带有动态生成追踪参考电压的限流负载开关

摘要

提出了一种桥接电源Vss和负载，带有由VR_dt-产生器动态生成的参考电压VR_dt的限流负载开关。它包括：互相连接在分裂电流结构上的一对功率场效应管和感应场效应管。此场效应管对产生负载电压，并把负载电流Iload限制在预置的最大值Imax以下。场效应管FET对使得它们各自的电流Ipower和Is保持电流比RATIO_I＝Is/Ipower＜＜1，感应场效应管高端端子通过一个感应电阻器Rsense与Vss耦合，在电阻器两端产生感应电压Vs＝Is×Rsense。限流放大器的输入端与VR_dt和Vs相连，输出端控制场效应管对关闭限流反馈回路。VR_dt-产生器在动态调节VR_dt的同时，补偿由于感应场效应管的运行转换使RATIO_I发生改变所带来的不良影响，因此避免了Iload过度转换而超过Imax的情况。

主权项

带有动态生成追踪参考电压VR_dt的限流负载开关CLLS包括：一对功率场效应管和感应场效应管，相互连接在带有共功率栅极和共低端端子的分裂电流结构上，桥接一个外部电源Vss和一个外部负载，产生负载电压Vload，而且当场效应管对饱和时，自动将产生的负载电流Iload限制在可预置的最大值Imax，选择场效应管对的尺寸使得它们各自流出的器件电流Ipower和Is保持电流比RATIO_I＝Is/Ipower<<1，感应场效应管高端端子通过一个感应电阻器Rsense与Vss耦合，在电阻器两端产生感应电压Vs＝Is×Rsense；一个限流放大器，其第一输入端与动态追踪参考电压VR_dt相连，其第二输入端与Rsense的低端相连，其输出端与共功率栅极相连，因此通过感应场效应管形成一反馈回路,当Vs趋向超过VR_dt时，将Vs限制在VR_dt以下；以及一个VR_dt－产生器，以产生VR_dt，VR_dt－产生器还耦合到Vload上，因此，当Iload趋于超过Imax，导致感应场效应管从它的线性区域转换到饱和区时，所述的VR_dt－产生器能够通过一并行发生电位转换，充分补偿由于感应场效应管的运行转换使RATIO_I发生改变所带来的不良影响，自动动态调节VR_dt；如果没有VR_dt的自动动态调节，RATIO_I的变化将导致Iload过度转换而超出Imax；其中VR_dt－产生器还包括：一个追踪有源偏置网络，与高端追踪电阻器、追踪场效应管以及低端分支点串联，此网络桥接Vss和Vload，同时流通来自Vss的追踪偏置电流，并从Vload中获取追踪耦合电流；由于其低端与限流放大器的第一输入端相连，高端追踪电阻器上的电压降与所述的VR_dt相等；高端追踪电阻器的设计满足当追踪偏置电流等于一可预置的电流Iset且感应场效应管在饱和区工作时，所对应的VR_dt*为：VR_dt*=Iset×高端追踪电阻阻值其在Iload与可预置的Imax相等时，通过Iload的反馈回路，将Vs局限在VR_dt*以下，上述的低端分支点进一步流通第一偏置电流：第一偏置电流=追踪偏置电流+追踪耦合电流以及一个固定电流有源偏置网络，与一个高端固定电流偏置电阻器和一个在饱和区接通的固定电流偏置场效应管串联，固定电流有源偏置网络与Vss相连接，以流通第二偏置电流：第二偏置电流=Iset因此：a)当感应场效应管在饱和区工作时，低端分支点的电势将追踪场效应管置于饱和区，与固定电流偏置场效应管形成电流镜，这就使得追踪偏置电流与Iset相等，VR_dt与VR_dt*相等，因此将对应的Iload限制在Imax；b)当感应场效应管在线性区域工作时，低端分支点的电势将追踪场效应管置于线性区域，并且追踪偏置电流减小到Iset以下，使得VR_dt小于VR_dt*，因此避免Iload过度转换而超过Imax的情况。