包含过流保护的低压差线性稳压器LDO电路制造技术

本申请揭示了一种包含过流保护的LDO电路，属于电源管理技术领域。该LDO电路通过增加的输出检测模块和NMOS管组成源跟随器去驱动第一PMOS管，提高了电路对负责瞬态变化的响应特性；同时输出检测模块和结构简单的内置的电流检测模块和电流比较模块可以避免过流保护的误动作使得芯片启动失败；且当芯片过流后能将输出电流限定在设定值而非直接关断芯片，提高当过流状态解除后芯片恢复正常工作的速度。

Low dropout linear regulator LDO circuit including overcurrent protection

The present invention discloses a LDO circuit including overcurrent protection, belonging to the technical field of power management. The LDO circuit by increasing the output of the detection module and the NMOS group as a source follower to drive the first PMOS tube, improves the circuit transient response characteristic of the charge; while the output built-in detection module and simple structure of the current detection module and current comparison module can avoid misoperation of current protection of the chip failed to start; and when the chip flow can limit the output current to the set value instead of off chip, when the flow increases after the lifting of the state of chip return to normal working speed.

【技术实现步骤摘要】
包含过流保护的低压差线性稳压器LDO电路
本专利技术属于电源管理
，尤其涉及一种包含过流保护的低压差线性稳压器(英文：LowDropoutRegulator，简称LDO)电路。
技术介绍
LDO通常用于实现对芯片外围不稳定或电压过高的供电电源进行降压或增强稳定性处理以满足芯片内部模块要求的功能。典型的LDO控制环路如图1所示，包括：误差放大器A0，功率调节管MP1，输出滤波电容COUT，输出分压电阻R1和R2。基本工作原理为：分压电阻R1和R2采样输出电压，然后反馈到误差放大器A0的正端，反馈信号与基准信号间的差值通过误差放大器的放大后被用来调节功率管MP1的栅极电压以维持输出电压的稳定，最终输出电压为在芯片实际使用过程中：受环路响应速度限制，当负载变化范围较大、速度较快时，芯片输出端电压会有较大的上冲和下冲尖峰。且由于存在过载和短路等异常情况，因此LDO有可能存在输出电流长时间超过设定值的状态。这样会使芯片发热严重，加速器件老化影响使用寿命，严重的还会引起火灾等安全问题。因此有必要采取某种方式检测和控制芯片输出电流的大小，防止上述问题的发生，减小芯片的失效风险。目前LDO的过流保护电路有很多种，但原理都是先将电流信号转换为电压信号，再与基准电压做比较以判断是否执行保护动作。保护方式分为两大类：一类是当过流情况发生时就彻底关断芯片，需手动重新启动后电路才能恢复工作，恢复正常工作速度较慢，且由于芯片启动初期输出电流可能会大于设定的工作电流，所以这种模式在芯片启动过程中可能会触发过流保护，使得芯片不能正常启动。另一类是当过流情况发生时会将输出电流限制在某一设定值以下而非关断芯片，这样当负载异常情况消失后，芯片可恢复正常工作而无需重新启动，但由于限流电路的存在增加了芯片的复杂度。总之传统的LDO电路在针对负载变化时上冲和下冲尖峰过大的问题采用过流保护电路时，若过流保护电路在芯片过流后关断芯片，则会导致恢复正常工作速度较慢，若过流保护电路将输出电流限制在某一设定值以下，则会导致保护电路结构复杂。
技术实现思路
本专利技术的目的就是：在提高LDO瞬态响应特性的同时，针对传统的LDO的过流保护电路所存在的问题提出一种可避免在芯片启动过程中过流保护误动作，且当芯片过流情况消除后可快速自动重新恢复工作而无需重新启动的结构简单的LDO的过流保护电路。本专利技术的技术方案：一种包含过流保护的LDO电路，该LDO电路包括误差放大器模块，输出检测模块，调整输出模块，其中：该误差放大器模块将基准电压和该调整输出模块产生的反馈电压进行比较，以将该反馈电压箝位在该基准电压；该调整输出模块用于控制NMOS管中始终流过恒定电流，利用该NMOS管组成的源跟随器去驱动第一PMOS管，该第一PMOS管调整输出电压，该调整输出模块还通过分压电阻对该输出电压进行分压得到该反馈电压，该调整输出模块包含与该分压电阻并联的输出电容；该输出检测模块在启动阶段用于判断该输出电压是否上升至设定电压值，在该输出电压上升至该设定电压值之前控制该输出检测模块内部的功率管保持完全开启状态，以对该调整输出模块内的该输出电容快速充电。可选的，该LDO电路还包括电流采样模块和电流比较模块，其中：该电流采样模块用于采样该调整输出模块内的输出电流，该输出电流为注入该第一PMOS管栅极的电流；该电流比较模块用于在该输出电流超过设定电流值时，向该第一PMOS管的栅极注入额外的电流以提高该第一PMOS管的栅极电压。可选的，该误差放大器模块为运算放大器，该运算放大器的正输入端接该基准电压，该运算放大器的负输入端接该反馈电压，该运算放大器的输出端接该输出检测模块。可选的，该输出检测模块包括：第一三级管、第二三级管、第三三级管、第四三级管、第二PMOS管、第三PMOS管、第一电流源I1、第二电流源I2，其中：该第一三级管的基极接该运算放大器的输出端，该第一三级管的发射极接该输出电压，该第一三级管的集电极接该第二三级管的集电极；该第二三级管的基极接该第二三级管的集电极，该第二三级管的发射极接地，该第二三级管的集电极接该第一三级管的集电极；该第三三级管的基极接该第二三级管的基极，该第三三级管的发射极接地，该第三三级管的集电极接该第二PMOS管的漏极；该第二PMOS管的栅极接该第三PMOS管的栅极，该第二PMOS管的源极接电源，该第二PMOS管的漏极接该第四三级管的基极；该第四三级管的基极接该第二PMOS管的漏极，该第四三级管的发射极接该第一电流源的第一端，该第四三级管的集电极接电源；该第一电流源的第二端接地；该第三PMOS管的栅极接该第一电流源的第一端，该第三PMOS管的源极接电源，该第三PMOS管的漏极接该第二电流源的第一端；该第二电流源的第二端接地。可选的，该调整输出模块还包括二极管、第三电流源、电容、第一电阻、第二电阻，其中：该二极管的正端接该第三电流源的第一端，该二极管的负端接该第二电流源的第一端；该NMOS管的栅极接该二极管的负端，该NMOS管的源极接该二极管的正端，该NMOS管的漏极接电源；该第三电流源的第一端接该NMOS管的源级，该第三电流源的第二端接地；该第一PMOS管的栅极接该第三电流源的第一端，该第一PMOS管的源极接电源，该第一PMOS管的漏极接该电容的第一端；该电容的第一端接该输出电压的输出端口，该电容的第二端接地；该第一电阻的第一端接该输出电压的输出端口，该第一电阻的第二端接该反馈电压的输出端口；该第二电阻的第一端接该反馈电压的输出端口，该第二电阻的第二端接地。可选的，该电流采样模块包括第三电阻、第四PMOS管，其中：该第三电阻的第一端接电源，该第三电阻的第二端接该第四PMOS管的源极；该第四PMOS管的栅极接该第一PMOS管的栅极，该第四PMOS管的源极接该第三电阻的第二端，该第四PMOS管的漏极接该输出电压的输出端口。可选的，该电流比较模块包括第五三级管、第六三级管、第七三级管、第四电阻、第四电流源、第五电流源，其中：该第四电阻的第一端接电源，该第四电阻的第二端接该第五三级管的发射极；该第五三级管的基极接该第六三级管的基极，该第五三级管的发射极接该第四电阻的第二端，该第五三级管的集电极接该第七三级管基极；该第六三级管的基极接该第六三级管的集电极，该第六三级管的发射极接该第三电阻的第二端，该第六三级管的集电极接该第五电流源的第一端；该第七三级管的基极接该第五三级管的集电极，该第七三级管的发射极接该第一PMOS管的栅极，该第七三级管的集电极接电源；该第四电流源的第一端接该第七三级管的基极，该第四电流源的第二端接地；该第五电流源的第一上端接该第六三级管的集电极，该第五电流源的第二端接地。本专利技术的有益效果为：通过增加的输出检测模块和NMOS管组成源跟随器去驱动第一PMOS管，提高了电路对负责瞬态变化的响应特性；同时输出检测模块和结构简单的内置的电流检测模块和电流比较模块可以避免过流保护的误动作使得芯片启动失败；且当芯片过流后能将输出电流限定在设定值而非直接关断芯片，提高当过流状态解除后芯片恢复正常工作的速度。应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性的，并不能限制本专利技术。附图说明此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本专利技术的实施例，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种包含过流保护的低压差线性稳压器LDO电路，其特征在于，所述LDO电路包括误差放大器模块，输出检测模块，调整输出级模块，电流采样模块，电流比较模块，其中：所述误差放大器模块将基准电压和所述调整输出级模块产生的反馈电压进行比较，以将所述反馈电压箝位在所述基准电压；所述调整输出模块用于控制NMOS管中始终流过恒定电流，利用所述NMOS管组成的源跟随器去驱动第一PMOS管，所述第一PMOS管调整输出电压，所述调整输出模块还通过分压电阻对所述输出电压进行分压得到所述反馈电压，所述调整输出模块包含与所述分压电阻并联的输出电容；所述输出检测模块在启动阶段用于判断所述输出电压是否上升至设定电压值，在所述输出电压上升至所述设定电压值之前控制所述输出检测模块内部的功率管保持完全开启状态，以对所述调整输出模块内的所述输出电容快速充电。

【技术特征摘要】
1.一种包含过流保护的低压差线性稳压器LDO电路，其特征在于，所述LDO电路包括误差放大器模块，输出检测模块，调整输出级模块，电流采样模块，电流比较模块，其中：所述误差放大器模块将基准电压和所述调整输出级模块产生的反馈电压进行比较，以将所述反馈电压箝位在所述基准电压；所述调整输出模块用于控制NMOS管中始终流过恒定电流，利用所述NMOS管组成的源跟随器去驱动第一PMOS管，所述第一PMOS管调整输出电压，所述调整输出模块还通过分压电阻对所述输出电压进行分压得到所述反馈电压，所述调整输出模块包含与所述分压电阻并联的输出电容；所述输出检测模块在启动阶段用于判断所述输出电压是否上升至设定电压值，在所述输出电压上升至所述设定电压值之前控制所述输出检测模块内部的功率管保持完全开启状态，以对所述调整输出模块内的所述输出电容快速充电。2.根据权利要求1所述的包含过流保护的LDO电路，其特征在于，所述LDO电路还包括电流采样模块和电流比较模块，其中：所述电流采样模块用于采样所述调整输出模块内的输出电流，所述输出电流为注入所述第一PMOS管栅极的电流；所述电流比较模块用于在所述输出电流超过设定电流值时，向所述第一PMOS管的栅极注入额外的电流以提高所述第一PMOS管的栅极电压。3.根据权利要求1所述的包含过流保护的LDO电路，其特征在于，所述误差放大器模块为运算放大器，所述运算放大器的正输入端接所述基准电压，所述运算放大器的负输入端接所述反馈电压，所述运算放大器的输出端接所述输出检测模块。4.根据权利要求1所述的包含过流保护的LDO电路，其特征在于，所述输出检测模块包括：第一三级管、第二三级管、第三三级管、第四三级管、第二PMOS管、第三PMOS管、第一电流源I1、第二电流源I2，其中：所述第一三级管的基极接所述运算放大器的输出端，所述第一三级管的发射极接所述输出电压，所述第一三级管的集电极接所述第二三级管的集电极；所述第二三级管的基极接所述第二三级管的集电极，所述第二三级管的发射极接地，所述第二三级管的集电极接所述第一三级管的集电极；所述第三三级管的基极接所述第二三级管的基极，所述第三三级管的发射极接地，所述第三三级管的集电极接所述第二PMOS管的漏极；所述第二PMOS管的栅极接所述第三PMOS管的栅极，所述第二PMOS管的源极接电源，所述第二PMOS管的漏极接所述第四三级管的基极；所述第四三级管的基极接所述第二PMOS管的漏极，所述第四三级管的发射极接所述第一电流源的第一端...

【专利技术属性】
技术研发人员：奚冬杰，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第五十八研究所，
类型：发明
国别省市：江苏,32