专利名称：用于调压器的过电流保护电路的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于调压器的过电流保护电路。
相关技术描述图3示出用于调压器的传统过电流保护电路。基准电压源101对误差放大器102的反向输入端子施加恒压Vref。误差放大器102的输出端与PMOS输出驱动晶体管105的栅极相连，并且还与过电流保护电路103的第一PMOS感测晶体管106的栅极以及PMOS晶体管107的漏极相连。PMOS输出驱动晶体管105的源极与输入端子IN相连，并且其漏极与输出端OUT相连。负载电阻114、电容器113以及由电阻器111和112组成的分压电路104与输出端OUT相连。分压电路104将输出电压VOUT的分压施加到误差放大器102的非反向输入端子。
过电流保护电路103包括第一PMOS感测晶体管106、PMOS晶体管107、NMOS晶体管108以及电阻109和110。在PMOS输出驱动晶体管105和第一PMOS感测晶体管106均运行于饱和状态的情况下，与流入PMOS输出驱动晶体管105的电流成正比的电流流入第一PMOS感测晶体管106。在这种情况下，此比例与各晶体管的晶体管尺寸比例大致相同。
可以将这种情况看作PMOS输出驱动晶体管105和第一PMOS感测晶体管106均运行于饱和状态的情况。如果PMOS输出驱动晶体管105送到负载114的电流很小，则与其成正比，流入第一PMOS感测晶体管106的电流也很小。这样，在电阻器109的两端产生的压差也小，NMOS晶体管108处于非导通状态。因此，由于电流不流入NMOS晶体管108，所以在电阻器110的两端不产生压差，PMOS晶体管也处于非导通状态。
然而，在PMOS输出驱动晶体管105送到负载114的电流升高时，流入第一PMOS感测晶体管106的电流也与其成正比升高，在电阻器109的两端产生的电压也升高。这样，NMOS晶体管108处于导通状态。在NMOS晶体管108变成导通状态并且在电阻器110的两端产生的压差升高时，PMOS晶体管107导通以提高PMOS输出驱动晶体管105的栅极电压。这样，会降低PMOS输出驱动晶体管105的驱动能力，而且输出电压VOUT也降低。图4示出这种情况。这样，可以防止过电流损坏元件。
在图3所示的电路中，在输入电压VIN与输出电压VOUT之间的差值小时，PMOS输出驱动晶体管105不饱和。然而，第一PMOS感测晶体管106却在饱和状态运行。由于PMOS输出驱动晶体管105与第一PMOS感测晶体管106的运行状态不同，所以流入各晶体管的电流比与其晶体管尺寸比不同。流入第一PMOS感测晶体管106的电流比根据PMOS输出驱动晶体管105与第一PMOS感测晶体管106的晶体管尺寸比和流入PMOS输出驱动晶体管105的电流计算出的电流值大。
也就是说，在PMOS输出驱动晶体管不饱和时，即使负载电流小，流入第一PMOS感测晶体管106的电流也升高。此时，如上所述，PMOS晶体管107导通从而产生PMOS输出驱动晶体管105的栅极电压。因此，其缺陷在于，在过电流保护电路103内会出现不正常运行现象，例如降低PMOS输出驱动晶体管105的驱动能力，并且与不设置过电流保护电路103的情况相比，输出电压VOUT下降得更严重。图5示出这种情况。
此外，即使在输入电压VIN与输出电压VOUT的差值大并且PMOS输出驱动晶体管105与第一PMOS感测晶体管106均在饱和状态运行的情况下，因为各晶体管的源极-漏极电压互不相同，所以，由沟道长度调节的影响而导致流入它们的电流比与其晶体管尺寸比也不同。结果，就存在一种缺陷，即过电流保护在什么负载电流下作用变得不精确。
发明概述本发明中，PMOS输出驱动晶体管与第一PMOS感测晶体管的运行状态始终一致，从而使流入这两个晶体管的电流比与晶体管尺寸比相同。因此，本发明解决了这样的问题，即由于在输入电压VIN与输出电压VOUT的差值小情况下过电流保护电路的不正常运行，和在输入电压VIN与输出电压VOUT的差值大情况下沟道长度调节的影响所导致的输出电压降低，使得过流保护在什么样的负载电流下作用变得不精确。
附图简述附图中图1是具有本发明第一实施例的过电流保护电路的调压器的电路图；
图2是具有根发明第二实施例的过电流保护电路的调压器的电路图；图3是具有传统过电流保护电路的调压器的电路图；图4是表示负载电流与输出电压之间的关系曲线图；以及图5是表示具有本发明第一实施例或第二实施例的过电流保护电路的调压器的输入电压与输出电压之间的关系该曲线图，该曲线图还示出具有传统过电流保护电路的调压器的输入电压与输出电压之间的关系。
优选实施例详述本发明中，始终使第一PMOS感测晶体管的漏极电压等于输出电压VOUT，从而使PMOS输出驱动晶体管与第一PMOS感测晶体管的运行状态相同。因此，流入各晶体管的电流比等于其晶体管尺寸比。
(实施例)以下将参考
本发明实施例。
图1示出本发明第一实施例的调压器。除了过电流保护电路103的配置不同之外，该调压器的电路与图3所示的传统电路相同。
在此实施例的过电流保护电路103内，在图3所示传统过电流保护电路103的基础上，提供了第二PMOS感测晶体管115、第一PMOS电平移动器120、第二PMOS电平移动器119、第三PMOS电平移动器118以及构成电流镜像电路的NMOS晶体管116和117。第一PMOS电平移动器的源极与第一感测晶体管106的漏极相连，第一电平移动器120的漏极与电阻器109的一端和NMOS晶体管108的栅极相连。第二PMOS感测晶体管115的漏极与第二PMOS电平移动器119的源极相连，并且第二电平移动器119的漏极与NMOS晶体管116的栅极和漏极以及NMOS晶体管117的栅极相连，这样就构成了电流镜像电路。NMOS晶体管117的漏极与第三PMOS电平移动器118的栅极和漏极以及第一PMOS电平移动器120和第二PMOS电平移动器119的栅极相连。第三PMOS电平移动器的源极与输出端OUT相连。
为了简洁起见，对第一PMOS感测晶体管106与第二PMOS感测晶体管115具有相同晶体管尺寸的情况进行说明。在第一PMOS感测晶体管106与第二PMOS感测晶体管115具有相同晶体管尺寸时，由于各晶体管的栅极-源极电压相同并且点A和点B的电压相同(如下所述)，所以其源极-漏极电压也相同。因此，流入各晶体管的电流相同。由于流入第二PMOS感测晶体管115的电流被由NMOS晶体管116和117构成的电流镜像偏置，所以流入NMOS晶体管117的电流等于流入第二PMOS感测晶体管115的电流。因此，第二PMOS感测晶体管115与NMOS晶体管相同，并且因此使得流入第一PMOS电平移动器120、第二PMOS电平移动器119以及第三PMOS电平移动器118的电流也相同。因此，第一PMOS电平移动器120的栅极-源极电压、第二PMOS电平移动器119的栅极-源极电压以及第三PMOS电平移动器118的栅极-源极电压变得相同。顺便提及，由于第三PMOS电平移动器118的源极与输出端子OUT相连，所以第三PMOS电平移动器118的源极电压等于输出电压VOUT。如上所述，由于第一、第二以及第三PMOS电平移动器的栅极-源极电压相等，所以点A和点B的电压大致等于输出电压VOUT。
即使第一PMOS感测晶体管106与第二PMOS感测晶体管的晶体管尺寸互不相同，但是，显然可以使第一、第二以及第三PMOS电平移动器的栅极-源极电压相等。因此，即使第一PMOS感测晶体管106与第二PMOS感测晶体管的晶体管尺寸不同，仍可以使点A和点B的电压大致等于输出电压VOUT。
如上所述，由于PMOS输出驱动晶体管105与第一PMOS感测晶体管106的源极-漏极电压大致相等，并且其源极-栅极电压也相等，所以各晶体管的运行状态相同，而与输入电压VIN与输出电压VOUT之间的差值大小无关。也就是说，流入PMOS输出驱动晶体管105与第一PMOS感测晶体管106的电流比等于其晶体管尺寸比。显然，不存在沟道长度调节的影响，因为各晶体管的源极-漏极电压互相相等。
现在将更具体地说明一种输入电压VIN与输出电压VOUT之间差值小的情况。由于输入电压VIN与输出电压VOUT之间的差值小，所以PMOS输出驱动晶体管105运行于非饱和状态。然而，由于第一PMOS感测晶体管106也不饱和，并且各晶体管的源极-漏极电压相等，所以流入PMOS输出驱动晶体管105与第一PMOS感测晶体管106的电流比大致取决于其晶体管尺寸比。因此，在输入电压VIN与输出电压VOUT之间的差值小时，可以避免因为过电流保护电路的非正常运行引起的输出电压VOUT下降现象。图5示出这种情况。
此外，如果输入电压VIN与输出电压VOUT之间的差值大，并且PMOS输出驱动晶体管105运行于饱和状态，则第一PMOS感测晶体管106也运行于饱和状态，并且各晶体管的源极-漏极电压相等。因此，由于显然不存在沟道长度调节影响，并且流入PMOS输出驱动晶体管105与第一PMOS感测晶体管106的电流比取决于其晶体管尺寸比，所以可以使过电流保护在什么样的负载电流下作用变的精确。
如果过电流流入负载114，流入第一PMOS感测晶体管106的电流也会升高，则在电阻器109两端产生的压差会增大，NMOS晶体管108会导通。在NMOS晶体管108导通，并且在电阻器110两端产生的压差变大时，PMOS晶体管107导通以提高PMOS输出驱动晶体管105的栅极电压。这样就降低了PMOS输出驱动晶体管105的驱动能力。因此，象在传统过电流保护电路中那样，输出电压VOUT下降，并执行负载过电流保护。图4示出这种情况。
图2示出本发明第二实施例的调压器。在第二实施例中，在第一实施例的过电流保护电路的基础上加上了恒流源121和122。由于尽管附加了恒流源121和122，但是流入第二电平移动器119和第三电平移动器118的电流仍与第一实施例中的此电流相同，所以，显然，可以实现与第一实施例相同的效果。
这样就提供了一种调压器过电流保护电路。本技术领域内的技术人员明白，不利用优选实施例也可以实现本发明，所提供的优选实施例仅是为了说明问题，并没有限制意义，而仅由所附权利要求来限定本发明。
根据本发明，使PMOS输出驱动晶体管与第一PMOS感测晶体管的运行状态始终相同，从而使流入这两个晶体管的电流比等于其晶体管尺寸比。因此，本发明的效果在于，通过避免因为在输入电压VIN与输出电压VOUT的差值小情况下，过电流保护电路不正常运行，以及因为在输入电压VIN与输出电压VOUT的差值大情况下，沟道长度调节影响而降低输出电压，使过电流保护在什么样的负载电流下作用变得精确。
权利要求
1.一种用于调压器的过电流保护电路，该过电流保护电路包括输出驱动晶体管，用于向负载提供电流；以及感测晶体管，用于检测送到所述负载的电流，其中所述输出驱动晶体管与所述感测晶体管的运行状态相同。
2.根据权利要求1的过电流保护电路，其中使所述感测晶体管的漏极电压等于所述调压器的输出电压，从而使所述驱动晶体管和所述感测晶体管的源极-漏极电压相同，从而使所述各晶体管的运行状态相同。
全文摘要
本发明披露了一种在其内可以避免过电流保护电路出现非正常运行的调压器。该调压器可以使PMOS输出驱动晶体管与第一PMOS感测晶体管的运行状态始终相同，从而使流入各晶体管的电流比等于其晶体管尺寸比，从而解决了因为在输入电压VIN与输出电压VOUT的差值小情况下，过电流保护电路不正常运行，以及因为在输入电压VIN与输出电压VOUT的差值大情况下，沟道长度调节影响而降低输出电压从而使过电流保护在什么样的负载电流下作用变得不精确的问题。
文档编号H03K17/687GK1398043SQ0214065
公开日2003年2月19日 申请日期2002年7月12日 优先权日2001年7月13日
发明者福井厚夫 申请人:精工电子有限公司