[發(fā)明專利]一種限流裝置及限流方法

有效

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• 申請日: 2011-12-23
• 公開（公告）號: CN103178701B
• 公開（公告）日: 2017-02-08
• 發(fā)明（設計）人: 周紅星
• 申請（專利權(quán)）人: 國民技術(shù)股份有限公司
• 主分類號: H02M1/32
• 分類號: H02M1/32
• 代理公司: 北京輕創(chuàng)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司11212
• 代理人: 楊立

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電源領(lǐng)域，更具體的說，涉及一種在電源轉(zhuǎn)換電路中設定電源軟啟動和過載電流的限流裝置。

背景技術(shù)

低壓差線性穩(wěn)壓器LDO、開關(guān)型的直流到直流的電源轉(zhuǎn)換器DCDC、開關(guān)電容轉(zhuǎn)換電路SCC等電源轉(zhuǎn)換電路在系統(tǒng)應用中，為了減少電路啟動時給系統(tǒng)帶來瞬態(tài)啟動大電流，需要有軟啟動功能；另外，負載處于異常工作狀態(tài)導致負載超過額定值，需要對電路和系統(tǒng)進行保護，因此，電源轉(zhuǎn)換電路一般都要求具備過載電流檢測功能，以便在過載時將負載電流鉗位在安全值。

一般的限流裝置如圖1、圖2所示。圖1中通過控制PMOS功率管的柵電壓來控制其導通電流，這種做法需要增加運算放大器Amp等額外的電路開銷，帶來較大的版圖面積和功耗開銷。圖2中通過Vbase電壓來控制基準鏡像電流，需要消耗兩條支路電流，造成功耗浪費，同時要產(chǎn)生兩個限流點需要兩個Vbase電壓，還需要額外的基準電壓產(chǎn)生裝置，帶來更多的版圖和功耗開銷。

因此，需要提出一種既能限定電源軟啟動電流和過載電流，又能節(jié)約版圖面積和功耗的限流裝置。

發(fā)明內(nèi)容

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提出一種限流裝置，包括：

功率MOS管，該功率MOS管的一個輸出端連接到負載；

恒流源輸入電路，包括第一MOS管，其柵極接恒流源；

鏡像電路，包括第二MOS管，通過該第二MOS管將流經(jīng)運放源跟隨支路的恒流源電流Ibase鏡像到所述功率MOS管；

運放源跟隨支路，其輸出接鏡像電路，并包括運算放大器Amp和第三MOS管，第三MOS管的柵極和漏極分別接該運算放大器的輸出端和第一MOS管的源極。

進一步，第二MOS管和功率MOS管的尺寸比例為1:n，該功率MOS管的最大電流值就被鉗位在限定電流Imax，其中限定電流Imax等于n倍Ibase。

進一步，恒流源輸入電路中的第一MOS管由多個電流管組成，從而形成多條電流支路，將Ibase分成m份，并且所形成的每一個電流支路均通過MOS開關(guān)來控制其通斷，以根據(jù)需要調(diào)整需要鏡像的電流大小。

本發(fā)明還提出了一種限制流經(jīng)功率MOS管的電流的方法，該方法包括：恒流源Ibase經(jīng)第一MOS管的柵極輸入，經(jīng)運放源跟隨支路后經(jīng)鏡像電路接所述功率MOS管，所述功率MOS管的一個輸出端連接到負載；其中，鏡像電路，包括第二MOS管，通過該第二MOS管將恒流源電流Ibase鏡像到所述功率MOS管；運放源跟隨支路，包括運算放大器Amp和第三MOS管，第三MOS管的柵極和漏極分別接該運算放大器的輸出端和第一MOS管的源極。

本發(fā)明通過基準電流鏡像來限定電源軟啟動電流和過載電流，基準電流可以復用系統(tǒng)中普通恒流偏置電流，限流結(jié)構(gòu)中無需基準電壓，電路結(jié)構(gòu)簡單；采用鏡像電流方式限流可以通過打開或關(guān)閉電流支路，非常靈活的對限定的電流大小進行設定；同時，本發(fā)明采用與運放源跟隨支路相結(jié)合的方式，簡化了電路結(jié)構(gòu)。?

附圖說明

圖1為現(xiàn)有技術(shù)中的一種限流裝置。

圖2為現(xiàn)有技術(shù)中的另一種限流裝置。

圖3為本發(fā)明提出的限流裝置。

具體實施方式

以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的原理和特征進行描述，所舉實例只用于解釋本發(fā)明，并非用于限定本發(fā)明的范圍。

本發(fā)明通過將恒流鏡像到功率管的辦法來控制功率管的電流。一種具體的限流裝置如圖3所示，包括功率MOS管、恒流源輸入電路、鏡像電路和運放源跟隨支路。功率MOS管(后面簡稱為power管)的一個輸出端連接到負載；恒流源輸入電路包括一第一MOS管n1，其柵極接恒流源；鏡像電路，包括第二MOS管p1，通過p1管將恒流源電流Ibase鏡像到power管；運放源跟隨支路，包括運算放大器Amp和第三MOS管n2，該運算放大器的輸出端連接n2管的柵極。其中，p1管和power管的尺寸比例為1:n；power管的最大電流值就被鉗位在限定電流Imax，其中限定電流Imax等于n倍Ibase，此時power管的柵電壓為最小值。通過這種方式power的導通電流可以被設定出一個最大值，用于軟啟動和過載保護。

當power管的導通電流小于Imax時，流過n1管支路的電流由負載決定，此時用于限流的結(jié)構(gòu)不會帶來額外的電流開銷。?????

在本發(fā)明中，Imax的設定值計算如下：

Imax=n*Ibase

其中，Imax為輸入power管的最大電流，n為恒流源鏡像比例，Ibase為恒流源電流。