一種新型過(guò)流保護電路設計

圖4 “屏蔽”電路邏輯關(guān)系圖

　　4 電路仿真結果

　　將上述設計原理應用于輸入電壓為5V、輸出電壓3.3V、最大輸出電流500mA、限制電流ILIMIT 800mA的LDO，使用CSMC 0.5 μm BiCMOS 工藝Cadencespectre 仿真工具，分別對改進(jìn)前后的過(guò)流保護電路進(jìn)行仿真。根據功率管特定的需要，設定延時(shí)電路延遲時(shí)間tMAX 為20 μ s，最大幅值電流IMAX 為3A。

　　圖5 中（a）曲線(xiàn)表示負載電流幅值和作用時(shí)間的關(guān)系，ILIMIT 和IMAX 分別為限制電流和最大幅值電流。圖5 中（b）、（c）和（d）曲線(xiàn)分別為采用傳統“中斷”模式、“屏蔽”模式以及“屏蔽+ 中斷”模式過(guò)流保護電路后LDO 的輸出電壓波形。

　　圖5（b）表示“中斷”模式在所有過(guò)流情況時(shí)都會(huì )關(guān)斷LDO。圖5（c）的“屏蔽”模式能屏蔽tMAX內的過(guò)流信號，但同時(shí)也屏蔽了過(guò)流幅值超過(guò)IMAX的電流信號，只有在過(guò)流持續作用時(shí)間大于tMAX 時(shí)，LDO 才被關(guān)斷。圖5（d）的“屏蔽+ 中斷”模式下，電路只在過(guò)流信號持續作用時(shí)間小于tMAX 而且幅值不超過(guò)IMAX 時(shí)屏蔽掉過(guò)流信號，對于其他超過(guò)ILIMIT的過(guò)流信號，都將中斷LDO 運行。通過(guò)比較圖5 的（b）、（c）和（d）曲線(xiàn)可以得到，相對于圖5（b）的“中斷”模式，圖5（d）的“屏蔽+ 中斷”模式擴大了工作區范圍，又比圖5（c）的“屏蔽”模式保護電路更安全。傳統屏蔽電路都會(huì )在過(guò)流之后關(guān)斷LDO，我們希望在某些短時(shí)且小幅度過(guò)流信號下LDO 仍能正常運行。結果表明，設計后的過(guò)流保護電路能達到預期效果，保證系統更高效安全地運行。

圖5 LDO 整體電路的瞬態(tài)響應

　　5 結論

　　在傳統的只采取“中斷”模式的過(guò)流保護電路基礎上，本文提出了一種新型過(guò)流保護電路設計方案，通過(guò)增加“屏蔽”模式，能有效屏蔽在設定最大過(guò)流幅值IMAX 和最大持續作用時(shí)間tMAX 內的過(guò)流信號，而不影響其他過(guò)流情況的關(guān)斷。通過(guò)CSMC0.5μm BiCMOS工藝、Cadence spectre仿真，結果表明，改進(jìn)后的過(guò)流保護電路能有效屏蔽過(guò)流幅值和持續作用時(shí)間在設定范圍內的過(guò)流信號，增加了正常工作區的范圍，使LDO更高效運行，同時(shí)保留“中斷”模式，保證LDO 安全工作。