低压差线性稳压器中过流保护电路的设计.pdf

第 13 卷 第 5 期 电路与系统学报 Vol.13 No.5 2008 年 10 月 JOURNAL OF CIRCUITS AND SYSTEMS October ， 2008 文章编号：1007-0249 (2008) 05-0030-04 * 低压差线性稳压器中过流保护电路的设计 林川， 冯全源 （西南交通大学微电子研究所，四川 成都 610031 ） 摘要：设计了一种应用于低压差线性稳压器的过流保护电路。该电路结构简单，易于调整，功耗低，可采用 0.5µm CMOS 工艺实现。仿真结果表明，它可以把稳压器的最大输出电流限定在 300mA ，输出短路电流限定在 40mA ，能够 实现过流保护的目的。 关键词：过流保护；返送限流；低压差；线性稳压器； 中图分类号：TN43 文献标识码：A 1 引言 LDO （Low Drop-out ，低压差）型线性稳压器由于具有尺寸小，低成本，低噪声等优点，已广泛 应用于便携式电子系统[1,2] 。为了避免稳压器由于输出电流过大或输出短路而使调整管因管耗过大而损 坏，稳压器内部通常都含有过流保护电路[3] 。目前，公开发表的有关稳压器中过流保护电路的设计尤 其是返送（foldback ）限流保护电路的设计的论文还很少，但是有较多的专利对此做了讨论[4,5] 。本文 设计并仿真了一个适用于 LDO 线性稳压器的 CMOS 过流保护电路。该电路易于调整，所需器件少， 功耗小。同时仿真结果表明，该电路能较好地实现过流保护的功能，使输出电流最大值限定在 300mA ， 输出短路电流限定在 40mA 。 2 过流保护电路的设计 2.1 过流保护电路设计要求 一个应用于 LDO 线性稳压器的过流保护电路至少应满足以下几个条件： 1）当稳压器没有过流时，稳压器应能正常稳压，过流保护电路应尽量不对电路产生影响。 2 ）过流保护电路首先要包含有检测输出电流的器件或模块，当输出电流 I O 超过一定数值（本文 中为 300mA ）后，保护电路被触发启动，对电路起过流保护作用。 3 ）当过流保护电路被触发启动后要切除稳压器中的负反馈，即切除放大器对调整管栅极的控制作 用。此时稳压器无法正常稳压，输出电压 UO 将随着负载的减小而减小。 4 ）Foldback 限流保护电路启动后，输出电流I O 要随着 UO 的下降而减小，当输出短路时，IO 限定 在一个比最大额定电流小很多的值（本文中为 40mA ）。 此外，一个好的过流保护电路还要考虑其它一些因素，如：电路的损耗要尽量小，要用尽可能少 的器件来实现以降低成本，而且还要适合用简单的工艺实现等。 2.2 过流保护电路的设计原理 本文提出的过流保护电路如图 1 所示。它包含使能控制电路，输出电流采样电路，固定限流保护 电路与 Foldback 限流保护电路。误差放大器的两个输入端分别为V 与 V ，V 为基准的输出，V 是 REF F REF F 从稳压器的输出端采样反馈回来的电压信号，V αU (α1) ，当稳压器正常稳压时，V αU V 。 F O F O REF 放大器的输出为 AMP_ OUT 。V 是由放大器的自偏置电路（图中未画出）输出的电压偏置信号，使 B 1 V V - V 为一恒定值。MPW 为调整管。LCE 为使能控制信号，当 LCE 为高电位时，MP1 截止， SG_MP 3 DD B 1 * 收稿日期：2005-08-22 修订日期：2005-10-31 基金项目：国家自然科学基金资助的项目（