电连接接地；
一输出正端，电连接至该金属氧化物半导体场效晶体管的源极；
一输出负端，电连接至该输入负端；
一分压电路，为一第一分压电阻串联一第二分压电阻后，电连接于一参考电源及该输出负端之间；
一第一放大器，具有一第一正输入端、一第一负输入端及一第一输出端，该第一正输入端电连接至该分压电路的第一分压电阻及第二分压电阻的串联节点，该第一负输入端接地；
一定电流限压电路，具有一定电流输出端，该定电流输出端电连接至该金属氧化物半导体场效晶体管的栅极，定电流限压电路包含有：
一第二放大器，具有一第二正输入端、一第二负输入端及一第二输出端，该第二正输入端电连接至一限压电源，该第二负输入端通过一电阻电连接至一正电源；
一第二晶体管，具有一发射极、一基极及一集电极，该第二晶体管的发射极电连接至该第二放大器的第二负输入端，该第二晶体管的基极电连接至该第二放大器的第二输出端，而该第二晶体管的集电极电连接至该金属氧化物半导体场效晶体管的栅极，以作为该定电流限压电路的定电流输出端；
一第一晶体管，具有一发射极、一基极及一集电极，该发射极电连接至该金属氧化物半导体场效晶体管的栅极，该基极电连接至该第一放大器的第一输出端，该集电极接地；
其中该输入正端及该输入负端供电连接至该输入电源，而该输出正端及该输出负端供电连接至该负载。
2.根据权利要求1所述的金属氧化物半导体场效晶体管限流控制电路，其特征在于，该限流控制电路进一步包含有：
一输出电容，电连接于该输出正端及该输出负端之间。
3.根据权利要求1所述的金属氧化物半导体场效晶体管限流控制电路，其特征在于，该限流控制电路适用于一低压差线性稳压器。
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Families Citing this family (2)

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107565528B (zh) * 2017-07-27 2019-03-12 郑州云海信息技术有限公司 一种抑制浪涌电流的电路结构
CN107728042B (zh) * 2017-11-13 2023-08-22 长鑫存储技术有限公司 具有保护测试的集成电路及其测试方法

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07175535A (ja) * 1993-12-16 1995-07-14 Nec Corp Ｆｅｔ増幅器用電源回路
JP2009176008A (ja) * 2008-01-24 2009-08-06 Seiko Instruments Inc ボルテージレギュレータ
CN101860188B (zh) * 2010-06-07 2013-08-28 鸿富锦精密工业（深圳）有限公司 开关电源电路
JP5631918B2 (ja) * 2012-03-29 2014-11-26 株式会社東芝 過電流保護回路、および、電力供給装置
US20130293986A1 (en) * 2012-05-07 2013-11-07 Tower Semiconductor Ltd. Current Limit Circuit Architecture For Low Drop-Out Voltage Regulators
JP5502216B1 (ja) * 2013-02-28 2014-05-28 三菱電機株式会社 電気負荷の分岐給電制御装置及び分岐給電制御方法

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