專利名稱：電壓調(diào)整器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電壓調(diào)整器(Voltage Regulator)，特別是涉及ー種具有折回型過電流保護電路的電壓調(diào)整器。
背景技術(shù)：
具有過電流保護電路的電壓調(diào)整器(Voltage Regulator)可以在輸出電流超過ー 過電流數(shù)值(overcurrent value)吋，限制輸出電流以避免電壓調(diào)整器被燒壞。而具有折回型過電流保護電路的電壓調(diào)整器，除了可以限制輸出電流超過過電流數(shù)值之外，于輸出電壓降低時也可同時降低輸出電流。因此，可以防止電壓調(diào)整器被燒壞，同時因具有輸出電流折回型的特點，可以使電壓調(diào)整器的消耗功率降低，達到省電的目的。請參照圖IA與圖1B，其所繪示為現(xiàn)有下垂式過電流保護電路(droopingtype overcurrent protection circuit)電壓調(diào)整器及其輸出電壓與輸出電流關(guān)系圖。其中， 定電壓提供電路(constant voltage power circuit)包括ー參考電壓10、一輸出晶體管 12、一誤差放大器11、電阻13與電阻14。串接于輸出電壓(Vout)與接地電壓之間的電阻13與電阻14組成一分壓電路。 因此節(jié)點A的電壓值為Va，其比例于輸出電壓(Vout)，并且節(jié)點A的電壓值Va作為回授信號(feedback signal)輸入誤差放大器11。而誤差放大器11，用來放大參考電壓10與電壓值Va之間的差值電壓(difference voltage)，因此誤差放大器11輸出端即可產(chǎn)生放大的差值電壓并控制輸出晶體管12，使得輸出電壓(Vout)維持在固定值。以下詳細介紹其エ 作原理。于正常運作時，節(jié)點A的電壓值Va會接近于參考電壓10。當(dāng)電壓值Va小于參考電壓10吋，放大的差值電壓會減小(decrease)，造成輸出晶體管12的柵扱-源極電壓增大以及接通電阻(on resistance)降低，因此輸出電壓(Vout)就會増大。反之，當(dāng)電壓值 Va大于參考電壓10吋，放大的差值電壓會増大(increase)，輸出晶體管12的接通電阻隨之増大，造成輸出電壓(Vout)降低。因此利用電壓值Va作為回授信號，并輸入誤差放大器 11即可控制定電壓提供電路產(chǎn)生固定的輸出電壓(Vout)。為了防止流經(jīng)輸出晶體管12的輸出電流過大，通常電壓調(diào)整器會増加一個過電流保護電路。如圖IA所示，過電流保護電路包括晶體管15、電阻16、晶體管17、電阻18、 晶體管19。由圖IA可知，輸出晶體管12與晶體管15柵極電相互連接，因此流經(jīng)晶體管15的電流與輸出電流之間會有一固定比例，此固定比例是根據(jù)晶體管15與輸出晶體管12之間的尺寸(size)來決定。很明顯地，當(dāng)負載電阻20的電阻值降低會使得輸出電流増加。而當(dāng)輸出電流越高吋，流經(jīng)電阻16的電流也越高，亦即晶體管17的柵極電壓也越大。當(dāng)輸出電流到達過電流數(shù)值時，晶體管17的柵極電壓大于閾值電壓(threshold voltage)使得晶體管17開啟(turn on)，并使電阻18有電流通過。因此，晶體管19就會被開啟而使輸出晶體管12的柵極電壓増大，進而關(guān)閉(turnoff)輸出晶體管12，使定電壓提供電路的輸出電壓(Vout)減小，而形成過電流保護機制。如圖IB所示，當(dāng)輸出電流到達過電流數(shù)值時，過電流保護電路會啟動(enable)并且快速地降低輸出電壓(Vout)。由圖IB可知，于輸出電壓(Vout)降低吋，輸出電流還是很大。此種過電流保護電路即稱之為下垂式過電流保護電路。美國專利號碼US7233462掲示了ー種具有折回型過電流保護電路的電壓調(diào)整器。 請參照圖2A與圖2B，其所繪示為現(xiàn)有的具有折回型過電流保護電路的電壓調(diào)整器及其輸出電壓與輸出電流關(guān)系圖。與圖IA的過電流保護電路相較，圖2A的過電流保護電路還增加了晶體管1、晶體管2與晶體管3。其中，晶體管2的柵極與漏極連接，晶體管2的柵極與晶體管1的漏極連接，晶體管1的柵極連接至節(jié)點A，晶體管1的源極連接至接地端，晶體管3的柵極與晶體管 2的柵極連接，晶體管3的漏極與晶體管17的漏極以及晶體管19的柵極連接。其中，晶體管2與晶體管3形成電流鏡。當(dāng)定電壓提供電路的輸出電壓Vout正常吋，節(jié)點A的電壓值Va大于晶體管1的閾值電壓而使晶體管1開啟而產(chǎn)生電流，此電流會流經(jīng)晶體管2。同時，則晶體管3亦會產(chǎn)生與之相等大小的電流。當(dāng)負載發(fā)生短路現(xiàn)象吋，會使輸出電壓Vout降低且輸出電流増大，造成流經(jīng)晶體管15的電流也增大而電壓值Va降低。因此，而流經(jīng)電阻16的電流也會隨之增加，使得晶體管17柵極電壓升高。很明顯地，當(dāng)晶體管17柵極電壓到達閾值電壓時，晶體管17就會被開啟。當(dāng)晶體管17被啟動時產(chǎn)生的電流超過流經(jīng)晶體管3的電流吋，晶體管19的柵極電壓會降低而造成輸出晶體管12的柵極電壓増大，因此過電流保護電路就可限制輸出電流的大小。換句話說，當(dāng)過電流保護機制運作吋，輸出電壓會減小造成晶體管1的柵極電壓 (電壓值Va)減小，所以流經(jīng)晶體管2的電流也會受到抑制，而晶體管3因與晶體管2為形成電流鏡，流經(jīng)晶體管3的電流亦會受到抑制。請參照圖2B中曲線I，當(dāng)短路情形發(fā)生且輸出電流到達過電流數(shù)值時，輸出電流會隨輸出電壓減小而降低，因此形成了具有折回型(fold back)的過電流保護電路。然而，由于半導(dǎo)體エ藝的偏移(deviation)，常常會造成電阻13、電阻14、電阻16 的實際電阻值與設(shè)計的電阻值之間有很大的差異。由于電阻13與電阻14為一分壓電路， 雖然無法獲得準確的電阻值，但是電阻13與電阻14之間的比例關(guān)系并不會隨著工藝偏移而改變，因此エ藝偏移對于分壓電路來說影響并不大。而電阻16的電阻值對于整個過電流保護電路的影響就會非常大。由于電阻16的壓降(voltage drop)是用來控制電流保護電路的啟動與否，當(dāng)電阻16的實際電阻值較設(shè)計的電阻值還大吋，電壓調(diào)整器的輸出電壓與輸出電流的曲線可能會變成曲線II ；反之， 當(dāng)電阻16的實際電阻值較設(shè)計的電阻值還小吋，電壓調(diào)整器的輸出電壓與輸出電流的曲線可能會變成曲線III。換句話說，電阻值16的電阻值的變化會造成過電流保護電路的啟動時機不同，而電壓調(diào)整器的輸出電壓與輸出電流的曲線可能會在曲線II與曲線III之間變化。如此，會造成電壓調(diào)整器應(yīng)用上的問題。美國專利號碼US7183755也掲示其他具有折回型過電流保護電路的電壓調(diào)整器。
5請參照圖3，其所繪示為現(xiàn)有的另一具有折回型過電流保護電路的電壓調(diào)整器。其中，具有折回型過電流保護電路的電壓調(diào)整器100包括定電壓提供電路101與過電流保護電路102。定電壓提供電路101包括一參考電壓111、一輸出晶體管M101、一誤差放大器 AMP、電阻RlOl與電阻R102。串接于輸出電壓端(OUT)與接地電壓之間的電阻RlOl與電阻R102組成一分壓電路。因此，而其分壓值為VFB，其比例于輸出電壓(Vo)，并且將分壓值 VFB作為回授信號輸入誤差放大器AMP。而誤差放大器AMP，用來放大參考電壓111與分壓值VFB之間的差值電壓，因此誤差放大器AMP輸出端即可產(chǎn)生放大的差值電壓并控制輸出晶體管M101，使得輸出電壓(Vo)維持在固定值。過電流保護電路102包括有PMOS場效應(yīng)晶體管M102、M103、M106、M107，空乏型 (cbpletion-type) NMOS場效應(yīng)晶體管M104、M105，與電阻R103、偏壓電流源112、偏移電壓 (offset voltage,Vof) 0在輸出電流(io)小于過電流保護電路102的過電流數(shù)值時，晶體管M102的漏極電流相對比較小并且流經(jīng)電阻R103。因此，晶體管M105柵極電壓無法開啟晶體管M105。此時，晶體管M105漏極電壓幾乎等于輸入電壓(Vin)，造成晶體管M103無法開啟，此時過電流保護電路102不會啟動。當(dāng)輸出電流(io)大于過電流數(shù)值時，過電流保護電路102啟動。此時，電阻R103 的跨壓大于晶體管M105的閾值電壓并造成晶體管M105開啟。而晶體管M105的漏極電壓下降將使晶體管M103導(dǎo)通，進而造成晶體管MlOl的柵極電壓上升，因此流出輸出晶體管MlOl 的電流就會降低，輸出電壓也會將低，達到過電流保護的功能。同理，電阻R103的壓降是用來控制過電流保護電路102的啟動與否。但由于エ藝偏移會導(dǎo)致電阻R103的誤差，所以將無法確定過電流數(shù)值，亦即無法確定過電流保護電路 102的啟動時機，并進而造成電壓調(diào)整器應(yīng)用上的問題。請參照圖4，其所繪示為現(xiàn)有的另一具有折回型過電流保護電路的電壓調(diào)整器。其中，具有折回型過電流保護電路的電壓調(diào)整器200包括定電壓提供電路220與過電流保護電路230 ο定電壓提供電路220包括ー參考電壓211、ー輸出晶體管Ml、一誤差放大器Al、 電阻Rl與電阻R2。串接于輸出電壓端(OUT)與接地電壓之間的電阻Rl與電阻R2組成一分壓電路。因此，而其分壓值為VFB，其比例于輸出電壓(Vo)，并且將分壓值VFB作為回授信號輸入誤差放大器Al。而誤差放大器Al，用來放大參考電壓211與分壓值VFB之間的差值電壓，因此誤差放大器Al輸出端即可產(chǎn)生放大的差值電壓并控制輸出晶體管M1，使得輸出電壓(Vo)維持在固定值。過電流保護電路230包括有PMOS場效應(yīng)晶體管M2、M3、M5、M6以及NMOS場效應(yīng)晶體管114、] 7、]\18，與電阻1 3、1 4、偏壓電流源212、偏移電壓(Vof)。其中，M5、M6、M7、M8， 偏壓電流源212、偏移電壓(Vof)形成一差動放大器(differential amplifier)A2。在輸出電流(io)小于過電流保護電路230的過電流數(shù)值時，晶體管M2的漏極電流相對比較小并且流經(jīng)電阻R3。因此，晶體管M6柵極電壓可開啟晶體管M6，并且晶體管M5 關(guān)閉。此時，晶體管M5漏極電壓幾乎等于接地電壓，造成晶體管M4無法開啟，并且晶體管 M3柵極電壓等于輸入電壓(Vin)，此時過電流保護電路230不會啟動。當(dāng)輸出電流(io)大于過電流數(shù)值時，過電流保護電路230啟動。此時，電阻R3的跨壓會造成晶體管M6關(guān)閉且晶體管M5開啟。由于晶體管M7與晶體管M4形成ー電流鏡，并且同時開啟，因此使得晶體管M3開啟，使得晶體管Ml的柵極電壓會趨近于輸入電壓(Vin)， 因此流出輸出晶體管Ml的電流就會降低，輸出電壓也會降低，達到過電流保護的功能。同理，電阻R3的壓降是用來控制過電流保護電路230的啟動與否。但由于エ藝偏移會導(dǎo)致電阻R3的誤差，所以將無法確定過電流數(shù)值，亦即無法確定過電流保護電路230 的啟動時機，并進而造成電壓調(diào)整器應(yīng)用上的問題。因此，提供一具有折回型過電流保護電路的電壓調(diào)整器與改進現(xiàn)有的半導(dǎo)體エ藝的偏移造成過電流數(shù)值不準確的問題，并同時可設(shè)定短路時電壓調(diào)整器的最小輸出電流即為本發(fā)明的主要目的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提出ー種具有折回型過電流保護電路的電壓調(diào)整器，其過電流數(shù)值將不會受到エ藝偏移的影響，且更利于電壓調(diào)整器的實際應(yīng)用。本發(fā)明提出ー種電壓調(diào)整器，包括一定電壓提供電路，包括一電壓輸出端，產(chǎn)生定值的一輸出電壓以及一輸出電流，其中該定電壓提供電路更可輸出一分壓電壓，該分壓電壓比例于該輸出電壓；以及ー過電流保護電路，包括一電流感測單元，可根據(jù)該輸出電流產(chǎn)生ー感測電流；一第一鏡射單元，具有一第一電流輸入端接收該感測電流，并具有一第 ー鏡射電流輸出端產(chǎn)生ー第一鏡射電流，其中該第一鏡射電流比例于該輸出電流；ー電壓轉(zhuǎn)電流単元，接收該分壓電壓并轉(zhuǎn)換為ー第一電流；一第二鏡射單元，具有一第二電流輸入端接收ー第二電流，并具有一第二鏡射電流輸出端產(chǎn)生ー第二鏡射電流，其中該第二鏡射電流比例于該第二電流，且該第二電流至少包括該第一電流；以及，一上拉單元，連接至該第一鏡射電流輸出端與該第二鏡射電流輸出端，井根據(jù)該第一鏡射電流與該第二鏡射電流的大小來控制該輸出電壓與該輸出電流。為了對本發(fā)明的上述及其他方面有更佳的了解，下文特舉較佳實施例，并結(jié)合附圖詳細說明如下。


藉由下列附圖及說明，將使得對本發(fā)明有更深入的了解圖IA與圖IB所繪示為現(xiàn)有的下垂式過電流保護電路電壓調(diào)整器及其輸出電壓與輸出電流關(guān)系圖。圖2A與圖2B所繪示為現(xiàn)有的具有折回型過電流保護電路的電壓調(diào)整器及其輸出電壓與輸出電流關(guān)系圖。圖3所繪示為現(xiàn)有的另一具有折回型過電流保護電路的電壓調(diào)整器。圖4所繪示為現(xiàn)有的另一具有折回型過電流保護電路的電壓調(diào)整器。圖5A所繪示為本發(fā)明具有折回型過電流保護電路的電壓調(diào)整器的第一實施例。第5B與圖5C所繪示為本發(fā)明第一實施例的輸出電壓與輸出電流關(guān)系圖。圖6A所繪示為本發(fā)明具有折回型過電流保護電路的電壓調(diào)整器的第二實施例。圖6B與圖6C所繪示為本發(fā)明第二實施例的輸出電壓與輸出電流關(guān)系圖。圖7所示為另ー電壓轉(zhuǎn)電流單元。圖8所示為另ー第一鏡射單元。
附圖符號說明
本發(fā)明附圖中所包含的各元件列示如下
10參考電壓11誤差放大器
12、15、17、19 晶體管13、14、16、18、20 電阻
1、2、3晶體管100電壓調(diào)整器
101定電壓提供電路103過電流保護電路
111參考電壓112偏壓電流源
200電壓調(diào)整器211參考電壓
212偏壓電流源220定電壓提供電路
230過電流保護電路300定電壓提供電路
330、335過電流保護電路320誤差放大器
340電流感測單元350第一鏡射單元
352差動放大器360電壓轉(zhuǎn)電流單元
362差動放大器370定電流提供単元
375定電流提供単元378鎖存器
380第二鏡射單元390上拉單元
具體實施例方式請參照圖5A，其所繪示為本發(fā)明具有折回型過電流保護電路的電壓調(diào)整器的第一實施例。其中，本發(fā)明的具有折回型過電流保護電路的電壓調(diào)整器包括一定電壓提供電路 300與一過電流保護電路330。定電壓提供電路300包括一參考電壓Vref、一輸出晶體管Po、一誤差放大器 320、第一電阻Rl與第二電阻R2。串接于輸出電壓(Vo)與接地電壓之間的第一電阻Rl與第二電阻R2組成一分壓電路，以產(chǎn)生一分壓電壓VFB，其比例于輸出電壓(Vo)。此分壓電壓 VFB作為回授信號輸入誤差放大器320的正輸入端。而誤差放大器320的負輸入端接收參考電壓Vref，因此誤差放大器320可放大參考電壓Vref與分壓電壓VFB之間的差值電壓。 輸出晶體管Po柵極連接至誤差放大器320輸出端，源極連接至電源電壓Vcc，漏極連接至電壓輸出端Vo。所以誤差放大器320輸出端即可控制輸出晶體管Po，使得輸出電壓(Vo)維持在固定值。以下詳細介紹其工作原理。于正常運作吋，分壓電壓VFB會接近于參考電壓Vref。當(dāng)分壓電壓VFB略小于參考電壓Vref吋，放大的差值電壓會減小(decrease)，造成輸出晶體管Po的柵極-源極電壓増大及接通電阻(on resistance)降低，因此輸出電壓(Vo)就會増大。反之，當(dāng)分壓電壓 VFB略大于參考電壓Vref吋，放大的差值電壓會増大(increase)，輸出晶體管Po的接通電阻隨之増大，造成輸出電壓(Vo)降低。而利用分壓電壓VFB作為回授信號，并輸入誤差放大器320即可以控制定電壓提供電路300的輸出電壓(Vo)為一定值。再者，本發(fā)明的過電流保護電路330包括ー電流感測單元(currentsensing unit);340、一第一鏡射單元(mirroring unit) ；350、一第二鏡射單元380、一定電流提供單7Π (,constant current providing unit) 370、電 Jif^ 電、/ノ免單兀(voltage-to-current converting unit) 360、上拉單元(pull up unit)390。而細部電路以及連接關(guān)系如下
電流感測單元340根據(jù)輸出電流io產(chǎn)生ー感測電流(sensing current，is)，此感測電流is比例于輸出電流io。再者，電流感測單元340包括一晶體管P1，其柵極連接至誤差放大器320輸出端，源極連接至電源電壓Vcc，漏極可產(chǎn)生感測電流is。由于輸出晶體管 Po與晶體管Pl柵極電相互連接，因此感測電流is與輸出電流io之間會有一固定比例，此固定比例系根據(jù)晶體管Pl與輸出晶體管Po之間的尺寸(size)來決定。舉例來說，is = PlX io，其中pi為ー第一比例值。第一鏡射單元350，具有一第一電流輸入端，連接至電流感測單元340以接收感測電流is，并且具有一第一鏡射電流輸出端用以產(chǎn)生一第一鏡射電流(mirroring current, iml)。再者，第一鏡射單元350包括一晶體管m與晶體管N2。晶體管m漏極為該第一電流輸入端并且連接至晶體管W柵極，源極連接至接地端；晶體管N2漏極為該第一鏡射電流輸出端，柵極連接至晶體管W柵極，源極連接至接地端。其中，感測電流is與第一鏡射電流iml之間會有一固定比例，此固定比例是根據(jù)晶體管m與晶體管N2之間的尺寸(size) 來決定。舉例來說，iml = p2Xis，其中p2為ー第二比例值。因此，輸出電流io與第一鏡射電流iml之間的關(guān)系為iml = p2XplXio。電壓轉(zhuǎn)電流單元360接收分壓電壓VFB并轉(zhuǎn)換為ー第一電流il。電壓轉(zhuǎn)電流單元 360包括晶體管N3，柵極接收分壓電壓VFB，漏極產(chǎn)生第一電流，源極連接至接地端。定電流提供単元370包括一定電流源可提供一定電流ib。定電流提供単元370所提供的定電流ib可在電壓調(diào)整器啟動(start up)吋，防止輸出電流變化io過大所設(shè)定的一啟動電流限制(start-up current limit)。再者，此定電流ib還可作為電壓調(diào)整器發(fā)生短路時輸出電流io的最小限制電流(minimumcurrent limit)。第二鏡射單元380，具有一第二電流輸入端，連接至電壓轉(zhuǎn)電流單元360與定電流提供単元370以接收一第二電流i2，并且具有一第二鏡射電流輸出端用以產(chǎn)生一第二鏡射電流im2。其中，第二電流i2等于第一電流il加上定電流ib。再者，第二鏡射單元380包括一晶體管P2與晶體管P3。晶體管P2漏極為該第二電流輸入端并且連接至晶體管P2柵扱，源極連接至電源電壓Vcc ；晶體管P3漏極為該第二鏡射電流輸出端，柵極連接至晶體管 P2柵極，源極連接至電源電壓Vcc。其中，第二電流i2與第二鏡射電流im2之間會有一固定比例，此固定比例是根據(jù)晶體管P2與晶體管P3之間的尺寸(size)來決定。舉例來說，iffl2 = p3Xi2，其中p3為ー第三比例值。因此，第二電流i2與第二鏡射電流im2之間的關(guān)系為 im2 = p3Xi2。上拉單元390連接至第一鏡射電流輸出端與第二鏡射電流輸出端，并根據(jù)第一鏡射電流iml與第二鏡射電流im2的大小來決定是否啟動上拉單元390。上拉單元390包括一晶體管P4，柵極連接至第一鏡射電流輸出端與第二鏡射電流輸出端，源極連接至電源電壓 Vcc，漏極連接至誤差放大器320輸出端。舉例來說，當(dāng)?shù)谝荤R射電流iml小于第二鏡射電流 iffl2吋，上拉單元390不操作；反之，當(dāng)?shù)谝荤R射電流iml大于第二鏡射電流im2吋，上拉單元 390操作并將誤差放大器320輸出端上拉至電源電壓Vcc。根據(jù)本發(fā)明的第一實施例，當(dāng)電壓調(diào)整器正常運作時，定電流提供単元可提供一定電流ib，且分壓電壓VFB會控制電壓轉(zhuǎn)電流單元360穩(wěn)定的產(chǎn)生第一電流i 1。因此，第二電流i2即為第一電流il與定電流ib的總和。并且，第二鏡射單元380即可產(chǎn)生第二鏡射電流し。而此第二鏡射電流im2即作為過電流保護電路330啟動與否的閾值電流(thresholdcurrent)1苜號°再者，結(jié)合電流感測單元340以及第一鏡射單元350可知，第一鏡射電流iml系比例于輸出電流io。因此，經(jīng)過適當(dāng)?shù)脑O(shè)計，于輸出電流io尚未到達過電流數(shù)值時，第一鏡射電流iml小于第二鏡射電流im2，使得上拉單元390不操作；反之，于輸出電流io到達過電流數(shù)值時，第一鏡射電流iml大于第二鏡射電流im2，使得上拉單元390操作，并將誤差放大器 320輸出端上拉至電源電壓Vcc以關(guān)閉輸出晶體管Po。由圖5A可知，當(dāng)定電壓提供電路300的電壓輸出端Vo發(fā)生短路現(xiàn)象時，輸出電流 io就會増加，因此第一鏡射電流iml大于第二鏡射電流im2，并使得晶體管P4開啟，進而提高輸出晶體管Po的柵極電壓，使輸出電流io降低，達到折回型過電流保護的限制功能。再者， 于定電壓提供電路300的電壓輸出端Vo發(fā)生短路吋，分壓電壓VFB無法開啟晶體管N3，所以第一電流il為零。也就是說，當(dāng)定電壓提供電路300短路發(fā)生時的最小限制輸出電流就只剩下定電流ib，因此可根據(jù)定電流提供単元370輸出的定電流ib來作為定電壓提供電路 300的最小限制電流。圖5B與圖5C，其所繪示為本發(fā)明第一實施例的輸出電壓與輸出電流關(guān)系圖。如圖 5B所示，于時間點tl之前，輸出電流io漸增，輸出電壓Vo維持在一定值。于時間點tl吋， 輸出電流io到達過電流數(shù)值(或者發(fā)生短路)，輸出電壓Vo快速下降至零，且輸出電流io 則降至最小限制電流。如圖5C所示的輸出電壓與輸出電流關(guān)系可知，本發(fā)明的第一實施例中的過電流保護電路確實為具有折回型過電流保護電路。請參照圖6A，其所繪示為本發(fā)明具有折回型過電流保護電路的電壓調(diào)整器的第二實施例。其中，本發(fā)明的具有折回型過電流保護電路的電壓調(diào)整器包括一定電壓提供電路 300與一過電流保護電路335。第二實施例與第一實施例的差異在于定電流提供単元375。而第二實施例中的定電流提供単元375僅在電壓調(diào)整器啟動(start up)吋，設(shè)定的一啟動電流限制(start-up current limit)。并且，于定電壓提供電路300發(fā)生短路時輸出電流io可以降低至O。也就是說，電壓調(diào)整器的最小限制電流為O。電流提供単元375包括一定電流源、一鎖存器(latch) 378、一開關(guān)晶體管N4、與一第三電阻R3。鎖存器378具有一設(shè)定端(set，S)、一重置端(reset，R)、以及ー輸出端C。 而定電流源是根據(jù)鎖存器378輸出端C的信號來控制定電流源。其中，開關(guān)晶體管N4柵極接收分壓電壓VFB，漏極連接至鎖存器378的重置端R，源極連接至接地端。第三電阻R3連接于電源電壓Vcc以及鎖存器378的重置端R之間。鎖存器378是由而個與非門nandl、 nand2所組成。其中，第一與非門nandl的第一輸入端為設(shè)定端S，輸出端為鎖存器378的輸出端C ；第二與非門nandl的第一輸入端為重置端R，第二輸入端連接至第一與非門nandl 的輸出端，輸出端連接至第一與非門nandl的第二輸入端。其中，于電壓調(diào)整器啟動時，鎖存器378設(shè)定端S由邏輯低電平逐漸升高至邏輯高電平。此時，由于設(shè)定端S為邏輯低電平且重置端R為邏輯高電平(開關(guān)晶體管關(guān)閉)，因此輸出端C為邏輯高電平，使得電流提供単元375產(chǎn)生定電流ib，并且此定電流ib即為設(shè)定的啟動電流限制(start-up currentlimit)。當(dāng)電壓調(diào)整器正常運作時，鎖存器378設(shè)定端S已經(jīng)到達邏輯高電平，R為邏輯低電平(分壓電壓VFB控制開關(guān)晶體管開啟)，因此輸出端C為邏輯低電平，使得電流提供單元375不產(chǎn)生定電流ib，亦即此定電流ib等于0。因此，當(dāng)定電壓提供電路300的電壓輸出端Vo發(fā)生短路現(xiàn)象吋，定電壓提供電路300輸出電流io可以降低至0。圖6B與圖6C，其所繪示為本發(fā)明第二實施例的輸出電壓與輸出電流關(guān)系圖。如圖 6B所示，于時間點tl之前，輸出電流io漸增，輸出電壓Vo維持在一定值。于時間點tl吋， 輸出電流io到達過電流數(shù)值(或者發(fā)生短路)，輸出電壓Vo快速下降至零，且輸出電流io 也可降至O。如圖5C所示的輸出電壓與輸出電流關(guān)系可知，本發(fā)明的第二實施例中的過電流保護電路確實為具有折回型過電流保護電路。當(dāng)然，如果不考慮電壓調(diào)整器的啟動電流限制。則過電流保護電路330也可以不需要如圖5A的定電流提供単元370以及如圖6A的定電流提供単元375。再者，本發(fā)明的電壓轉(zhuǎn)電流單元360、第一鏡射單元350、第二鏡射單元380也可以利用其他電路元件來實現(xiàn)。如圖7所示的電壓轉(zhuǎn)電流單元360，包括一差動放大器362、一晶體管N5、第二電阻R2。其中，差動放大器362正輸入端接收分壓電壓VFB ；晶體管N5漏極產(chǎn)生第一電流i 1，柵極連接至差動放大器362的輸出端，源極連接至差動放大器362負輸入端。而第四電阻R4連接于晶體管N5源極與接地端之間。因此，可獲得il =VFB/R4。如圖8所示的第一鏡射單元350，包括一差動放大器352、一晶體管N6、晶體管 N7、晶體管N8。其中，晶體管N7漏極與柵極連接并作為第一電流輸入端以接收感測電流is， 源極連接至接地端；差動放大器352正輸入端連接至晶體管N7漏極；晶體管N6漏極作為第一鏡射電流輸出端以產(chǎn)生第一鏡射電流iml，柵極連接至差動放大器352的輸出端，源極連接至差動放大器352負輸入端；晶體管N8柵極連接至晶體管N7柵極，漏極連接至晶體管 N6源扱，源極連接至接地端。因此，感測電流is與第一鏡射電流iml之間也會有一固定比例關(guān)系。同理，第二鏡射單元380也可以利用類似的方式來實現(xiàn)，因此不再贅述。很明顯地，本發(fā)明所掲示的具有折回型過電流保護電路的電壓調(diào)整器，受到エ藝偏移的影響會大幅減小并且過電流數(shù)值將不會產(chǎn)生太大的誤差，更利于電壓調(diào)整器的實際應(yīng)用。綜上所述，雖然本發(fā)明已以較佳實施例掲示如上，然其并非用以限定本發(fā)明。本領(lǐng)域的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的前提下，可作各種的更動與潤飾。因此，本發(fā)明的保護范圍是以本發(fā)明的權(quán)利要求為準。
權(quán)利要求
1.一電壓調(diào)整器，包括一定電壓提供電路，包括一電壓輸出端，產(chǎn)生定值的ー輸出電壓以及一輸出電流，其中該定電壓提供電路更可輸出一分壓電壓，該分壓電壓比例于該輸出電壓；以及 ー過電流保護電路，包括ー電流感測單元，可根據(jù)該輸出電流產(chǎn)生一感測電流；一第一鏡射單元，具有一第一電流輸入端接收該感測電流，并具有一第一鏡射電流輸出端產(chǎn)生ー第一鏡射電流，其中該第一鏡射電流比例于該輸出電流； 一電壓轉(zhuǎn)電流單元，接收該分壓電壓并轉(zhuǎn)換為ー第一電流；一第二鏡射單元，具有一第二電流輸入端接收ー第二電流，并具有一第二鏡射電流輸出端產(chǎn)生ー第二鏡射電流，其中該第二鏡射電流比例于該第二電流，且該第二電流至少包括該第一電流；以及一上拉單元，連接至該第一鏡射電流輸出端與該第二鏡射電流輸出端，井根據(jù)該第一鏡射電流與該第二鏡射電流的大小來控制該輸出電壓與該輸出電流。
2.如權(quán)利要求1所述的電壓調(diào)整器，其中該定電壓提供電路包含 ー參考電壓源，用以產(chǎn)生ー參考電壓；一分壓電路，連接于該電壓輸出端與一接地端之間以產(chǎn)生該分壓電壓； 一誤差放大器，具有一負輸入端接收該參考電壓，一正輸入端接收該分壓電壓；以及一輸出晶體管，具有一柵極連接至該誤差放大器的ー輸出端，一源極連接至一電源電壓，ー漏極連接至該電壓輸出端。
3.如權(quán)利要求2所述的電壓調(diào)整器，其中該電流感測電路包含一第一P型晶體管，具有一柵極連接至該輸出晶體管的該柵扱，一源極連接至該電源電壓，以及ー漏極連接至該第一電流輸入端，并使得該感測電流比例于該輸出電流。
4.如權(quán)利要求2所述的電壓調(diào)整器，其中該第一鏡射單元包括一第一 N型晶體管，具有一漏極為該第一電流輸入端以接收該感測電流，一柵極連接至該第一 N型晶體管的該漏扱，一源極連接至該接地端；以及一第二 N型晶體管，具有一漏極為該第一鏡射電流輸出端以產(chǎn)生該第一鏡射電流，一柵極連接至該第一 N型晶體管的該柵扱，一源極連接至該接地端； 其中，該第一鏡射電流比例于該感測電流。
5.如權(quán)利要求2所述的電壓調(diào)整器，其中該電壓轉(zhuǎn)電流単元包括一第三N型晶體管， 具有ー柵極接收該分壓電壓，一源極連接至該接地端，一漏極連接至該第二電流輸入端并且產(chǎn)生該第一電流。
6.如權(quán)利要求2所述的電壓調(diào)整器，其中該第二鏡射單元包括一第二 P型晶體管，具有一漏極為該第二電流輸入端以接收該第二電流，一柵極連接至該第二 P型晶體管的該漏扱，一源極連接至該電源電壓；以及一第三P型晶體管，具有一漏極為該第二鏡射電流輸出端以產(chǎn)生該第二鏡射電流，一柵極連接至該第二 P型晶體管的該柵扱，一源極連接至該電源電壓； 其中，該第二鏡射電流比例于該第二電流。
7.如權(quán)利要求2所述的電壓調(diào)整器，其中該上拉単元包括一第四P型晶體管，具有ー柵極連接至該第一鏡射電流輸出端與該第二鏡射電流輸出端，一源極連接至該電源電壓，一漏極連接至該輸出晶體管的該柵扱。
8.如權(quán)利要求2所述的電壓調(diào)整器，其中該電壓轉(zhuǎn)電流単元包括 一第一差動放大器，具有一正輸入端接收該分壓電壓；一第五N型晶體管，具有一柵極連接至該差動放大器的ー輸出端，ー漏極產(chǎn)生該第一電流，一源極連接至該該差動放大器的一負輸入端；以及ー電阻，連接于該第五N型晶體管的該源極與該接地端之間。
9.如權(quán)利要求2所述的電壓調(diào)整器，其中該第一鏡射單元包括一第六N型晶體管，具有一漏極為該第一鏡射電流輸出端以產(chǎn)生該第一鏡射電流； 一第七N型晶體管，具有一漏極為該第一電流輸入端以接收該感測電流，一柵極連接至該第七N型晶體管的該漏極、一源極連接至該接地端；一第二差動放大器，具有一正輸入端連接至該第七N型晶體管的該漏扱，一負輸入端連接至該第六N型晶體管的一源扱，ー輸出端連接至該第六N型晶體管的ー柵極；以及一第八N型晶體管，具有一漏極連接至該第六N型晶體管的該源扱，一源極連接至該接地端，一柵極連接至該第七N型晶體管的該柵扱。
10.如權(quán)利要求1所述的電壓調(diào)整器，其中還包括ー電流提供單元以提供一定電流，且該電流提供單元連接至該第二電流輸入端使得該第二電流等于該第一電流加上該定電流。
11.如權(quán)利要求10所述的電壓調(diào)整器，其中該電流提供單元為一定電流源以提供該定電流。
12.如權(quán)利要求10所述的電壓調(diào)整器，其中該電流提供単元包括ー鎖存器，具有ー設(shè)定端、一重置端與ー輸出端；一定電流源，連接于該鎖存器的該輸出端，并根據(jù)該鎖存器的該輸出端所產(chǎn)生的ー邏輯電平產(chǎn)生該定電流；一開關(guān)晶體管，具有ー柵極接收該分壓電壓，一源極連接至該接地端；以及 ー電阻，連接于該開關(guān)晶體管的ー漏極與該電源電壓之間。
13.如權(quán)利要求1所述的電壓調(diào)整器，其中當(dāng)該第一鏡射電流大于該第二鏡射電流吋， 該輸出電流超過ー過電流數(shù)值，且該上拉單元控制該輸出晶體管降低該輸出電壓與該輸出電流。
全文摘要
本發(fā)明揭示一電壓調(diào)整器，包括一定電壓提供電路，可產(chǎn)生輸出電壓、分壓電壓以及輸出電流；以及，過電流保護電路，包括電流感測單元，根據(jù)輸出電流產(chǎn)生感測電流；第一鏡射單元，接收該感測電流，并產(chǎn)生一第一鏡射電流，其中該第一鏡射電流比例于該輸出電流；電壓轉(zhuǎn)電流單元，接收分壓電壓并轉(zhuǎn)換為第一電流；第二鏡射單元，接收第二電流，并產(chǎn)生一第二鏡射電流，其中第二鏡射電流比例于第二電流，且第二電流至少包括第一電流；以及，上拉單元，根據(jù)第一鏡射電流和第二鏡射電流的大小來控制輸出電壓與輸出電流。
文檔編號H02M1/32GK102594145SQ201110007870
公開日2012年7月18日 申請日期2011年1月14日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月14日
發(fā)明者陳企揚 申請人:智原科技股份有限公司