一种LDO运放限流电路的制作方法

一种ldo运放限流电路
技术领域
1.本发明属于lod限流电路技术领域，特别涉及一种ldo运放限流电路。


背景技术：

2.目前，随着科技的发展，电源领域需要的线性电源芯片越来越多，国内外做线性电源管理芯片的公司很多，做出的芯片性能参差不齐，竞争非常激烈。低功耗，电路简单的ldo产品的需求特别旺盛，但短路或者限流功能保护速度慢导致芯片失效时有发生，目前市面上的ldo限流电路电路多,ibais大。传统的ldo运放都需要额外增加一个限流电路来对ldo进行保护(如图1)，限流电路的实现一般有通过电流比较进行关断功率管(如专利cn101562323b)和通过电压比较进行关断功率管(如专利cn1851602a)两种方式。
3.其中，电压比较模式的限流电路工作原理如图2，通过m0与m1电流镜的比例采集输出电流产生镜像电流，当iout增大时，is同样增大，vs增加，当iout持续增大，到vs》vref时，比较器给出控制信号关断m0与m1，芯片达到限流值，输出电压降低，此电路中：iout＝nis；vs＝is*rs；vs＝vref＝is*rs＝1/n*iout*rs iout＝vref*n/rs，因为多了一个比较器所以需要额外的ibias，此电路缺点是ibias比较大且电路比较多。
4.电流比较模式的限流电路工作原理如图3，通过m0与m1电流镜的比例采集输出电流产生镜像电流is，由is与iref做一个电流比较器，当iout变大时is也同样变大，当is》iref时，芯片达到限流值，n1拉低控制关断信号，通过运放中的电路关断m1与m0，输出电压降低，此电路中iout＝n*iref，实际电路中，受器件最小尺寸以及匹配度影响m1与m0取值比例不会太大，所以当iout比较大时，is也会较大。当iout输出1a时，假设m1:m0的比例为1：1000，则is＝1ma,iref也需要一个额外的电流，此电路的缺点是所需的工作电流较大，做出的产品无法适应要求低功耗的领域。
5.本发明提供了一种lod运放限流电路，以解决上述问题。


技术实现要素：

6.本发明提出一种lod运放限流电路，没有额外电路和ibias电流，功耗低，可靠安全。
7.本发明的技术方案是这样实现的：一种ldo运放限流电路，包括ldo运放电路，所述ldo运放电路中电性连接电阻rs用于对ldo运放电路进行限流；
8.所述ldo运放电路包括vref端和vin端，所述vref端电性连接有mos管p1,所述mos管p1的一端电性连接有mos管p2和mos管p4，所述mos管的另一端并联有mos管n1和mos管n2，所述mos管n1和n2电性连接，所述mos管p4的另外两端分别电性连接有mos管p3和vdd端，所述mos管p2与mos管n2电性连接且二者之间电性连接有mos管n3，所述mos管n3的另外两端分别电性连接有mos管p5和电阻rs，所述电阻rs的另一端分别与mos管n1和mos管n2电性连接，所述mos管p5上电性连接有mos管p6，所述mos管p6和mos管p5均与vin端电性连接，所述mos管p6的另一端依次电性连接有电阻r1和电阻r2，所述mos管p2的一端电性连接在电阻r1和
电阻r2之间。
9.作为一种优选的实施方式，所述mos管p1的g极与vref端电性连接，所述mos管p1的d极与mos管n1的d极电性连接，所述mos管n1的s极与电阻r2电性连接并接地，所述mos管p1的d极分别与mos管n1和mos管n2的g极电性连接，所述mos管n2的s极电性连接在mos管n1的s极与电阻r2之间，所述mos管n2的d极与mos管p2的d极电性连接，所述mos管p2的s极和mos管p4的d极并联在mos管p1的s极上，所述mos管p4的s极与vdd端电性连接。
10.作为一种优选的实施方式，所述mos管p4的g极与mos管p3的g极和mos管p3的d极并联，所述mos管p3的s极与vdd端电性连接，所述mos管p2的g极电性连接在电阻r1和电阻r2之间，所述mos管n3的g极电性连接在mos管n2的d极与mos管p2的d极之间。
11.作为一种优选的实施方式，所述mos管n3的s极与电性连接在mos管n1的s极与电阻r2之间，所述mos管n3的d极与mos管p5的d极电性连接，所述mos管p5的s极与vin端电性连接，所述mos管p5的g极与mos管p6的g极电性连接，所述mos管p6的g极与mos管n3的d极电性连接，所述mos管p6的s极与vin端电性连接，所述mos管p6的d极与电阻r1电性连接。
12.作为一种优选的实施方式，所述mos管n3的s极与电阻rs电性连接，所述电阻rs的另一端电性连接在mos管n1的s极与电阻r2之间。
13.作为一种优选的实施方式，通过所述mos管p5与mos管p6电流镜的比例采集输出电流产生镜像电流is，当输出负载电流变大时流过mos管p5、mos管n3、电阻rs的电流增大，所述mos管n3的s端电压上升，所述mos管n3的g端最大电压是固定的，即vref+vgsp；
14.作为一种优选的实施方式，所述mos管n3的g端与s端压差减小时，所述mos管n3进入线性工作区，流过所述mos管p5与mos管p6的电流减小，输出电压降低；当所述mos管n3的g端与s端压差低于vth时，输出电流达到限流值，所述mos管n3关断，无电流流过所述mos管p5与mos管p6，输出电压降低为0。
15.采用了上述技术方案后，本发明的有益效果是：
16.通过所述mos管p5与mos管p6电流镜的比例采集输出电流产生镜像电流is，当输出负载电流变大时流过mos管p5、mos管n3、电阻rs的电流增大，所述mos管n3的s端电压上升，所述mos管n3的g端最大电压是固定的，即vref+vgsp；所述mos管n3的g端与s端压差减小时，所述mos管n3进入线性工作区，流过所述mos管p5与mos管p6的电流减小，输出电压降低；当所述mos管n3的g端与s端压差低于vth时，输出电流达到限流值，所述mos管n3关断，无电流流过所述mos管p5与mos管p6，输出电压降低为0，因此本发明电路简单只需要增加一个电阻rs，没有额外电路和ibias电流，功耗低，可靠安全。
附图说明
17.为了更清楚地说明本发明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发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
18.图1～图3为背景技术中的电路原理图；
19.图4为ldo中的运放电路；
20.图5为在图4的电路原理图中增加电阻rs后的电路原理图；
21.图6为spectre仿真结果示意图。
22.图中，p1～p6-pmos管；n1～n3-nmos管；r1～r2-电阻；rs-电阻。
具体实施方式
23.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
24.如图4～图6所示，一种ldo运放限流电路，包括ldo运放电路，所述ldo运放电路中电性连接电阻rs用于对ldo运放电路进行限流；
25.所述ldo运放电路包括vref端和vin端，所述vref端电性连接有mos管p1,所述mos管p1的一端电性连接有mos管p2和mos管p4，所述mos管的另一端并联有mos管n1和mos管n2，所述mos管n1和n2电性连接，所述mos管p4的另外两端分别电性连接有mos管p3和vdd端，所述mos管p2与mos管n2电性连接且二者之间电性连接有mos管n3，所述mos管n3的另外两端分别电性连接有mos管p5和电阻rs，所述电阻rs的另一端分别与mos管n1和mos管n2电性连接，所述mos管p5上电性连接有mos管p6，所述mos管p6和mos管p5均与vin端电性连接，所述mos管p6的另一端依次电性连接有电阻r1和电阻r2，所述mos管p2的一端电性连接在电阻r1和电阻r2之间。
26.本发明只需增加一个电阻rs即可实现限流功能，工作原理：通过mos管p5与mos管p6电流镜的比例采集输出电流产生镜像电流is，当输出负载电流变大时流过mos管p5、mos管n3、电阻rs的电流增大，mos管n3的s端电压慢慢上升，但mos管n3的g端最大电压是固定的，即vref+vgsp，则当mos管n3的g端与s端压差慢慢减小时，mos管n3进入线性工作区，流过mos管p5与mos管p6的电流慢慢减小，输出电压慢慢降低，当mos管n3的g端与s端压差低于vth时，输出电流达到限流值，mos管n3关断，无电流流过mos管p5与mos管p6，输出电压降低为0；当输出短路时vfb为0，保护原理同上。
27.vgsp＝vref+vthp1
28.当电路限流vfb降低，vgsn＝vgsp，vs＝vgsn-vthn3，则vs＝vref+vthp1-vthn3
29.适当调整尺寸使vthp1≈vthn3，
△
vg＝vgsn-vgsp,则vs＝vref+
△
vg，即vs≈vref
30.vs＝vref＝1/n*iout*rsiout＝vref/rs*n。
31.另外选择一个不同温度系数的rs电阻还可以调整自己想要的限流温度曲线。
32.所述mos管p1的g极与vref端电性连接，所述mos管p1的d极与mos管n1的d极电性连接，所述mos管n1的s极与电阻r2电性连接并接地，所述mos管p1的d极分别与mos管n1和mos管n2的g极电性连接，所述mos管n2的s极电性连接在mos管n1的s极与电阻r2之间，所述mos管n2的d极与mos管p2的d极电性连接，所述mos管p2的s极和mos管p4的d极并联在mos管p1的s极上，所述mos管p4的s极与vdd端电性连接。
33.所述mos管p4的g极与mos管p3的g极和mos管p3的d极并联，所述mos管p3的s极与vdd端电性连接，所述mos管p2的g极电性连接在电阻r1和电阻r2之间，所述mos管n3的g极电性连接在mos管n2的d极与mos管p2的d极之间。所述mos管n3的s极与电性连接在mos管n1的s极与电阻r2之间，所述mos管n3的d极与mos管p5的d极电性连接，所述mos管p5的s极与vin端
电性连接，所述mos管p5的g极与mos管p6的g极电性连接，所述mos管p6的g极与mos管n3的d极电性连接，所述mos管p6的s极与vin端电性连接，所述mos管p6的d极与电阻r1电性连接。所述mos管n3的s极与电阻rs电性连接，所述电阻rs的另一端电性连接在mos管n1的s极与电阻r2之间。
34.通过所述mos管p5与mos管p6电流镜的比例采集输出电流产生镜像电流is，当输出负载电流变大时流过mos管p5、mos管n3、电阻rs的电流增大，所述mos管n3的s端电压上升，所述mos管n3的g端最大电压是固定的，即vref+vgsp；所述mos管n3的g端与s端压差减小时，所述mos管n3进入线性工作区，流过所述mos管p5与mos管p6的电流减小，输出电压降低；当所述mos管n3的g端与s端压差低于vth时，输出电流达到限流值，所述mos管n3关断，无电流流过所述mos管p5与mos管p6，输出电压降低为0，如图6spectre仿真结果显示，当iout从0ma-1a进行dc扫描时，在约0.6a处限流电路起作用，输出电压降低。
35.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。在本发明的描述中，除非另有规定和限定，需要说明的是，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
36.以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。