一種新型過流保護電路設計

圖4 “屏蔽”電路邏輯關系圖

　　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，分別對改進前后的過流保護電路進行仿真。根據功率管特定的需要，設定延時電路延遲時間tMAX 為20 μ s，最大幅值電流IMAX 為3A。

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

　　圖5（b）表示“中斷”模式在所有過流情況時都會關斷LDO。圖5（c）的“屏蔽”模式能屏蔽tMAX內的過流信號，但同時也屏蔽了過流幅值超過IMAX的電流信號，只有在過流持續作用時間大于tMAX 時，LDO 才被關斷。圖5（d）的“屏蔽+ 中斷”模式下，電路只在過流信號持續作用時間小于tMAX 而且幅值不超過IMAX 時屏蔽掉過流信號，對于其他超過ILIMIT的過流信號，都將中斷LDO 運行。通過比較圖5 的（b）、（c）和（d）曲線可以得到，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。傳統屏蔽電路都會在過流之后關斷LDO，我們希望在某些短時且小幅度過流信號下LDO 仍能正常運行。結果表明，設計后的過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 整體電路的瞬態響應

　　5 結論

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