本發明屬于集成電路領域，具體涉及一種負電壓輸出的LDO(LOW DROP-OUT線性穩壓器)電路的過流保護電路。

背景技術：

傳統的LDO電路由帶隙參考電路，誤差放大器，功率管和電阻反饋網絡等部分組成，帶隙參考電路產生一個與溫度和電源無關的參考電壓V_REF，運算放大器與功率管M_P組成的反饋回路用來保持輸出電壓的穩定。

在實際應用過程中，還會在電路里加入過溫保護、過流保護和反向輸出保護等。保護電路的有效啟動能使芯片安全工作，避免過流等因素造成芯片損壞。

在傳統過流保護電路中，一般會在功率管發射極接一小電阻，輸出電流流過小電阻R_S，產生一個壓降V_S，然后把V_S與一個閾值電壓進行比較，進而限制輸出電流。但是，由于小阻值的電阻一般精度不高，為了提高限流閾值的精度，難免會加入修調等對精度改善的環節，浪費芯片面積。發射極所加的小電阻在大輸出電流情況下，還會增大輸入輸出壓差，降低芯片的效率。

技術實現要素：

本發明的目的是提供一種負輸出LDO電路的過流保護電路，可以降低電路大輸出電流時的壓差和提高過流保護的閾值點的精度，且設計簡單。

本發明的技術方案為：一種負輸出LDO穩壓器的過流保護電路，其特征在于，包括過流信號V_S產生電路，過流信號參考電壓V_T產生電路和比較輸出電路；所述V_S產生電路的輸出端接比較器的負輸入端，V_S產生電路的輸入端接調整管的基級；所述V_T產生電路的輸入端接一個與溫度無關的電流源，所述V_T產生電路的輸出端接比較輸出電路的正輸入端；所述比較輸出電路的負輸入端接V_S電路的輸出端，比較輸出電路的正輸入端接V_T產生電路的輸出端，比較輸出電路的輸出端接誤差放大器(EA)輸出點，即調整管基級點。

進一步的，所述V_S產生電路包括第一NPN管Q_S，第一電阻R₀；所述V_T產生電路包括第二NPN管Q₀，第三NPN管Q₁，第二電阻R₁，第三電阻R₂，第一理想電流源I₀；所述比較輸出電路包括第一比較器CP，第四NPN管Q₂，第一電容C₁；

所述第一NPN管Q_S的基級接調整管Q_P的基級，其集電極接電阻R₀，發射極接負輸入電源；

所述第一電阻R₀的另一端接地；

所述第二NPN管Q₀的基級接第三電阻R₂的一端，其集電極接第三電阻R₂的另一端，發射極接負輸入電源；

所述第一電流源I₀的一端接第二NPN管Q₀的集電極，另一端接地；

所述第三NPN管Q₁基級接第二NPN管Q₀的集電極，其集電極接第二電阻R₁的一端，發射極接負輸出電源；

所述第二電阻R₁的另一端接地；

所述第一比較器CP的負輸入端接第一NPN管Q_S的集電極，其正輸入端接第三NPN管Q₁的集電極，輸出端接第四NPN管Q₂的基級；

所述第四NPN管Q₂的集電極接誤差放大器和調整管Q_P的連接點，發射極級接負輸入電源；

所述電一電容C₁的一端接第四NPN管Q₂的基級，另一端接第四NPN管Q₂的集電極。

附圖說明

圖1傳統過流保護電路結構示意圖；

圖2本設計的負輸出LDO的過流保護電路原理圖。

具體實施方式

下面結合附圖，詳細描述本發明的技術方案。

如圖2所示，本申請所述的負輸出LDO的過流保護電路在下面的實施例中包括：一個包含誤差放大器的反饋回路，一個過流信號V_S產生電路，一個過流閾值電壓V_T產生電路，一個比較輸出電路。

誤差放大器的負輸入端接一個由內部產生帶隙基準電壓源V_ref，誤差放大器的正輸入端接LDO的輸出端V_out,形成單位負反饋。誤差放大器的輸出與功率管Q_P的基極和比較電路的輸出管Q₂的集電極相連。所述的過流信號電壓V_S產生電路，由與功率管發射極面積成1：K的采樣管和電流電壓轉換器R₀組成。采樣管的基極和發射極分別與功率管的基極和發射極相連，集電極接電阻R₀一端，電阻另一端接到地。為了減小過流保護電路的功耗，可以選擇K＝1/1000來達到目的。在不考慮厄利電壓的影響時，采樣電流和輸出電流的關系可由(1)知道。I_S為LDO輸出電流I_out的采樣電流，K為采樣管和功率管的發射極面積比。則由(2)式得到VS電壓的具體值。

V_S＝I_S*R₁ (2)

所述過流閾值電壓V_T產生電路由一個電流源I₀，高精度電流鏡放大器和電阻R₁組成。Q_O和Q₁組成電流鏡，發射極面積比例為1：n。Q₀和Q₁的發射極接V_in，Q₀與Q₁基極中間插入一個提高鏡像精度的電阻R₂，然后Q₁基極再接Q₀的集電極。同時Q₀的集電極接電流源的一端。電流源的另一端接地電位。電阻R₁接在地電位和Q₁集電極之間。在不考慮R₂的情況下，Q_O是二極管連接方式，形成電流鏡放大器的輸入管。I₀流進Q₀后，經過Q₁比例放大后得到V_T電路的輸出電流。此電流由電阻R₁轉化成電壓V_T。電流鏡比例放大的精度受晶體管基極電流的影響，所以為了提高放大系數的精確性，可在Q₀基極加一適當阻值的電阻R₂，以相對于Q₀來說提高Q₁基極電位，抵消Q_O和Q₁基極電流帶來的誤差。因此，V_T電壓可由(3)得到，其中，n為電流鏡的比例放大系數，I₀為電流源基準。

V_T＝n*I₀ (3)

所述比較電路由一個比較器和輸出管組成。V_S電壓產生端接比較器的負輸入端子，V_T電壓產生端接比較器的正輸入端子。比較器的輸出接比較電路輸出管的基極。輸出管的發射極接V_in，集電極接誤差放大器的輸出端，也即就是功率管的基極。在正常輸出電流范圍內，電壓V_S大于V_T，比較器的輸出為低電平，小于比較電路輸出管Q₂的開啟電壓V_BE2,故比較電路不工作。當輸出電流達到閾值點，即電壓V_S等于V_T時，比較器的輸出由低電平轉換成高電平，比較電路的輸出管Q₂開始工作。此時，功率管的一部分驅動電流轉而經Q₂流到V_in。由于功率管的驅動電流減小，LDO的輸出電流不再增大，達到限流目的。過流時，恒定輸出的電流由(4)求得。

輸出電流的閾值點取決于：電阻R₀和R₁的比率，n和K的比率以及電流源I₀的精度。電容C₁是確保在過流發生的情況下，過流保護環路的穩定性。。高精度的電流源在集成電路中容易達到，所以最終在過流情況下，得到高精度的輸出電流值。