一種具有短路保護的線性穩(wěn)壓器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種具有短路保護的線性穩(wěn)壓器，包括調(diào)整管、輸出電壓控制電路、短路判斷電路以及短路保護電路，還包括限流電路。在所述線性穩(wěn)壓器正常工作期間，通過輸出電壓控制電路控制輸出電壓的值維持為期望輸出電壓的值，而在短路期間，通過短路保護電路控制調(diào)整管間歇式的被關(guān)斷，通過限流電路將短路期間流過調(diào)整管的電流限制為低于正常工作期間的電流，有效的減小調(diào)整管在短路期間的功率損耗，不會出現(xiàn)過熱的現(xiàn)象，從而不會觸發(fā)集成該線性穩(wěn)壓器的系統(tǒng)中的熱保護模塊，因而不會影響整個系統(tǒng)的正常工作。
【專利說明】一種具有短路保護的線性穩(wěn)壓器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電力電子領(lǐng)域，更具體的說，涉及一種具有短路保護的線性穩(wěn)壓器。

【背景技術(shù)】
[0002]線性穩(wěn)壓器(例如線性穩(wěn)壓器，low dropout regulator,簡稱LD0)由于具有著成本低、噪音小、靜態(tài)電流小等優(yōu)點，而被廣泛應(yīng)用于電源管理等應(yīng)用系統(tǒng)中。在集成了線性穩(wěn)壓器的電源管理芯片中，由于線性穩(wěn)壓器要提供比較大的電流，當(dāng)輸出短路時，線性穩(wěn)壓器的輸出端直接接地，過大的電流流過線性穩(wěn)壓器的調(diào)整管，可能導(dǎo)致整個電源管理芯片的損壞，因此在線性穩(wěn)壓器中通常還需要有短路保護電路，以防止負載短路時造成線性穩(wěn)壓器和電源管理芯片的損壞。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)中，常用的線性穩(wěn)壓器的短路保護方法是:在檢測到線性穩(wěn)壓器的輸出電壓低于一定值時，將輸出電流限制為小于或等于一個值較低的短路限制電流，從而避免流過調(diào)整管的電流過大而造成調(diào)整管的燒壞，實現(xiàn)了對線性穩(wěn)壓器的短路保護。采用現(xiàn)有技術(shù)這種短路保護方法來實現(xiàn)線性穩(wěn)壓器的短路保護時，調(diào)整管一直處于導(dǎo)通狀態(tài)，短路時調(diào)整管上的功率損耗為線性穩(wěn)壓器的輸入電壓與輸出電壓的差值與限制電流的乘積。由于短路時，線性穩(wěn)壓器的輸出電壓通常比較低，而短路限制電流又不能設(shè)置得盡量低(太低了在滿足啟動時，容易造成誤觸發(fā))，因此短路時調(diào)整管上的短路功耗仍然比較大，尤其是在輸入電壓較大時短路功耗會更大。過大的短路功耗容易致使電源管理芯片內(nèi)的溫度升高，當(dāng)溫度升到一定值時，可能會觸發(fā)電源管理芯片內(nèi)部的熱保護模塊，而將整個電源管理芯片的各路電路均關(guān)斷。
[0004]可見，采用現(xiàn)有技術(shù)這種短路保護方法來實現(xiàn)線性穩(wěn)壓器的短路保護，會使得短路時，調(diào)整管的損耗較大，且長時間短路時易觸發(fā)系統(tǒng)的熱保護模塊，而影響整個系統(tǒng)的正常運行。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]有鑒于此，本發(fā)明提供了一種具有短路保護的線性穩(wěn)壓器，以解決現(xiàn)有技術(shù)中在實現(xiàn)線性穩(wěn)壓器的短路保護時，由于短路功耗較大而易影響系統(tǒng)正常運行的問題。
[0006]一種具有短路保護的線性穩(wěn)壓器，包括調(diào)整管、輸出電壓控制電路、短路判斷電路以及短路保護電路；
[0007]所述調(diào)整管連接在所述線性穩(wěn)壓器的直流輸入端和穩(wěn)壓輸出端之間，所述輸出電壓控制電路用于輸出表征所述線性穩(wěn)壓器的期望輸出電壓與輸出電壓的差值的誤差信號，以控制所述調(diào)整管的壓降，使所述當(dāng)前輸出電壓的值維持為所述期望輸出電壓的值；
[0008]所述短路判斷電路用于根據(jù)所述當(dāng)前輸出電壓的大小生成短路指示信號，當(dāng)所述當(dāng)前輸出電壓小于或等于短路閾值電壓時，所述短路指示信號為有效狀態(tài)；
[0009]所述短路保護電路用于在所述指示信號為有效狀態(tài)期間控制所述調(diào)整管間歇式的關(guān)斷。
[0010]優(yōu)選的，所述的線性穩(wěn)壓器還包括輸出電壓反饋電路，用于生成所述當(dāng)前輸出電壓的反饋電壓。
[0011 ] 優(yōu)選的，所述短路判斷電路包括第一比較器，
[0012]所述第一比較器的第一輸入端接收所述反饋電壓，第二輸入端接收表征所述短路閾值電壓的第二基準(zhǔn)電壓信號，輸出端輸出所述短路指示信號。
[0013]優(yōu)選的，所述的線性穩(wěn)壓器還包括緩沖驅(qū)動電路，所述緩沖驅(qū)動電路連接在所述輸出電壓控制電路的輸出端和所述調(diào)整管的控制端之間。
[0014]優(yōu)選的，所述輸出電壓控制電路包括第一誤差放大器；
[0015]所述第一誤差放大器的第一輸入端接收一表征所述期望輸出電壓的第一基準(zhǔn)電壓，第二輸入端接收所述反饋電壓，輸出端輸出所述誤差信號。
[0016]優(yōu)選的，所述短路保護電路連接在所述短路判斷電路的輸出端和所述輸出電壓控制電路的輸出端之間，
[0017]在所述短路指示信號為有效狀態(tài)期間，所述短路保護電路間歇式的將所述誤差信號降低為零，以使所述調(diào)整管間歇式的關(guān)斷。
[0018]優(yōu)選的，所述短路保護電路包括第一控制電路和第一開關(guān)；
[0019]所述第一開關(guān)連接在所述輸出電壓控制電路的輸出端和接地端之間；
[0020]所述第一控制電路接收所述短路指示信號，在所述短路指示信號為無效狀態(tài)期間，控制所述第一開關(guān)一直關(guān)斷，在所述短路指示信號為有效狀態(tài)期間，控制所述第一開關(guān)在第一時間段內(nèi)關(guān)斷，第二時間段內(nèi)導(dǎo)通；
[0021]所述第一時間段和第二時間段為所述短路指示信號的有效狀態(tài)期間交替發(fā)生的兩個時間段。
[0022]優(yōu)選的，所述第一控制電路包括第一脈沖產(chǎn)生電路、第二脈沖產(chǎn)生電路、第三脈沖產(chǎn)生電路、第一計時器、第二計時器、第一或門、第一與門和RS觸發(fā)器；
[0023]所述第一脈沖產(chǎn)生電路的輸入端接收所述短路指示信號，輸出端連接到所述第一或門的第一輸入端，所述第一或門的第二輸入端、所述RS觸發(fā)器的復(fù)位端以及所述第二計時器的復(fù)位端均與所述第三脈沖產(chǎn)生電路的輸出端相連；
[0024]所述第一與門的兩個輸入端分別接收所述短路指示信號和所述第一或門的輸出信號，輸出端連接到所述第一計時器的輸人端；
[0025]所述第一計時器的輸出端與所述RS觸發(fā)器的置位端相連，所述RS觸發(fā)器的輸出端輸出用于控制所述第一開關(guān)導(dǎo)通和關(guān)斷的控制信號；
[0026]所述第二脈沖產(chǎn)生電路的輸入端接收所述控制信號，輸出端分別與所述第一計時器的復(fù)位端、所述第二計時器的輸人端相連，所述第二計時器的輸出端與所述第三脈沖產(chǎn)生電路的輸入端相連。
[0027]優(yōu)選的，所述的線性穩(wěn)壓器還包括限流電路，
[0028]當(dāng)所述短路指示信號為無效狀態(tài)時，所述限流電路控制流過所述調(diào)整管的電流小于或等于第一限制電流，
[0029]當(dāng)所述短路指示信號為有效狀態(tài)時，所述限流電路控制流過所述調(diào)整管的電流小于或等于第二限制電流，
[0030]所述第二限制電流小于所述第一限制電流。
[0031]優(yōu)選的，所述限流電路包括電流采樣電路、限流基準(zhǔn)生成電路、第二誤差放大器和二極管；
[0032]所述電流檢測電路用于獲取表征流過所述調(diào)整管電流的采樣電壓；
[0033]所述限流基準(zhǔn)生成電路在所述短路指示信號為無效狀態(tài)時，輸出表征所述第一限制電流的第三基準(zhǔn)電壓，在所述短路指示信號為有效狀態(tài)時，輸出表表征第二限制電流的第四基準(zhǔn)電壓，所述第四基準(zhǔn)電壓小于所述第三基準(zhǔn)電壓；
[0034]所述第二誤差放大器的第一輸入端與所述電流采樣電路的輸出端相連，第二輸入端與所述限流基準(zhǔn)生成電路相連，輸出端與所述二極管的陰極相連；
[0035]所述二極管的陽極與所述輸出電壓控制電路的輸出端相連。
[0036]有上可見，本申請實施例所公開的具有短路保護的線性穩(wěn)壓器，在正常工作期間通過輸出電壓控制電路控制輸出電壓的值維持為期望輸出電壓的值，而在短路期間，通過短路保護電路控制調(diào)整管間歇式的被關(guān)斷，有效的減小調(diào)整管在短路期間的功率損耗，不會出現(xiàn)過熱的現(xiàn)象，從而不會觸發(fā)集成該線性穩(wěn)壓器的系統(tǒng)中的熱保護模塊，因而不會影響整個系統(tǒng)的正常工作。且在短路期間，通過限流電路將流過調(diào)整管的電流限制為一個較小的電流，進一步的降低了調(diào)整管的功率損耗，使得該線性穩(wěn)壓器在短路期間既能實現(xiàn)自身的保護，又不其集成系統(tǒng)中其它電路的正常工作。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0037]為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)提供的附圖獲得其他的附圖。
[0038]圖1為本申請實施例公開的一種具有短路保護的線性穩(wěn)壓器的結(jié)構(gòu)圖；
[0039]圖2為圖1所示的具有短路保護的線性穩(wěn)壓器的一種可選方式的電路圖；
[0040]圖3為圖2所示的具有短路保護的線性穩(wěn)壓器的工作波形圖；
[0041]圖4為圖2所示的線性穩(wěn)壓器中的第一控制電路的另一種可選實現(xiàn)方式電路圖；
[0042]圖5為圖4所示的第一控制電路的工作波形圖。

【具體實施方式】
[0043]下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清
[0044]圖1為本申請實施例公開的一種具有短路保護的線性穩(wěn)壓器的結(jié)構(gòu)圖。
[0045]參考圖1，本申請實施例公開的具有短路保護的線性穩(wěn)壓器100包括一調(diào)整管01、輸出電壓控制電路02、短路判斷電路03以及短路保護電路04，該線性穩(wěn)壓器一般為低壓差線性穩(wěn)壓器。其中，調(diào)整管連接在線性穩(wěn)壓器100的直流輸入端(接收輸入電壓VIN的一端)和穩(wěn)壓輸出端(輸出當(dāng)前輸出電壓VQUT的一端)之間。調(diào)整管01可以但不局限于如圖1所示的P型金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管(MOSFElOi^，還可以為N型M0SFET或其它類型的晶體管，本發(fā)明的各實施例中將以P型的M0SFET作為調(diào)整管01。輸出電壓控制電路02用于輸出表征線性穩(wěn)壓器100的期望輸出電壓(該電壓大小一般根據(jù)負載確定)與當(dāng)前輸出電壓VOTT(即線性穩(wěn)壓器100實際輸出的電壓)的差值的誤差信號，以在所述線性穩(wěn)壓器100正常工作期間(即短路判斷電路輸出的短路指示信號SHORT無效期間)控制調(diào)整管01的壓降，從而最終使當(dāng)前輸出電壓VOTT的值維持為所述期望輸出電壓的值。也就是說，線性穩(wěn)壓器100處于非短路期間，當(dāng)期望輸出電壓和當(dāng)前輸出電壓VTOT差值增加時，所述誤差信號的增加，使調(diào)整管01的壓降減小，從而使當(dāng)前輸出電壓VTOT升高，以縮小期望輸出電壓和當(dāng)前輸出電壓VTOT差值，相反，若當(dāng)前輸出電壓的值超過期望的輸出電壓，則控制調(diào)整管01的壓降增加，從而使當(dāng)前輸出電壓VTOT降低，以使當(dāng)前輸出電壓VOTT與期望輸出電壓的差值減小，最終實現(xiàn)控制當(dāng)前輸出電壓VTOT的值維持為所述期望輸出電壓的值。
[0046]短路判斷電路03用于根據(jù)當(dāng)前輸出電壓VQUT的大小生成短路指示信號SHORT，當(dāng)線性穩(wěn)壓器100出現(xiàn)短路時，當(dāng)前輸出電壓VOTT降低到小于或者等于短路閾值電壓，短路指示信號SHORT為有效狀態(tài)。本實施例及后續(xù)實施例中信號的有效狀態(tài)可以但不局限于為高電平，在其它可選實施例中，有效狀態(tài)也可以指低電平狀態(tài)。
[0047]短路保護電路04用于在所述短路指示信號SHORT為有效狀態(tài)期間控制調(diào)整管01間歇式的關(guān)斷。短路保護電路04可連接在判斷電路03和輸出電壓控制電路的輸出端之間。在短路指示信號SHORT為有效狀態(tài)期間，短路保護電路04間歇式的將輸出電壓控制電路02的輸出的誤差信號降低為零一段時間，從而使調(diào)整管01在該時間段內(nèi)會被關(guān)斷，調(diào)整管01在該時間段內(nèi)不受輸出電壓控制電路02的控制。在穩(wěn)壓器100的短路工作模式期間，短路保護電路04隔一段時間控制調(diào)整管01關(guān)斷一下，調(diào)整管01在此期間導(dǎo)通和關(guān)斷交替先后發(fā)生，而不是一直處于導(dǎo)通狀態(tài)，有效的降低了短路期間調(diào)整管01上的功率損耗，使得調(diào)整管01不易被損壞，且避免了調(diào)整管01因過熱而觸發(fā)集成該穩(wěn)壓器的系統(tǒng)的熱保護模塊造成整個系統(tǒng)無法正常運行的問題。
[0048]本實施例的所公開的具有短路保護的線性穩(wěn)壓器100還包括輸出電壓反饋電路05，其用于生成當(dāng)前輸出電壓VQUT的反饋電壓。輸出電壓控制電路02以及短路判斷電路03可分別接收該反饋電壓，以生成所述誤差信號和短路指示信號SHORT，這樣只需要控制反饋電壓與輸出電壓的比例關(guān)系，便可實現(xiàn)對不同輸出電壓的調(diào)節(jié)。
[0049]本實施例的所公開的具有短路保護的線性穩(wěn)壓器100還包括緩沖驅(qū)動電路06，其連接在輸出電壓控制電路的輸出端02和調(diào)整管01的控制端之間，用于接收輸出電壓控制電路02生成的誤差信號，并輸出調(diào)整管01的控制信號，以控制調(diào)整管01的壓降。緩沖驅(qū)動電路06可快速的增加或減少調(diào)整管的驅(qū)動電流，可有效的提高線性穩(wěn)壓器對負載變化的響應(yīng)速度。
[0050]本實施例的所公開的具有短路保護的線性穩(wěn)壓器100還包括限流電路07，其用于根據(jù)短路指示信號限制線性穩(wěn)壓器100的輸出電流。在短路指示信號SHORT為無效狀態(tài)期間，線性穩(wěn)壓器100處于正常工作狀態(tài)，若輸出電流小于或等于第一限制電流，限流電流07不控制輸出電流的大小，即在此期間對調(diào)整管01的控制不起作用。在輸出電流一旦大于第一限制電流時，限流電路07開始限制輸出電流，其會拉低輸出電壓控制電路02輸出的誤差信號的值，以控制調(diào)整管01壓降減小，進而將輸出電流降低至第一限制電流或第一限制電流以內(nèi)，避免線性穩(wěn)壓器100在工作時，調(diào)整管01因承受的電流過大而損壞的現(xiàn)象。第一限制電流的值一般設(shè)置在調(diào)整管01安全工作電流的值和線性穩(wěn)壓器100滿載時的輸出電流之間。在短路指示信號SHORT為有效狀態(tài)期間，限流電路07控制流過調(diào)整管的電流小于或等于第二限制電流，第二限制電流設(shè)置的小于第一限制電流。因此在線性穩(wěn)壓器100短路期間，流過調(diào)整管01的電流為一個低于正常工作時的電流，從而可進一步減小短路期間，調(diào)整管01上的功率損耗，避免其觸發(fā)系統(tǒng)的熱保護模塊而影響整個系統(tǒng)的正常工作。
[0051]由上可見，本申請實施例所公開的具有短路保護的線性穩(wěn)壓器，在正常工作期間通過輸出電壓控制電路控制當(dāng)前輸出電壓的值維持為期望輸出電壓的值，而在短路期間，通過短路保護電路控制調(diào)整管間歇式的被關(guān)斷，有效的減小調(diào)整管在短路期間的功率損耗，不會出現(xiàn)過熱的現(xiàn)象，從而不會觸發(fā)集成該線性穩(wěn)壓器的系統(tǒng)中的熱保護模塊，因而不會影響整個系統(tǒng)的正常工作。且在短路期間，通過限流電路將流過調(diào)整管的電流限制為低于正常工作時的電流，進一步的降低了調(diào)整管的功率損耗，使得該線性穩(wěn)壓器在短路期間既能實現(xiàn)自身的保護，又不影響集成系統(tǒng)中其它電路的正常工作。
[0052]圖2為圖1所示的具有短路保護的線性穩(wěn)壓器的一種可選方式的電路圖。
[0053]參考圖2，本實施例中分別給出了圖1中輸出電壓控制電路02、短路判斷電路03、短路保護電路04、輸出電壓反饋電路05、驅(qū)動電路06以及限流電路07的具體實現(xiàn)電路，但各個電路的具體實現(xiàn)方式并不局限于如圖2所示的方式。
[0054]在本實施例中，調(diào)整管01為P型金屬氧化物場效應(yīng)晶體管M1; Mi的源極接收輸入電壓VIN，漏極輸出當(dāng)前輸出電壓VoUT。輸出電壓反饋電路05為一個由電阻札和電阻R2構(gòu)成的電阻分壓器，電阻&的一端與札的漏極相連，以接收當(dāng)前輸出電壓VOTT，另一端通過電阻R2接地，電阻&、R2相連的節(jié)點處輸出表征當(dāng)前輸出電壓的反饋電壓VFB。輸出電壓控制電路02包括第一誤差放大器E4、緩沖驅(qū)動電路為第一反相器％。第一誤差放大器的EAi的同相輸入端接收表征線性穩(wěn)壓器100的期望輸出電壓的第一基準(zhǔn)電壓VKEF1，反相輸入端接收反饋電壓VFB，輸出端A處輸出誤差信號并通過第一反向器&連接到調(diào)整管Mi的柵極(控制端)，第一比較器CPi的同相輸入端接收用于表征上一個實施例中所述短路閾值電壓的第二基準(zhǔn)電壓VKEF2，反相端接收反饋電壓VFB，輸出端輸出短路指示信號SHORT。限流電路07包括電流采樣電路、第二誤差放大器EA2、二極管Di以及由開關(guān)1、電阻R3、R4構(gòu)成的限流基準(zhǔn)生成電路。其中，電阻R3、R4串聯(lián)連接在第三基準(zhǔn)電壓VKEF3和接地端之間，開關(guān)I與電阻R3并聯(lián)連接，且其開關(guān)狀態(tài)由短路指示信號的非信號控制，當(dāng)短路指示信號為低電平(無效狀態(tài))時，開關(guān)&一直導(dǎo)通，電阻&與1?4的連接處輸出第三基準(zhǔn)電壓VKEF3，當(dāng)短路指示信號為高電平(有效狀態(tài))時，開關(guān)& 一直關(guān)斷，電阻民與&的連接處輸出第四基準(zhǔn)電壓VKEF4，其中，VKEF4 = RKEF3XR3/(R3+R4)。電流采樣電路可以與調(diào)整管札的一端相連，用于獲取表征流過調(diào)整管Mi的電流的采樣電壓\，即\與流過Mi的電流成比例。第二誤差放大器的同相輸入端連接到電阻R3與R4的相連處，以接收該處的限流點電壓VB(即在短路指示信號無效狀態(tài)期間，接收第三基準(zhǔn)電壓VKEF3，在短路指示信號有效狀態(tài)期間，接收第四基準(zhǔn)電壓VKEF4)，輸出端與二極管Di的陰極相連，二極管的陽極連接到輸出電壓控制電路02的輸出端，即第一誤差放大器EAi的輸出端。
[0055]短路保護電路04包括第一控制電路04-1和第一開關(guān)Si，其中第一開關(guān)Si連接在第一誤差放大器EAi的輸出端(輸出電壓控制電路02的輸出端)和接地端之間，第一控制電路用于接收短路指示信號SHORT，以控制第一開關(guān)Si的開關(guān)動作，在短路指示信號SHORT為無效狀態(tài)期間，第一控制電路控制第一開關(guān)Si —直關(guān)斷，在短路指示信號SHORT為有效狀態(tài)期間，第一控制電路04-1控制第一開關(guān)Si在第一時間段內(nèi)關(guān)斷，第二時間段內(nèi)導(dǎo)通，以間歇式的將誤差信號\降低為零。第一時間段和第二時間段為短路指示信號SHORT為有效狀態(tài)期間交替發(fā)生的兩個時間段。即第一控制電路控制第一開關(guān)Si在線性穩(wěn)壓器100短路期間進行先導(dǎo)通一段時間再關(guān)斷一段時間的周期動作。
[0056]在本實施例中第一控制電路04-1包括第一脈沖產(chǎn)生電路OS1、第二脈沖產(chǎn)生電路0S2、第三脈沖產(chǎn)生電路0S3、第一計時器Tni1、第二計時器Tm2、第一或門0?、第一與門ANDJPRS觸發(fā)器。第一脈沖產(chǎn)生電路OSi的輸入端接收所述短路指示信號SHORT，輸出端連接到第一或門0?的第一輸入端，第一或門0?的第二輸入端、RS觸發(fā)器的復(fù)位端“S”以及第二計時器Tn^的復(fù)位端均與第三脈沖產(chǎn)生電路0S3的輸出端相連。第一與門ANDi的兩個輸入端分別接收短路指示信號SHORT和第一或門0?的輸出信號，輸出端連接到第一計時器Tmi的輸人端。第一計時器Tn^的輸出端與RS觸發(fā)器的置位端“R”相連,RS觸發(fā)器的輸出端輸出用于控制所述第一開關(guān)導(dǎo)通和關(guān)斷的控制信號Q2。第二脈沖產(chǎn)生電路0S2的輸入端接收控制信號Q2，輸出端分別與第一計時器Tml的復(fù)位端、第二計時器Tm2的輸人端相連，第二計時器Tm2的輸出端與第三脈沖產(chǎn)生電路0S3的輸入端相連。
[0057]圖3為圖2所示的線性穩(wěn)壓器的工作波形圖。
[0058]參考圖3，根據(jù)圖3所示的工作圖來分析圖2所示的線性穩(wěn)壓器的工作過程。在h至h時刻，線性穩(wěn)壓器的反饋電壓VFB維持為第一基準(zhǔn)電壓VKEF1附近，限流電路將流過調(diào)整管的電流(等于輸出電流1T)限制為第一限制電流IUMIT1或其以內(nèi)，此階段的線性穩(wěn)壓器處于正常工作狀態(tài)。在^時刻，線性穩(wěn)壓器的輸出端發(fā)生短路，反饋電壓VFB突然降低到第二基準(zhǔn)電壓VKEF2或以下，此時短路指示信號SHORT變?yōu)橛行盘?，限流點電壓VB此時為第四基準(zhǔn)電壓VKEF4，限流電路將流過調(diào)整管札的電流限制為第二限制電流第一限制電流IUMIT2或其以內(nèi)。第一脈沖產(chǎn)生電路OSi產(chǎn)生一脈沖信號clki，該信號經(jīng)第一或門0?后輸出仍為一脈沖信號，由于此時短路指不信號SHORT為1(1表不高電平,0表不低電平)，則第一與門AND!的輸出也為一脈沖信號，第一計時器Tmi啟動，并計時到t2時刻，在t2時刻之前，第一計時器Tmi輸出為0，RS觸發(fā)器輸出Qi，第一開關(guān)Si保持關(guān)斷。直到t2時刻到來，第一計時器?χ計時完成,其輸出的信號Τ1變?yōu)?,RS觸發(fā)器輸出Qi變?yōu)?，第一開關(guān)Si導(dǎo)通，第一誤差放大器E4的輸出端A點的電位被拉至0，即誤差信號VA的值降為零，第一反相器&的輸出變?yōu)樽罡撸沟谜{(diào)整管Mi被關(guān)斷。在Mi關(guān)斷期間線性穩(wěn)壓器的輸出電壓和輸出電流均為0，此時調(diào)整管A無功率損耗。在調(diào)整管被關(guān)斷的同時，RS觸發(fā)器輸出Qi為1，第二脈沖產(chǎn)生電路0S2產(chǎn)生一脈沖信號clk2,該信號觸發(fā)第二計時器Tm2開始工作，同時也將第一計時器Τπ^復(fù)位(清零)以便下次重新計時。當(dāng)?shù)诙嫊r器Tm2計時器計到t3時，計時完成，其輸出的信號T2變1，第三脈沖產(chǎn)生電路0S3輸出一脈沖信號clk3將RS觸發(fā)器復(fù)位，RS觸發(fā)器的輸出信號Qi變?yōu)?，第一開關(guān)Si重新被關(guān)斷，A點的電位不再被拉低至0，同時第三脈沖產(chǎn)生電路0S3的輸出將第二計時器Tm2清零。若短路指示信號SHORT仍為有效狀態(tài)，即短路指示信號SHORT為1，則第一計時器Tmi被重新啟動且重新計時一段時間時，第一開關(guān)1再次導(dǎo)通，調(diào)整管A再次關(guān)斷一段時間，一直重復(fù)這一過程(調(diào)整管間歇式的關(guān)斷)直到短路指示信號SHORT變?yōu)?，第一計時器Tmi被禁止，第一開關(guān)Si —直被關(guān)斷，A點電壓恢復(fù)正常工作狀態(tài)，電路恢復(fù)正常。
[0059]圖4為圖2所示的線性穩(wěn)壓器中的第一控制電路的另一種可選實現(xiàn)方式電路圖。
[0060]參考圖4，第一控制電路04-1包括第二反相器隊(非門)、第二或門0R2、第二開關(guān)S2、第三開關(guān)S3、第一電容Q、第二電容C2、第一電流源1:、第二電流源12、第二比較器CP2j三比較器CP3、第二與門AND2、第三反相器n3、第四反相器n4以及第四脈沖產(chǎn)生電路os4。
[0061]其中，N2接收短路指示信號SHORT，輸出端與第二或門0R2的一輸入端相連，第二或門or2的另一輸入端接收第四脈沖產(chǎn)生電路os4的輸出脈沖信號，輸出端分別與第二開關(guān)S2、第三開關(guān)s3的控制端相連。第二開關(guān)S2與第一電容Ci并聯(lián)連接，第一電流源Ii也與第一電容Ci并聯(lián)連接，且第一電容Ci的一端接地，另一端連接到第二比較器CP2的反相輸入端，以向該端輸出第一電容Q上的電壓VD。第二比較器CP2的同相端接收一第五基準(zhǔn)電壓VKEF5，輸出端輸出的信號τ3被傳遞至第二與門and2的一個輸入端，第二與門and2的另兩個輸入端分別接收短路指示信號SHORT和第三比較器CP3的輸出信號T4，輸出端通過第四反相器Ν4輸出第一開關(guān)Si的開關(guān)控制信號Qi。第三開關(guān)S3與第二電容C2并聯(lián)連接，第二電流源12也與第二電容C2并聯(lián)連接，且第二電容c2的一端接地，另一端連接到第三比較器CP3的反相輸入端，以向該端輸出第二電容c2上的電壓VE，第三比較器CP3的同相端接收第六基準(zhǔn)電壓VKEF6，輸出端同時被連接到第三反相器n3的輸入端，第三反相器n3的輸出端與第四脈沖產(chǎn)生電路os4的輸入端相連。
[0062]圖5為圖4所示的第一控制電路的工作波形圖。
[0063]參考圖5，分析圖4所示的第一控制電路04-1的工作控制過程。在h時刻，短路指示信號SHORT變?yōu)?，第二與門AND2的輸出信號11(12為1，則開關(guān)控制信號％為0，第一開關(guān)Si關(guān)斷，調(diào)整管Mi導(dǎo)通，第二或門0R2輸出為0，第二開關(guān)S2和第三開關(guān)S3均關(guān)斷，第一電流源Ii和第二電流源12分別對第一電容Ci和第二電容c2充電，電壓VD和電壓VE開始上升，直到時刻，電壓VD上升到VKEF5，信號T3跳變?yōu)?，由于電壓VE還未上升至VKEF6，則此時信號τ4仍為1，信號nd2跳變?yōu)?，Qi跳變?yōu)?，第一開關(guān)Si開始導(dǎo)通，調(diào)整管Mi開始被關(guān)斷，直到t2時刻，電壓VE上升到VKEF6，信號T4跳變?yōu)? —下，即第三方相器Ν3的輸出跳變?yōu)?，第四脈沖產(chǎn)生電路0S4被觸發(fā)而輸出一個脈沖信號clk4，該信號使第二或門0R2變?yōu)?，則第二開關(guān)S2和第三S3均導(dǎo)通，電壓VD和VE均被迅速拉低至零，信號T3跳變?yōu)?，信號τ4也馬上變?yōu)?，則信號nd2變?yōu)?，開關(guān)控制信號Qi變?yōu)?，第一開關(guān)Si被關(guān)斷，調(diào)整管被A導(dǎo)通，若接下來短路指示信號SHORT仍為有效，則重復(fù)這一過程，使得第一開關(guān)Si在短路指示信號SHORT有效期間交替的關(guān)斷和導(dǎo)通，從而使調(diào)整管Mi在該期間被交替的導(dǎo)通和關(guān)斷，即間歇式的關(guān)斷。直到短路指示信號SHORT變?yōu)?期間，第二開關(guān)Si和第三開關(guān)S3被導(dǎo)通，開關(guān)控制信號Qi處于無效狀態(tài)，第一開關(guān)Si在此期間一直關(guān)斷，使A點電壓恢復(fù)正常工作狀態(tài)，電路恢復(fù)正常。
[0064]有上可見，本申請實施例所公開的具有短路保護的線性穩(wěn)壓器，在正常工作期間通過輸出電壓控制電路控制輸出電壓的值維持為期望輸出電壓的值，而在短路期間，通過短路保護電路控制調(diào)整管間歇式的被關(guān)斷，有效的減小調(diào)整管在短路期間的功率損耗，不會出現(xiàn)過熱的現(xiàn)象，從而不會觸發(fā)集成該線性穩(wěn)壓器的系統(tǒng)中的熱保護模塊，因而不會影響整個系統(tǒng)的正常工作。且在短路期間，通過限流電路將流過調(diào)整管的電流限制為一個較小的電流，進一步的降低了調(diào)整管的功率損耗，使得該線性穩(wěn)壓器在短路期間既能實現(xiàn)自身的保護，又不其集成系統(tǒng)中其它電路的正常工作。
[0065]本說明書中各個實施例采用遞進的方式描述，每個實施例重點說明的都是與其他實施例的不同之處，各個實施例之間相同或相似部分互相參見即可。
[0066]對所公開的實施例的上述說明，使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本發(fā)明。對這些實施例的多種修改對本領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下，在其它實施例中實現(xiàn)。因此，本發(fā)明將不會被限制于本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種具有短路保護的線性穩(wěn)壓器，包括調(diào)整管、輸出電壓控制電路、短路判斷電路以及短路保護電路； 所述調(diào)整管連接在所述線性穩(wěn)壓器的直流輸入端和穩(wěn)壓輸出端之間，所述輸出電壓控制電路用于輸出表征所述線性穩(wěn)壓器的期望輸出電壓與當(dāng)前輸出電壓的差值的誤差信號，以在短路指示信號為無效狀態(tài)期間控制所述調(diào)整管的壓降，使所述當(dāng)前輸出電壓的值維持為所述期望輸出電壓的值； 所述短路判斷電路用于根據(jù)所述當(dāng)前輸出電壓的大小生成所述短路指示信號，當(dāng)所述當(dāng)前輸出電壓小于或等于短路閾值電壓時，所述短路指示信號為有效狀態(tài)； 所述短路保護電路用于在所述短路指示信號為有效狀態(tài)期間控制所述調(diào)整管間歇式的關(guān)斷。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的線性穩(wěn)壓器，其特征在于，還包括輸出電壓反饋電路，用于生成所述當(dāng)前輸出電壓的反饋電壓。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的線性穩(wěn)壓器，其特征在于，所述短路判斷電路包括第一比較器， 所述第一比較器的第一輸入端接收所述反饋電壓，第二輸入端接收表征所述短路閾值電壓的第二基準(zhǔn)電壓信號，輸出端輸出所述短路指示信號。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的線性穩(wěn)壓器，其特征在于，還包括緩沖驅(qū)動電路，所述緩沖驅(qū)動電路連接在所述輸出電壓控制電路的輸出端和所述調(diào)整管的控制端之間。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的線性穩(wěn)壓器，其特征在于，所述輸出電壓控制電路包括第一誤差放大器； 所述第一誤差放大器的第一輸入端接收一表征所述期望輸出電壓的第一基準(zhǔn)電壓，第二輸入端接收所述反饋電壓，輸出端輸出所述誤差信號。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的線性穩(wěn)壓器，其特征在于，所述短路保護電路連接在所述短路判斷電路的輸出端和所述輸出電壓控制電路的輸出端之間， 在所述短路指示信號為有效狀態(tài)期間，所述短路保護電路間歇式的將所述誤差信號降低為零，以使所述調(diào)整管間歇式的關(guān)斷。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的線性穩(wěn)壓器，其特征在于，所述短路保護電路包括第一控制電路和第一開關(guān)； 所述第一開關(guān)連接在所述輸出電壓控制電路的輸出端和接地端之間； 所述第一控制電路接收所述短路指示信號，在所述短路指示信號為無效狀態(tài)期間，控制所述第一開關(guān)一直關(guān)斷，在所述短路指示信號為有效狀態(tài)期間，控制所述第一開關(guān)在第一時間段內(nèi)關(guān)斷，第二時間段內(nèi)導(dǎo)通； 所述第一時間段和第二時間段為所述短路指示信號的有效狀態(tài)期間交替發(fā)生的兩個時間段。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的線性穩(wěn)壓器，其特征在于，所述第一控制電路包括第一脈沖產(chǎn)生電路、第二脈沖產(chǎn)生電路、第三脈沖產(chǎn)生電路、第一計時器、第二計時器、第一或門、第一與門和RS觸發(fā)器； 所述第一脈沖產(chǎn)生電路的輸入端接收所述短路指示信號，輸出端連接到所述第一或門的第一輸入端，所述第一或門的第二輸入端、所述RS觸發(fā)器的復(fù)位端以及所述第二計時器的復(fù)位端均與所述第三脈沖產(chǎn)生電路的輸出端相連； 所述第一與門的兩個輸入端分別接收所述短路指示信號和所述第一或門的輸出信號，輸出端連接到所述第一計時器的輸人端； 所述第一計時器的輸出端與所述RS觸發(fā)器的置位端相連，所述RS觸發(fā)器的輸出端輸出用于控制所述第一開關(guān)導(dǎo)通和關(guān)斷的控制信號； 所述第二脈沖產(chǎn)生電路的輸入端接收所述控制信號，輸出端分別與所述第一計時器的復(fù)位端、所述第二計時器的輸人端相連，所述第二計時器的輸出端與所述第三脈沖產(chǎn)生電路的輸入端相連。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-8中任意一所述的線性穩(wěn)壓器，其特征在于，還包括限流電路， 當(dāng)所述短路指示信號為無效狀態(tài)時，所述限流電路控制流過所述調(diào)整管的電流小于或等于第一限制電流， 當(dāng)所述短路指示信號為有效狀態(tài)時，所述限流電路控制流過所述調(diào)整管的電流小于或等于第二限制電流， 所述第二限制電流小于所述第一限制電流。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的線性穩(wěn)壓器，其特征在于，所述限流電路包括電流采樣電路、限流基準(zhǔn)生成電路、第二誤差放大器和二極管； 所述電流檢測電路用于獲取表征流過所述調(diào)整管電流的采樣電壓； 所述限流基準(zhǔn)生成電路在所述短路指示信號為無效狀態(tài)時，輸出表征所述第一限制電流的第三基準(zhǔn)電壓，在所述短路指示信號為有效狀態(tài)時，輸出表表征第二限制電流的第四基準(zhǔn)電壓，所述第四基準(zhǔn)電壓小于所述第三基準(zhǔn)電壓； 所述第二誤差放大器的第一輸入端與所述電流采樣電路的輸出端相連，第二輸入端與所述限流基準(zhǔn)生成電路相連，輸出端與所述二極管的陰極相連； 所述二極管的陽極與所述輸出電壓控制電路的輸出端相連。
【文檔編號】H02M1/32GK104466912SQ201410706834
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年11月27日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月27日
【發(fā)明者】汪洋威 申請人:矽力杰半導(dǎo)體技術(shù)(杭州)有限公司