一种限流检测电路及开关电源控制芯片的制作方法

本发明涉及集成电路，具体涉及一种限流检测电路及开关电源控制芯片。

背景技术：

1、在现代电子系统中，电源供电是重要的一部分。而dc-dc转换器是电源中常见的部分，其功能为将一个直流电压高效率的转换为另一个更低或者更高的电压。dc-dc拓扑结构中，同步buck/boost电路都需要低侧功率管及其配套的低侧驱动电路。

2、为了保护低侧功率管，在低侧驱动一般集成有限流保护电路，在其检测到低侧功率管电流大于阈值时，关断功率管，避免电流的进一步上升。一种常见的过流检测电路如图1所示，电流从地经过功率管mn_pwr，功率管mn_pwr漏极电压为vsw。采样管mn_sns是和功率管mn_pwr成比例的镜像管。为了减小限流保护电路的功耗，这里的采样管由多个管子串联组成（n×mn_sns），加大镜像比。

3、图1中，每个管子mn_sns是与功率管mn_pwr呈一定比例（1：k）的镜像管。当功率管mn_pwr有从源端到漏端的电流流过时，假设比较器comp_lslmt的负向输入端电压vcomp电压为0v，

4、

5、

6、为采样管mn_snsa源极电流，为功率管mn_pwr源极电流，kn=μ×cox，μ为电子迁移率，cox为 mos管栅极单位面积电容，为采样管宽长比，为功率管宽长比，为采样管/功率管栅极电压，为阈值电压，vsw为采样管/功率管漏极电压。

7、比较器comp_lslmt翻转时，对应的功率管mn_pwr电流阈值为：

8、

9、也就是说，假设比较器comp-lstmt的反向输入电压vcomp为0v，则采样管mn_sns会流过1/(n×k)的电流。如果mos管m5上流过的电流大于(1/(n×k)) ×is2，则比较器comp-lstmt的负向输入电压vcomp会上升，比较器comp_lslmt输出翻高。反之，比较器comp_lslmt输出为低。

10、该电路存在一个问题，没有考虑衬底电流，使实际采样电流不准。当功率管及采样管衬底电流存在时，采样电流不准会使得实际电路输出翻转时功率管流过的电流和设定的阈值电流不一样，因此限流的精度会受到相当程度的影响。

11、因此，如何修正衬底电流对采样电流的影响，提高采样电流精度，进而提高功率管的限流精度，是目前需要解决的问题。

技术实现思路

1、本发明的目的是提出一种限流检测电路及开关电源控制芯片，可以修正衬底电流对采样电流的影响，提高采样电流的精度，进而提高功率管的限流精度。

2、为了实现上述目的，本发明提供了一种限流检测电路，包括：

3、功率管、采样管、输入式跨导放大器、电流镜、电压比较器、第一电阻、第二电阻和第三电阻；

4、所述采样管用于采样所述功率管的电流；

5、所述电压比较器的正向输入端连接于所述功率管的源极，负向输入端连接于所述采样管的源极；

6、所述第一电阻串联在所述采样管的衬底电流走向上，用于采样所述采样管的衬底电流，并将衬底电流转化为电压，输入至所述输入式跨导放大器；

7、所述第二电阻的第一端和所述第三电阻的第一端分别连接在所述输入式跨导放大器的两个输入端；所述第二电阻的第二端和所述第三电阻的第二端分别连接在所述第一电阻的两端；所述输入式跨导放大器的输出端连接于所述第三电阻的第一端；

8、所述电压比较器用于根据采样电流对应的电压和阈值电流对应的电压，输出比较信号；所述采样电流为所述采样管的源极电流与所述采样管的衬底电流之和。

9、可选方案中，所述电流镜包括：第一pmos管、第二pmos管、第五pmos管和第六pmos管；

10、所述第一pmos管的源极连接于所述第二pmos管的漏极和栅极，所述第一pmos管的栅极和漏极短接且连接于所述第六pmos管的栅极并接地；

11、所述第二pmos管的栅极和漏极短接且连接于所述第五pmos管的栅极；

12、所述第五pmos管的漏极连接于所述第六pmos管的源极；所述第五pmos管的源极和所述第二pmos管的源极连接于供电电压；

13、所述第六pmos管的漏极连接于所述电压比较器的负向输入端和所述采样管的源极。

14、可选方案中，所述输入式跨导放大器包括：第一nmos管、第二nmos管、第三nmos管、第三pmos管和第四pmos管；

15、所述第三pmos管的栅极连接于所述第四pmos管的栅极和所述第二pmos管的栅极；所述第三pmos管的源极和所述第四pmos管的源极连接于供电电压；

16、所述第三pmos管的漏极连接于所述第一nmos管的漏极和所述第三nmos管的栅极；

17、所述第四pmos管的漏极连接于所述第二nmos管的漏极和栅极；

18、所述第一nmos管的栅极连接于所述第二nmos管的栅极，所述第一nmos管的源极连接于所述第二电阻的第一端；所述第二nmos管的源极连接于所述第三电阻的第一端；

19、所述第三nmos管的漏极连接于所述第六pmos管的源极和所述第五pmos管的漏极，所述第三nmos管的源极连接于所述第三电阻的第一端。

20、可选方案中，所述采样管的栅极与所述功率管的栅极相连接；所述采样管的漏极与所述功率管的漏极相连接；所述功率管的衬底连接于所述电压比较器的正向输入端和地。

21、可选方案中，所述第一电阻的一端连接于所述采样管的衬底，另一端接地。

22、可选方案中，所述采样管为单个mos管或者为多个mos管串联。

23、可选方案中，所述第二电阻和所述第三电阻的阻值相同。

24、本发明还提供了一种开关电源控制芯片，包括上述的限流检测电路，还包括控制模块，用于根据电压比较器输出的控制信号控制功率管工作。

25、本发明的有益效果在于：

26、本发明可以修正采样管/功率管衬底电流对采样电流的影响，提高采样电流的精度，进而提高功率管的限流精度。

技术特征：

1.一种限流检测电路，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的限流检测电路，其特征在于，所述电流镜包括：第一pmos管、第二pmos管、第五pmos管和第六pmos管；

3.如权利要求2所述的限流检测电路，其特征在于，所述输入式跨导放大器包括：第一nmos管、第二nmos管、第三nmos管、第三pmos管和第四pmos管；

4.如权利要求1所述的限流检测电路，其特征在于，所述采样管的栅极与所述功率管的栅极相连接；所述采样管的漏极与所述功率管的漏极相连接；所述功率管的衬底连接于所述电压比较器的正向输入端和地。

5.如权利要求1所述的限流检测电路，其特征在于，所述第一电阻的一端连接于所述采样管的衬底，另一端接地。

6.如权利要求1所述的限流检测电路，其特征在于，所述采样管为单个mos管或者为多个mos管串联。

7.如权利要求1所述的限流检测电路，其特征在于，所述第二电阻和所述第三电阻的阻值相同。

8.一种开关电源控制芯片，其特征在于，包括权利要求1-7任一项所述的限流检测电路，还包括控制模块，用于根据电压比较器输出的控制信号控制功率管工作。

技术总结
本发明涉及集成电路技术领域。本发明提供了一种限流检测电路及开关电源控制芯片，其中，限流检测电路包括：功率管、采样管、输入式跨导放大器、电流镜、电压比较器、第一电阻、第二电阻和第三电阻；电压比较器的正向输入端连接于功率管的源极，负向输入端连接于采样管的源极；第一电阻串联在采样管的衬底电流走向上；第二电阻的第一端和第三电阻的第一端分别连接在输入式跨导放大器的两个输入端；第二电阻的第二端和第三电阻的第二端分别连接在第一电阻的两端；输入式跨导放大器的输出端连接于第三电阻的第一端；电压比较器用于根据采样电流对应的电压和阈值电流对应的电压，输出比较信号。

技术研发人员：李响,董渊,庄健
受保护的技术使用者：上海紫鹰微电子有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/12/5