用于低壓差線性穩(wěn)壓器的能夠自動恢復(fù)的短路保護電路的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種用于低壓差線性穩(wěn)壓器的能夠自動恢復(fù)的短路保護電路，其主要包括：第二晶體管、第三晶體管、第四晶體管、第五晶體管、第三電阻、以及第四電阻。通過采用上述電路結(jié)構(gòu)使得本實用新型所涉及的用于低壓差線性穩(wěn)壓器的短路保護電路結(jié)構(gòu)簡單、可靠性高以及可使得電路本身靜態(tài)功耗顯著減??；同時，本短路保護電路還具有自動恢復(fù)功能，一旦脫離短路狀態(tài)，低壓差線性穩(wěn)壓器的輸出能夠立即恢復(fù)。
【專利說明】用于低壓差線性穩(wěn)壓器的能夠自動恢復(fù)的短路保護電路
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種短路保護電路，特別是用于低壓差線性穩(wěn)壓器的能夠自動恢復(fù)的短路保護電路。
【背景技術(shù)】
[0002]低壓差線性穩(wěn)壓器(LDO)具有結(jié)構(gòu)簡單、低功耗、低噪聲、封裝小和外圍器件少等優(yōu)點，其在消費類電子產(chǎn)品中得到了廣泛應(yīng)用，如智能手機、MP3、平板電腦、數(shù)碼相機、藍(lán)牙耳機等。它能夠大大降低輸出場效應(yīng)管的飽和電壓，使得輸入電壓可以非常接近輸出電壓，而且降低了功率消耗，大大延長了電池壽命。
[0003]但是，低壓差線性穩(wěn)壓器作為系統(tǒng)的電源功率器件，卻一直是系統(tǒng)可靠性設(shè)計的薄弱環(huán)節(jié)，比如，輸出短路是低壓差線性穩(wěn)壓器比較常見的異常工作模式。當(dāng)?shù)蛪翰罹€性穩(wěn)壓器處于短路狀態(tài)時，若不能及時、準(zhǔn)確處理，不但會導(dǎo)致低壓差線性穩(wěn)壓器本身的損壞，而且還會危及到低壓差線性穩(wěn)壓器的前級和后級電路，使得整個系統(tǒng)限于癱瘓，更嚴(yán)重時還會導(dǎo)致火災(zāi)和觸電等安全事故。因此，完善的短路保護設(shè)計是保證低壓差線性穩(wěn)壓器可靠性的基本要求。
[0004]目前，最主要的低壓差線性穩(wěn)壓器和短路保護電路的結(jié)構(gòu)如圖1所示，圖1中的輸出功率管Ml、誤差放大器101、第一電阻R1、以及第二電阻R2組成了低壓差線性穩(wěn)壓器，所述輸出功率管Ml包含電源102和電壓輸出106端；圖1中的第三電阻R3、第二晶體管M2、第四晶體管M4、以及比較器105成組了所述低壓差線性穩(wěn)壓器的短路保護電路。圖1中的輸出功率管Ml的采樣電流流經(jīng)短路保護電路后形成采樣電壓，當(dāng)所述低壓差線性穩(wěn)壓器的輸出電路短路時，流經(jīng)所述輸出功率管Ml的電流會突然巨增，此時所述采樣電流和采樣電壓也會增大，當(dāng)所述采樣電壓大到超過基準(zhǔn)電壓103時，圖1中的所述比較器105會通過一個P型場效應(yīng)管M4將輸出功率管Ml關(guān)閉。但是，基于以上電路結(jié)構(gòu)的電路保護會有以下幾個缺點:1.電路結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜，即需要一個基準(zhǔn)電路產(chǎn)生所述基準(zhǔn)電壓103，也需要一個所述比較器105。2.當(dāng)?shù)蛪翰罹€性穩(wěn)壓器不處于短路狀態(tài)時，該短路保護電路也在消耗功耗，這樣不能滿足低壓差線性穩(wěn)壓器輕載或者空載時對低功耗的要求。3.如果電路中的所述比較器105不帶鎖存功能，當(dāng)短路時，所述輸出功率管Ml會處在反復(fù)開關(guān)狀態(tài)，如果所述比較器105帶鎖存功能，一旦短路，所述輸出功率管Ml可以關(guān)死，但是如果輸出脫離了短路狀態(tài)，只有重新上電，低壓差線性穩(wěn)壓器才會重新啟動，導(dǎo)致該短路保護不具備自動恢復(fù)功能。
[0005]綜上所述，亟待解決的問題是，需要對現(xiàn)有的用于低壓差線性穩(wěn)壓器的能夠自動恢復(fù)的短路保護電路進行改進以克服上述缺陷。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本實用新型所要解決的技術(shù)問題是，提供一種用于低壓差線性穩(wěn)壓器的能夠自動恢復(fù)的短路保護電路，該保護電路結(jié)構(gòu)簡單、可靠性高以及可使靜態(tài)功耗顯著減??；同時，該保護電路具有自動恢復(fù)功能，一旦脫離短路狀態(tài)，低壓差線性穩(wěn)壓器的輸出能夠立即恢復(fù)。
[0007]為解決上述技術(shù)問題，本實用新型采用的技術(shù)方案是:一種用于低壓差線性穩(wěn)壓器的能夠自動恢復(fù)的短路保護電路，該電路包括:第二晶體管、第三晶體管、第四晶體管、第五晶體管、第三電阻、以及第四電阻，其中，所述第二晶體管的第二端口與所述第四電阻的第一端口相連，所述第四電阻的第二端口與所述第五晶體管的第一端口相連，所述第五晶體管的柵極接地；所述第三電阻的第一端口與所述第二晶體管的第一端口相連，所述第三電阻的第二端口與所述第四晶體管的第一端口相連，所述第四晶體管的柵極與所述第二晶體管的第二端口相連，所述第四晶體管的第二端口與所述第五晶體管的第二端口相連；所述第三晶體管的第一端口與所述第三電阻的第一端口相連，所述第三晶體管的柵極與所述第三電阻第二端口相連，所述第三晶體管的第二端口與所述第二晶體管的柵極相連。
[0008]優(yōu)選地，所述的用于低壓差線性穩(wěn)壓器的能夠自動恢復(fù)的短路保護電路還包括:低壓差線性穩(wěn)壓器，所述低壓差線性穩(wěn)壓器包括:輸出功率管、誤差放大器、第一電阻、以及第二電阻，所述輸出功率管的柵極分別與所述誤差放大器的輸出端和所述第二晶體管的柵極相連，所述輸出功率管的第一端口分別與外部電源和所述第二晶體管的第一端口相連，所述輸出功率管的第二端口分別與所述第一電阻的第一端口和所述第五晶體管的第二端口相連，所述第一電阻的第二端口與所述第二電阻的第一端口相連，所述第二電阻的第二端口接地；所述誤差放大器的負(fù)輸入端輸入基準(zhǔn)電壓，正輸入端與所述第一電阻的第二端口相連。
[0009]優(yōu)選地，所述的用于低壓差線性穩(wěn)壓器的能夠自動恢復(fù)的短路保護電路中，所述輸出功率管為P型場效應(yīng)管。
[0010]優(yōu)選地，所述的用于低壓差線性穩(wěn)壓器的能夠自動恢復(fù)的短路保護電路中，所述第二晶體管為P型場效應(yīng)管，所述第二晶體管的源極和襯底一起與外部電源相連；所述第三晶體管為P型場效應(yīng)管，所述第三晶體管的漏極和襯底一起與外部電源相連；所述第四晶體管為N型場效應(yīng)管，所述第四晶體管的襯底接地；所述第五晶體管為P型場效應(yīng)管，所述第五晶體管的源極和襯底一起與所述第四電阻的第二端口相連，所述第五晶體管的柵極接地。
[0011]本實用新型的優(yōu)點是，本實用新型用于低壓差線性穩(wěn)壓器的能夠自動恢復(fù)的短路保護電路主要包括:第二晶體管、第三晶體管、第四晶體管、第五晶體管、第三電阻、以及第四電阻。通過采用上述電路結(jié)構(gòu)使得本實用新型所涉及的用于低壓差線性穩(wěn)壓器的短路保護電路結(jié)構(gòu)簡單、可靠性高以及可使得電路本身靜態(tài)功耗顯著減??；同時，本短路保護電路還具有自動恢復(fù)功能，一旦脫離短路狀態(tài)，低壓差線性穩(wěn)壓器的輸出能夠立即恢復(fù)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1為現(xiàn)有的用于低壓差線性穩(wěn)壓器的能夠自動恢復(fù)的短路保護電路的電路圖；
[0013]圖2為本實用新型用于低壓差線性穩(wěn)壓器的能夠自動恢復(fù)的短路保護電路的電路圖。
【具體實施方式】[0014]為進一步揭示本實用新型的技術(shù)方案，茲結(jié)合附圖詳細(xì)說明本實用新型的實施方式:
[0015]圖2為本實用新型用于低壓差線性穩(wěn)壓器的能夠自動恢復(fù)的短路保護電路的電路圖，圖2中包含了現(xiàn)有的低壓差線性穩(wěn)壓器，所述低壓差線性穩(wěn)壓器包括:輸出功率管Ml、誤差放大器201、第一電阻R1、以及第二電阻R2，所述輸出功率管Ml包括柵極、第一端口和第二端口，所述輸出功率管Ml的第二端口同時為電壓輸出端203，所述第一電阻R1、第二電阻R2分別包括第一端口和第二端口，所述輸出功率管Ml的柵極與所述誤差放大器201的輸出端相連，所述輸出功率管Ml的第一端口與外部電源202相連，所述輸出功率管Ml的第二端口與所述第一電阻Rl的第一端口相連，所述第一電阻Rl的第二端口與所述第二電阻R2的第一端口相連，所述第二電阻R2的第二端口接地；所述誤差放大器201的負(fù)輸入端輸入基準(zhǔn)電壓200，正輸入端與所述第一電阻Rl的第二端口相連。
[0016]圖2中還包含了本實用新型用于低壓差線性穩(wěn)壓器的能夠自動恢復(fù)的短路保護電路，該短路保護電路包括:第二晶體管M2、第三晶體管M3、第四晶體管M4、第五晶體管M5、第三電阻R3、以及第四電阻R4，所述述第二晶體管M2、第三晶體管M3、第四晶體管M4、第五晶體管M5分別包括柵極、第一端口和第二端口，所述第三電阻R3、以及第四電阻R4分別包括第一端口和第二端口，其中，所述第二晶體管M2的柵極與所述輸出功率管Ml的柵極相連，所述輸出功率管Ml的第一端口分別與外部電源202和所述第二晶體管M2的第一端口相連，所述第二晶體管M2的第二端口與所述第四電阻R4的第一端口相連，所述第四電阻R4的第二端口與所述第五晶體管M5的第一端口相連，所述第五晶體管M5的柵極接地；所述第三電阻R3的第一端口與所述第二晶體管M2的第一端口相連，所述第三電阻R3的第二端口與所述第四晶體管M4的第一端口相連，所述第四晶體管M4的柵極與所述第二晶體管M2的第二端口相連，所述第四晶體管M4的第二端口與所述第五晶體管M5的第二端口相連；所述第三晶體管M3的第一端口與所述第三電阻R3的第一端口相連，所述第三晶體管M3的柵極與所述第三電阻R3第二端口相連，所述第三晶體管M3的第二端口與所述第二晶體管M2的柵極相連。
[0017]另外，在圖2的電路中，所述輸出功率管Ml為P型場效應(yīng)管；所述第二晶體管M2為P型場效應(yīng)管，所述第二晶體管M2的源極和襯底一起與所述外部電源相連；所述第三晶體管M3為P型場效應(yīng)管，所述第三晶體管M3的漏極和襯底一起與所述外部電源202相連；所述第四晶體管M4為N型場效應(yīng)管，所述第四晶體管M4的襯底接地；所述第五晶體管M5為P型場效應(yīng)管，所述第五晶體管M5的源極和襯底一起與所述第四電阻R4的第二端口相連，所述第五晶體管M5的柵極接地。
[0018]以下結(jié)合圖2中所記載的示例，說明本實用新型實際工作時的動作過程:
[0019]圖2中，所述P型場效應(yīng)管M2用來采樣所述低壓差線性穩(wěn)壓器的輸出功率管Ml的電流，所述電阻R3和R4為幾十千歐姆級電阻，所述N型場效應(yīng)管M4和P型場效應(yīng)管M5的漏極都連接到所述輸出功率管Ml的第二端口即圖中的電壓輸出端203，當(dāng)電路輸出電壓下降接近短路狀態(tài)時，P型場效應(yīng)管M3和N型場效應(yīng)管M4才會有足夠的柵源開啟電壓，所述P型場效應(yīng)管M3用于短路時提供電流來關(guān)閉所述低壓差線性穩(wěn)壓器的輸出功率管Ml。
[0020]具體地，當(dāng)所述低壓差線性穩(wěn)壓器處于正常工作狀態(tài)時，即使輸出電流增大，導(dǎo)致所述P型場效應(yīng)管M2處于開啟狀態(tài)，但是由于外部電源202的電壓與輸出電壓端203之間的壓差較小，本短路保護電路中的所述N型場效應(yīng)管M4和P型場效應(yīng)管M5仍然無法開啟，本短路保護電路不會工作，并且此時，本短路保護電路的每個支路都處于截止?fàn)顟B(tài)，所以幾乎不消耗功耗。當(dāng)所述低壓差線性穩(wěn)壓器負(fù)載突然出現(xiàn)短路，其所述輸出功率管Ml上的電流會急劇增大，本短路保護電路中的所述P型場效應(yīng)管M2中的采樣電流會隨著所述輸出功率管Ml中電流的增大而等比例增大,所述P型場效應(yīng)管M2中的電流(用Il表示)流經(jīng)所述第四電阻R4，由于電壓輸出短路以及所述P型場效應(yīng)管M5的漏級連接電壓輸出，導(dǎo)致所述P型場效應(yīng)管M5就有足夠的柵源電壓而導(dǎo)通，此時所述N型場效應(yīng)管M4的柵源電壓為Vl=I1*R4(式中Vl表示柵源電壓，Il表示流經(jīng)所述P型場效應(yīng)管M2的電流，R4表示所述第四電阻R4的電阻值)，當(dāng)所述N型場效應(yīng)管M4的柵源電壓的上升至一定值時，所述N型場效應(yīng)管M4管開啟，此時，假設(shè)流經(jīng)所述N型場效應(yīng)管M4的電流為12，所述P型場效應(yīng)管M3的柵源電壓為V2=I2*R3(式中V2表示柵源電壓，12表示流經(jīng)所述N型場效應(yīng)管M4的電流，R3表示所述第三電阻R3的電阻值)，隨著所述N型場效應(yīng)管M4管的柵源電壓逐漸增大，12也在增大，當(dāng)V2大于所述P型場效應(yīng)管M3的開啟電壓后，所述P型場效應(yīng)管M3開啟。由于所述P型場效應(yīng)管M3的漏級連接到所述輸出功率管Ml的柵極，當(dāng)所述P型場效應(yīng)管M3上的電流逐漸增大時會導(dǎo)致所述P型場效應(yīng)管Ml的柵源電壓減小，從而逐漸關(guān)閉所述P型場效應(yīng)管Ml即輸出功率管Ml。最終，當(dāng)?shù)蛪翰罹€性穩(wěn)壓器完全處于短路狀態(tài)時，本短路保護電路不會出現(xiàn)將輸出功率管Ml完全關(guān)閉而處于鎖死狀態(tài)，此時所述輸出功率管Ml上仍會保留約IOmA左右的輸出電流，這樣一旦輸出脫離短路保護狀態(tài)，本短路保護電路能夠自動恢復(fù)初始狀態(tài)，不再影響低壓差線性穩(wěn)壓器的正常工作，同時其自身此時也幾乎不消耗功耗。
[0021]以上通過對所列實施方式的介紹，闡述了本實用新型的基本構(gòu)思和基本原理。但本實用新型絕不限于上述所列實施方式，凡是基于本實用新型的技術(shù)方案所作的等同變化、改進及故意變劣等行為，均應(yīng)屬于本實用新型的保護范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種用于低壓差線性穩(wěn)壓器的能夠自動恢復(fù)的短路保護電路，其特征在于，該電路包括:第二晶體管(M2)、第三晶體管(M3)、第四晶體管(M4)、第五晶體管(M5)、第三電阻(R3)、以及第四電阻(R4)，其中，所述第二晶體管(M2)的第二端口與所述第四電阻(R4)的第一端口相連，所述第四電阻(R4)的第二端口與所述第五晶體管(M5)的第一端口相連，所述第五晶體管(M5)的柵極接地；所述第三電阻(R3)的第一端口與所述第二晶體管(M2)的第一端口相連，所述第三電阻(R3)的第二端口與所述第四晶體管(M4)的第一端口相連，所述第四晶體管(M4)的柵極與所述第二晶體管(M2)的第二端口相連，所述第四晶體管(M4)的第二端口與所述第五晶體管(M5)的第二端口相連；所述第三晶體管(M3)的第一端口與所述第三電阻(R3)的第一端口相連，所述第三晶體管(M3)的柵極與所述第三電阻(R3)第二端口相連，所述第三晶體管(M3)的第二端口與所述第二晶體管(M2)的柵極相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于低壓差線性穩(wěn)壓器的能夠自動恢復(fù)的短路保護電路，其特征在于，該電路還包括:低壓差線性穩(wěn)壓器，所述低壓差線性穩(wěn)壓器包括:輸出功率管(Ml)、誤差放大器(201)、第一電阻(R1)、以及第二電阻(R2)，所述輸出功率管(Ml)的柵極分別與所述誤差放大器(201)的輸出端和所述第二晶體管(M2)的柵極相連，所述輸出功率管(Ml)的第一端口分別與外部電源(202)和所述第二晶體管(M2)的第一端口相連，所述輸出功率管(Ml)的第二端口分別與所述第一電阻(Rl)的第一端口和所述第五晶體管(M5)的第二端口相連，所述第一電阻(Rl)的第二端口與所述第二電阻(R2)的第一端口相連，所述第二電阻(R2)的第二端口接地；所述誤差放大器(201)的負(fù)輸入端輸入基準(zhǔn)電壓(200)，正輸入端與所述第一電阻(Rl)的第二端口相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于低壓差線性穩(wěn)壓器的能夠自動恢復(fù)的短路保護電路，其特征在于，所述輸出功率管(Ml)為P型場效應(yīng)管。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的用于低壓差線性穩(wěn)壓器的能夠自動恢復(fù)的短路保護電路，其特征在于，所述第二晶體管(M2)為P型場效應(yīng)管，所述第二晶體管(M2)的源極和襯底一起與外部電源(202)相連；所述第三晶體管(M3)為P型場效應(yīng)管，所述第三晶體管(M3)的漏極和襯底一起與外部電源(202)相連；所述第四晶體管(M4)為N型場效應(yīng)管，所述第四晶體管(M4)的襯底接地；所述第五晶體管(M5)為P型場效應(yīng)管，所述第五晶體管(M5)的源極和襯底一起與所述第四電阻(R4)的第二端口相連，所述第五晶體管(M5)的柵極接地。
【文檔編號】H03K17/08GK203387479SQ201320448854
【公開日】2014年1月8日 申請日期:2013年7月26日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月26日
【發(fā)明者】楊全, 陳暢, 陳瑤 申請人:蘇州智浦芯聯(lián)電子科技有限公司