CN1700129A - 调压器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种具有输出短路电流限流功能的调压器，其能够控制输出短路电流值成为设定值，从而抑制泄漏。采用恒流源代替输出短路电流限流电路中的输出短路电流探测电阻，由此输出短路电流可以被控制成设定值，并且能够抑制输出短路电流的泄漏。

Description

调压器

技术领域

本发明涉及一种调压器，其能够抑制调压器输出短路电流中的泄漏。

背景技术

图3示出传统调压器的电路图。传统调压器包括：调压器控制电路，具有参考电压电路10，分割输出端子6上的输出电压Vout的泄漏电阻11和12，误差放大器13，其用于放大参考电压Vref1和分割电压之间的差值；以及输出P沟道MOS晶体管14。传统调压器采用由电压源15提供的电压VDD1工作。

当来自误差放大器13的输出电压被指定为Verr，泄漏电阻11和12之间的节点电压被指定为Va时，如果Vref1＞Va，那么输出电压Verr降低，反之如果Vref1＜Va，那么输出电压Verr升高。也就是说，当输出电压变低时，调压器控制电路用于降低输出P沟道MOS晶体管14的导通阻抗，从而升高输出电压Vout。相反，当输出电压Verr变高时，调压器控制电路用于增加输出P沟道MOS晶体管的导通阻抗，从而降低输出电压Vout。这样，调压器控制电路用于保持输出电压Vout在恒定值。

通常，在调压器中，由于输出电流由输出P沟道MOS晶体管14提供，因此当负载减轻时，输出P沟道MOS晶体管14的损失会相当大。由此，设计了图4所示的调压器，其中考虑了负荷被短路的情况。

图4所示的调压器包括输出端上的限流电路。为了监控输出P沟道MOS晶体管14的漏电流，即输出电流，设置了P沟道MOS晶体管21。P沟道MOS晶体管21的W/L值设定为大大小于(例如，1/100)输出P沟道MOS晶体管14的W/L值。输出P沟道MOS晶体管14和P沟道MOS晶体管21呈现电流镜像关系。由此，当负荷阻抗降低并由此引起输出电流增加时，P沟道MOS晶体管21的漏电流相应地增加。结果，在电阻22的两个相对端上产生的电势差也增加。当电阻22的两个相对端上产生的电势差到达N沟道MOS晶体管23的阀值电压时，N沟道MOS晶体管23导通。这样，包括N沟道MOS晶体管23和电阻24的反相电路使P沟道MOS晶体管25导通。结果，由于执行了控制使得输出P沟道MOS晶体管14的栅源电压降低，因此输出电流取决于负反馈。

此外，在工作点上输出电流受限，在该点处电阻22的两个相对端上产生的电势差等于N沟道MOS晶体管23的阀值电压。此处，给N沟道MOS晶体管23输入背栅极偏压。这样，由于N沟道MOS晶体管23的阀值电压随着输出电压的降低而降低，因此输出电流为较低的值。已经知道输出电流和输出电压之间的关系呈现限流过载保护特性，如图5所示(见JP Hei4-195613(第三页，图1))。

然而，在图4所示的传统调压器中，当负荷减轻时，在工作点处输出电流被限制，在该工作点上电阻22的两个相对端上产生的电势差等于N沟道MOS晶体管23的阀值电压。由此，产生的问题是由N沟道MOS晶体管23的阀值电压和电阻22的阻抗值的制造偏差引起输出短路电流中的泄漏，以及因而难于将输出短路电流控制在设定值。由于输出P沟道MOS晶体管14的损失导致生成热，因而输出P沟道MOS晶体管14的损失不超出允许值。因此，我们希望输出短路电流的电流值较小，不会出现泄漏。

发明内容

考虑到以上内容，提出本发明用于解决现有技术中存在的问题，并且因此本发明的目的是控制调压器的输出短路电流，从而抑制输出短路电流的泄漏。

为了实现上述目的，根据本发明，提供了一种包括限流电路的调压器，其中采用电流源电路来代替限流电路中的输出短路电流探测电阻。

更加具体地，本发明提供了一种调压器，包括连接在电压源和输出端之间的输出MOS晶体管；设置在输出端和GND之间的分压电路；接收来自参考电压电路的参考电压和来自分压电路的分割电压作为其输入的误差放大器；设置在电压源和输出端之间的限流电路，其中限流电路包括连接到电压源上，并且根据来自误差放大器的输出信号而被控制的第一MOS晶体管，以及设置在第一MOS晶体管和输出端之间的电流源电路，当检测到流过第一MOS晶体管的电流达到预定电流时，限流电路控制MOS晶体管的输出，从而限制通过输出端输出的电流。

在本发明的调压器中，限流电路包括：设置在第一MOS晶体管和输出端之间的第一N沟道MOS晶体管；连接第一N沟道MOS晶体管和电流反射镜的第二N沟道MOS晶体管；恒流电路，用于设定流过第二N沟道MOS晶体管的电流，并且给第二N沟道MOS晶体管施加背栅极偏压。

根据本发明的调压器，提供用于控制输出短路电流成为设定值的限流电路，由此所提供的功效可以消除由制造偏差引起的输出短路电流中的泄漏。此外，由限流电路控制的输出短路电流可以设定成期望值。

附图说明

在附图中：

图1是根据本发明实施例的调压器的电路图。

图2是根据本发明实施例的调压器的电流源电路的电路图。

图3是传统调压器的电路图。

图4是传统调压器另一实施例的电路图。

图5是示出传统调压器中的输出电压和输出电流之间关系的图表。

具体实施方式

图1是根据本发明实施例的调压器的电路图。根据本发明该实施例的调压器设置有限流电路，该限流电路包括与输出P沟道MOS晶体管14相连接构成电流反射镜电路的P沟道MOS晶体管21，连接在P沟道MOS晶体管21和输出端子6之间的电流源电路121，连接在用于提供电源电压VDD1的电源15和误差放大器13的输出端之间的P沟道MOS晶体管25。

也就是说，根据本发明该实施例的调压器的特点在于采用电流源电路121来代替传统调压器限流电路中的电阻22(参见图4)。电流源电路121的电流值设置成随着输出电压的降低而降低，并且当输出电压为0V时，电流源电路121的电流值可以为设定值。此外，电流源电路121需要正极电源和负极电源或GND，但图1中省略了对其的阐述。

图2是根据本发明该实施例的调压器的电流源电路121的详细电路图。电流源电路121包括：恒流电路129；W/L值相等并且呈现电流反射镜关系的N沟道MOS晶体管122和N沟道MOS晶体管123；W/L值相等并且呈现电流反射镜关系的N沟道MOS晶体管126，N沟道MOS晶体管127，和N沟道MOS晶体管128；W/L值相等并且呈现电流反射镜关系的P沟道MOS晶体管124和P沟道MOS晶体管125。

现在，让我们假设负载阻抗很大，由此P沟道MOS晶体管21趋于流过的漏电流小于N沟道MOS晶体管122趋于流过的漏电流。同时，由于N沟道MOS晶体管23没有导通，因此限流电路不工作。也就是说，输出电流不受限流电路的限制。当恒流电路129的电流值为I1时，由于N沟道MOS晶体管126，N沟道MOS晶体管127，和N沟道MOS晶体管128的W/L值相等并且呈现电流反射镜关系，以及P沟道MOS晶体管124和P沟道MOS晶体管125的W/L值相等并且呈现电流反射镜关系，因此N沟道MOS晶体管123的漏电流为I1。同时N沟道MOS晶体管122和N沟道MOS晶体管123的W/L值相等并且呈现电流反射镜关系，由于给N沟道MOS晶体管123输入背栅极偏压，因此N沟道MOS晶体管123的阀值电压大于N沟道MOS晶体管122的阀值电压。因此，N沟道MOS晶体管122趋于流过的漏电流大于电流值I1。

接下来，让我们假设负载阻抗很小，由此P沟道MOS晶体管21趋于流过的漏电流的值等于N沟道MOS晶体管122趋于流过的漏电流的值。这样，由于N沟道MOS晶体管23导通，限流电路按照与现有技术相同的工作原理而工作。也就是说，输出电流在工作点处受限，在该工作点处P沟道MOS晶体管21趋于流过的漏电流指定为等于N沟道MOS晶体管122趋于流过的漏电流。在这里，给N沟道MOS晶体管123输入背栅极偏压。这样，由于N沟道MOS晶体管123的阀值电压随着输出电压的降低而降低，因此N沟道MOS晶体管122趋于流过的漏电流的减小。输出电流值限制为较低值，由此输出电流呈现类似限流过载保护特性(见图5)。

此外，当输出电压为0V时，N沟道MOS晶体管122和N沟道MOS晶体管123具有相同的并且是和背栅极偏压相关的情况。由此，N沟道MOS晶体管122趋于流过的漏电流等于I1，该值等于N沟道MOS晶体管123的漏电流。该漏电流只能是恒流电路129的电流值I1。

输出电流在工作点处受限，在工作点处P沟道MOS晶体管21趋于流过的漏电流等于N沟道MOS晶体管122趋于流过的漏电流。这样，当输出电压为0V时，N沟道MOS晶体管122趋于流过的漏电流由恒流电路129的电流值I1确定。由此，使用诸如微调电阻这样的装置，将由晶体管和电阻器构成的恒流电路129的电流值I1例如设置成适当的值，由此输出短路电流可以控制成设定值。结果，因为由于N沟道MOS晶体管23的阀值和电阻22的阻抗值的制造偏差造成输出短路电流的泄漏，因而难于将输出短路电流控制成设定值的困难可以得以解决。

注意由于N沟道MOS晶体管126的栅源电压在此时为0V，因此N沟道MOS晶体管126的漏电流为0。因此，N沟道MOS晶体管123的漏电流经由调压器输出端6成为流出到外部单元的输出电流。

虽然所给出的描述是有关于恒流电路129的电流值I1设定为适当值的情形，但是显然由限流电路控制的输出短路电流的设定值也可以通过改变电流值I1而变化并且可以随意设定。

此外，虽然电流源电路121的结构如图2所述，但即使电流源电路121具有不同的构造方式，但只要具有这种构造的电流源电路121具有和上述构造的电流源电路121相同的功能，那么显然也可以获得和具有相同构造的电流源电路121的情形相同的效应。

Claims (7)

1、一种调压器，至少包括分压电阻，一个参考电压电路，一个误差放大器，一个输出MOS晶体管，以及一个电流控制电路，其中采用一个电流源电路代替电流控制电路中的一个输出短路电流检测电阻。

2、根据权利要求1的调压器，其中由电流源电路产生的电流值随着输出电压的降低而降低。

3、根据权利要求1的调压器，其中由电流源电路控制的输出短路电流的设定值是可以变化的。

4、根据权利要求1的调压器，其中给第二晶体管输入背栅极偏压，该第二晶体管与第一晶体管呈现电流反射镜关系，该第一晶体管的电源连接在恒流源电路的输出端上。

5、一种调压器，包括：连接在电压源和输出端之间的一个输出MOS晶体管；设置在输出端和GND之间的一个分压电路；用于从参考电压电路接收参考电压和从分压电路接收分割电压以作为其输入的一个误差放大器；和设置在电压源和输出端之间的一个限流电路，

其中限流电路具有：连接在电压源上并且根据误差放大器的输出信号而被控制的第一MOS晶体管；设置在第一MOS晶体管和输出端之间的一个电流源电路，当检测到流过第一MOS晶体管的电流达到预定电流时，限流电路控制输出MOS晶体管，从而限制经由输出端输出的电流。

6、根据权利要求5的调压器，其中限流电路具有：连接到电压源上的一个电阻；基于流过第一MOS晶体管的电流而被控制的第二MOS晶体管；连接在电压源和误差放大器的输出端之间的第三MOS晶体管，该晶体管根据流过电阻中的电流而被控制。

7、根据权利要求5的调压器，其中限流电路具有：设置在第一MOS晶体管和输出端之间的第一N沟道MOS晶体管；连接到第一N沟道MOS晶体管上从而与第一N沟道MOS晶体管呈现电流反射镜关系的第二N沟道MOS晶体管；一个恒流电路，用于设定流过第二N沟道MOS晶体管的电流，

并且给第二N沟道MOS晶体管输入背栅极偏压。

Images