CN103699168A - 一种零功耗电压调节器的电压过冲保护电路 - Google Patents

一种零功耗电压调节器的电压过冲保护电路 Download PDF

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唐祺
陈艳
李罗生
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Abstract

一种零功耗电压调节器的电压过冲保护电路。电压调节器是模拟电路中用于稳定电压的电路，对于智能卡类电源稳压器而言，其目的为大量的存储单元(例如CPU，SRAM，FLASH)提供稳定的电源，保证在合理的工作电压范围。任何的电压不稳定或超过其工作范围都会造成存储单元的存储或读写错误有些情况乃至烧毁存储器件，本发明的电路结构采用一种简单新型零功耗的输出电压过冲保护电路，实现对电源上电和电源波动所产生的输出过冲电压保护和抑制。

Description

一种零功耗电压调节器的电压过冲保护电路
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，电压调节器电源电压上电或工作过程中出现跳变等。一旦出现了电压跳变，电压调节器的输出负载电容就储存了一定的电荷，这使得电压调节器对负载供电非常不利，甚至可能由于过压导致负载器件击穿。 
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。 
目前大多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消除电压过冲常见的方法使用输出电容放电电路使电压调节器的输出电压才能恢复到正常值。但这些方法并不能根本从电源上电和波动情况下上去防止输出电压的过冲现象。 
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和直流功耗，又可以适用于各种电压调节器的防过冲电路。 
本发明提供用于电压调节器的电压防过冲电路，当电源上电或电源在工作过程中发生波动情况下，电压调节器的输出出现过冲，而本发明在此工作状态下会瞬间关断流向负载电容的泻放电流通路。消除电压调节器输出电压过冲。 
如图1所示，该过冲保护电路由一个PMOS管PM2和电阻R3以及电容C2构成，PMOS管PM2的漏极与PM1管的栅极相连，PM2的栅极与R3与C2的连接端接在一起，PM2管源端与R4端相连到电源，R3两端分别与电源和PM2栅极相连，C2两端分别与地和PM2栅极相连 
当电源的上电或电源的波动的瞬间使PM2管瞬间导通，使得输出管PM1管的栅极电压升高，关断PM1管，不产生瞬时的泄放电流，避免输出电压的过冲，当电源稳定后，PM2管的栅极电压升高，PM2管关断，不产生任何静态直流功耗，同时PM1管导通，电压调整器恢复正常工作。 
附图说明：
图1电压调节器过冲保护电路结构图 
图2一种无电压过冲保护电路的电压调节器在电源电压上电跳变时的波形图 
图3一种应用本发明的电压调节器在电源电压上电跳变时的波形图 
图4一种无电压过冲保护电路的电压调节器在电源电压波动跳变时的波形图 
图5一种应用本发明的电压调节器在电源电压波动跳变时的波形图 
具体实施方式：
下面结合附图具体介绍本发明工作原理： 
电压过冲保护电路如图1所示，电阻R3和电容C2受电源电压波动的影响，当电源电压上电或电电源在工作过程中发生跳变，使得R3和C2之间的节点(即PM2的栅极电压)被瞬间拉低，PM2瞬间导通，将PM1的栅极电压拉高，从而瞬间关断PM1，关断了从PM1到负载的泄放电流，保护输出电压过冲。当电源电压达到稳定，R3和C2之间的节点(即PM2的栅极电压)被拉高，PM2栅极电压变高，PM2关断，电压过冲保护电路关断，PM1恢复正常电压调整器工作状态，此电路在正常工作下不产生任何功耗。 
通过合理选择电阻R3和电容C2值，以及PM1的宽长比即可以消除并保护输出电压过冲，C2电容值越大对电源电压波动越灵敏，R3电阻值越大对输出电压保护的时间越长，PM1更大的宽长比将使得保护电路反应速度更快。 
附图2为一种无电压过冲保护电路的电压调节器在电源电压上电跳变时的波形图，电源电压上电时，电压调节器输出电压出现过冲，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上电跳变时的波形图，电压调节器输出电压无过冲；附图4为一种无电压过冲保护电路的电压调节器在电源电压波动跳变时的波形图，电源电压上电和电源波动时，电压调节器输出电压出现过冲；附图3一种应用本发明的电压调节器在电源电压波动跳变时的波形图，电源电压上电和电源波动时，电压调节器输出电压无过冲。 
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利要求限定。 

Claims (3)

1.一种零功耗电压调节器的电压过冲保护电路，用于消除电压调节器电源上电以及电源异常波动造成输出信号的过冲，其特征在于该电路包括一个PMOS管PM2和电阻R3以及电容C2构成的输出电压过冲保护电路，PMOS管PM2的漏极与PM1管的栅极相连，PM2的栅极与R3与C2的连接端接在一起，PMOS管PM2管源端与R4端相连到电源，R3两端分别与电源和PM2栅极相连，C2两端分别与地和PM2栅极相连。
2.如权利要求1所述的电路，其特征在于当电压调节器电源上电和电源工作过程中出现波动，PMOS管PM2导通，使得PM1管的栅极电压升高，关断PM1在上电或电源波动情况下的泄放电流，防止输出电压造成过冲，当电源稳定后，PMOS管PM2的栅极电压升高，PMOS管PM2管关断，不产生任何静态直流功耗，同时PM1管导通，电压调整器恢复正常工作。
3.如权利要求1所述的电路，其特征在于电容C2可以由MOS电容等同替换。
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