限流开关和限制流经功率MOSFET的电流的方法

1.一种限流开关，包括：
功率MOSFET，该功率MOSFET的一个输出端子连接到负载；
引导电路，与所述功率MOSFET并联，在该引导电路中将一引导 MOSFET和一引导电阻以串联的方式相连；
参考电路，包括以串联的方式相连的电流源和电流镜像电路，该电流镜 像电路对流经功率MOSFET的电流进行镜像，并且，该电流镜像电路包括第 一和第二并联电路，每一个并联电路包括与一电阻并联连接的电流镜像 MOSFET，第一和第二并联电路以串联的方式连接；
差分放大器，该差分放大器具有连接至引导电路中的引导MOSFET与引 导电阻之间的节点的第一输入端以及连接至参考电路中的电流镜像电路一端 的第二输入端，并且具有连接至所述功率MOSFET的栅极的输出端；以及
电流镜像补偿电路，包括与电流镜像电路中的第一并联电路并联连接的 第一旁路开关，用于当所述功率MOSFET的所述输出端子处的电压达到第一 电平时，绕过第一并联电路而形成短路。
2.如权利要求1所述的限流开关，其中，所述电流镜像补偿电路包括与 所述第一和第二关联电路并联连接的第二旁路开关，用于当所述功率 MOSFET的所述输出端子处的电压达到第二电平时，绕过第二并联电路而形 成短路。
3.如权利要求2所述的限流开关，其中，所述电流镜像补偿电路包括用 于控制旁路开关的分压电路，该分压电路的第一节点连接至第一旁路开关的 控制端。
4.如权利要求3所述的限流开关，其中，所述分压电路的第二节点连接 至第二旁路开关的控制端。
5.如权利要求4所述的限流开关，其中，所述分压电路包括多个串联连 接的分压MOSFET，所述第二节点位于两个分压MOSFET中间的点。
6.如权利要求5所述的限流开关，其中，每个分压MOSFET的栅极端 子和漏极端子被短路在一起。
7.如权利要求4所述的限流开关，其中，分压电路包括多条并联的电路 路径，第一节点位于第一条电路路径中，以及，第二节点位于第二条电路路 径中。
8.如权利要求7所述的限流开关，其中，所述第一条电路路径包括N 个分压MOSFET，第二条电路路径包括N+1个分压MOSFET。
9.如权利要求8所述的限流开关，其中，每个分压MOSFET的栅极和 漏极被短路在一起。
10.如权利要求4所述的限流开关，其中，所述差分放大器的输出端被 连接至每个并联电路中的MOSFET的栅极。
11.如权利要求10所述的限流开关，其中，所述差分放大器的输出端被 连接至所述引导MOSFET的栅极。
12.一种限流开关，包括：
功率MOSFET，该功率MOSFET的一个输出端子连接到负载；
与所述功率MOSFET并联的引导电路，在该引导电路中将第一引导 MOSFET和第二引导MOSFET以串联方式相连；
参考电路，包括以串联方式相连的电流源和电流镜像电路，该电流镜像 电路对流经功率MOSFET的电流进行镜像，并且，该电流镜像电路包括第一 和第二并联电路，每一个并联电路包括与第二MOSFET并联连接的第一电流 镜像MOSFET，第一和第二并联电路以串联的方式连接；
差分放大器，所述差分放大器具有连接至引导电路中的第一引导 MOSFET和第二引导MOSFET之间的节点的第一输入端，连接至参考电路 中的电流镜像电路一端的第二输入端，以及连接至所述功率MOSFET的栅极 的输出端；以及
电流镜像补偿电路，包括与电流镜像电路中的第一并联电路并联连接的 第一旁路开关，用于当所述功率MOSFET的所述端子处的电压达到第一电平 时，绕过第一并联电路而形成短路。
13.如权利要求12所述的限流开关，其中，所述电流镜像补偿电路包括 与所述第一和第二关联电路并联连接的第二旁路开关，用于当所述功率 MOSFET的所述端子处的电压达到第二电平时，绕过第二并联电路而形成短 路。
14.如权利要求13所述的限流开关，其中，所述电流镜像补偿电路包括 分压电路，所述分压电路阶梯的第一节点连接至第一旁路开关的控制端。
15.如权利要求14所述的限流开关，其中，所述分压电路的第二节点连 接至第一旁路开关与第二旁路开关之间的节点处。
16.一种限制流经功率MOSFET的电流的方法，该方法包括：
以并联方式连接引导电路和功率MOSFET，引导电路中包括以串联的方 式相连的引导MOSFET和引导电阻；
形成包括电流镜像电路的参考电路，该电流镜像电路对流经功率 MOSFET的电流进行镜像，并且，该电流镜像电路包括多个串联连接的并联 电路，每个并联电路包括与一电阻并联连接的电流镜像MOSFET；
提供差分放大器；
将所述差分放大器的第一输入端连接至引导电路中的引导MOSFET和 引导电阻之间的节点以及将所述差分放大器的第二输入端连接至参考电路中 的电流镜像电路一端；
将所述差分放大器的输出端连接至功率MOSFET的栅极；以及
提供包括与电流镜像电路的并联电路并联连接的旁路开关的电流镜像补 偿电路，当流经功率MOSFET的电流达到第一阈值时，利用旁路开关中的第 一旁路开关短路所述并联电路中的第一个并联电路。
17.如权利要求16的方法包括：当流经功率MOSFET的电流达到第二 阈值时，利用旁路开关中的第二旁路开关短路所述并联电路中的第二个并联 电路。
18.一种限制流经功率MOSFET的电流的方法，该方法包括：
以并联方式连接引导电路和功率MOSFET，引导电路中包括引导 MOSFET；
形成包括电流镜像电路的参考电路，该电流镜像电路对流经功率 MOSFET的电流进行镜像，并且，该电流镜像电路包括多个串联连接的并联 电路，每个并联电路包括与第二MOSFET并联连接的电流镜像MOSFET；
提供差分放大器；
将所述差分放大器的第一输入端连接至引导电路中的引导MOSFET一 端以及将所述差分放大器的第二输入端连接至参考电路中的电路镜像电路一 端；
将所述差分放大器的输出端连接至功率MOSFET的栅极；以及
提供包括与电流镜像电路的并联电路并联连接的旁路开关的电流镜像补 偿电路，当流经功率MOSFET的电流达到第一阈值时，通过旁路开关中的第 一旁路开关短路所述并联电路中的第一个并联电路。
19.如权利要求18的方法包括：当流经功率MOSFET的电流达到第二 阈值时，通过旁路开关中的第二旁路开关短路所述并联电路中的第二个并联 电路。

                    技术领域\n本发明涉及功率MOSFET开关，尤其涉及当负载短路时，具有限制流经 该开关的电流能力的功率MOSFET开关。\n                    背景技术\n功率MOSFET在包括膝上型计算机、蜂窝电话以及类似的各种应用中， 被广泛用作开关。许多这样的产品具有对过流状态非常灵敏的内部电路元件。 如果电路中的一个元件发生短路，其导致的流经该电路的电流的增加将损害 或破坏电路中其余的元件。例如，在计算机通用串行总线(USB)应用中， 如果用户将该USB端口短路，将有这样的风险，即该短路将传播回计算机并 损害计算机内的其它系统。因此，期望提供具有限流能力的MOSFET开关， 该开关感应过流状态并充分地关断该开关，使得电流达不到将损害产品的任 何内部组成的水平。\n理想地，MOSFET开关应具有非常低的接通电阻，并通过将短路电流限 于一个预定的水平而非常快地响应过流状态。这样的开关将如电源般高效并 将保护上游系统不受短路损害。响应时间是非常重要的，因为电路受到过流 状态的时间越长，损害的可能性越大。要被保护的系统必须被一定程度地超 安全标准设计，以抵挡在限流电路能够运行之前所发生的电流脉冲，而这将 导致额外的成本和重量。快速响应时间有效地最小化超安全标准设计所需的 总量。\n在许多电流检测电路中，“引导”电路以并联方式与要被监视的电路连接， 并检测流经引导电路的电流。图1中示出了这样的现有技术电路。流经功率 MOSFET 10的电流(Iout)被流经引导MOSFET 18的电流所镜像。引导电 阻26被连接在引导电路中。功率MOSFET 10的栅极宽度比引导MOSFET 18 的栅极宽度要宽得多，栅极宽度的比率被定义为“m”或比例因子“SF”(m＝SF)。 例如，如果m＝100，MOSFET18的阻抗是MOSFET10的阻抗的100倍，以 及流经功率MOSFET 10的电流大小将是流经引导MOSFET 18的电流的100 倍。理想地，在流经引导MOSFET 18的电流正确地镜像流经功率MOSFET 10 的电流的情况下，这个比率保持相同而不管Iout的大小。\n参考电流(Iref)通过实质上同电阻26相等的参考电阻30被提供。比较 器32检测经过引导电阻26的压降和经过参考电阻30的压降之间的差值，并 当这两个压降相等时，比较器32发送一个输出信号。\nIref2R30表示耗散的能量(R30表示电阻30的大小)，于是期望增加电 阻30的大小而减小Iref的大小。例如，如果R30加倍，Iref可被减半而保持 经过电阻30的压降相同。然而，这需要电阻26的大小也被加倍，因为 R26≈R30。增加电阻26(R26)的大小增加了电路的非线性，这是因为当电 阻26变大时，流经功率MOSFET 10和引导MOSFET 18的电流的比率变得 不很恒定。流经引导MOSFET 18的电流因此变为流经MOSFET 10的电流的 不很正确的“镜像”。\n图1中所示的电路在Wrathall等人的美国专利5867014中更完整地讨论， 这里并入它的全部。\n如图2所示，可以通过连接大小与引导MOSFET 18相同、并与电阻30 并联的参考MOSFET 34，并通过与功率MOSFET 10和引导MOSFET 18的 栅极相同地驱动参考MOSFET 34的栅极而克服这个非线性。这个电路在没有 电阻26的情况下提供与将流经引导电路的电流相等的Iref，并与流经功率 MOSFET 10的电流成比例。因此，流经功率MOSFET 10的电流与Iref的比 率与比例因子(SF或m)相等，并保持恒定而不管流经功率MOSFET 10的 电流的大小。这允许对于引导电阻26和参考电阻30使用大的电阻，而不有 害地影响电路的线性。图2所示的电路在Wrathall等人的美国专利4820968 中更完整地讨论，这里并入它的全部。\n尽管如此，晶体管的有限的制造技术限制了比例因子(功率MOSFET 10 和引导MOSFET 18的栅极宽度的比率)的大小，并因此，Iref的大小仍然大 于最小化能量损耗所期望的。如从图2明显看出，Iref一直流动，而不管功率 MOSFET 10的状态。\n解决这个问题的方法如图3所示，表示上述参考的美国专利5867014的 指导内容。四个参考MOSFET 62、64、66和68被连接在参考电路中。每个 参考MOSFET并联不同的电阻70、72、74和76。该电路与图2的电路相似， 除了那四个与MOSFET 34一电阻30的并联组合相似的并联MOSFET一电阻 组合是以串联方式连接的。MOSFET 62、64、66和68的每一个具有与引导 MOSFET 54实质上相同的电特性。因此，如果引导MOSFET 54的栅极宽度 与通过比例因子SF＝m而与功率MOSFET 40的栅极宽度相关，则MOSFET 62、64、66和68的每一个的栅极宽度也通过因子m而与功率MOSFET 40 的栅极宽度相关。参考电阻70、72、74和76的每一个具有与引导电阻58相 等的阻抗。因子“n”表示参考MOSFET的数目(即在这种情况下n＝4)。\n在图3的实施例中示出：\nIout＝Iref×m×n\n因此，与图2相比，对于给定的Iout值，图3的电路中的Iref的大小可 以通过因子4被减小。\n图3的电路功能上作为电流检测器，但仅当功率MOSFET 40工作在它 的线性区时才这样。\n图4示出了用于在短路事件中限制负载电流的现有技术电路。流经引导 MOSFET 82的电流是流经引导MOSFET 80的电流的预定的百分比。当没有 负载电流Iout时，放大器88偏置MOSFET 90为关断，没有电流经过电阻Rset。 当负载短路结果导致Iout增加时，放大器88的输出控制MOSFET 90于是 MOSFET 90逐渐地引导更多的电流。由于MOSFET 90开始引导，电流引起 的电压SET增加并被发送给限流放大器86的(+)输入端。当电压SET超 过内部电压Vref时，放大器86的输出通过功率MOSFET 80和MOSFET 82 减小该电流。因为这个电路中的反馈环路包括两个放大器，它对于短路状态 的响应时间相当慢。另外，当MOSFET 80和82的漏极电压(即Vout)降至 低于Vref时，该电路并不限制Iout。当这一点达到时，Vout的进一步降低不 改变放大器86的输出。由于MOSFET 80和82的栅极电压被因此固定， MOSFET 80和82的源极电压对漏极脱离(diverge)，允许Iout增加。\n美国专利号5541799公布了另一个限流电路，但它并不限制足以保护电 路组成的瞬变电流。\n因此，存在真实的用于限流的电路的需要，该电路当短路状态驱动功率 MOSFET处于它的线性区以外时，具有快速的响应时间并有效运行。\n                        发明内容\n依据本发明的限流开关包括：功率MOSFET、引导电路、参考电路以及 差分放大器。引导电路与功率MOSFET并联，在引导电路中引导MOSFET和 引导电阻相连。参考电路包括电流源和电流镜像电路，该电流镜像电路至少 包括第一和第二并联电路，每一个并联电路包括与一电阻并联连接的电流镜 像MOSFET。第一和第二并联电路以串联的方式连接。\n差分放大器具有连接至引导电路中的一个点的第一输入端，连接至参考 电路中的一个点的第二输入端，以及连接至功率MOSFET的栅极的输出端。\n重要地，该限流开关包括电流镜像补偿电路，该电流镜像补偿电路包括 第一旁路开关，用于当功率MOSFET的一个端子处的电压达到第一电平时， 绕过第一并联电路而形成短路。由于Iout＝Iref×m×n，其中n表示并联电路的 数目，将并联电路中的一个短路将减小Iout。这防止当作为短路的结果导致 功率MOSFET的一个端子处的电压下降(或增加)时，流经功率MOSFET的电 流线性增加。\n该电流镜像补偿电路可包括第二旁路开关，用于当功率MOSFET的所述 端子处的电压达到第二电平时，绕过第二并联电路而形成短路。这也将减小 因子n并防止Iout增加。该电流镜像电路可包括多于两个的并联电路以及该 电流镜像补偿电路可包括多于两个的旁路开关。\n该电流镜像补偿电路也可包括用于控制旁路开关的分压电路，该分压电 路的第一节点连接至第一旁路开关，以及该分压电路的第二节点连接至第二 旁路开关。\n在本发明的优选实施例中，第二MOSFET被用于取代每个并联电路中的 电阻。另外，第二引导MOSFET可被用于取代引导电路中的电阻。MOSFET 在芯片中比电阻所占据的区域要小。另外，不像电阻，MOSFET可被关断， 因此当限流开关关断时，允许保存功率。\n依据另一方面，本发明包括一种限制流经功率MOSFET的电流的方法， 该方法包括：以并联方式连接引导电路和功率MOSFET，引导电路中包括引 导MOSFET和引导电阻；形成包括电流镜像电路的参考电路，该电流镜像电 路包括串联连接的多个并联电路，每个并联电路包括与一电阻并联连接的电 流镜像MOSFET；提供差分放大器；将该差分放大器的第一输入端连接至引 导电路中的一个点以及将该差分放大器的第二输入端连接至参考电路中的一 个点；将该差分放大器的输出端连接至功率MOSFET的栅极；以及当流经功 率MOSFET的电流达到第一电平时，短路所述并联电路中的第一个并联电路。\n在优选方法中，第二MOSFET被用于取代每个并联电路中的电阻。\n                    附图说明\n通过参考附图将更好地理解本发明，附图中，相同的元件被用相同的数 字表示。\n图1是现有技术电流检测电路的电路原理图，其中，参考电路包括电阻。\n图2是第二现有技术电流检测电路的电路原理图，其中，参考电路包括 与电阻并联连接的MOSFET。\n图3是第三现有技术电流检测电路的电路原理图，其中，参考电路包括 串联连接的多个并联电路，每个并联电路包括与一电阻并联连接的MOSFET。\n图4是现有技术的包括两个放大器的限流开关的电路原理图。\n图5是依据本发明的第一实施例的包括电流镜像补偿电路的电路原理 图，以及其中每个并联电路包括和一电阻并联连接的MOSFET。\n图6A和图6B是限流开关的输出电流和输出电压的关系示意图。\n图7是依据本发明的第二实施例的电路原理图，其中每个并联电路包括 电流镜像MOSFET和第二MOSFET。\n图8是图7所示的实施例的可替换的形式。\n图9是限流开关中所使用的差分放大器的电路原理图。\n图10是可被用于使能和禁用本发明的限流开关的“粗略的(crude)”电 流检测电路的电路原理图。\n                        具体实施方式\n图5示出了依据本发明的限流开关100的第一实施例。开关100包括接 在供应电压Vin和负载104之间的功率MOSFET 102。功率MOSFET 102向 负载104提供电压Vout。如明显的，当功率MOSFET 102被接通时，假定功 率MOSFET 102的接通电阻很低，Vin非常接近等于Vout。如上所述，限流 开关100被设计以当负载104内发生短路时限制电流，以保护负载104的其 它组成以及任何处于从开关100的上游的电路元件。\n开关100包括与功率MOSFET 102并联连接的引导电路106以及连接在 Vin和地之间的参考电路108。引导电路106包括引导MOSFET 110和引导电 阻112。如上所述，引导MOSFET 110的栅极宽度通过因子m而小于功率 MOSFET 102的栅极宽度。因此，流经引导电路106的电流一般等于流经功 率MOSFET 102的电流的1/m，尽管如上所述由于引导电阻112的存在这不 一定正确。当流经引导电路106的电流增加经过引导电阻112的压降也增加， 以及由此在功率MOSFET 102和引导电路106的电流之间的关系中产生非线 性。\n参考电路108包括恒定电流源109和电流镜像电路115。电流镜像电路 115包括串联连接的多个并联电路116，每个并联电路116包括并联组合的电 流镜像MOSFET 120和电阻118。每个电流镜像MOSFET 120具有与引导 MOSFET 110相同的电特性，以及每个电阻118具有与引导电阻112相同的 阻抗。节点128、130、132、134以及136表示并联电路116之间的点。\n开关100也包括差分放大器114。放大器114的(-)输入端被连接至 引导MOSFET 110和引导电阻112之间的节点124，以及放大器114的(+) 输入端被连接至参考电路108中的电流镜像电路115的一端的节点122。当 功率MOSFET开关102被接通时，放大器114的输出端被连接至功率 MOSFET 102的栅极端。如下面将描述的，为保存功率，当流经功率MOSFET 102的电流低于预定的最小阈值电平时(如电流限制的15-20％)，放大器114 和限流开关100内的其它电路被“粗略的”电流检测电路160禁用。\n如美国专利号5867014中所述的，利用这种结构，参考电路108中的电 流Iref与流经负载104的电流的关系如下：\nIout＝Iref×m×n\n其中，m是引导MOSFET 110的大小和功率MOSFET 102的大小之间的 比率，以及n是并联电路116的数目和引导电阻112的数目之间的比率。在 这个实施例中，n＝6。\n在运行中，开关100包括反馈环路，其中放大器114的输出被用于控制 功率MOSFET 102和引导MOSFET 110的栅极。例如，如果在负载104中有 短路，Vout减小，增加了流经功率MOSFET 102的电流以及流经引导电路106 的非常小的电流。节点124处的电压(PILOT)下降，增加了Vref和电压 (PILOT)之间的差值，放大器的输出增加，偏置功率MOSFET 102的栅极 以减小Iout。放大器114的输出电压的增加也供应给引导MOSFET 110的栅 极，减小了引导电路106中的电流的大小。\n限流开关100被禁用放大器114所关断，并将功率MOSFET 102的栅极 从放大器114的输出端断开，并使用MOSFET或其它开关(没示出)将它的 栅极连接至它的源极。放大器114可以与图10所示的电流检测电路相结合地 以下面描述的方式被禁用。\n这个电路只要Vout在Vin的阈值电压以内就工作良好。如果Vout继续 减小超过Vin-Vt，Iout线性增加。这在表示Iout和Vout的关系的图6A中示 出。曲线A示出了当并联电路116(n)的数目等于6时，Iout和Vout的关系。 Vout开始于大约5V，当发生短路时，Iout最初稳定于超过1.0A一点(注意 流经负载104至地的电流方向被认为是负的)。然而，在大约4.5V，Iout开始 增加(沿负方向)，并且，如果有经过负载104的完全短路(Vout＝0)，Iout 达到大约1.6A。如上所述，Iout从1.0A增加至1.6A这需要负载104中的元 件(或开关100上游的其它电路元件)被设计得比Iout被限于1.0A更加坚固。\n返回图5，根据本发明，开关100包括电流镜像补偿电路139。电路1 39 包括多个旁路开关，以与并联电路116并联连接的MOSFET 140、142、144 和146的形式组成。在这个实施例中，MOSFET 140被连接在节点122和128 之间，MOSFET 142被连接在节点122和130之间，MOSFET 144被连接在 节点122和节点132之间，以及MOSFET 146被连接在节点122和134之间。\n电流镜像补偿电路也包括分压电路147，该分压电路147包括串联连接 的MOSFET 148、150、152和154。每个MOSFET 148、150、152和154的 漏极端和栅极端被短路在一起，以及每个MOSFET的主体(基底)被连接至 Vin。由此，经过每个MOSFET 148、150、152和154的源极-漏极电压将近 等于阈值压降。\nMOSFET 140的栅极端被连接至功率MOSFET 102的漏极端。因此，当 Vout达到低于节点128的下降阈值时，MOSFET 140接通，短路第一并联电 路116。由于MOSFET 142的栅极端是在MOFSET 140的栅极端上游的压降， 当Vout下降至另一阈值时，MOSFET 142接通，短路第二并联电路116。同 样地，当Vout继续下降时，MOSFET 144和MOSFET 146接通。\n图6A示出了实际结果。曲线族A、B、C、D和E分别示出了n值等于 6、5、4、3和2时的Iout。连续短路并联电路116具有将n从6级减小至2 级的结果。有效地，当n减小时，Iout从一条曲线跳至另一条曲线。标识为F 的曲线示出了当Vout从5V下降至0V时，补偿后的Iout。尽管曲线F有波 纹，Iout保持恒定在因子的±10％的范围以内，并实质上当Vout等于0V时， 结束在小于1.0A的水平。\n图6B示出了补偿后电流(曲线F)、未补偿电流(曲线A)、以及理想的 恒定电流(曲线G)的比较情况，其中，Iout＝Iref×m×n。\n尽管开关100中的所有MOSFET是P-沟道，可以用N-沟道的MOSFET 实现可替换的实施例(如用作低端开关)。\n图5中所示的电流镜像补偿电路139可以用许多其它的方式构建，以顺 序接通MOSFET 140、142、144和146所表示的旁路开关，以顺序短路并联 电路116，从而减小“n”值。例如，在MOSFET 148、150、152和154的地方 可以用电阻。\n图7示出了本发明的另一个实施例，其实质上优于图5的实施例。在限 流开关200中，在引导电路106中已用MOSFET 212取代电阻112，以及在 每个并联电路216中已用MOSFET 218取代电阻118。MOSFET 212和218 的栅极端被连接至差分放大器114的输出端。MOSFET 212和218被这样制 造即它们的沟道长度典型地是沟道(栅极)宽度的2或3倍。\n使用MOSFET取代电阻极大地减小了限流开关在IC芯片上所需的区域。 另外，不像电阻，MOSFET可被关断，从而当功率MOSFET 102被关断时， 允许完全关断引导电路和参考电路。最后，获得电阻非常困难，除非制造处 理提供了良好匹配的高性能薄片rho电阻。标准CMOS处理不具有这个能力。\n图8示出了图7中所示的限流开关200的改进形式。限流开关400与限 流开关200相似，除了电流镜像补偿电路439已取代了电路139。在电路439 中，尤其在它的分压部分，串联连接的MOSFET 148、150、152和154已经 被三个并联电路460、470和480取代。如图所示，MOSFET 462和MOSFET 464之间的节点被连接至旁路MOSFET 142的栅极；MOSFET 474和MOSFET 476之间的节点被连接至旁路MOSFET 144的栅极；MOSFET 486和MOSFET 488之间的节点被连接至旁路MOSFET 146的栅极。如电路139中的，旁路 MOSFET 140的栅极被连接至功率MOSFET 102的漏极。当Vout下降至短路 状态时，MOSFET 140、142、144和146被顺序接通，顺序短路并联电路216。\n电路460、470和480的并联排列比串联连接的MOSFET 148、150、152 和154的排列具有较小的阻抗，因此关断MOSFET 140、142、144和146的 栅极所需的时间更少。\n图9示出了差分放大器114的一个实施例的电路原理图，该放大器可被 设计以在负载104中短路的状态下，向功率MOSFET 102的栅极提供几mA 的栅极驱动电流。N-沟道MOSFET 316、318和320用作电流源。\n放大器114是一个两级A类放大器，有包括N-沟道MOSFET 302和304 的驱动包括P-沟道MOSFET 314的输出级的差分对。MOSFET 302和304 的栅极端分别连接至PILOT和Vref。电阻310和312是有助于确保足够的稳 定性的增益衰减电阻。该差分对302、304的增益是N-沟道MOSFET 302 的互导gm和有关三个电阻的并联组合的乘积：MOSFET 302和306的漏极对 源极电阻(rds)和电阻310的电阻，或gm(302)*rds(302)//rds(306)//R(310)， 其中，“//″表示“并联连接”，以及R1//R2＝(R1*R2)/(R1+R2)以及 R1//R2//R3＝(R1*R2*R3)/((R1*R2)+(R2*R3)+(R1*R3))。输出级的增益是P- 沟道MOSFET 314的互导gm和MOSFET 314和320的漏极对源极电阻的并 联组合的乘积，或gm(314)*rds(314)//rds(320)。\n如上所述，当流经功率MOSFET 102的电流低于“粗略的″阈值时，电流 检测电路160检测以保存功率，禁用放大器114和限流开关中的其它电路。 图10示出了可用于电流检测电路160的电路。MOSFET 600比功率MOSFET 102小得多(例如，因子是250000)。电流Ibias流经MOSFET 606并在MOSFET 608、610和612中镜像。MOSFET 602在MOSFET 600的漏极步进下降一个 阈值电压，以及MOSFET 604又增加一个阈值电压，所以在MOSFET 600和 102的各自漏极处的电压将近相等。因此，流经MOSFET 600的电流仅在一 个非常低的水平镜像流经功率MOSFET 102的电流。\n节点615处的电压被流经MOSFET 600和610的电流的相应幅度确定 (如，如果流经MOSFET 600的电流大于流经MOSFET 610的电流，节点615 处的电压将增加)。当流经MOSFET 600的电流达到预定的水平，节点615 处的电压使得Scmidt触发器614发送输出。Scmidt触发器614的输出流经反 相器618变为使能信号。该使能信号和反相的使能信号被用于当流经 MOSFET 600的电流低于预定的水平时，禁用参考放大器114。通过关断Ibias、 将MOSFET316、318和320的栅极接地以及通过将MOSFET 314的栅极接到 Vin而禁用放大器114(图9)，使能信号然后可被用于控制功率MOSFET 102 的栅极并通过将它的栅极接地而将其置于接通的状态。\n上述实施例被认为是举例性的说明，并不用于限制。对于本领域的技术 人员，各种可替换的实施例是显而易见的。例如，当限流开关100和200是 高端开关时(即，连接在负载104的正向电压端)，根据本发明的限流开关可 被制造为例如使用N-沟道MOSFET的低端开关。