一个高可靠性的短路保护电路设计及其应用

1．2 工作原理的定量分析

由电路分析可知，比较器的正负输入端关系为：

比较器输入端的Vinp，因此比较器输出信号Vcon为低电平，将关断P功率管，实现短路保护。

当P功率管关断后，ID0=O，晶体管Vcon将截止，此时比较器Vinp输入端电压Vmin_OD取决于晶体管VM2、VM3、VM4组成的网络，只要保证Vmin_OD大于Vinm电压(Vinm=VOUT=O)，P功率管将一直处于关闭状态。

接下来将分析VM2、VM3和VM4组成的网络如何确保Vmin_OD大于0。分析电路可知，VM2、VM3工作在饱和区，VM4工作在线性区，因此ID3>ID4，ID4=ID2。

因此选取，即可得到Vinp>0。本文VM3的宽长比为VM2的宽长比的10倍，Vmin_OD=2．6 mV。

当短路排除后，流过VM5的电流将对RC网络充电，过t秒后Vinm(0UT)端电压将大于Vmin_OD，电路正常工作。其中充电时间为：

式中IDM5为VM5的漏电电流，RL=VOUT／Imax，CL为负载电容，其中Imax是系统规定的最大负载电流。要使系统能正常启动，IDM5必须满足IDM5>VOUT／RL，因此合理选取参数，就能正常启动。

2 仿真结果与讨论

基于TSMC O．18μm CMOS工艺，仿真结果如图2～图3所示。仿真结果表明输出短路时，输出电流为O，P功率管被关断，实现短路保护。

作者：罗志聪 黄世震   来源：电子设计工程