CN105388954B - 一种线性电压调整器电路 - Google Patents

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    • G05F1/46—Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is dc
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Abstract

本发明公开了一种线性电压调整器电路，该电路包括运算放大器、第一PMOS管、第一电容、第一~第二电阻，还包括过温过流保护电路，过温过流保护电路包括第二~第四PMOS管、第一NMOS管、第三电阻；通过第二PMOS管对第一PMOS管的电流进行一定比例的采样，再通过具有正温度系数的第三电阻，第三电阻上的压差结合第一NMOS管、第三PMOS管、第四PMOS管将之转换成电压控制信号控制调整管。本发明通过简单的四个MOS管和一个具有正温度系数的电阻，把过温保护电路和过流保护电路结合在一起，既保证了电路安全，又节省了芯片面积和制造成本。

Description

一种线性电压调整器电路
技术领域
本发明涉及一种线性电压调整器电路，特别是涉及一种内置过温过流保护的线性电压调整器电路。
背景技术
随着IC芯片集成密度和工作电流的不断提高，功耗成为影响电路稳定工作的一个关键因素。由于耗散功率发散到周围环境中存在一定的热阻，必然导致芯片温度的升高。显然输出功率越大，则耗散功率越高，芯片温升也越明显。通常，PN结是芯片内温度最高的区域，当局部过热点超过150℃的上限时，就会引起PN结热击穿而过流，进而产生热电相互间的正反馈作用，并最终导致芯片系统工作失效。
MOSFET作为大功率的复合器件，具有较弱的承受短时过载的能力，当工作中因过流而使管子内的能量积聚时，极易引发雪崩击穿并损坏功率器件。现有技术在解决上述问题上采用的方案是分别设计了过温保护和过流保护，其中，过温保护通常采用PN结的负温度特性，将PN结的电压与一个参考电压进行比较。过温保护和过流保护分别设计，一方面，占用芯片面积较大，增加了芯片的制造成本；另一方面，所需要的逻辑线路较多，增加了电路的静态电流，消耗了过多的能源。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种内置过温和过流相结合的线性电压调整器电路，保证了电路的安全，节省了芯片面积。
本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：
一种线性电压调整器电路，所述线性电压调整器电路包括运算放大器、第一PMOS管、第一电容、第一~第二电阻；所述运算放大器的反相输入端接基准电压，输出端接第一PMOS管的栅极，第一PMOS管的源极接电源，漏极接第一电容的一端和第一电阻的一端；第一电阻的另一端接第二电阻的一端，第二电阻的另一端接地；运算放大器的同相输入端接第一电容的另一端和第一电阻、第二电阻的公共端；
还包括过温过流保护电路，所述过温过流保护电路包括第二~第四PMOS管、第一NMOS管、第三电阻；第二PMOS管的栅极接第一PMOS管的栅极和第四PMOS管的漏极，第二PMOS管的源极接电源，漏极接第三电阻的一端和第一NMOS管的栅极；第三电阻的另一端和第一NMOS管的源极均接第一PMOS管的漏极；第一NMOS管的漏极接第三PMOS管的漏极和第四PMOS管的栅极；第三PMOS管的的源极接电源，栅极接第四PMOS管的栅极；第四PMOS管的源极接电源。
优选的，所述第三电阻为具有正温度系数的扩散电阻。
优选的，所述第三电阻为P+电阻。
优选的，所述第一PMOS管和第二PMOS管的尺寸比例为1:m，其中，m值与电路负载呈线性关系。
优选的，所述运算放大器的型号为LM2903。
本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：
1、本发明线性电压调整器电路，在普通的线性电压调整器电路中加入了过流和过温保护的结构，保证了电路的安全。
2、本发明线性电压调整器电路，将过流和过温保护结合在一个功能块里，节省了芯片面积，降低了芯片的制造成本；也降低芯片的静态电流，提高芯片待机使用时间，降低能耗。
3、本发明线性电压调整器电路，实现简单，耗能小，生产成本低，可以在大多数工艺生产线中实现。
附图说明
图1是本发明线性电压调整器电路的电路结构图。
其中，P1、P2、P3、P4分别为第一PMOS管、第二PMOS管、第三PMOS管、第四PMOS管，N1为第一NMOS管，R1、R2、R3分别为第一电阻、第二电阻、第三电阻，C1为第一电容，VREF为基准电压。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。
如图1所示，为本发明线性电压调整器电路的电路结构图。线性电压调整器电路包括运算放大器、第一PMOS管、第一电容、第一~第二电阻；运算放大器的反相输入端接基准电压，输出端接第一PMOS管的栅极，第一PMOS管的源极接电源，漏极接第一电容的一端和第一电阻的一端；第一电阻的另一端接第二电阻的一端，第二电阻的另一端接地；运算放大器的同相输入端接第一电容的另一端和第一电阻、第二电阻的公共端。还包括过温过流保护电路，过温过流保护电路包括第二~第四PMOS管、第一NMOS管、第三电阻；第二PMOS管的栅极接第一PMOS管的栅极和第四PMOS管的漏极，第二PMOS管的源极接电源，漏极接第三电阻的一端和第一NMOS管的栅极；第三电阻的另一端和第一NMOS管的源极均接第一PMOS管的漏极；第一NMOS管的漏极接第三PMOS管的漏极和第四PMOS管的栅极；第三PMOS管的的源极接电源，栅极接第四PMOS管的栅极；第四PMOS管的源极接电源。
本发明在传统的线性电压调整器过流和过温保护电路设计的基础上，将过温和过流保护结合在一起设计，过温过流保护电路包括采样部分P2和电流反馈部分P3、P4、N1、R3，MOS管P1和P2的尺寸，具有一定的比例关系1:m，并且负载越重，m越大，负载与m呈线性关系；MOS管N1的阈值电压具有负温度系数。P2管对P1管进行1:m的电流采样，采样的电流流过电阻R3，在R3的两端表现为与该采样电流成正比的压差，而该压差即为N1管的VGS电压，当负载过重、调整管的电流过大，该压差会较大，导致N1管的VGS较大，使得流过N1管和P3管的电流较大，对于控制管P4管，它的栅极电压就会很低，直到P4管开启将P1管的栅极电压拉高，即关断了调整管，输出电路不工作。当电流降低或者温度降低到一定的门限时，电路继续正常工作。此为过流保护。
上述电阻R3为一个具有正温度系数的扩散电阻(如P+电阻)，其阻值随芯片温度的上升而上升，即便P1的电流较低，当芯片的温度升高时，由于R3的正温度系数特性，落在R3上的压差也会进一步增大，导致N1管的VGS较大，使得流过N1管和P3管的电流较大，对于控制管P4管，它的栅极电压就会很低，直到P4管开启将P1管的栅极电压拉高，即关断了调整管，输出电路不工作。当芯片的温度降低到一定的门限时，电路继续正常工作。此为过温保护。
以上实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明保护范围之内。

Claims (4)

1.一种线性电压调整器电路，所述线性电压调整器电路包括运算放大器、第一PMOS管、第一电容、第一～第二电阻；所述运算放大器的反相输入端接基准电压，输出端接第一PMOS管的栅极，第一PMOS管的源极接电源，漏极接第一电容的一端和第一电阻的一端；第一电阻的另一端接第二电阻的一端，第二电阻的另一端接地；运算放大器的同相输入端接第一电容的另一端和第一电阻、第二电阻的公共端；其特征在于，
还包括过温过流保护电路，所述过温过流保护电路包括第二～第四PMOS管、第一NMOS管、第三电阻；第二PMOS管的栅极接第一PMOS管的栅极和第四PMOS管的漏极，第二PMOS管的源极接电源，漏极接第三电阻的一端和第一NMOS管的栅极；第三电阻的另一端和第一NMOS管的源极均接第一PMOS管的漏极；第一NMOS管的漏极接第三PMOS管的漏极和第四PMOS管的栅极；第三PMOS管的源极接电源，栅极接第四PMOS管的栅极；第四PMOS管的源极接电源；所述第三电阻为具有正温度系数的扩散电阻。
2.如权利要求1所述线性电压调整器电路，其特征在于，所述第三电阻为P+电阻。
3.如权利要求1所述线性电压调整器电路，其特征在于，所述第一PMOS管和第二PMOS管的尺寸比例为1:m，其中，m值与电路负载呈线性关系。
4.如权利要求1所述线性电压调整器电路，其特征在于，所述运算放大器的型号为LM2903。
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