CN108181965A - 一种流限值可调的过流保护电路 - Google Patents

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Abstract

本发明提出一种适用于低压差线性稳压器的流限值可调的过流保护电路，该低压差线性稳压器通过误差放大器在反相端采样输出端反馈电压，其输出端通过电压缓冲器电路控制调整管的基极电压。当负载电流发生变化时，输出电压降低，误差放大器通过采样输出反馈电压，使电压缓冲器输出电压值Vbuffer增大，提高功率管集电极电流，保证稳压器输出电压稳定。当负载电流足够大时，如果继续增大功率管电流，将导致功率管由于损耗功率过大而损坏，因此本发明提供了一种流限值可调的过流保护模块，当流过功率管的电流超出安全工作范围时，过流保护电路将对Vbuffer钳位，限制调整管输出电流值大。同时，可以通过外接电阻控制调整管流限值，保电路在不同工作条件的性能。

Description

一种流限值可调的过流保护电路
技术领域
本发明涉及电源管理领域，特别是适用于低压差线性稳压器。
背景技术
随着便携式电子产品的普及，电源管理系统越来越重要。与开关电源相比，低压差线性稳压器LDO(Low Dropout Linear Regulator)具有体积小、噪声小、输出波纹低、无电磁干扰且设计简单、外围原件少等优点，能够满足对噪声敏感的射频电路和模拟电路对电源电压的要求。
对于功率器件，当负载电流较大或工作于短路状态时，将会影响电路的正常工作甚至损坏功率管。因此，为避免当负载电流超出正常工作范围时损坏功率器件，应在电源管理芯片内部集成过流保护保护模块，限制功率管的最大工作电流。对于不同电源电压或工作环境时，功率管最大工作电流也不同，因此有时也要求过流保护的流限值可调。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种使用于低压差线性稳压器的流限值可调的过流保护电路。
本发明的技术方案为：设计一种流限值可调的过流保护电路，与低压差线性稳压器连接并对其进行过流保护，所述的低压差线性稳压器包括同相输入端与带隙基准电压源相连接反向端与输出反馈电压相连接的误差放大器、与所述的误差放大器的输出端相连接的电压缓冲电路、与所述电压缓冲器相连接的功率管偏置电路，基极连接于所述功率管偏置电路并且源极与输入电源相连接的功率管、连接于所述的功率管的集电极与所述的误差放大器的同相输入端之间的电阻反馈网络，所述的低压差线性稳压器的过流保护电路与所述的误差放大器并联连接于电压缓冲电路，其包括第一三极管、第二三极管、第三三极管、第四三极管、第一二极管、第一电阻、输出电压可调的钳位电压模块。
所述第一开关管的发射极与电源电压相连接，基极与偏置电压相连接，所述第二开关管的基极与所述误差放大器的输出相连接，发射极与所述第一三极管的集电极相连接，集电极与电源地相连接，所述第三开关管基极与钳位电压模块相连接，发射极与所述第一开关管的集电极想连接，集电极与电源地相连接，所述第四三极管的基极与第一开关管的集电极相连接，集电极与电源电压相连接，发射极与第一二极管阳极相连接，第一二极管阴极与第一电阻相连接，第一电阻与电源地相连接。
所述钳位电压模块，其输入端分别与电源电压和第二电阻端相连接，第二电阻的另一端与电源电压相连接，通过调节第二电阻的大小可以调节输出端钳位电压的大小，进而控制功率管流限值大小。
附图说明
图1为与过流保护模块相连接的低压差线性调整器电路图；
图2为包含所述过流保护模块的低压差线性调整器电路图；
图3为流限值大小的控制电路图；
具体实施方式
为使本发明的上述特征和优点更加清晰，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。
图1所示为适用于所述过流保护电路的低压差线性稳压器电路，该低压差线性稳压器包括同相输入端与带隙基准电压源相连接反向端与输出反馈电压相连接的误差放大器，该误差放大器通过采样输出端反馈电压，与基准电压源进行比较并输出差分放大后的电压Vea,Vea与电压缓冲器模块的三极管Q1的基极相连接，通过两级射极跟随电路，在三极管Q3的发射极输出电压Vbuffer并与功率管偏置模块内三极管Q4的基极相连接，偏置电路模块的三极管Q5的基极与集电极相连，并与功率管的基极相连，当Vbuffer电压值变化时，功率管的基极电压相应的也会发生变化，进而使得功率管的额输出电流发生变化，保证功率管的输出电流足够提供负载电流。当负载电流电流增大时，输出电压将降低，使得反馈电压Vfb降低，误差放大器的输出电压增大，通过电压缓冲器使Vbuffer增大，进而降低功率管基极电压，增大功率管集电极输出电流。当流过功率管的电流超出安全工作范围外时，功率管将由于自身功率损耗过大而影响功率管的正常工作，甚至损坏功率管，因此有必要对功率管添加过流保护电路。
图2所示为添加过流保护后的低压差线性稳压器电路，该电路的工作原理时利用三极管 Q7对电压缓冲器输出电压Vbuffer进行钳位，三极管Q7管的发射极与三极管Q2管的发射极相连，三极管Q7管的基极与钳位电压Vb相连，其集电极与电源地相连，可得：
当Vea+VbeQ2-VbeQ7＞Vb时，得：Vbuffer＝Vea+VbeQ2-VbeQ4；
当Vea+VbeQ2-VbeQ7<Vb时，得：Vbuffer＝Vb+VbeQ7-VbeQ4。
因此可得，随着负载电流的增大，Vea也将增大，同时Vbuffer也将随着Vea而增大，当Vea+VbeQ2-VbeQ7＞Vb时，三极管Q7管将导通，此时，缓冲器输出电压Vbuffer将被钳位，可得：Vbuffer＝Vb+VbeQ7-VbeQ4。而此时流过功率管的电流也将保持在一定值而不再改变，通过适当设置Vb值，可以保证功率管工作在安全范围内。
该电路依旧存在的缺陷是：当电源电压发生变化时，功率管所能承受最大功率所对应的最大流限值也将发生改变，因此为保证电路的性能，所诉电流保护模块提供一种可以由外接电路控制Vb值，进而调节功率管流限值方案。
如图3所示为钳位电压Vb的产生电路，图中Vref为带隙基准电压源，则：
2I1＝I2+I3 (2)
I2R5+VbeQ2＝I3R6+VbeQ3 (3)
当时，三极管Q10管将工作在深饱和区，因此可得：
式(5)表明，通过适当的选取电阻R2、R3、R5、R6，可以得到合适的钳位电压Vb，从而得到合适的发生过流保护时的功率管电流。同时该模块也在所述电阻R5的一端引出外接引脚ISC，通过在ISC引脚和输入电源引脚间连接适当的电阻值调节R5的电阻值，从而可以适当调整发生过流保护时的功率管流限值。

Claims (6)

1.一种流限值可调的过流保护电路，应用于对低压差线性稳压器中功率管的过流保护，其特征在于，包括：同向端与带隙基准电压源相连接，反向端与输出反馈电压相连接的误差放大器模块；与所诉的误差放大器输出端相连接的电压缓冲器模块；与电压缓冲器相连接的钳位电压值可调的电压钳位模块；与电压缓冲器相连接的功率管偏置模块；基极与所述功率管偏置电路相连接，发射极与输入电压源相连接的功率管，与功率管集电极相连接用于产生反馈电压的电阻反馈网络。
2.根据权利要求1所述的流限值可调的过流保护电路，其特征在于：所述误差放大器模块反相端采样输出端反馈电压，通过与同相端带隙基准电压源进行比较放大后，其输出端与电压缓冲器相连接，可用于调节功率管的基极偏置电压，进而稳定输出电压。
3.根据权利要求1所述的流限值可调的过流保护电路，其特征在于：所述电压缓冲器模块与放大器输出端相连接，同时也与钳位电压产生电路模块相连接，该模块包括：三个P型三极管，一个N型三极管，一个二极管D1，一个电阻R1，三极管P1提供偏置电流，三极管P2基极与误差放大器输出相连，源极与电流源P1的集电极相连，三极管P3基极与钳位电压模块输出端相连，源极与三极管P1集电极相连，三极管N1基极与电流源P1集电极相连，集电极与电源相连，源极作为电压缓冲器的输出端，二极管阳极与三极管N1源极相连，阴极与电阻R1相连，电阻R1另一端与电源地相连。
4.根据权利要求1所述的流限值可调的过流保护电路，其特征在于：所述钳位电压产生模块其输入端分别与输入电源和钳位电压值调整端相连。
5.根据权利要求1所述的流限值可调的过流保护电路，其特征在于：所述功率管偏置电路包括三极管N1，三极管P1，电阻R1，三极管N1与所述电压缓冲器输出端相连，源极与电源地相连，集电极与电阻R1相连，电阻R1另一端与三极管P1集电极相连，三极管P1基极与集电极相连，源极与输入电源相连。
6.根据权利要求1所述的流限值可调的过流保护电路，其特征在于：所述功率管基极与功率管偏置电路输出端相连，源极与输入电压源相连接，集电极与第一电阻相连接，第一电阻与第二电阻相连接产生反馈电压，第二电阻另一端与地连接。
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