负输出LDO的过流保护电路的制作方法

本发明属于集成电路领域，具体涉及一种负电压输出的LDO(LOW DROP-OUT线性稳压器)电路的过流保护电路。

背景技术：

传统的LDO电路由带隙参考电路，误差放大器，功率管和电阻反馈网络等部分组成，带隙参考电路产生一个与温度和电源无关的参考电压V_REF，运算放大器与功率管M_P组成的反馈回路用来保持输出电压的稳定。

在实际应用过程中，还会在电路里加入过温保护、过流保护和反向输出保护等。保护电路的有效启动能使芯片安全工作，避免过流等因素造成芯片损坏。

在传统过流保护电路中，一般会在功率管发射极接一小电阻，输出电流流过小电阻R_S，产生一个压降V_S，然后把V_S与一个阈值电压进行比较，进而限制输出电流。但是，由于小阻值的电阻一般精度不高，为了提高限流阈值的精度，难免会加入修调等对精度改善的环节，浪费芯片面积。发射极所加的小电阻在大输出电流情况下，还会增大输入输出压差，降低芯片的效率。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种负输出LDO电路的过流保护电路，可以降低电路大输出电流时的压差和提高过流保护的阈值点的精度，且设计简单。

本发明的技术方案为：一种负输出LDO稳压器的过流保护电路，其特征在于，包括过流信号V_S产生电路，过流信号参考电压V_T产生电路和比较输出电路；所述V_S产生电路的输出端接比较器的负输入端，V_S产生电路的输入端接调整管的基级；所述V_T产生电路的输入端接一个与温度无关的电流源，所述V_T产生电路的输出端接比较输出电路的正输入端；所述比较输出电路的负输入端接V_S电路的输出端，比较输出电路的正输入端接V_T产生电路的输出端，比较输出电路的输出端接误差放大器(EA)输出点，即调整管基级点。

进一步的，所述V_S产生电路包括第一NPN管Q_S，第一电阻R₀；所述V_T产生电路包括第二NPN管Q₀，第三NPN管Q₁，第二电阻R₁，第三电阻R₂，第一理想电流源I₀；所述比较输出电路包括第一比较器CP，第四NPN管Q₂，第一电容C₁；

所述第一NPN管Q_S的基级接调整管Q_P的基级，其集电极接电阻R₀，发射极接负输入电源；

所述第一电阻R₀的另一端接地；

所述第二NPN管Q₀的基级接第三电阻R₂的一端，其集电极接第三电阻R₂的另一端，发射极接负输入电源；

所述第一电流源I₀的一端接第二NPN管Q₀的集电极，另一端接地；

所述第三NPN管Q₁基级接第二NPN管Q₀的集电极，其集电极接第二电阻R₁的一端，发射极接负输出电源；

所述第二电阻R₁的另一端接地；

所述第一比较器CP的负输入端接第一NPN管Q_S的集电极，其正输入端接第三NPN管Q₁的集电极，输出端接第四NPN管Q₂的基级；

所述第四NPN管Q₂的集电极接误差放大器和调整管Q_P的连接点，发射极级接负输入电源；

所述电一电容C₁的一端接第四NPN管Q₂的基级，另一端接第四NPN管Q₂的集电极。

附图说明

图1传统过流保护电路结构示意图；

图2本设计的负输出LDO的过流保护电路原理图。

具体实施方式

下面结合附图，详细描述本发明的技术方案。

如图2所示，本申请所述的负输出LDO的过流保护电路在下面的实施例中包括：一个包含误差放大器的反馈回路，一个过流信号V_S产生电路，一个过流阈值电压V_T产生电路，一个比较输出电路。

误差放大器的负输入端接一个由内部产生带隙基准电压源V_ref，误差放大器的正输入端接LDO的输出端V_out,形成单位负反馈。误差放大器的输出与功率管Q_P的基极和比较电路的输出管Q₂的集电极相连。所述的过流信号电压V_S产生电路，由与功率管发射极面积成1：K的采样管和电流电压转换器R₀组成。采样管的基极和发射极分别与功率管的基极和发射极相连，集电极接电阻R₀一端，电阻另一端接到地。为了减小过流保护电路的功耗，可以选择K＝1/1000来达到目的。在不考虑厄利电压的影响时，采样电流和输出电流的关系可由(1)知道。I_S为LDO输出电流I_out的采样电流，K为采样管和功率管的发射极面积比。则由(2)式得到VS电压的具体值。

V_S＝I_S*R₁ (2)

所述过流阈值电压V_T产生电路由一个电流源I₀，高精度电流镜放大器和电阻R₁组成。Q_O和Q₁组成电流镜，发射极面积比例为1：n。Q₀和Q₁的发射极接V_in，Q₀与Q₁基极中间插入一个提高镜像精度的电阻R₂，然后Q₁基极再接Q₀的集电极。同时Q₀的集电极接电流源的一端。电流源的另一端接地电位。电阻R₁接在地电位和Q₁集电极之间。在不考虑R₂的情况下，Q_O是二极管连接方式，形成电流镜放大器的输入管。I₀流进Q₀后，经过Q₁比例放大后得到V_T电路的输出电流。此电流由电阻R₁转化成电压V_T。电流镜比例放大的精度受晶体管基极电流的影响，所以为了提高放大系数的精确性，可在Q₀基极加一适当阻值的电阻R₂，以相对于Q₀来说提高Q₁基极电位，抵消Q_O和Q₁基极电流带来的误差。因此，V_T电压可由(3)得到，其中，n为电流镜的比例放大系数，I₀为电流源基准。

V_T＝n*I₀ (3)

所述比较电路由一个比较器和输出管组成。V_S电压产生端接比较器的负输入端子，V_T电压产生端接比较器的正输入端子。比较器的输出接比较电路输出管的基极。输出管的发射极接V_in，集电极接误差放大器的输出端，也即就是功率管的基极。在正常输出电流范围内，电压V_S大于V_T，比较器的输出为低电平，小于比较电路输出管Q₂的开启电压V_BE2,故比较电路不工作。当输出电流达到阈值点，即电压V_S等于V_T时，比较器的输出由低电平转换成高电平，比较电路的输出管Q₂开始工作。此时，功率管的一部分驱动电流转而经Q₂流到V_in。由于功率管的驱动电流减小，LDO的输出电流不再增大，达到限流目的。过流时，恒定输出的电流由(4)求得。

输出电流的阈值点取决于：电阻R₀和R₁的比率，n和K的比率以及电流源I₀的精度。电容C₁是确保在过流发生的情况下，过流保护环路的稳定性。。高精度的电流源在集成电路中容易达到，所以最终在过流情况下，得到高精度的输出电流值。