一种低压差线性稳压器的高精度快速过流检测电路的制作方法
【技术领域】
[0001 ]本发明涉及一种低压差线性稳压器的高精度快速过流检测电路。
【背景技术】
[0002]随着科技的发展，LD0(低压差线性稳压器，Low Dropout Regulator)被广泛用于各种电子设备中，特别是集成电路芯片中。LDO为集成电路中的模拟数字电路提供稳定精确的电压源。为了保护集成电路芯片，需要对大功率的LD0进行过流检测。目前，集成电路中的LD0的过流检测电路通过镜像功率管的电流，再利用比较器进行判断。
[0003]图1示出了集成电路中一种常见的LD0过流检测电路示意图。如图1所示，利用一个小尺寸的M0S管mpl采样功率管mpO的电流。mpl的栅、源与mpO的栅、源相连。采样电流经电阻R1转换为电压再与参考电压VREF比较。
[0004]传统的这种方式虽然结构简单，速度快，但是面临着两个问题:一，采样M0S管mpl和功率管mP0都必须工作在饱和区，使用范围受到限制；二，采样M0S管mpl和功率管mpO的漏端电压不同，沟道长度调制效应非常显著，采样精度很差。因此，如何能够精确采样LD0功率管电流并快速检测出是否过流是一个亟待解决的技术问题。
【发明内容】
[0005]本发明提供一种低压差线性稳压器的高精度快速过流检测电路，检测精度高，响应速度快，功耗低，可以支持LD0功率管工作在饱和区和线性区两种情况。
[0006]为了达到上述目的，本发明提供一种低压差线性稳压器的高精度快速过流检测电路，包含:
[0007]电流采样模块，其采样低压差线性稳压器中功率管的电流，将采样电流转换为电阻两端的电压差；
[0008]电压放大模块，其输入端电性连接电流采样模块的输出端，将电流采样模块输出的电阻两端的电压差进行放大后输出；
[0009]比较器模块，其输入端电性连接电压放大模块的输出端，将电压放大模块输出的电压与参考电压进行比较，实现过流检测。
[0010]所述的电流采样模块包含串联的零号电阻R0和第一PM0S管mpl，零号电阻R0的正端接电源VCC，负端接第一PM0S管mp 1的源极，第一PM0S管mp 1的漏极接LD0电路的输出端V0UT，栅极接LD0电路中功率管mpO的栅极。
[0011]所述的第一PM0S管mpl的尺寸是功率管mpO的尺寸的整数倍，其中的尺寸是指M0S管的沟道宽度与沟道长度的比值。
[0012]所述的电压放大模块包含电性连接的第一输入电阻R1、第二输入电阻R2、第二P型电流镜mp2、第三P型电流镜mp3、反馈管mp4、零号N型电流镜mnO、第一N型电流镜mnl、第二N型电流镜mn2和负载电阻R3;第一输入电阻R1的正端接电源VCC，负端接第二P型电流镜mp2的源极;第二输入电阻R2的正端接电源VCC，负端接第三P型电流镜mp3的源极;第二 P型电流镜mp2的栅极、第三P型电流镜mp3的栅极、第三P型电流镜mp3的漏极和第二 N型电流镜mn2的漏极连接在一起;第二 P型电流镜mp2的漏极、第一 N型电流镜mnl的漏极和反馈管mp4的栅极连接在一起;反馈管mp4的源极接第三P型电流镜mp3的源极，漏极接负载电阻R3的正端；零号N型电流镜mnO的栅极、第一 N型电流镜mnl的栅极、第二N型电流镜mn2的栅极和零号N型电流镜mnO的漏极连接偏置电流输入端I BIAS;零号N型电流镜mnO的源极、第一 N型电流镜mn 1的源极、第二 N型电流镜mn2的源极和负载电阻R3的负端连接到地GND。
[0013]所述的第一输入电阻R1和第二输入电阻R2的阻值相同，第二P型电流镜mp2和第三P型电流镜mp3的尺寸相同，第一N型电流镜mnl和第二N型电流镜mn2的尺寸相同，其中的尺寸是指M0S管的沟道宽度与沟道长度的比值。
[0014]所述的比较器模块为迟滞比较器，该比较器模块包含电性连接的6个PM0S管mp5?mp 10和6个NM0S管mn3?mn8 ；第五PMOS管mp5、第六PMOS管mp6、第七PM0S管mp7和第八PM0S管mp8的源极连接电源电压;第五PM0S管mp5的栅极和漏极与第六PM0S管mp6的栅极连接偏置电流输入端;第七PM0S管mp7的栅极、第八PM0S管mp8的栅极、第七PM0S管mp7的漏极和第三NM0S管mn3的漏极连接在一起;第六PM0S管mp6的漏极、第九PM0S管mp9的源极和第十PM0S管mp 10的源极连接在一起;第九PM0S管mp9的栅极接比较器的负输入端，即接参考电压VREF;第十PM0S管mp 10的栅极接比较器的正输入端，即接电压放大模块的输出信号；第三匪0S管mn3的栅极、第四匪0S管mn4的栅极、第四匪0S管mn4的漏极、第五匪0S管mn5的漏极、第六匪0S管mn6的栅极和第九PM0S管mp9的漏极接在一起；第五匪0S管mn5的栅极、第六匪0S管mn6的漏极、第七匪0S管mn7的漏极、第七匪0S管脆7的栅极、第八匪0S管mn8的栅极和第八PM0S管mp8的漏极连接在一起;第八PM0S管mp8的漏极和第八NM0S管mn8的漏极连接比较器的输出端。
[0015]所述的第五NM0S管mn5和第六匪0S管mn6的尺寸相同，第四匪0S管mn4和第七匪0S管mn7的尺寸相同，且第五匪0S管mn5和第六匪0S管mn6的尺寸大于第四匪0S管mn4和第七NM0S管mn7的尺寸，其中的尺寸是指M0S管的沟道宽度与沟道长度的比值。
[0016]本发明检测精度高，响应速度快，功耗低，可以支持LD0功率管工作在饱和区和线性区两种情况。
【附图说明】
[0017]图1是【背景技术】中LD0过流检测电路的示意图。
[0018]图2是本发明提供的一种低压差线性稳压器的高精度快速过流检测电路的电路图。
[0019]图3是图2中比较器的电路图。
【具体实施方式】
[0020]以下根据图2和图3具体说明本发明的较佳实施例。
[0021]如图2所示，本发明提供一种低压差线性稳压器的高精度快速过流检测电路，包含:
[0022]电流采样模块，其采样低压差线性稳压器中功率管的电流，将采样电流转换为电阻两端的电压差；
[0023]电压放大模块，其输入端电性连接电流采样模块的输出端，将电流采样模块输出的电阻两端的电压差进行放大后输出；
[0024]比较器模块，其输入端电性连接电压放大模块的输出端，将电压放大模块输出的电压与参考电压进行比较，实现过流检测。
[0025]所述的电流采样模块包含串联的零号电阻R0和第一PM0S管mpl，零号电阻R0的正端接电源VCC，负端接第一PM0S管mp 1的源极，第一PM0S管mp 1的漏极接LD0电路的输出端V0UT，栅极接LD0电路中功率管mpO的栅极。
[0026]零号电阻R0的负端与第一PM0S管mpl的源极连接在一起，命名为节点n0，电源电压Vcc，流过LDO电路中功率管mpO的电流为I?t，功率管mpO的阻抗为RdsmPo，第一 PM0S管mpl的阻
JfL^^jRdSmpl ο
[0027]节点η0的电压值:Vno= Vcc-1cmt.Rdsmp0.R0/(Rdsmpl+R0)。
[0028]功率管mpO与第一PMOS管mpl的尺寸关系为(W/L)_: (W/L)mpl = k，其中，W是M0S管的沟道宽度，L是M0S管的沟道长度。
[0029]因为零号电阻R0两端的电压值很小，所以可以得到Rdsmpl = k.RdS_。注意无论功率管工作在饱和区还是线性区，Rds_和Rdsmpl之间的关系都不变。因此节点n0的电压值可以表示为:Vn0 = Vcc-1out.Rdsmp0.R0/ (k.RdSmpO+RO ) O
[0030]电流采样模块将LDO电路中功率管mpO的电流转换为零号电阻R0两端的电压差。电阻R0与mpl串联再与功率管mpO并联，R0两端的电压差由R0、mp0、mpl等三个器件的串并联关系分压得到。因此，无论功率管mpO工作在饱和区还是线性区，电阻R0两端的电压与功率管mpO的电流之间都是线性关系。因此，该电流采样模块可以支持功率管mpO工作在饱和区或线性区两种情况。
[0031]所述的电压放大模块包含电性连接的第一输入电阻R1、第二输入电阻R2、第二P型电流镜mp2、第三P型电流镜mp3、反馈管mp4、零号N型电流镜mnO、第一N型电流镜mnl、第二N型电流镜mn2和负载电阻R3;第一输入电阻R1的正端接电源VCC，负端接第二P型电流镜mp2的源极;第二输入电阻R2的正端接电源VCC，负端接第三P型电流镜mp3的源极;第二 P型电流镜mp2的栅极、第三P型电流镜mp3的栅极、第三P型电流镜mp3的漏极和第二 N型电流镜mn2的漏极连接在一起;第二 P型电流镜mp2的漏极、第一 N型电流镜mnl的漏极和反馈管mp4的栅极连接在一起;反馈管mp4的源极接第三P型电流镜mp3的源极，漏极接负载电阻R3的正端；零号N型电流镜mnO的栅极、第一 N型电流镜mnl的栅极、第二N型电流镜mn2的栅极和零号N型电流镜mnO的漏极连接偏置电流输入端I BIAS;零号N型电流镜mnO的源极、第一 N型电流镜mn 1的源极、第二 N型电流镜mn2的源极和负载电阻R3的负端连接到地GND。
[0032]其中，第一输入电阻R1和第二输入电阻R2的阻值相同，R1=R2，第二 P型电流镜mp2和第三P型电流镜mp3的尺寸相同，(W/L)mp2=(W/L)mp3，第一N型电流镜mnl和第二N型电流镜mn2的尺寸相同，(W/L)mni= (W/L)mn2，电流镜