CN116774766A - 一种限流保护的高压输出线性稳压器电路 - Google Patents

Abstract

本文涉及一种限流保护的高压输出线性稳压器电路。包括第一电流镜像电路和电流调整模块以及限流保护模块，供电电压与工作电压的电压值不同；第一电流镜像电路的第一支路用于向用电器件输出供电电压；电流调整模块与第一电流镜像电路的第二支路和限流保护模块的第一电流输入端连接，用于将第二支路的电流输出给限流保护模块；限流保护模块的第二电流输入端连接基准电流，用于当基准电流小于采集的电流时，使得电流调整模块的栅极电压达到预设值，从而对输出的供电电流进行控制，使其不再增加。通过本文实施例，使得LDO电路输出高压可为高边栅极驱动器供电的同时，限流电路实时监控调节输出电流值，避免上电时发生过冲和正常工作时出现过流。

Description

一种限流保护的高压输出线性稳压器电路

技术领域

本说明书实施例涉及线性稳压器电路技术领域，尤其涉及一种限流保护的高压输出线性稳压器电路。

背景技术

线性稳压器(low dropout regulator，LDO)具有成本低、输出噪声小、电路结构简单、占用芯片面积小等优点，已成为电源管理芯片中的一类重要电路。LDO的本质是利用带隙基准产生的稳定电压和负反馈控制环路得到一个基本不随环境变化的输出电压，现有技术中LDO电路如图1所示，包括误差放大器ErrorAmp、功率MOS管Mp和串联在功率MOS管Mp漏极和地线之间的两个电阻R1和R2，且误差放大器ErrorAmp和功率MOS管Mp的供电电压VDD相同，其中Bandgap模块用于根据供电电压VDD生成误差放大器ErrorAmp的负输入端的信号，此时，LDO电路输出电压Vout较低，通常为5V，可为总线收发器供电。当负载电流过大时，特别是输出短路的情况下，功率MOS管Mp极易损坏，因此通常使用过流保护电路。

常用的过流保护电路是采样LDO的输出电流，当输出电流增加时，通过反馈调节环路调节功率管的栅极电压，从而使输出电流不超过限流值。但是在为栅极驱动器供电时，要求LDO输出电压高达15V，此时误差放大器、过流保护电路和功率MOS管的供电电压不同，而现有技术中功率MOS管的栅极与低电压域连接，源极与高电压域连接，功率管源极、栅极电压差大于薄栅氧工艺的耐压值，功率管会被击穿，因此现有技术中的限流保护电路因存在耐压风险而不适用。

现在亟需一种限流保护的高压输出线性稳压器电路，从而解决在LDO工作电压和元件供电电压之间的电压差较大，导致现有的过流保护电路因存在耐压风险而不适用的问题。

发明内容

为解决现有的过流保护电路因存在耐压风险而不适用的问题，本说明书实施例提供了一种限流保护的高压输出线性稳压器电路，使得LDO电路输出高压可为高边栅极驱动器等供电的同时，限流电路实时监控调节输出电流值，避免上电时发生过冲和正常工作时出现过流。

为了解决上述技术问题中的任意一种，本说明书实施例的具体技术方案如下：

本说明书实施例提供了一种限流保护的高压输出线性稳压器电路，包括：第一电流镜像电路和电流调整模块以及限流保护模块，所述电流调整模块由NMOS管构成，所述第一电流镜像电路连接的供电电压的电压值与所述限流保护模块的工作电压的电压值不同；

所述第一电流镜像电路的第一支路用于向用电器件输出所述供电电压；

所述电流调整模块与所述第一电流镜像电路的第二支路和所述限流保护模块的第一电流输入端连接，用于将所述第一电流镜像电路的第二支路的电流输出给所述限流保护模块；

所述限流保护模块的第二电流输入端连接基准电流，所述基准电流的产生电路位于工作电压域；

所述限流保护模块用于当所述基准电流小于第一电流镜像电路的第二支路的电流时，使得所述电流调整模块的NMOS管的栅极电压达到第一预设值，从而对所述第一电流镜像电路的第一支路输出的供电电流进行控制，使所述供电电流不再增加。

进一步地，所述电流调整模块包括功率管N1，所述功率管N1为NMOS管；

所述功率管N1的漏极连接所述第一电流镜像电路的第二支路，所述功率管N1的源极连接所述限流保护模块的第一电流输入端，所述功率管N1的栅极连接供电电压输出开关信号；

所述限流保护模块用于在所述基准电流低于第一电流镜像电路的第二支路的电流时，抬高所述功率管N1的源极的电压，使得所述功率管N1的栅极电压达到所述第一预设值，从而控制所述供电电流不再增加。

进一步地，所述限流保护模块包括第二电流镜像电路；

所述第二电流镜像电路的第一支路连接所述基准电流；

所述第二电流镜像电路的第二支路连接所述功率管N1的源极。

进一步地，所述第二电流镜像电路的第一支路包括NMOS管N18和NMOS管N16，所述第二电流镜像电路的第二支路包括NMOS管N14和NMOS管N15；

NMOS管N18的漏极连接所述基准电流，NMOS管N18的源极连接NMOS管N16的漏极，NMOS管N16的源极连接地线；

NMOS管N14的漏极、NMOS管N15的漏极连接所述功率管N1的源极；

NMOS管N18的漏极、NMOS管N18的栅极、NMOS管N14的栅极、NMOS管N15的栅极与NMOS管N16的栅极连接。

进一步地，所述第一电流镜像电路的第一支路包括PMOS管P1，所述第一电流镜像电路的第二支路包括PMOS管P2；

PMOS管P1的源极与PMOS管P2的源极均连接所述供电电压；

PMOS管P1的漏极连接所述供电电压的输出端口；

PMOS管P2的漏极连接所述电流调整模块；

PMOS管P1的栅极、PMOS管P2的栅极与PMOS管P2的漏极连接。

进一步地，所述电流调整模块包括功率管N1’和功率管N2，功率管N1’和功率管N2为NMOS管；

功率管N1’的漏极连接所述第一电流镜像电路的第二支路以及所述限流保护模块的第一电流输入端，所述功率管N1’的源极连接功率管N2的漏极，功率管N2的源极连接地线；

功率管N1’的栅极连接供电电压输出开关信号；

功率管N2的栅极连接所述限流保护模块的输出控制端；

所述限流保护模块用于在所述基准电流低于第一电流镜像电路的第二支路的电流时，通过所述输出控制端降低功率管N2的栅极的电压，使得功率管N2工作在饱和区，从而抬高功率管N1’的源极的电压，使得功率管N1’的栅极电压达到第二预设值，从而控制所述供电电流不再增加。

进一步地，所述限流保护模块包括电流采样子模块、第三电流镜像子模块和电流比较子模块；

所述电流采样子模块的输入端连接功率管N1’的漏极，所述电流采样子模块的输出端连接所述第三电流镜像子模块的输入端，所述电流采样子模块用于采集第一电流镜像电路的第二支路的电流，并将采集到的电流传递给所述第三电流镜像子模块；

所述第三电流镜像子模块的输出端与所述电流比较子模块的第一输入端连接，用于对电流采样子模块采集到的电流进行缩放，并将缩放后的电流传递给所述电流比较子模块；

所述电流比较子模块的第二输入端连接所述基准电流，输出端连接所述功率管N2的栅极，用于比较所述基准电流与所述缩放后的电流的大小，并在所述基准电流低于所述缩放后的电流时，通过所述电流比较子模块输出端降低所述功率管N2栅极的电压。

进一步地，所述电流采样子模块的电源端的电压为所述供电电压，所述第三电流镜像子模块的电源端的电压以及电流比较子模块的电源端的电压为所述工作电压。

进一步地，所述电流比较子模块包括PMOS管P25、电容C7和电容C8；

PMOS管P25的源极为所述电流比较子模块的第二输入端，PMOS管P25的漏极为所述电流比较子模块的第一输入端；PMOS管P25的栅极连接电流比较子模块控制信号；

PMOS管P25的漏极、电容C7的一端、电容C8的一端与所述电流比较子模块输出端连接，电容C7的另一端和电容C8的另一端连接地线。

进一步地，所述限流保护模块还包括第四电流镜像子模块，所述第四电流镜像子模块的输入端连接所述基准电流，输出端连接所述电流比较子模块的第二输入端，用于对所述基准电流进行缩放，并将缩放后的基准电流传递给所述电流比较子模块，以便于所述电流比较子模块比较所述缩放后的基准电流与所述缩放后的电流的大小；

所述第四电流镜像子模块的电源端的电压为所述工作电压。

利用本说明书实施例，第一镜像电路的第一支路向用电器输出高压的供电电压，第一镜像电路的第二支路的电流与第一支路的电流成比例，限流保护模块实时采样流过电流调整模块的NMOS管的漏源电流，并与基准电流相比较，当采样到的漏源电流大于基准电流时，限流保护模块使得电流调整模块的NMOS管的栅极电压达到第一预设值，使得流过电流调整模块的NMOS管的漏源电流不再增加，从而实时控制第一镜像电路的第一支路输出的电流，使输出电流限制在基准电流以内，实现实时调节输出的电流值，调节响应速度快。此外第一镜像电路的连接的供电电压的电压值可以与限流保护模块的工作电压的电压值不同，LDO电路可以为高边栅极驱动器等用电器件供电。

附图说明

为了更清楚地说明本说明书实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本说明书实施例的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1所示为现有技术中的LDO电路图；

图2所示为本说明书实施例中一种限流保护的高压输出线性稳压器电路的电路示意图；

图3所示为本说明书实施例中输出模块的详细电路图；

图4所示为本说明书实施例中限流保护模块的详细电路图；

图5所示为本说明书实施例中软启动模块的详细电路图；

图6所示为本说明书实施例中误差放大器、输出模块以及限流保护模块的详细电路图；

图7所示为本说明书一些其他实施例中限流保护的高压输出线性稳压器电路的电路示意图；

图8所示为本说明书一些其他实施例中限流保护模块的电路示意图；

图9所示为本说明书一些其他实施例中限流保护的高压输出线性稳压器电路的详细电路图。

【附图标记说明】：

100、软启动模块；

200、误差放大器；

300、输出模块；

301、第一电流镜像电路；

3011、第一支路；

3012、第二支路；

302、电流调整模块；

400、限流保护模块；

401、第一支路；

402、第二支路；

411、电流采样子模块；

412、第三电流镜像子模块；

413、第四电流镜像子模块；

414、电流比较子模块。

具体实施方式

下面将结合本说明书实施例中的附图，对本说明书实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本说明书实施例一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本说明书实施例中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本说明书实施例保护的范围。

需要说明的是，本说明书实施例的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本说明书实施例的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、装置、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

需要说明的是，本申请技术方案中对数据的获取、存储、使用、处理等均符合国家法律法规的相关规定。

为了解决现有技术中存在的问题，本说明书实施例提供了一种限流保护的高压输出线性稳压器电路，图2所示为本说明书实施例中一种限流保护的高压输出线性稳压器电路的电路示意图，电流整体包括软启动模块100、具有三端输入的误差放大器200、输出模块300以及限流保护模块400，其中软启动模块100的作用是在电路启动节点提供一个由0逐步提升到额定值的平滑电压。误差放大器200用于比较反馈电压和软启动模块100提供的电压，根据比较结果向输出模块300提供供电电压输出开关信号，例如控制图2中的NMOS管N1的栅极电压变化速率，从而控制LDO的输出端OUT的电压/电流上升速率，在保证快速启动的同时避免发生过冲。

如图3所示为本说明书实施例中输出模块的详细电路图，输出模块300包括第一电流镜像电路301和电流调整模块302，其中电流调整模块302由NMOS管构成，第一电流镜像电路301连接的供电电压VDDH的电压值与软启动模块100、误差放大器200和限流保护模块400的工作电压VDDL的电压值不同。通常供电电压VDDH的电压值为15V，工作电压VDDL的电压值为5V。

第一电流镜像电路301的第一支路3011用于向用电器件输出供电电压；

电流调整模块302与第一电流镜像电路301的第二支路3012和限流保护模块400的第一电流输入端V2连接，用于将第一电流镜像电路301的第二支路3012的电流输出给限流保护模块400。

限流保护模块400的第二电流输入端连接基准电流Iref，基准电流可以按照图1所示的Bandgap模块产生，Bandgap模块的工作电压为VDDL。

限流保护模块400用于当基准电流Iref小于第一电流镜像电路301的第二支路3012的电流时，使得电流调整模块302的NMOS管的栅极电压达到第一预设值，例如控制NMOS管的栅极电压达到VDDL的电压值，从而控制第一电流镜像电路301的第一支路3011输出的供电电流不再增加。

在实际实施时，第一电流镜像电路301的第二支路3012的电流与基准电流Iref可能是倍数关系，具体倍数根据限流保护模块的缩放比例确定，限流保护模块的缩放倍数可以设为1000。在实施时，第一电流镜像电路301的第二支路3012的电流大于经过缩放后的基准电流Iref时，使得电流调整模块302的NMOS管的栅极电压达到第一预设值，从而控制第一电流镜像电路301的第一支路3011输出的供电电流不再增加。

第一电流镜像电路301的第一支路3011包括PMOS管P1，第一电流镜像电路301的第二支路3012包括PMOS管P2；

PMOS管P1的源极与PMOS管P2的源极均连接供电电压VDDH；

PMOS管P1的漏极连接供电电压VDDH的输出端口OUT；

PMOS管P2的漏极连接电流调整模块302中NMOS管N1的漏极；

PMOS管P1的栅极、PMOS管P2的栅极与PMOS管P2的漏极连接。

具体地，如图2或图3所示，电流调整模块302包括功率管N1，功率管N1为NMOS管；

功率管N1的漏极连接第一电流镜像电路301的第二支路3012，功率管N1的源极连接限流保护模块400的第一电流输入端V2，功率管N1的栅极连接供电电压输出开关信号V1；

限流保护模块400用于在基准电流Iref低于第一电流镜像电路301的第二支路3012的电流时，抬高功率管N1的源极的电压，使得NMOS管N1的栅极电压达到第一预设值，从而实时控制LDO电路的输出电流，使所述供电电流限制在设计的限流值Iref附近，实现实时调节LDO电流输出电流值，响应速度快。

相比于现有技术中通过低电压域的限流保护电路的控制端连接功率管的栅极调整LDO电路输出电流的方法，本说明书实施例的LDO电路将限流保护模块的控制端V2连接在功率管N1的源极，通过抬高N1源极电压的方法，使N1栅极电压瞬时达到第一预设值，从而控制流过N1的漏源电流不再增加，避免功率管源极、栅极电压差大于薄栅氧工艺的耐压值，功率管被击穿。使得LDO电路可以为高边栅极驱动器等用电器件供电的同时，通过低压域的限流保护模块对LDO输出的电流进行控制。

进一步地，如图3所示，限流保护模块400包括第二电流镜像电路；

第二电流镜像电路的第一支路401连接基准电流Iref；

第二电流镜像电路的第二支路402连接功率管N1的源极。

其中，第二电流镜像电路的第一支路401可以包括NMOS管N16，第二电流镜像电路的第二支路402可以包括NMOS管N14，N16的漏极连接基准电流Iref、N16的栅极和N14的栅极，N16的源极和N14的源极连接地线GND，N14的漏极连接N1的源极，采样N1的漏源电流。

所述限流保护模块进一步用于当所述第一电流镜像电路的第二支路的电流达到所述基准电流的x倍时，抬高所述功率管N1的源极的电压，使得所述功率管N1的栅极电压达到预设值，从而控制所述供电电流不再增加，其中x表示所述第二电流镜像电路的缩放倍数。

基准电流Iref通过第二电流镜像电路进行镜像，N14作为N1的源极负反馈电流源，当第一电流镜像电路301的第一支路3011中PMOS管P1的电流未达到设计过流保护值Iref时，N14工作在线性区，N1源极电压相对较低，N1的栅极电压处在运放的输出共模范围内，运放可以正常工作。当P1电流逐渐增大达到设计的过流保护值x*Iref时，因为P1和PMOS管P2是镜像关系，P2的电流也增大到x*Iref，N14源极负反馈电流源从线性区过渡到饱和区，N14的导通阻抗增大，使得N1源极电压增加大，N1的栅极电压会增大到超出运放的共模输出最大值，从而达到第一预设值VDDL，运放无法正常工作，P1的电流被限制在设计的过流值x*Iref上。

需要说明的是，图3中的NMOS管N17的栅极连接第二使能信号ENBBB，当LDO电路使能时，ENBBB为0，非使能时ENBBB为1。

进一步地，因为流过N1的漏源电流较大，流过N16的漏源电流Iref较小，因此第二电流镜像电路的镜像比例较大，为了保证镜像电流匹配更好，根据本说明书的一个实施例，图4所示为本说明书实施例中限流保护模块的详细电路图，第二电流镜像电路的第一支路401还包括NMOS管N18，所述第二电流镜像电路的第二支路402还包括NMOS管N15；

NMOS管N18的漏极连接所述基准电流，NMOS管N18的源极连接NMOS管N16的漏极，NMOS管N16的源极连接地线；

NMOS管N14的漏极、NMOS管N15的漏极连接所述功率管N1的源极；

NMOS管N18的漏极、NMOS管N18的栅极、NMOS管N14的栅极、NMOS管N15的栅极与NMOS管N16的栅极连接。

可以理解为，N14和N15并联，从而提高MOS管的宽，N16和N18串联，从而提高MOS管的长，保证第二镜像电路的电流匹配效果。

进一步地，如图5所示为本说明书实施例中软启动模块的详细电路图，软启动模块100包括PMOS管P9、PMOS管P10、PMOS管P11、PMOS管P12、PMOS管P13、PMOS管P14、PMOS管P15、PMOS管P16、PMOS管P17，NMOS管N11、NMOS管N12、NMOS管N13，电容C2、电容C3、电容C4、电容C5；

PMOS管P9、PMOS管P10、PMOS管P11、PMOS管P12、PMOS管P13和PMOS管P16的源极与工作电压VDDL连接；

PMOS管P9和PMOS管P13的栅极与第一使能信号ENBB连接；

PMOS管P11的栅极、PMOS管P12的栅极、PMOS管P14的栅极与PMOS管P15的栅极、PMOS管P12的漏极、PMOS管P13的漏极、NMOS管N13的漏极与PMOS管P10的栅极连接；

PMOS管P9的漏极、PMOS管P16的栅极、PMOS管P17的漏极与NMOS管N11的漏极连接；

PMOS管P11的漏极与PMOS管P14的源极连接，PMOS管P14的漏极与PMOS管P15的源极连接；

PMOS管P15的漏极、PMOS管P16的漏极、PMOS管P17的栅极、NMOS管N11的栅极、NMOS管N12的漏极、电容C2的一端、电容C3的一端、电容C4的一端、电容C5的一端连接与软启动电路的输出端Vsoft连接；

PMOS管P10的漏极与PMOS管P17的源极连接；

NMOS管N13的栅极与偏置电压VBN连接；

NMOS管N12的栅极与第二使能信号ENBBB连接，其中LDO电路使能时第一使能信号ENBB＝1、第二使能信号ENBBB＝0，LDO电路非使能时第一使能信号ENBB＝0、第二使能信号ENBBB＝1；

NMOS管N13的源极、电容C2的另一端、电容C3的另一端、电容C4的另一端、电容C5的另一端、NMOS管N12的源极、NMOS管N11的源极与地线GND连接。

如图6所示为本说明书实施例中误差放大器、输出模块以及限流保护模块的详细电路图，误差放大器包括偏置电路和放大器电路。

如图6所示，放大器电路包括PMOS管P3、PMOS管P4、PMOS管P5、PMOS管P6、PMOS管P7、PMOS管P8，NMOS管N3、NMOS管N4、NMOS管N5、NMOS管N6、NMOS管N7，电容C1和电阻R4；

其中PMOS管P3的源极、PMOS管P4的源极、PMOS管P5的源极与工作电压VDDL连接；

PMOS管P5的栅极与使能信号ENBB连接，PMOS管P5的漏极、PMOS管P4的漏极、PMOS管P4的栅极、PMOS管P3的栅极与NMOS管N7的漏极连接，PMOS管P3的漏极、PMOS管P6的源极、PMOS管P7的源极与PMOS管P8的源极连接，PMOS管P6的栅极与反馈电压Vfb连接，PMOS管P7的栅极与软启动电路的输出端Vsoft连接，PMOS管P8的栅极与参考电压Vref连接；

PMOS管P8的漏极、PMOS管P7的漏极、NMOS管N6的漏极、NMOS管N5的漏极、NMOS管N5的栅极与NMOS管N4的栅极连接；

PMOS管P6的漏极、NMOS管N4的漏极、NMOS管N3的漏极、电容C1的一端与功率管N1的栅极连接；

NMOS管N7的栅极与偏置电压VBN连接，NMOS管N6的栅极、NMOS管N3的栅极与第二使能信号ENBBB连接，电容C1的另一端与电阻R4的一端连接，R4的另一端与功率管N1的漏极连接；

NMOS管N3的源极、NMOS管N4的源极、NMOS管N5的源极、NMOS管N6的源极、NMOS管N7的源极与地线GND连接。

偏置电路包括NMOS管N8、NMOS管N9、NMOS管N10以及电容C6；

其中，NMOS管N9的漏极与参考电流Iref1连接，NMOS管N9的栅极与第一使能信号ENBB连接，NMOS管N9的源极、NMOS管N10的漏极、NMOS管N8的漏极、NMOS管N8的栅极、电容C6的一端与偏置电压VBN连接，NMOS管N10的栅极与第二使能信号ENBBB连接；

NMOS管N10的源极、NMOS管N8的源极以及电容C6的另一端与地线GND连接。

LDO电路启动时，Vsoft<Vref，P8关断，运算放大器起作用的差分输入端分别是Vsoft和Vfb。当Vsoft>Vfb时，P1打开，Vfb跟随Vsoft上升；软启动结束后，Vsoft>Vref，P7关断，运算放大器起作用的差分输入端分别是Vref和Vfb。

根据本说明书的一些其他实施例，如图7、图8和图9所示，电流调整模块302包括功率管N1’和功率管N2，功率管N1’和功率管N2为NMOS管；

功率管N1’的漏极连接第一电流镜像电路301的第二支路3012以及限流保护模块400的第一电流输入端V2，功率管N1’的源极连接功率管N2的漏极，功率管N2的源极连接地线；

功率管N1’的栅极连接供电电压输出开关信号V1；

功率管N2的栅极连接限流保护模块400的输出控制端Vcontrol；

限流保护模块400用于在基准电流Iref低于第一电流镜像电路301的第二支路3012的电流时，通过输出控制端Vcontrol降低功率管N2的栅极的电压，使得功率管N2工作在饱和区，从而抬高功率管N1’的源极的电压，使得功率管N1’的栅极电压达到第二预设值，从而控制所述供电电流不再增加。

限流保护模块400包括电流采样子模块411、第三电流镜像子模块412和电流比较子模块414；

电流采样子模块411的输入端连接功率管N1’的漏极，电流采样子模块411的输出端连接第三电流镜像子模块412的输入端，电流采样子模块411用于采集第一电流镜像电路301的第二支路3012的电流，并将采集到的电流传递给第三电流镜像子模块412；

第三电流镜像子模块412的输出端与电流比较子模块414的第一输入端连接，用于对电流采样子模块411采集到的电流进行缩放，并将缩放后的电流传递给电流比较子模块414；

电流比较子模块414的第二输入端连接基准电流Iref，输出端连接功率管N2的栅极Ids，用于比较基准电流Iref与缩放后的电流的大小，并在基准电流Iref低于缩放后的电流时，通过电流比较子模块414输出端降低功率管N2的栅极的电压，使得功率管N2工作在饱和区，从而提高功率管N1’源极的电压，使得功率管N1’栅极电压达到第二预设值，从而控制所述供电电流不再增加。

其中，电流采样子模块411的电源端的电压为供电电压VDDH，第三电流镜像子模块412的电源端的电压以及电流比较子模块414的电源端的电压为工作电压VDDL。

如图8所示，电流比较子模块414包括PMOS管P25、电容C7和电容C8；

PMOS管P25的源极为电流比较子模块414的第二输入端，PMOS管P25的漏极为电流比较子模块414的第一输入端；PMOS管P25的栅极连接电流比较子模块414的控制信号；

PMOS管P25的漏极、电容C7的一端、电容C8的一端与电流比较子模块414的输出端连接，电容C7的另一端和电容C8的另一端连接地线。

当第三电流镜像子模块412对电流采样子模块411采样到的电流进行缩小后，传输给电流比较子模块414，电流比较子模块414将该电流与基准电流Iref进行比较，根据比较结果Vcontrol去控制N2的工作状态。当P1电流达到限流保护值时，电流比较子模块414输出较低电平使得N2工作在饱和区，由于饱和区的导通阻抗大于线性区，N1的源极电压变高，N1栅极电压将超出运放的最大输出共模电压值而达到第二预设值，此时P2、N1和N2支路的电流无法再增大，被限制在设计的过流保护值上。

可以理解为，N2的作用等效于电阻，可选地，本说明书实施例中的NMOS管N2可以采用可调电阻代替，可调电阻的阻值和过流保护值建立联系，输出电流达到过流保护值时，阻值变大，未达到过流保护值时，需要电阻阻值足够小。电阻两端对应N2的源极和漏极。具体地，可以通过Vcontrol信号控制开关管，开关管选择接入第一电流镜像电路的第二支路的阻值。

在本说明书的一些其他实施例中，为了使限流保护模块400得到更好的匹配，如图7所示，限流保护模块400还包括第四电流镜像子模块413，第四电流镜像子模块413的输入端连接基准电流Iref，输出端连接电流比较子模块414的第二输入端，第四电流镜像子模块413用于对基准电流Iref进行缩放，并将缩放后的基准电流Iref传递给电流比较子模块414，以便于电流比较子模块414比较缩放后的基准电流Iref与缩放后的电流的大小；

第四电流镜像子模块413的电源端的电压为所述工作电压VDDL。

具体地，如图9所示，电流采样子模块411包括PMOS管P29和NMOS管N23；

其中PMOS管P29的源极与电压VDDH连接，PMOS管P29的栅极与功率管P2的漏极连接，PMOS管P29的漏极、NMOS管N23的漏极、NMOS管N23的栅极与电流采样电路的输出端连接；

NMOS管N23的源极与地线GND连接。

第三电流镜像子模块412包括PMOS管P18、PMOS管P19、PMOS管P20、PMOS管P21、NMOS管N24、NMOS管N25、电阻R5和电阻R6；

PMOS管P18的源极、PMOS管P19的源极、PMOS管P20的源极和PMOS管P21的源极与电压VDDL连接，PMOS管P18的栅极与第一使能信号ENBB连接，PMOS管P18的漏极、PMOS管P19的漏极、NMOS管N24的漏极、PMOS管P19的栅极与PMOS管P20的栅极连接，NMOS管N24的栅极与电流采样电路的输出端连接；

PMOS管P20的漏极与电阻R5的一端连接，电阻R5的另一端与电阻R6的一端连接，电阻R6的另一端、NMOS管N25的漏极、NMOS管N25的栅极与第三电流镜像子模块的输出端连接；

PMOS管P21的栅极与第一使能信号ENBB连接，PMOS管P21的漏极与第四电流镜像子模块连接；

NMOS管N24的源极、NMOS管N25的源极与地线GND连接。

第四电流镜像子模块413包括PMOS管P23、PMOS管P24、PMOS管P26、PMOS管P27、PMOS管P28，NMOS管N19、NMOS管N20、NMOS管N21、NMOS管N22以及NMOS管N23；

PMOS管P23的源极和PMOS管P24的源极与电压VDDL连接，PMOS管P23的漏极与PMOS管P26的源极连接，PMOS管P23的栅极、PMOS管P26的漏极、NMOS管N23的漏极与第四电流镜像子模块的输出端连接；

PMOS管P26的栅极与PMOS管P27的栅极连接；

PMOS管P24的漏极与PMOS管P27的源极连接，PMOS管P27的漏极与PMOS管P28的源极连接；

PMOS管P24的栅极、PMOS管P28的栅极与第三电流镜像电路中PMOS管P21的漏极连接；

PMOS管P28的漏极与NMOS管N19的漏极连接，NMOS管N22的漏极与参考电流Iref连接，NMOS管N22的栅极与第一使能信号ENBB连接，NMOS管N21的栅极与第二使能信号ENBBB连接；

NMOS管N23的栅极、NMOS管N19的栅极、NMOS管N20的栅极、NMOS管N20的漏极、NMOS管N21的漏极与NMOS管N22的源极连接；

NMOS管N23的源极、NMOS管N19的源极、NMOS管N20的源极、NMOS管N21的源极与地线GND连接。

可以理解为，P29采样第一电流镜像电路301的第二支路3012的电流，最终是在P22和N26这条支路上完成比较，触发N2的栅极电压Vcontrol，经过N1’、P2、P29、N23、N24、P19、P20、R5、R6、N25到达N26的漏极，形成负反馈环路。若P1电流逐渐增大，P29电流也会同样增大，N26电流也同样增大，使得Vcontrol端电压逐渐降低，从而使得N2进入饱和区，N2的阻抗变大，N2的漏端电压变大，V1节点电压将超出运放的最大输出共模电压而达到第二预设值，P1的栅极电压不再变化，此时P1的电流值也就是过流保护值。

应理解，在本说明书实施例的各种实施例中，上述各过程的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本说明书实施例的实施过程构成任何限定。

还应理解，在本说明书实施例中，术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系。例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本说明书实施例中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

本领域普通技术人员可以意识到，结合本说明书实施例中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本说明书实施例的范围。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，上述描述的系统、装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在本说明书实施例所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统、装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另外，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口、装置或单元的间接耦合或通信连接，也可以是电的，机械的或其它的形式连接。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本说明书实施例方案的目的。

另外，在本说明书实施例各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以是两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本说明书实施例的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分，或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本说明书实施例各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

本说明书实施例中应用了具体实施例对本说明书实施例的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本说明书实施例的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本说明书实施例的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本说明书实施例的限制。

Claims (10)

1.一种限流保护的高压输出线性稳压器电路，其特征在于，包括：第一电流镜像电路和电流调整模块以及限流保护模块，所述电流调整模块由NMOS管构成，所述第一电流镜像电路连接的供电电压的电压值与所述限流保护模块的工作电压的电压值不同；

所述第一电流镜像电路的第一支路用于向用电器件输出所述供电电压；

所述电流调整模块与所述第一电流镜像电路的第二支路和所述限流保护模块的第一电流输入端连接，用于将所述第一电流镜像电路的第二支路的电流输出给所述限流保护模块；

所述限流保护模块的第二电流输入端连接基准电流，所述基准电流的产生电路位于工作电压域；

所述限流保护模块用于当所述基准电流小于第一电流镜像电路的第二支路的电流时，使得所述电流调整模块的NMOS管的栅极电压达到第一预设值，从而对所述第一电流镜像电路的第一支路输出的供电电流进行控制，使所述供电电流不再增加。

2.根据权利要求1所述的限流保护的高压输出线性稳压器电路，其特征在于，所述电流调整模块包括功率管N1，所述功率管N1为NMOS管；

所述功率管N1的漏极连接所述第一电流镜像电路的第二支路，所述功率管N1的源极连接所述限流保护模块的第一电流输入端，所述功率管N1的栅极连接供电电压输出开关信号；

所述限流保护模块用于在所述基准电流低于第一电流镜像电路的第二支路的电流时，抬高所述功率管N1的源极的电压，使得所述功率管N1的栅极电压达到所述第一预设值，从而控制所述供电电流不再增加。

3.根据权利要求2所述的限流保护的高压输出线性稳压器电路，其特征在于，所述限流保护模块包括第二电流镜像电路；

所述第二电流镜像电路的第一支路连接所述基准电流；

所述第二电流镜像电路的第二支路连接所述功率管N1的源极。

4.根据权利要求3所述的限流保护的高压输出线性稳压器电路，其特征在于，所述第二电流镜像电路的第一支路包括NMOS管N18和NMOS管N16，所述第二电流镜像电路的第二支路包括NMOS管N14和NMOS管N15；

NMOS管N18的漏极连接所述基准电流，NMOS管N18的源极连接NMOS管N16的漏极，NMOS管N16的源极连接地线；

NMOS管N14的漏极、NMOS管N15的漏极连接所述功率管N1的源极；

NMOS管N18的漏极、NMOS管N18的栅极、NMOS管N14的栅极、NMOS管N15的栅极与NMOS管N16的栅极连接。

5.根据权利要求1所述的限流保护的高压输出线性稳压器电路，其特征在于，所述第一电流镜像电路的第一支路包括PMOS管P1，所述第一电流镜像电路的第二支路包括PMOS管P2；

PMOS管P1的源极与PMOS管P2的源极均连接所述供电电压；

PMOS管P1的漏极连接所述供电电压的输出端口；

PMOS管P2的漏极连接所述电流调整模块；

PMOS管P1的栅极、PMOS管P2的栅极与PMOS管P2的漏极连接。

6.根据权利要求1所述的限流保护的高压输出线性稳压器电路，其特征在于，所述电流调整模块包括功率管N1’和功率管N2，功率管N1’和功率管N2为NMOS管；

功率管N1’的漏极连接所述第一电流镜像电路的第二支路以及所述限流保护模块的第一电流输入端，所述功率管N1’的源极连接功率管N2的漏极，功率管N2的源极连接地线；

功率管N1’的栅极连接供电电压输出开关信号；

功率管N2的栅极连接所述限流保护模块的输出控制端；

所述限流保护模块用于在所述基准电流低于第一电流镜像电路的第二支路的电流时，通过所述输出控制端降低功率管N2的栅极的电压，使得功率管N2工作在饱和区，从而抬高功率管N1’的源极的电压，使得功率管N1’的栅极电压达到第二预设值，从而控制所述供电电流不再增加。

7.根据权利要求6所述的限流保护的高压输出线性稳压器电路，其特征在于，所述限流保护模块包括电流采样子模块、第三电流镜像子模块和电流比较子模块；

所述电流采样子模块的输入端连接功率管N1’的漏极，所述电流采样子模块的输出端连接所述第三电流镜像子模块的输入端，所述电流采样子模块用于采集第一电流镜像电路的第二支路的电流，并将采集到的电流传递给所述第三电流镜像子模块；

所述第三电流镜像子模块的输出端与所述电流比较子模块的第一输入端连接，用于对电流采样子模块采集到的电流进行缩放，并将缩放后的电流传递给所述电流比较子模块；

所述电流比较子模块的第二输入端连接所述基准电流，输出端连接所述功率管N2的栅极，用于比较所述基准电流与所述缩放后的电流的大小，并在所述基准电流低于所述缩放后的电流时，通过所述电流比较子模块输出端降低所述功率管N2栅极的电压。

8.根据权利要求7所述的限流保护的高压输出线性稳压器电路，其特征在于，所述电流采样子模块的电源端的电压为所述供电电压，所述第三电流镜像子模块的电源端的电压以及电流比较子模块的电源端的电压为所述工作电压。

9.根据权利要求7所述的限流保护的高压输出线性稳压器电路，其特征在于，所述电流比较子模块包括PMOS管P25、电容C7和电容C8；

PMOS管P25的源极为所述电流比较子模块的第二输入端，PMOS管P25的漏极为所述电流比较子模块的第一输入端；PMOS管P25的栅极连接电流比较子模块控制信号；

PMOS管P25的漏极、电容C7的一端、电容C8的一端与所述电流比较子模块输出端连接，电容C7的另一端和电容C8的另一端连接地线。

10.根据权利要求7所述的限流保护的高压输出线性稳压器电路，其特征在于，所述限流保护模块还包括第四电流镜像子模块，所述第四电流镜像子模块的输入端连接所述基准电流，输出端连接所述电流比较子模块的第二输入端，用于对所述基准电流进行缩放，并将缩放后的基准电流传递给所述电流比较子模块，以便于所述电流比较子模块比较所述缩放后的基准电流与所述缩放后的电流的大小；

所述第四电流镜像子模块的电源端的电压为所述工作电压。