專利名稱：限流電路及具有限流電路的電子裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明為 一種電子裝置，特別是一種具有限流電路的電子裝 置。本發(fā)明還涉及一種限流電^各。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的適用于功率IC的限流電^各主要是通過感應(yīng)輸出功率晶 體管的電流，并將感應(yīng)到的電流轉(zhuǎn)換為電壓。當(dāng)發(fā)生過電流(over current)現(xiàn)象或是超載現(xiàn)象(over load)時(shí)，通過比較器比較該電 壓與預(yù)設(shè)的參考電壓以產(chǎn)生回授信號來控制輸出功率晶體管的柵 極電壓。通過控制輸出功率晶體管的柵極電壓來達(dá)到限制電流的目 的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的為提供一種結(jié)構(gòu)筒單且可降低溫度與工藝對晶 體管的影響的限流電^各。
本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例4是供一種具有限流電^各的電子裝置，包括 功率晶體管、第二晶體管、壓降控制單元、電流復(fù)制電路以及緩沖 裝置。該功率晶體管，具有源才及、漏極以及沖冊才及，其中該漏一及耦接 電子裝置，該源極耦接電壓源。該第二晶體管，具有第二源極、第 二漏才及以及第二斥冊才及，其中該第二漏才及通過電流源耦接地電位，該 第二柵極耦接該功率晶體管的柵極。該壓降控制單元，具有第一端與第二端，其中該第一端沖矣收第一電壓，該第二端井禹沖妄該第二源才及， 壓降控制單元調(diào)整致能限流電路所需的第二電位差，相等于功率晶 體管輸出電流等于限電流值時(shí)的源才及電位與^冊才及電位的第一電位 差。第二電位差相等于第二晶體管的柵極電位與該第一電壓的電位 差。該電流復(fù)制電^各，井禹4妻該電壓源，具有第一電流$命出端與第二 電流輸出端，耦接該功率晶體管的柵極與該第二柵極。該緩沖裝置， 耦4妻該第 一 電流豐命出端與該地電位。
所述具有限流電路的電子裝置中的該壓降控制單元包括第一 電阻，具有第一端與第二端，其中，該第一端井禹4妻于該第一電壓； 以及第一二極管，耦*接該第 一 電阻的第二端與該第二晶體管的源極。
所述具有限流電路的電子裝置中的該第一 二極管由晶體管所 形成。
所述具有限流電路的電子裝置中的還包括第二二極管，耦接在 該第一二極管與該第二晶體管之間。
在所述具有限流電路的電子裝置中，該緩沖裝置還包括第四 晶體管，包括第四源極、第四漏極以及第四一冊才及，其中該第四一冊才及 耦4妄該第二漏才及，該第四漏才及井禺沖妾該第一電流l敘出端；第二電阻， 具有第一端與第二端，該第一端津禹"t妻該第四柵-4及；以及第一電容津禺 4姿該第二電阻與該;也電位之間。
所述具有限流電^各的電子裝置中的該功率晶體管的寬長比才艮 據(jù)該電子裝置的最大負(fù)載電流所決定。
在所述具有限流電^各的電子裝置中，當(dāng)該限流電贈4皮致能時(shí)， 該電流復(fù)制電路對該功率晶體管的柵極充電，使流經(jīng)該功率晶體管 的電流為該電子裝置的該限電流<直。本發(fā)明的另 一實(shí)施例提供一種具有限流電路的電子裝置，包括 功率晶體管以及限流電路。該功率晶體管的寬長比是根據(jù)該電子裝 置的最大負(fù)載電流所決定的。該限流電路還包括第二晶體管以及壓 降控制單元。該第二晶體管，具有第二源極、第二漏極以及第二柵
極，其中該第二漏極耦接電流源，該第二柵極耦接該功率晶體管的 柵極。該壓降控制單元，具有第一端與第二端，其中該第一端接收 第一電壓，該第二端耦接該第二源極，該壓降控制單元調(diào)整致能限 流電^^所需的第二電位差，相等于功率晶體管輸出電流等于限電流 值時(shí)的源極電位與柵極電位的第一電位差。第二電位差相等于第二 晶體管的棚-極電位與該第 一 電壓的電位差。
所述具有限流電^^的電子裝置中的該電流限制裝置還包"^舌電 流復(fù)制電^各，耦接電壓源，具有第一電流輸出端與第二電流輸出端， 耦接該功率晶體管的柵極與該第二柵極；以及緩沖裝置，耦接該第 一電力tl命出端與i亥i也電4立。
所述具有限流電路的電子裝置中的該緩沖裝置還包括第四晶 體管，包4舌第四源4及、第四漏4及以及第四柵4及，其中該第四一冊才及誄禺 沖妾該第二漏才及，該第四漏才及岸禹4妄該第一電流llr出端；第二電阻，具 有第一端與第二端，該第一端耦接該第四柵極；以及第一電容耦接 該第二電阻與該i也電^f立之間。
所述具有限流電路的電子裝置中的該壓降控制單元包括第一 電阻，具有第一端與第二端，其中該第一端耦4妻于該第一電壓；以 及第一二極管，耦接該第 一 電阻的第二端與該第二晶體管的源極。
所述具有限流電路的電子裝置還包括第二二極管，耦接在該第 一二極管與該第二晶體管之間。所述具有限流電^各的電子裝置中該壓降控制單元包括第 一 電 阻，具有第一端與第二端，其中該第一端耦接第一電壓；第三晶體 管，具有第三源極、第三漏極以及第三柵極，其中該第三源極耦接 該第一電阻的第二端，該第三漏一及庫馬4妄該第三一冊才及。
所述具有限流電^各的電子裝置還包括第二二才及管，耦4妻在該第 三晶體管與該第二晶體管之間。
在所述具有限流電路的電子裝置中，當(dāng)該限流電路被致能時(shí)， 該電流4竟電^各對該功率晶體管的4冊才及充電，4吏流經(jīng)該功率晶體管的 電流為該電子裝置的該限電流<直。
本發(fā)明的另一實(shí)施例-提供一種限流電路，耦4妾功率晶體管，該 限流電路包括第二晶體管、壓降控制單元以及電流復(fù)制電路。第二 晶體管，具有第二源極、第二漏極以及第二柵極，其中該第二漏極 通過電流源耦接地電位，該第二柵-才及耦4妾該功率晶體管的棚-才及。壓 降控制單元，具有第一端與第二端，其中該第一端接收第一電壓， 該第二端耦接該第二源極。電流復(fù)制電路，耦接該電壓源，具有第
一電流llr出端，耦4妄1￡沖裝置與第二電流輸出端，耦接該第二4冊才及。 當(dāng)該功率晶體管的沖冊源才及電壓大于致能限流電^各所需的第二電位 差時(shí)，該電流復(fù)制電路被致能，并提升該功率晶體管的柵極的電壓， 使流經(jīng)該功率晶體管的電流為限電流值。
所述限流電^各中的該壓降控制單元包4舌第一電阻，具有第一 端與第二端，其中該第一端耦^妾于該第一電壓；以及第一二才及管， l禺4妻該第 一電阻的第二端與該第二晶體管的源才及。
所述限流電路中還包括第二二極管，耦接在該第一二極管與該 第二晶體管之間。
8所述限流電路中還包括緩沖裝置，包括第四晶體管，包括第 四源才及、第四漏才及以及第四棚^及，其中該第四柵-才及耦4姿該第二漏才及，
該第四漏才及庫禹4妻該第一電;;危f敘出端；第二電阻，具有第一端與第二 端，該第一端耦接該第四4冊纟及；以及第一電容耦4妄該第二電阻與該 i也電^立之間。


圖1為根據(jù)本發(fā)明的一種具有限流電路的電子裝置的一個(gè)實(shí)施 例的示意圖。
圖2為根據(jù)本發(fā)明的一種具有限流電路的電子裝置的一個(gè)實(shí)施 例的示意圖。
圖3為根據(jù)本發(fā)明的一種具有限流電路的電子裝置的另一實(shí)施 例的示意圖。
具體實(shí)施例方式
圖1為根據(jù)本發(fā)明的一種具有限流電路的電子裝置的一個(gè)實(shí)施 例的示意圖。在本實(shí)施例中，主控制單元14為電子裝置11的一部 分，用以才艮據(jù)電子裝置11所需的電流大小，控制功率晶體管Ml 的柵極電壓。功率晶體管Ml,具有源極、漏極以及柵極，其中該 漏極耦接電子裝置ll，該源極耦接第一電壓。在本實(shí)施例中，功率 晶體管Ml和主控制單元14的組合可以為電源管理集成電^各 (integrated circuit, IC )、 4氐壓差纟H生矛急壓器(low dropout linear regulator, LDO )或是AB級力欠大器(class AB amplifier )。卩艮;克電 路12包括第二晶體管、壓降控制單元以及電流復(fù)制電路。第二晶 體管M2,具有第二源極、第二漏極以及第二柵極，其中該第二漏 才及通過電流源18庫禹4妄:地電<立，該第二4冊才及耦4秦該功率晶體管Ml 的才冊才及。壓降控制單元17，具有第一端與第二端，其中該第一端井禺
94妄第一電壓V1，該第二端耦接該第二源極。該壓降控制單元17用 以調(diào)整致能限流電路所需的第二電位差，大致相等于功率晶體管輸 出電流等于限電流值時(shí)的源才及電位與4冊才及電位的第一電位差。第二 電位差相等于第二晶體管的柵極電位與該第一電壓的電位差。在本
實(shí)施例中，壓降控制單元17包括一個(gè)或多個(gè)二極管。電流復(fù)制電 路15，井禺4姿第一電壓，具有第一電流車餘出端與第二電流車命出端，其 中該第二電流輸出端耦接該功率晶體管Ml的柵極與該第二柵極。 在本實(shí)施例中，主控制單元14為增加流經(jīng)功率晶體管Ml的電流， 會將功率晶體管Ml的柵極電位下拉。當(dāng)晶體管Ml的一冊極電位低 于預(yù)定電位或該第一電位差大于致能限流電^^斤需的第二電位差 時(shí)，電流復(fù)制電路15被致能且第二晶體管M2被導(dǎo)通。電流復(fù)制電 路15提升功率晶體管Ml的柵極的電壓，并與主控制單元14取得 平衡，使功率晶體管Ml的柵極電位VG維持預(yù)定值，這樣，流經(jīng) 功率晶體管M1的電流為預(yù)定的限電流Y直。
在本實(shí)施例中，會先根據(jù)本電子裝置所能負(fù)載的最大電流值， 來決定功率晶體管M1的寬長比(W/L)。當(dāng)該功率晶體管M1的4冊 源極電壓大于致能限流電路所需的第二電位差時(shí)，電流復(fù)制電路15 被致能且第二晶體管M2被導(dǎo)通。電流復(fù)制電路15提升功率晶體管 Ml的4冊纟及的電壓，并與主控制單元14達(dá)到平tf， 4吏流經(jīng)功率晶體 管M1的電流為預(yù)定的限電流<直。
圖2為才艮據(jù)本發(fā)明的一種具有限流電^各的電子裝置的一個(gè)實(shí)施 例的示意圖。功率晶體管Ml,具有源才及、漏4及以及4冊才及，其中該 漏才及耦4妻電子裝置21,該源4及耦4妻第一電壓VI。功率晶體管Ml 和主4空制單元23的《且合可以為電源管理集成電^各(integrated circuit, IC )、 ^f氐壓差纟戔寸生《t、壓器(low dropout linear regulator, LDO ) 或是AB級力文大器(class AB amplifier )。第二晶體管M2，具有第 二源極、第二漏極以及第二柵極，其中該第二漏極通過電流源24 耦4妻地電位，該第二棚-才及耦4妄該功率晶體管Ml的4冊才及。壓降控制單元22,具有第一端與第二端，其中該第一端專禹4妄第一電壓VI， 該第二端耦接該第二源極。該壓降控制單元22用以調(diào)整致能限流 電路所需的第二電位差，大致相等于功率晶體管輸出電流等于限電 流值時(shí)的源極電位與柵極電位的第一電位差。第二電位差相等于第 二晶體管的柵極電位與該第一電壓的電位差。在本實(shí)施例中，壓降 控制單元22可能包括至少一個(gè)電阻、負(fù)載元件或二極管，其中二 ^L管可以由晶體管所形成。第五晶體管M5,具有第五源才及、第五 漏極以及第五柵極，其中該第五源極耦接第一電壓，該第五漏極耦 4妻該第五纟冊纟及。第六晶體管M6，具有第六源一及、第六漏一及以及第 六柵-才及，其中該第六源才及耦接第一電壓，該第六漏才及耦4妻該功率晶 體管Ml的4冊才及與第二棚-才及，該第六4冊才及耦4妄該第五4冊才及。
電阻R2、第四晶體管M4與電容C1形成如圖1中的緩沖器16。 第四晶體管M4,包4舌第四源才及、第四漏才及以及第四棚-才及，其中該 第四棚-一及井禹4妻該第二漏纟及，該第四漏一及耦4妄該第五漏一及。電阻R2， 具有第一端與第二端，該第一端井禹4妻該第四4冊一及。電容Cl井禹4妻該 第二電阻的第二端與該地電位之間。在本實(shí)施例中，主控制單元23 為增加流經(jīng)功率晶體管Ml的電流，會將功率晶體管Ml的4冊才及電 位往下拉。當(dāng)晶體管M1的柵極電位低于預(yù)定電位或該第一電位差 大于致能限流電路所需的第二電位差時(shí)，第二晶體管M2被導(dǎo)通， 此時(shí)第四晶體管M4也凈皮導(dǎo)通。當(dāng)?shù)谒木w管M4 ,皮導(dǎo)通時(shí)，第五 晶體管M5的柵極被下拉到地電位而導(dǎo)通，使得第五晶體管M5與 第六晶體管M6所形成的電流鏡電路被致能。此時(shí)，當(dāng)功率晶體管 Ml的一冊才及的電壓因受到第六晶體管M6 一皮導(dǎo)通而才是高，且功率晶 體管Ml的4冊才及的電壓也同時(shí)受到主控制單元23控制，而最終功率 晶體管Ml的柵極的電壓會趨于平衡，使流經(jīng)該功率晶體管Ml的 電流為本電子裝置的限電流值。
圖3為根據(jù)本發(fā)明的一種具有限流電路的電子裝置的另一實(shí)施 例的示意圖。功率晶體管Ml,具有源才及、漏才及以及^冊才及，其中該漏才及耦接電子裝置31,該源極耦接第一電壓。在本實(shí)施例中，功率
晶體管Ml和主控制單元33的組合可以為電源管理集成電^各 (integrated circuit, IC )、 l氐壓差纟戔'l"生《t、壓器(low dropout linear regulator, LDO )或是AB級力文大器(class AB amplifier )。第二晶 體管M2,具有第二源極、第二漏極以及第二柵極，其中該第二漏 才及通過電流源32耦沖妻地電位，該第二柵-4及耦4姿該功率晶體管Ml 的斗冊才及。第一電阻Rl，具有第一端與第二端，其中該第一端庫禺4妄 于該第一電壓。第三晶體管M3,具有第三源極、第三漏4及以及第 三才冊才及，其中該第三源才及井馬4妻該第一電阻Rl的第二端，該第三漏 才及與該第三柵4及井禹4妄該第二源一及。第一電阻Rl與第三晶體管M3 用以調(diào)整該第二晶體管M2的柵極電位與該第一電壓的第二電位差 大至丈相等于該功率晶體管Ml的源4及電^立與4冊才及電^立的第一電4立 差。在本實(shí)施例中，還包括至少一個(gè)或多個(gè)第二二極管耦接在該第 三晶體管M3與該第二晶體管M2之間，該第二二極管也可以耦3妾 在第一二極管與第二晶體管M2之間，此處不再贅述。其中二極管 可以由晶體管所形成。
第五晶體管M5，具有第五源才及、第五漏才及以及第五棚4及，其 中該第五源極耦接第一電壓，該第五漏極耦接該第五柵極。第六晶 體管M6，具有第六源才及、第六漏才及以及第六4冊才及，其中該第六源 才及l(fā)馬4妾第一電壓，該第六漏才及耦4妾該功率晶體管Ml的棚-才及與第二 4冊極，該第六柵極耦接該第五棚-極。第一二極管，耦接該第一電阻 的第二端與該第二晶體管的源極。電阻R2、第四晶體管M4與電容 Cl形成如圖1中的纟爰沖器16。第四晶體管M4，包括第四源才及、第 四漏纟及以及第四柵4及，其中該第四柵4及耦4妻該第二漏極，該第四源 才及壽禹4妻該第五漏一及。電阻R2，具有第一端與第二端，該第一端誄禺 4妄該第四棚-才及。電容C1耦4妻該第二電阻的第二端與該地電位之間。 在本實(shí)施例中，主控制單元33包括控制器35以及比較器34。控制 器35接收控制信號Se以產(chǎn)生控制電壓Vc。比較器34根據(jù)參考電壓Vwf與該控制電壓Ve來控制功率晶體管Ml的4冊才及電壓VG。在
本實(shí)施例中，主控制單元33為增加流經(jīng)功率晶體管Ml的電流，會 ;)夸功率晶體管Ml的柵4及電^立下4立。
當(dāng)功率晶體管Ml的柵極電壓被通過主控制單元33下拉(pull down)至^氐于觸發(fā)點(diǎn)(trigger point)時(shí)，第二晶體管M2-皮導(dǎo)通， 此時(shí)第四晶體管M4也一皮導(dǎo)通。當(dāng)?shù)谒木w管M4 ^皮導(dǎo)通時(shí)，第五 晶體管M5的柵極被下拉而導(dǎo)通，使得第五晶體管M5與第六晶體 管M6所形成的電流4竟電鴻4皮至丈能。此時(shí)功率晶體管Ml的棚-4及的 電壓因受到第六晶體管M6導(dǎo)通而3是高，且功率晶體管M1的柵-才及 的電壓也同時(shí)受到主控制單元33控制，而最終功率晶體管Ml的沖冊 極的電壓會趨于平衡，使流經(jīng)該功率晶體管M1的電流為本電子裝 置的限電流4直。
雖然本發(fā)明已纟皮露上述具體實(shí)施例，4旦其4又為了易于i兌明本發(fā) 明的技術(shù)內(nèi)容，而并非將本發(fā)明狹義地限定于該實(shí)施例，任何所屬 技術(shù)領(lǐng)域普通4支術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，應(yīng)當(dāng)可 進(jìn)行一些變動與修改，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)根據(jù)所附權(quán)利要求 所限定的為準(zhǔn)。
主要組件符號"i兌明
11、 21、 31 電子裝置
12 限流電踏、
14、 23、 33 主控制單元
15 電流復(fù)制電^各
16 緩沖器17、 22 壓降4空制單元
18、 24、 32 電力充源 34 比較器 35 控制器。
權(quán)利要求
1.一種具有限流電路的電子裝置，包括功率晶體管，具有源極、漏極以及柵極，其中所述漏極耦接所述電子裝置，所述源極耦接電壓源；第二晶體管，具有第二源極、第二漏極以及第二柵極，其中所述第二漏極通過電流源耦接地電位，所述第二柵極耦接所述功率晶體管的柵極；壓降控制單元，具有第一端與第二端，其中所述第一端接收第一電壓，所述第二端耦接所述第二源極，所述壓降控制單元提供一壓降，使得所述第二晶體管的柵極電位與所述第一電壓的第二電位差為所述功率晶體管輸出電流值等于限電流值時(shí)，所述功率晶體管的源極電位與柵極電位的電位差；電流復(fù)制電路，耦接所述電壓源，具有第一電流輸出端與第二電流輸出端，耦接所述功率晶體管的柵極與所述第二柵極；緩沖裝置，耦接所述第一電流輸出端與所述地電位。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有限流電路的電子裝置，其中，所述 壓降4空制單元包4舌第一電阻，具有第一端與第二端，其中，所述第一端耦 4妄于所述第一電壓；以及第一二極管，耦接所述第一電阻的第二端與所述第二晶 體管的源才及。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的具有限流電路的電子裝置，其中，所述 第一二極管由晶體管所形成。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的具有限流電路的電子裝置，其中，還包括第二二極管，耦接在所述第一二極管與所述第二晶體管之間。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有限流電路的電子裝置，其中，所述 緩沖裝置還包括第四晶體管，包纟舌第四源;f及、第四漏一及以及第四棚-才及， 其中所述第四4冊才及耦4妻所述第二漏才及，所述第四漏才及耦4妄所述 第一電流豐俞出端；第二電阻，具有第一端與第二端，所述第一端耦接所述 第四4冊一及；以及第 一 電容耦接所述第二電阻與所述地電位之間。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有限流電路的電子裝置，其中，所述 功率晶體管的寬長比^^據(jù)所述電子裝置的最大負(fù)載電流所決定。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有限流電路的電子裝置，其中，當(dāng)所 述限流電路被致能時(shí)，所述電流復(fù)制電路對所述功率晶體管的 柵極充電，使流經(jīng)所述功率晶體管的電流為所述電子裝置的所 述限電流^直。
8. —種具有限流電^各的電子裝置，包4舌功率晶體管，具有源極、漏極以及柵極，其中所述漏極 耦接電子裝置，所述源極耦接電壓源；以及限流電^各，當(dāng)所述功率晶體管的源才及電^f立與柵-才及電^立的 第一電位差大于第二電位差時(shí)被致能，所述電路包括第二晶體管，具有第二源4及、第二漏極以及第二柵極， 其中所述第二漏4及耦4妄電流源，所述第二柵4及耦4姿所述功率晶體管的一冊一及；以及壓降控制單元，具有第一端與第二端，其中，所述第一 端接收第一電壓，所述第二端耦接所述第二源才及，所述壓降控 制單元提供一壓降，使所述第二晶體管的4冊極電位與所述第一 電壓的所述第二電位差為所述功率晶體管輸出電流值等于限 電流值時(shí)，所述功率晶體管的源才及電位與4冊才及電位的電位差。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的具有限流電路的電子裝置，其中，所述 電流限制裝置還包括電流復(fù)制電^各，井禹^妾電壓源，具有第一電;危^r出端與第二電流輸出端，耦接所述功率晶體管的片冊極與所述第二柵極； 以及緩沖裝置，耦4妄所述第一電流l俞出端與所述地電位。
10. —種限流電路，耦接功率晶體管，所述限流電路包括第二晶體管，具有第二源4及、第二漏一及以及第二4冊才及， 其中所述第二漏極通過電流源耦接地電位，所述第二柵極耦接 所述功率晶體管的柵極；壓降控制單元，具有第一端與第二端，其中所述第一端 接收第一電壓，所述第二端耦接所述第二源極，用以產(chǎn)生壓降，4吏所述第二晶體管的柵極電位與所述第一電壓的第二電位差 相等于所述功率晶體管輸出電流值等于限電流值時(shí)，所述功率 晶體管的源極電位與柵極電位的電位差；以及電;克復(fù)制電^各，津禺4妄所述電壓源，具有第一電^tllr出端， 耦4妄緩沖裝置與第二電流llr出端，耦4妄所述第二4冊才及，其中當(dāng) 所述功率晶體管的柵極電壓低于預(yù)定值時(shí)，所述第二晶體管被導(dǎo)通，且所述電流復(fù)制電路調(diào)整所述功率晶體管的^冊極電壓， 使流經(jīng)所述功率晶體管的電流為所述限電流值。
全文摘要
本發(fā)明提供一種具有限流電路的電子裝置，包括功率晶體管以及電流限制裝置，其中該功率晶體管的寬長比是根據(jù)該電子裝置的最大負(fù)載電流所決定的。該電流限制裝置還包括第二晶體管以及壓降控制單元。壓降控制單元調(diào)整致能限流電路所需的第二電位差，相等于功率晶體管輸出電流等于限電流值時(shí)的源極電位與柵極電位的第一電位差。第二電位差相等于第二晶體管的柵極電位與該第一電壓的電位差。本發(fā)明還提供了一種限流電路。
文檔編號G05F1/56GK101551688SQ20081008984
公開日2009年10月7日 申請日期2008年4月3日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月3日
發(fā)明者楊永祥, 蔡宗良 申請人:瑞鼎科技股份有限公司