CN101943925A - 一种用于电压调节器的放电电路 - Google Patents
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Abstract
本发明用于电压调节器电路在输出电压出现过冲时的快速放电，它能够探测输出电压上出现的过冲，一旦探测到过冲此放电电路开始工作，使输出信号上出现的多余电荷迅速泄放，输出过冲明显降低，过冲迅速消除，完成放电过程。在放电过程结束后，此放电电路停止工作，从而不影响主电路的正常功能和性能。
Description
技术领域：
本发明属于基本电路设计技术领域，涉及一种高可靠、低功耗的电压调节器放电电路结构。
背景技术：
在电源管理领域，电压调节器被广泛应用，而电压调节器的输出往往会出现过冲。过冲的形成有很多可能的原因，电压调节器的负载电流跳变，或者是电源电压出现跳变等等。一旦出现了过冲，电压调节器的输出电容就储存了一定的电荷。消除过冲需要一段时间使输出电容放电，电压调节器的输出电压才能恢复到正常值。出于减小静态电流消耗的考虑，电压调节器内部的放电通路的电流很小，一般为10uA左右；电压调节器的输出电容一般都在几百pF以上。这样，如果电压调节器的负载电流太小，就会导致过冲维持的时间达到几十us，对采用该电压调节器供电的电路非常不利，甚至可能由于过压导致器件击穿。
输出过冲往往不能通过增大运算放大器的环路带宽解决，因为通常产生过冲的速度非常快，如果要依靠增大运算放大器的带宽，进而提高电路的响应速度，那么运算放大器的功耗就要大大增加，很难满足电路的功耗的要求。因此，为了消除过冲通常使用放电支路实时地检测电压调节器的输出，一旦出现过冲迅速打开放电支路泄放电荷。
目前已有的放电电路导通电压通常由多个管子的阈值之和决定，这与工艺的相关性很大，很难设计得到一个合理的放电电路导通电压，而使用外部的基准电压可以有效地避免这个问题。
发明内容：
本发明的目的是解决电压调节器输出过冲的问题，提供一种既不损失电压调节器的输出电压，又可以适用于各种电压调节器的放电电路。
本发明提供用于电压调节器的一种放电电路，将检测电压调节器输出上的过冲，如果电压调节器的输出出现过冲，则本发明的放电电路将自动开始工作。一旦过冲消除，本放电电路即可自动关断，从而节省了功耗、避免了对电压调节器电路的影响。
如图1所示，该放电电路包括两个MOS管M1和M2构成的控制支路，以及一个NMOS管M3构成的放电支路，PMOS管M1的漏极与NMOS管M2的漏极相连，M1与M2的栅极连接到输入的基准电压上，M1的源极连接到电压调节器的输出上，M2的源极连接到地，NMOS管M3的漏极连接到电压调节器的输出上，M3的栅极与M1和M2的漏极相连，M3的源极连接到地。
当电压调节器的输出电压高于某一阈值电压时，M1管导通，使得M3管的栅极电压升高，放电支路打开，快速泄放电荷；当电压调节器的输出电压降低后，M1管关断，M2管导通，使得M3管的栅极电压为0，放电支路关断，整个放电电路停止工作，不消耗电流。
附图说明：
图1电压调节器放电电路结构图
图2一种无放电电路的电压调节器在电源电压跳变时的波形图
图3一种应用本发明的电压调节器在电源电压跳变时的波形图
图4一种电压调节器放电电路的变化结构
具体实施方式：
下面结合附图具体介绍本发明工作原理：
放电支路的电路如图1所示，放电支路采用基准电压Vref控制一个串联的PMOS管M1和一个NMOS管M2，串联结构的输出控制一个大尺寸的NMOS管M3作为放电支路。由于Vref电压高于NMOS的阈值电压，M1始终保持打开的状态，当VD1的输出稳定时M2管无法导通，因此串联的输出电压等于0；当VD的电压一旦出现过冲，超过某一阈值时使得M2管导通，串联结构的输出电压等于M2与M1两个管子分压的结果，通过调整晶体管尺寸使得分压结果高于M3的阈值电压，这样放电支路就可以打开泄放电荷。当过冲消除后，M3自动关断，不消耗电流，不影响电路的输出。
M1可以采用大尺寸的管子，对于相同的VD电压，M1尺寸越大，M3的栅端电压越高，即放电支路关断的电压越低，放电的时间越长。在设计过程中还可以调整M1的阱电位，M1阱电位接电源VCC可以提高放电支路的关断电压，M1阱电位接源端则可以降低放电支路的关断电压。
附图2为一种无放电电路的电压调节器在电源电压跳变时的波形图，输出过冲较大，放电时间较长；附图3为一种应用本发明的电压调节器在电源电压跳变时的波形图，出现过冲时M3管有较大的放电电流，使得过冲幅度减小，放电时间缩短。
附图4为NMOS管自适应启动电路的变化结构，NMOS管M2可以等同的替换为电阻R1，连接到PMOS管M1的漏极与地之间，原理与附图1描述的原理基本相同。
应当理解的是，本实施例仅供说明本发明之用，而非对本发明的限制。有关技术领域的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变换或变化，因此所有等同的技术方案也应该属于本发明的范畴由各权力要求限定。
Claims (4)
1.一种电压调节器放电电路，用于消除电压调节器输出信号的过冲，其特征在于该电路包括两个MOS管M1和M2构成的控制支路，以及一个NMOS管M3构成的放电支路，PMOS管M1的漏极与NMOS管M2的漏极相连，M1与M2的栅极连接到输入的基准电压上，M1的源极连接到电压调节器的输出上，M2的源极连接到地，NMOS管M3的漏极连接到电压调节器的输出上，M3的栅极与M1和M2的漏极相连，M3的源极连接到地。
2.如权利要求1所述的一种电压调节器放电电路，其特征在于当电压调节器的输出电压高于某一阈值电压时，M1管导通，使得M3管的栅极电压升高，放电支路打开，快速泄放电荷；当电压调节器的输出电压降低后，M1管关断，M2管导通，使得M3管的栅极电压为0，放电支路关断，整个放电电路停止工作，不消耗电流。
3.如权利要求1所述的一种电压调节器放电电路，其特征在于NMOS管M2可以由电阻等同替换。
4.如权利要求1所述的一种电压调节器放电电路，其特征在于其输入参考电压Vref可以由Vref和电阻分压网络或其他外部输入电压等同替换。
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