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汽车空调控制器LDO 电路输出电源的简易保护电路设计，可以有效地提高电源的稳定性和安全性。
以下是一种可能的电路设计：
一、电路组成
该简易保护电路主要由电源开关管、滤波电容、限流电阻、过流保护元件和接地电阻组成。
二、工作原理
当汽车空调控制器需要LDO 电路输出电源时，电源开关管会被触发导通，电流通过电源开关管和限流电阻对滤波电容进行充电。
滤波电容的电压逐渐升高，通过LDO 电路产生稳定的电压输出。
同时，接地电阻可以将过大的电流泄放到地线中，防止电流过大导致电路故障。
三、保护功能
1. 过流保护：当LDO 电路输出电源出现异常，如负载过大或短路等情况时，电流会瞬间增大。
限流电阻能够快速反应，限制电流过大对电源的损害，同时通过控制电源开关管的导通时间，减小电流强度。
2. 短路保护：如果LDO 电路输出端出现短路，接地电阻可以将电流引入地线，防止电源过热损坏。
同时，短路时会产生较大的电压波动，电路中的过流保护元件会检测到这个波动并触发保护机制。
3. 滤波功能：滤波电容能够有效地滤除电源中的杂波，提高电源的稳定性。
四、注意事项
1. 电源开关管的选择要考虑到汽车空调控制器的功率需求和工作环境，确保开关管能够正常工作。
2. 限流电阻和接地电阻的参数要合理设置，既要保证保护功能的有效性，又要避免电阻过大导致电源损耗增加。
3. 电路中的所有元件都需要进行耐压和阻抗测试，确保电路的安全性和稳定性。
通过以上简易保护电路的设计和实施，可以有效提高汽车空调控制器LDO 电路输出电源的稳定性和安全性，延长设备的使用寿命。
一种新型过流保护电路的设计研究张娜娜梁齐（合肥工业大学，安徽合肥230009）摘要：本文提出的过流保护电路利用运算放大器虚短虚断的原理大大提高了对输出电流的采样精度，从而提高了电路的可靠性；并通过增加的折回电路，有效降低了LDO（Low Drop-Out）系统的过流关断功耗。
本电路基于TSMC 0.6μm CMOS 工艺设计，进行了应用于LDO的Spectra 仿真，结果表明该过流保护电路可靠性高、过流关断功耗低。
关键字：过流保护，LDO，可靠性，折回电路Design of a Novel Over-Current Protection CircuitZhang Nana , Liang Qi(Hefei University Of Technology , Hefei , Anhui 230009, China)Abstract : The over-current protection circuit described in this paper greatly improves the sampling precision of output current and heightens the reliability of the circuit by using the virtual-short and virtual-cutoff principle of operation amplifier . And more , It greatly reduces the over-current cutoff power dissipation of LDO（Low Drop-Out）by using a fold-back circuit . Based on TSMC 0.6μm CMOS process , the Spectra simulation result applied in LDO verifies that this over-current protection circuit has good reliability and low power dissipation .Key words : over-current , LDO（Low Drop-Out）, reliability, fold-back circuit1．引言随着电子技术的飞速发展，DC/DC变换器已广泛应用于各种移动电子系统中，如移动通信终端、便携式电脑、PDA等等。
![一种应用于LDO的过流保护电路[实用新型专利]](https://img.taocdn.com/s1/m/ef09279331b765ce04081406.png)
专利名称：一种应用于LDO的过流保护电路专利类型：实用新型专利
发明人：杨洁,彭侨,邹江,阳芝林
申请号：CN201420404374.5
申请日：20140721
公开号：CN204028740U
公开日：
20141217
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本实用新型公开了一种应用于LDO的过流保护电路，它包括LDO芯片，MOS管M1－
M9、MP1、MP2，保险电阻R1、R2、RF1、RF2，其中，所述的LDO芯片输出端分别连接MP1、M1、M2、M3、M4的栅极和MP2的漏极，M1的漏极连接M2的源极，M2的漏极连接M3的源极，M3的漏极连接M4的源极，M4的漏极连接M5的源极，M5的栅极、M8的栅极、M8的漏极、M7的漏极相连接，RF1的另一端连接RF2和LDO芯片的反馈输入负极。
本实用新型的有益效果是：当功率调整管电流增大到某一定值时，与LDO输出端相连的MOS管打开，抽取输出端电流，防止反馈支路电流过大，达到了过流保护的目的。
申请人：遵义师范学院
地址：563000 贵州省遵义市上海路830号
国籍：CN
代理机构：北京路浩知识产权代理有限公司
代理人：谷庆红
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![LDO的过冲保护电路及LDO[实用新型专利]](https://img.taocdn.com/s1/m/6da2ad04ef06eff9aef8941ea76e58fafab045c6.png)
(10)授权公告号 (45)授权公告日 2013.07.31C N 203102064 U (21)申请号 201320006939.X(22)申请日 2013.01.07G05F 1/569(2006.01)(73)专利权人上海华虹集成电路有限责任公司地址201203 上海市浦东新区碧波路572弄39号(72)发明人李霞(74)专利代理机构上海浦一知识产权代理有限公司 31211代理人戴广志(54)实用新型名称LDO 的过冲保护电路及LDO(57)摘要本实用新型公开了一种LDO 的过冲保护电路，包括：一RC 延迟电路和一上拉PMOS 晶体管；所述RC 延迟电路由第一PMOS 晶体管和一半导体电容组成；第一PMOS 晶体管的源极与电源电压相连接，其栅极接地，其漏极与半导体电容的一端和上拉PMOS 晶体管的栅极相连接；半导体电容的另一端接地；上拉PMOS 晶体管的源极与电源电压相连接，其漏极与低压差线性稳压器LDO 的功率PMOS 晶体管的栅极相连接。
本实用新型还公开了一种采用所述过冲保护电路的LDO 。
本实用新型可以对LDO 过快启动提供有效的过冲保护，且能有效节省芯片面积。
(51)Int.Cl.权利要求书1页 说明书3页 附图1页(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)实用新型专利权利要求书1页 说明书3页 附图1页(10)授权公告号CN 203102064 U*CN203102064U*1/1页1.一种低压差线性稳压器LDO 的过冲保护电路，其特征在于，包括：一RC 延迟电路和一上拉PMOS 晶体管；所述RC 延迟电路由第一PMOS 晶体管和一半导体电容组成；第一PMOS 晶体管的源极与电源电压相连接，其栅极接地，其漏极与半导体电容的一端和上拉PMOS 晶体管的栅极相连接；半导体电容的另一端接地；上拉PMOS 晶体管的源极与电源电压相连接，其漏极与低压差线性稳压器LDO 的功率PMOS 晶体管的栅极相连接。
![一种新型的LDO防倒灌电流电路[发明专利]](https://img.taocdn.com/s1/m/102eba2ea9114431b90d6c85ec3a87c240288a07.png)
(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 202110101595.X(22)申请日 2021.01.26(71)申请人 灿芯半导体（上海）有限公司地址 201203 上海市浦东新区中国(上海)自由贸易试验区张东路1158号礼德国际2号楼6楼(72)发明人 倪灿灿 (74)专利代理机构 苏州创策知识产权代理有限公司 32322代理人 颜海良(51)Int.Cl.G05F 1/571(2006.01)(54)发明名称一种新型的LDO防倒灌电流电路(57)摘要本发明提供了一种新型的LDO防倒灌电流电路，包括误差放大器EA、调整管MP、反馈电阻网络RA和RB、衬底电位选择电路BULK SEL以及负载电容CL和负载电阻RL；BULK SEL比较输入电压VIN与输出电压VOUT的大小，并输出两者中最大的电位作为衬底VPBULK的电位，当输出端电压高于输入电压时，能使得衬底寄生的二极管两端电位相等，从而消除正偏，避免了电流的倒灌以及调整管MP的损坏。
权利要求书1页 说明书3页 附图2页CN 112711291 A 2021.04.27C N 112711291A1.一种新型的LDO防倒灌电流电路，其特征在于：包括误差放大器EA、调整管MP、反馈电阻网络RA和RB、衬底电位选择电路BULK SEL以及负载电容CL和负载电阻RL；输入电压VIN与功率管MP的源极连接，功率管MP的漏极为输出电压VOUT；VOUT经反馈电阻网络RA和RB分压后得到的负反馈电压FB连接至误差放大器EA的反相输入端，误差放大器EA的同相输入端连接参考电压VREF；误差放大器EA的输出端与功率管MP的栅极连接，衬底电位选择电路BULK SEL与功率管MP的衬底连接，BULK SEL比较VIN与VOUT的大小，并输出两者中最大的电位作为衬底VPBULK的电位；误差放大器EA的电源电压为VPBULK；衬底电位选择电路BULK SEL包括电压比较器、波形整形电路以及电平选择电路；电压比较器对输入的VIN和VOUT进行比较，经波形整形电路整形后，再由电平选择电路选择两者中的最大电位作为VPBULK输出。
一种ldo过冲保护电路的制作方法下载提示：该文档是本店铺精心编制而成的，希望大家下载后，能够帮助大家解决实际问题。
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一种具有过温和短路保护的低压LDO设计O 引言随着电子技术的发展，尤其是目前便携式产品的迅速发展，电源IC发挥的作用越来越大，同时电子市场对电源管理IC的需求也越来越高。
电源电路的性能良好与否直接影响着整个电子产品的精度、稳定性和可靠性。
低压LDO需要有低压误差放大器和低压带隙，其中低压带隙同样需要低压运放。
在本文中采用特殊结构的低压运放，以免在增加电荷泵的同时，也增加了功耗和电荷泵波动对输出电压的影响。
但是采用低压运放也有缺点，这种结构的运放一般较为复杂，需要进行多级级联，并且需要增加复杂的补偿电路来确保整个电路的稳定性。
本文所设计的电路从总体上可划分为电压基准源(BANDGAP)，误差放大器(ERR-AMP)，过温保护电路(OTP)，短路保护电路(SHD)，使能控制和驱动模块(调整管、反馈网络、补偿元件)等几个模块组成，其中输出电容是外置元件，用于频率补偿及改善瞬态特性。
1 电路的设计与分析1．1 带隙基准电路在数字和模拟电路中，对基准电压源的要求越来越严格，他们必须对温度以及供电电压是不灵敏的，例如锁相环、存储系统以及模／数转换电路中的比较器等。
目前，这些电路都是通过CMOS技术来实现；相应的，带隙基准电路不仅要工作在低电压下，同时也要通过典型的数字CMOS技术来实现。
目前有两个主要的因数限制了低压基准源的实现，第一个是传统的带隙基准源的输出电压大约为1．25 V，因而其供给电压不可能低于这个值；第二个是基准电路中所使用的放大器的供给电压的大小以及共模电压输入范围都不能提低。
文献中的基准源采用了电流模型的方式，然而这个电路虽然有可能解决供电电压限制的难题却需要额外增加一个启动信号，并且它的器件必须是耗尽型的，这种工艺是无法用典型的BICMOS工艺来实现的；文献中分别采用衬底驱动及调节阈值电压的方法来降低供给电压，以实现低压基准源，但这些电路很容易受到噪声信号的影响，这些噪声是由于反馈信号通过衬底来传输而产生的。
为了保证LDO的温漂系数足够小，本文设计了一种对于LDO温漂系数校准的电路。
通过对芯片样品的测试和数据分析，设计的温漂校准电路具有很好的校准功能。
关键词：LDO；温漂；校准；电源管理作者：陆华明指导老师：李富华TSMC0.18 um CMOS process, this paper proposes a high performance LDO. The proposed LDO is simulated by spectre software . The simulation result shows as follows the power supply is 3V ; the output voltage is 1.8V; the drive capability is 300mA; the line regulation is less than 0.5%/mV; the load regulation is less than 0.5%/mA; and temperature drift coefficient is less than 10ppm/℃. This paper also proposes the circuit layout related with LDO’s circuit schematic at the same time.This paper proposes a kind of new circuit which could calibrate the temperature drift coefficient in order to make sure that the temperature drift coefficient is low enough . The result of the chip samples shows that the proposed circuit is well effective and practical. Key Words：LDO; Temperature drift; Calibration; Power managementWritten by: Lu HuamingSupervised by: Li Fuhua第二章 LDO基本概念.............................................................................................................2.1 LDO的定义...............................................................................................................2.2 LDO性能指标简介 ..................................................................................................2.2.1 线性/负载调整率............................................................................................2.2.2 压降电压........................................................................................................2.2.3 输出电压抖动 ...............................................................................................2.2.4 电流效率........................................................................................................2.2.5 输出噪声........................................................................................................2.2.6 电源抑制........................................................................................................2.2.7 温漂系数........................................................................................................ 第三章 LDO关键模块设计 ..................................................................................................3.1 基准电压 ..................................................................................................................第五章总结 .......................................................................................................................... 参考文献...................................................................................................................................谢.......................................................................................................................................随着便携式的电子产品例如个人数字助理、4G手机、平板电脑、数码相机、笔记本电脑等个人电子设备的日益的广泛应用，高画质的视频、音乐播放、多媒体数据流、更加清晰的显示以及更多的娱乐需求不断上升。
一种应用于LDO的温度保护电路设计
龙泳希;李伙生;段志奎;于昕梅
【期刊名称】《佛山科学技术学院学报(自然科学版)》
【年(卷),期】2024(42)1
【摘要】温度保护电路是LDO芯片的重要组成部分,能够保证LDO及其负载电路工作在安全温度区间内,避免温度过高而导致芯片损坏。
提出了一种应用于LDO的温度保护电路,使芯片工作温度过高时自动关闭供电通路。
所提出的温度保护电路利用双极晶体管基极-发射极电压的温度特性,当温度过高时将比较器状态翻转,输出控制信号控制调整管的栅极电压。
本电路采用SMIC 0.18μm CMOS工艺进行电路设计并用Spectre软件进行仿真验证,结果显示本电路能够实现130℃关断LDO,温度下降到105℃重启LDO恢复工作,温度迟滞为25℃,工艺角仿真结果显示该电路工艺稳定性良好。
【总页数】6页(P46-51)
【作者】龙泳希;李伙生;段志奎;于昕梅
【作者单位】佛山科学技术学院电子信息工程学院
【正文语种】中文
【中图分类】TM44
【相关文献】
1.一种应用于LDO的可编程电流限电路设计
2.应用于LDO稳压器的使能和过温保护电路设计
3.一种应用于LDO的高性能过温保护电路设计
4.一种高压、宽输入的LDO电路设计
5.一种基于有源滤波电路的高PSRR低噪声LDO电路设计
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第29卷 第1期2006年3月电子器件Chinese J ournal Of Elect ron DevicesVol.29 No.1Mar.2006收稿日期:2005204225作者简介:闫良海(19802),男,硕士研究生,主要研究方向为模拟电路的IP 设计,yanlianghai @ ;吴 金(19652),男,教授,主要从事模拟、数模混合集成电路等领域内的教学和科研工作,jwu @ ;庞 坚(19792),男,硕士研究生,主要研究方向为模拟电路设计;姚建楠(19542),男,副研究员,要从事半导体集成工艺和器件的研究。
Analysis and Design of Over 2Current and T emperature Protect for LDO CircuitYA N L i ang 2hai ,W U J i n ,PA N G J i an ,YA O J i an 2nan(W u x i B ranch of S out heast Universit y ,W ux i J iangsu 214028,China )Abstract :The increase of integration and power density make over 2current and over 2temperat ure protection circuit s necessary.Over 2current protection circuit s convert t he detecting current into t he gate voltage which cont rols t he switch FET.By t he temperat ure character of PN junction ’s conducting voltage ,over 2tempera 2t ure protection circuit s can invert t he comparator and p rotect t he whole chip.Several practical protection circuit s are presented.Based on CSMS 0.6μm mix signal mode CMOS p rocess ,t he Spectra simulation re 2sult verifies t he f unction of t he two protection circuit s t hat apply on a LDO circuit s .K eyw ords :over 2current ;over 2temperat ure ;p rotect circuit s ;LDO EEACC :8140;2570LDO 过流与温度保护电路的分析与设计闫良海,吴 金,庞 坚,姚建楠(东南大学无锡分校,江苏无锡214028))摘 要:IC 芯片集成密度和功耗密度的增大使得过流和温度保护电路十分必要。
过流保护电路将检测电流转化为栅压控制开关管;温度保护电路利用PN 结正向导通电压的温度特性,促使比较器输出翻转达到保护目的。
分别给出了两种保护电路的多种具体实现结构,基于CSMC 0.6μm 工艺,给出两种保护电路应用于LDO 的Spectra 模拟结果,并验证了设计结构具有稳定的保护功能。
关键词:过流;过温;保护电路;LDO中图分类号:TN 402文献标识码:A 文章编号:100529490(2006)0120127203 随着IC 芯片集成密度和工作电流的不断提高,功耗成为影响电路稳定工作的一个关键因素。
由于耗散功率发散到周围环境中存在一定的热阻,必然导致芯片温度的升高。
显然,输出功率越大,则耗散功率越高,芯片温升也越显著。
通常,正偏PN 结是芯片内温度最高的区域,当局部过热点超出150℃的上限时,就会引起PN 热击穿而过流,进而产生热电相互间的正反馈作用,并最终导致芯片系统工作失效[1]。
因之,功率电路通常需要过流和温度保护。
过流保护是对最大输出电流进行限制,预防过流带来过高的温度;对于温度保护,首先应检测温度,当最高温度T j 超出极限范围T max 时,即(T j ≥T max 时,产生使能控制信号,使输出功率管关断,进入系统关闭的保护模式,并保证温度不再继续上升。
当温度回落到低温状态T min 时,即(T j ≥T min )时,状态翻转,系统恢复到工作模式[2]。
本文以大负载输出电流的LDO 电路为例,重点分析过流和温度保护的典型电路结构,并给出相关电路基于CSMC 0.6μm CMOS 工艺的Spect ra 模拟结果。
1 过流保护过流保护的基础在于对输出电流的实时在线精确检测。
图1给出了一种共享R s 的过流保护电路,设输出功率管的栅电位为V G ,则通过系数为1/m 的比例电流源M s 取样是一种常用的检测方法。
如取样管源端再串接一R s 电阻而构成非线性电流源,则有助于减小大电流下的取样波动,并可以通过增加M s 管的W/L 以提高匹配精度。
由于:R s ・I sen =ΔV GS ≈2I outk out -2I senk sen=2k sen(I outm-I sen )(1)式中,I out 和I sen 分别为输出和感应取样电流,在I out 和I sen 都很小的条件下,R s 上压降可以忽略,取样电路退化成线性比例源,I sen 仅由m 决定;而在大负载状态下,R s 压降不可忽略时,取样电流的变化速率也大大减缓,在一定的响应时间限制下,临界点附近状态点的波动也较小,保护作用更为可靠[3]。
图1 共享R s 的过流保护电路在临界输出电流下,R s 上过大的压降将使M 2栅电位下降,该变化的电位再经M 1管的反相放大后,输出的高电平信号足以使二极管M d 和控制管M c 导通,即V G 被M c 管上拉到高电位,迫使M P 管关闭,实施保护作用。
在正常电流状态下,M 1管输出低电平,M d 管和M c 管均为截止,保护电路不起作用,对系统正常工作没有影响。
图2和图3分别给出了NMOS 下拉和PMOS 上拉类型的过流保护电路。
图2中,输出电流经过M d 管的取样后,再由R 3转换成电压,以控制NMOS M c 管的导通状态;过流发生时,M c 管导通,并将误差放大器的第一级输出V o1下拉到GND ,进而将M s 管V G 电位反相上拉到高电位,启动保护机制。
在图3中,基于相似的控制过程,感应电压连续进行两次转换,从R 2电压控制NMOS M d 管状态变换到R 3电压控制PMOS M c 管的状态,当过流发生时,M c 管导通将V G 上拉到高电平,进入保护工作模式。
图3中,由于R 2和M d 管的源均与V out 连接,当V out 由于某种原因发生短路时,无需通过M P管传输感应电流,M d 管的漏就会因短路而下跳变到接近GND 的低电位,即刻启动M d 管并导通M c 管,强行关闭输出管M P ,实现输出的短路保护,且响应速度大大提高。
通过相关电阻和MOS 管尺寸的合理配置,即可确定临界转折状态所对应的最大输出电流。
图2 N MOS 下拉的过流保护图3 PMOS 上拉的过流保护上面给出了三种过流保护电路,其中图1结构较复杂且需要两个偏置电压的支持,应用受到限制;图2电路适用于误差放大器第一级为PMOS 差分对的情况;图3适用范围不受限制。
2 温度保护图4给出了温度保护电路的原型结构,利用PN 结正向导通电压V be (on )近似-2mV/℃的温度特性,可以实现精确的温度检测[5]。
在(25～150℃)温度范围内,125℃的温度跨度所对应的V be (on )变化近似为-250mV ,如图中曲线a 所示。
V ref T 为电流模低压B GR 提供的大小可调(0.6V 左右)的零温度系数带隙基准,如图中曲线b 所示。
曲线a 与b 的交点决定了临界转折点温度T c 。
显然,V ref T 越小,交点位置越远,即T c 温度越高。
V ref T 与V be 的比较先由PMOS 差分输入误差放大,再由后级的CMOS 反相放大器完成逻辑电平锁定和缓冲后输出。
当过温发生时,输出管V G 电位被上拉至高电位,系统关闭[4,5]。
821电 子 器 件第29卷温度保护的迟滞特性是为避免因温度小范围的上下波动而造成系统频繁关闭和开启而设计的,电路中通过电阻R T1和M TS 管的配合以实现迟滞功能。
常温下因V ref T 较小,M TS 受低电平信号控制而不起作用,此时R T1参与分压作用。
当温度上升致使比较器状态翻转,则M TS 导通,R T1作用被屏蔽,使得M TP2输入端电压更低,进一步维持了翻转后的输出关闭状态。
系统停止工作一段时间后,温度逐渐下降,由于此时等效于曲线a 整体下移,a 与b 的交点前移,当达到T <T c -ΔT 时,再次发生翻转,重新进入正常工作模式。
显然,电阻R T1上的电压降对应于温度的迟滞量ΔT 。
设Q T1管感应支路的偏置电流为I Q ,应有I Q R T1=T C vbe ×ΔT ,其中T C vbe =-2mV/℃为V be (on )的负温度系数,则有:ΔT =I Q ・R T1TC vbe≈500I Q R T1(℃)(2)若Q T1管偏置电流限制在100nA ,R T1取450k Ω,则计算得到的温度迟滞量为22.5℃。
温度和过流保护消耗额外的静态电流,因此需要采用低功耗设计以减轻系统负担。
基于图4原理,可将PMOS 差分结构改为单级共源放大结构,并引入源自基准V bn 和V bp 的稳定偏置来限制总的静态电流。
在图5中,Q 1横向PN P 管提供感应电压V be ,同时又作为倒相放大管;图6中,由于衬底寄生纵向PN P 管的集电极只能固定为GND ,因此Q T1仅起V be 电压温度感应作用,由M TP 2反相放大器完成逻辑信号的生成,因此比较的参照点由原来的基准V ref T 变成了该放大级的临界转折电位。
为克服V CC 变化对逻辑转折电平的影响,在随后的一级CMOS 倒相放大中,采用起隔离缓冲作用的PMOS 恒流源偏置。
这里选择图5电路还是图6电路要看工艺支持情况而定,图6中的衬底V PN P 只需CMOS 兼容工艺即可。
图4 温度保护电路原理图5 基于L PN P的温度保护电路图6 基于衬底V PN P 的温度保护电路3 模拟结果基于CSMC 0.6μm CMOS 工艺,对图3和图6所示的LDO 短路过流与温度保护电路进行了模拟验证,LDO 的额定输出电流和电压分别为250mA 和1.5V 。
