具有软启动电路的低压差线性稳压器制造技术

本实用新型专利技术涉及一种具有软启动电路的低压差线性稳压器，属于模拟电路电源技术领域。该稳圧器包括：一个误差放大器EA，两个输出功率管NM1、NM2，还包括：三个开关S0、S1、S2，三个反相器INV1、INV2、INV3，一个电阻R0，一个电位器R1，一个负载电容C

【技术实现步骤摘要】
具有软启动电路的低压差线性稳压器


[0001]本技术属于模拟电路电源
，涉及到一种具有软启动电路的低压差线性稳压器(Low Dropout Regulator,LDO)。

技术介绍

[0002]随着半导体技术的发展，芯片设计越来越小型化、绿色化，芯片核心电路需要更低的供电电压，而常见的锂电池电压在3.3V，就需要一种稳定、可靠的电压转换模块，将3.3V的电池电压降到模拟电路其他模块所需要的1V左右的电压。比较常用的模块是开关电源DC
‑
DC、LDO，其中DC
‑
DC具有较高的转换效率，但是环路带宽小，负载响应速度低，并且由于开关模式，在电压输出端会存在较大的纹波；而LDO可以提供较大环路带宽，响应速度快，并且对输入信号的纹波抑制也较好，但转换效率低。所以在进行电源模块的设计时，往往结合两种模式，比如，先通过DC
‑
DC，以较高的效率将电池电压3.3V转换到1.25V，再通过LDO将其转换为1V供给各个模块，来达到高效率、快响应、高干扰抑制的电源设计。
[0003]在LDO设计中，为了得到较大的负载驱动能力，需要增加输出功率管的尺寸，如表达式(1)所示，其中I
d
表示MOS管漏端电流，k为工艺参数，W/L表示MOS管宽长比，V
gs
即为栅源电压差，V
th
为MOS管阈值电压。对于一个宽长比较大的功率管，在启动时，由于功率管栅端、源端电压上升的速度不一致，就会产生与正常工作相比较大的栅源电压差，与功率管较大的宽长比相乘后，会产生一个远超LDO正常工作的漏端电流，称之为浪涌电流(surge current)，会影响LDO的工作寿命，严重时还会发生击穿，使得芯片无法正常工作。为了避免这种现象，需要在LDO启动时，通过一些技术手段，使LDO的栅、源电压差保持在正常工作时的差值，从而避免产生较大的浪涌电流，达到保护电路，保护芯片的目的。
[0004][0005]专利申请号为201320437800.0的中国专利文献，展示了一种低压差线性稳压器及其软启动电路,如图1(a)所示。通过在低压差线性稳压器中采用包括斜坡电压产生模块和电压选择模块的软启动电路，斜坡电压产生模块的第一控制端和第二控制端分别接入两个反相的使能控制信号，电源端接入直流电源，地端接等电势地，电压选择模块的第一输入端接入固定参考电压，第二输入端连接斜坡电压产生模块的输出端，输出端输出低压差线性稳压器的参考输出电压。在电路启动时，由斜坡电压产生模块从电压为零开始逐步升高电压以输出斜坡电压，如图1(b)所示，并通过电压选择模块选择所述固定参考电压与所述斜坡电压中电压最小者作为低压差线性稳压器的参考电压，进而使软启动电路所输出的电压在所述固定参考电压与所述斜坡电压两者之间平滑转换并保持电压值最小，从而使低压差线性稳压器的输出不会产生过冲电压。
[0006]采用上述技术可以达到抑制浪涌电流的目的，其着重点在参考电压的软启动，使低压差线性稳压器的输出不会产生过冲电压，避免了较大栅源电压差的出现。常用的参考电压软启动是在输入端增加开关电容，当LDO启动时，通过开关电容减缓其上升速度，达到抑制浪涌电流的目的，但这种常见的做法无法直接应用在多电源模块中，因为单个LDO的启
动会拉低其他LDO的参考电压，使得已启动的LDO输出电压跳变。而上述技术为了不影响输入参考电压，使得设计可以直接应用在多电源模块，在LDO基础上额外添加了斜坡电压产生模块及选择模块，这就需要额外一路的参考电流，因此该技术增加了功耗。

技术实现思路

[0007]本技术的目的是为克服已有技术的不足之处，提出一种具有软启动电路的低压差线性稳压器。本技术具有结构简单，不增加额外功耗，性能可靠的特点，且基本没有应用条件限制。
[0008]本技术提出的一种具有软启动电路的低压差线性稳压器，包括一个误差放大器EA，两个输出功率管NM1、NM2，还包括：三个开关S0、S1、S2，三个反相器INV1、INV2、INV3，一个电阻R0，一个电位器R1，一个负载电容C
load
以及一个延时电容C
delay
；其中，误差放大器EA的正输入端接参考电压VREF，使能端接使能信号EN、电源端接电源VDD，误差放大器EA的负输入端与电位器R1连接，误差放大器EA的输出端连接到第一输出功率管NM1的栅端，第一输出功率管NM1的栅端通过开关S0接地，同时误差放大器EA的输出端通过第二开关S1连接到第二输出功率管NM2的栅端，第二输出功率管NM2的栅端通过第三开关S2接地；第一、第二输出功率管NM1、NM2漏端均接到输入电压VIN，第一、第二输出功率管NM1、NM2源端均接到输出电压LDO_OUT，并与电位器R1的一端连接，电位器R1的另一端通过电阻R0接地；第一、第二功率管NM1、NM2源端还通过负载电容C
load
接地；第一反相器INV1的输入接使能信号EN，输出为控制信号ENB，第一反相器INV1的输出接第一开关S0的控制端以及第二反相器INV2的输入，第二反相器INV2输出接第三反相器INV3的输入，第二反相器INV2的输出还通过延时电容C
delay
接地，第三反相器INV3的输出为延时控制信号ENB_delay，接第二、第三开关S1、S2的控制端；其中控制信号ENB控制第一开关S0开合，延时控制信号ENB_delay控制第二、第三开关S1、S2始终状态相反。
[0009]本技术的特点及有益效果：
[0010]本技术结构简单，通过反相器级联，并且添加到地的电容，来得到使能延迟信号，作用到功率管上，在LDO启动稳定后导通剩余大尺寸功率管，使功率管分步导通来达到减小浪涌电流的目的。控制功率管导通的使能延迟信号是直接由反相器级联产生的，不依赖LDO本身环路，不影响环路稳定性，不增加额外功耗，可靠性强。
[0011]本技术针对需要较大负载驱动能力的LDO，尤其是需要片外电容的LDO，基本没有应用条件限制，任何结构的LDO都可以应用本技术，达到减小浪涌电流，保护电路的目的，可靠性强。
附图说明
[0012]图1(a)是一种现有的软启动电路架构图；
[0013]图1(b)是现有软启动电路的电压时序图；
[0014]图2是本技术的具有软启动电路的低压差线性稳压器架构示意图；
[0015]图3是本技术不同位置开关的使能信号示意图。
具体实施方式
[0016]本技术提出的具有软启动电路的低压差线性稳压器结合附图及实例项详细说明如下：
[0017]本技术实施例电路结构如图2所示，包括一个误差放大器EA，两个输出功率管NM1、NM2，三个开关S0、S1、S2，三个反相器INV1、INV2、INV3，一个电阻R0，一个电位器R1，一个负载电容C
load
以及一个延时电容C
delay
；本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有软启动电路的低压差线性稳压器，包括一个误差放大器EA，两个输出功率管NM1、NM2，其特征在于，还包括：三个开关S0、S1、S2，三个反相器INV1、INV2、INV3，一个电阻R0，一个电位器R1，一个负载电容C
load
以及一个延时电容C
delay
；其中：误差放大器EA的正输入端接参考电压VREF，使能端接使能信号EN、电源端接电源VDD，误差放大器EA的负输入端与电位器R1连接，误差放大器EA的输出端连接到第一输出功率管NM1的栅端，第一输出功率管NM1的栅端通过开关S0接地，同时误差放大器EA的输出端通过第二开关S1连接到第二输出功率管NM2的栅端，第二输出功率管NM2的栅端通过第三开关S2接地；第一、第二输出功率管NM1、NM2漏端均接到...

【专利技术属性】
技术研发人员：张旭东，陈勇刚，
申请(专利权)人：深圳市纽瑞芯科技有限公司，
类型：新型
国别省市：