CN104281188B - 应用于ldo线性稳压器的使能电路 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种应用于LDO线性稳压器的使能电路，主要解决LDO线性稳压器使能模块的输入电压变化范围小的问题。其包括正压通路(1)和负压通路(2)，这两个通路的输入均与LDO线性稳压器的使能信号SHDN相连接，输出均与LDO线性稳压器的偏置模块的输入相连接。两通路在使能信号SHDN不同电压范围内导通，即当使能信号SHDN高于正向导通阈值电压时正压通路(1)导通，输出高电位电压；当使能信号SHDN低于负向导通阈值电压时负压通路(2)导通，输出高电位电压。本发明增加了使能电路阈值范围，使输入电压在正压和负压范围内均可启动使能模块，增加了LDO线性稳压器应用的灵活性。
Description
技术领域
本发明属于电子电路技术领域，涉及开关型模拟集成电路，特别是一种使能电路，可用于开关电源型芯片中。
背景技术
随着集成电路和电子技术的发展,大量的便携式设备已经成为人们生活中不可缺的产品，便携式设备在供电过程中电源电压都将在很大范围内波动，为了保证电压稳定，许多的电子设备都使用线性稳压器LDO来供电。为了便于在外围控制芯片的关断和导通，LDO芯片外部往往加入使能引脚，这样就需要内部产生一个使能电路。
图1给出了传统输出可调LDO的框图，其中实线框内部为芯片内部结构，其他为外围电路，其包含使能电路、偏置模块、基准电压模块、误差放大器EA模块、过温保护模块、过流保护模块和调整管Q，外围电路中R1、R2为反馈电阻。当系统上电后，SHDN使能信号打开时，电路开始启动，基准电压建立，为系统提供一个具有良好热稳定性的基准电压。当输入电压或者输出电流变化时，VOUT会相应变化，经过R1、R2电阻分压后输入到误差放大器，经误差放大器放大后输出到调整管Q将输出电压稳定在规定电压。当SHDN使能信号关断，则芯片关断。传统的正压LDO的使能电路由于只能在正压的一定范围内导通，负压LDO的使能电路在负压的一定范围内导通，限制了使能电路的输入电压，使LDO电路的应用多样化受到限制。
发明内容
本发明的目的在于针对现有的LDO线性稳压器使能电路的不足，提出一种可使LDO线性稳压器在正压和负压均可导通的使能电路，提高其应用的灵活性。
为了实现上述目的，本电路同时包括正压通路和负压通路两个通路，这两个通路的输入均与LDO线性稳压器的使能信号SHDN相连接，输出均与LDO线性稳压器的偏置模块的输入相连接，且两个通路均包括有共用电路；
所述正压通路和负压通路在使能信号SHDN的不同电压控制下导通，即当输入使能信号SHDN从零上升到正向导通阈值电压时，正压通路导通，输出高电压电平；当输入使能信号从零下降到负向导通阈值电压时，负压通路导通，输出高电平电压，以保证LDO线性稳压器正常工作；
所述共用电路，包括第二电流镜、第三电流镜、PNP管Q9以及限流电阻R3，第三电流镜、PNP管Q9及限流电阻R3产生镜像电流I1通过第二电流镜的镜像，得到镜像电流I2，通过该镜像电流控制正压通路或负压通路导通时的输出电压。
作为优选，所述正压通路，包括第一电流镜，第二电流镜，第三电流镜，三个PNP管Q2、Q3、Q9和限流电阻R3，每个电流镜均设有三个连接端口：
所述第一电流镜，其第一端S11与第二PNP管Q2的发射极相连，第二端S12与第三电流镜的第二端S32相连，并作为使能电路的输出端OUT，第三端S13接LDO线性稳压器的使能信号SHDN，该第一电流镜的镜像电流比为3:1；
所述第二电流镜，其第一端S21与限流电阻R3的一端相接，第二端S22与第三电流镜的第一端S31相连，第二电流镜的第三端S23与第三PNP管Q3的集电极相连；限流电阻R3的另一端接LDO线性稳压器的输入VIN，该第二电流镜的镜像电流比为1:1；
所述第三电流镜，其第三端S33接LDO线性稳压器的输入VIN，该第三电流镜的镜像电流比为1:1；
所述第二PNP管Q2，其基极与其自身的集电极以及第三PNP管Q3的发射极相连；
所述第三PNP管Q3，其基极与其自身的集电极相连；
所述第六PNP管Q9，其基极与其自身的集电极以及第二电流镜的第三端S23相连，其发射极接地电平GND。
作为优选，所述的负压通路，包括第二电流镜，第三电流镜，第四电流镜，第五电流镜，第六电流镜，两个PNP管Q9、Q14和限流电阻R3，每个电流镜均设有三个连接端口：
所述第二电流镜，其第一端S21与第六电流镜的第一端S61以及限流电阻R3的一端相连，第二端S22与第三电流镜的第一端S31相连，第三端S23与第六电流镜的第三端S63相连，限流电阻R3的另一端接LDO线性稳压器的输入VIN，该第二电流镜的镜像电流比为1:1；
所述第三电流镜，其第二端S32与第四电流镜的第二端S42相连，并作为使能电路的输出端OUT，第三端S33与LDO线性稳压器的输入VIN相连，该第三电流镜的镜像电流比为1:1；
所述第四电流镜，其第一端S41与第五电流镜的第二端S52相连，第三端S43接地电位GND，其镜像电流比为3:1；
所述第五电流镜，其第一端S51与第六电流镜的第二端S62相连，第三端S53与第十一PNP管Q14的发射极相连，该第五电流镜的镜像电流比为1:1；
所述第六电流镜，其镜像电流比为1:1；
所述第六PNP管Q9，其基极与其自身的集电极以及第二电流镜的第三端S23相连，其发射极接地电平GND；
所述第十一PNP管Q14的基极与其自身的集电极相连，并接LDO线性稳压器的使能信号SHDN。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
1.本发明电路由于同时具有正压通路和负压通路，且这两个通路通过共电路相联系，共用电路可产生一路电流镜像到本发明电路的输出端，并与正压通路去除共用电路后的其余电路部分或负压通路去除共用电路后的其余电路部分在本发明电路输出端产生的另一路电流共同控制本发明电路的输出。
2.本发明由于将其正、负两个通路的输入均与使能信号SHDN相连，使得正压通路和负压通路均在使能信号SHDN的不同电压控制下导通，即当输入使能信号SHDN从零上升到正向导通电压时，正压通路导通，输出高电压电平；当输入使能信号从零下降到负向导通阈值电压时，负压通路导通，输出高电平电压，保了LDO线性稳压器的正常工作，扩展了LDO线性稳压器的使能信号的变化范围，使得LDO线性稳压器的应用更加灵活。
附图说明
图1为传统线性稳压器LDO的原理框图；
图2本发明的电路的正压通路和负压通路框图；
图3是本发明应用在负压LDO线性稳压器中的电路框图；
图4是本发明应用在负压LDO线性稳压器中的电路图。
具体实施方式
以下结合附图及其实例对本发明作进一步描述。
参照图2，本发明同时包括正压通路和负压通路两个通路，这两个通路的输入均与LDO线性稳压器的使能信号SHDN相连接，输出均与LDO线性稳压器的偏置模块的输入相连接，且两个通路均包括有共用电路；所述正压通路和负压通路在使能信号SHDN的不同电压控制下导通，即当输入使能信号SHDN从零上升到正向导通阈值电压时，正压通路导通，输出高电压电平；当输入使能信号从零下降到负向导通阈值电压时，负压通路导通，输出高电平电压，以保证LDO线性稳压器在高于使能信号SHDN高于正向导通阈值电压或低于负向导通阈值电压时正常工作；
所述共用电路，包括第二电流镜、第三电流镜、PNP管Q9以及限流电阻R3，第三电流镜、PNP管Q9及限流电阻R3产生镜像电流I1通过第二电流镜的镜像，得到镜像电流I2，通过该镜像电流控制正压通路或负压通路导通时的输出电压。
参照图3，所述正压通路包括第一电流镜，第二电流镜，第三电流镜，三个PNP管Q2、Q3、Q9和限流电阻R3；所述的负压通路包括第二电流镜，第三电流镜，第四电流镜，第五电流镜，第六电流镜，两个PNP管Q9、Q14和限流电阻R3，每个电流镜均设有三个连接端口。
该第一电流镜，其第一端S11与第二PNP管Q2的发射极相连，第二端S12与第三电流镜的第二端S32相连，并作为使能电路的输出端OUT，第三端S13接LDO线性稳压器的使能信号SHDN，该第一电流镜的镜像电流比为3:1；
该第二电流镜，它在正压通路中，其第一端S21与限流电阻R3的一端相接，第二端S22与第三电流镜的第一端S31相连，第二电流镜的第三端S23与第三PNP管Q3的集电极相连；限流电阻R3的另一端接LDO线性稳压器的输入VIN，该第二电流镜的镜像电流比为1:1；它在负压通路中，其第一端S21与第六电流镜的第一端S61以及限流电阻R3的一端相连，第二端S22与第三电流镜的第一端S31相连，第三端S23与第六电流镜的第三端S63相连；限流电阻R3的另一端接LDO线性稳压器的输入VIN，该第二电流镜的镜像电流比为1:1；
该第三电流镜，它在正压通路和负压通路中，其第三端S33均与LDO线性稳压器的输入VIN连接，该第三电流镜的镜像电流比为1:1；
该第四电流镜，其第一端S41与第五电流镜的第二端S52相连，第四电流镜的第二端S42与第三电流镜的第二端S32相连，并作为使能电路的输出端OUT，第三端S43接地电位GND，其镜像电流比为3:1；
该第五电流镜，其第一端S51与第六电流镜的第二端S62相连，第三端S53与第十一PNP管Q14的发射极相连，该第五电流镜的镜像电流比为1:1；
该第六电流镜，其镜像电流比为1:1；
该第二PNP管Q2，其基极与其自身的集电极以及第三PNP管Q3的发射极相连；
该第三PNP管Q3，其基极与其自身的集电极相连；
该第六PNP管Q9，其基极与其自身的集电极以及第二电流镜的第三端S23相连，其发射极接地电平GND；
该第十一PNP管Q14的基极与其自身的集电极相连，并接LDO线性稳压器的使能信号SHDN。
图4给出了本发明使能电路的一个应用实例，但并不构成对本发明的限制，
参照图4，本发明第一电流镜包括：第一PNP管Q1和第七PNP管Q15，该第一PNP管Q1的基极与其自身的集电极以及第七PNP管Q15的基极相连作为第一电流镜的第一端S11，该第一PNP管Q1的发射极与第七PNP管Q15的发射极相连作为第一电流镜的第三端S13，该第七PNP管Q15的集电极作为第一电流镜的第二端S12。
第二电流镜包括：第五PNP管Q7与第四PNP管Q6，该第五PNP管Q7的基极与其自身的集电极以及第四PNP管Q6的基极相连作为第二电流镜的第一端S21，该第五PNP管Q7的发射极与第四PNP管Q6的发射极相连作为第二电流镜的第三端S23，该第四PNP管Q6的集电极作为第二电流镜的第二端S22。
第三电流镜包括：第二NPN管Q5与第一NPN管Q4，该第二NPN管Q5的基极与其自身的集电极以及第一NPN管Q4的基极相连作为第三电流镜的第一端S31，该第二NPN管Q5的发射极与第一NPN管Q4的发射极作为第三电流镜的第三端S33，该第一NPN管Q4的集电极作为第三电流镜的第二端S32。
第四电流镜包括：第十PNP管Q13与第九PNP管Q12，该第十PNP管Q13的基极与其自身的集电极以及第九PNP管Q12的基极相连作为第四电流镜的第一端S41，该第十PNP管Q13的发射极与第九PNP管Q12的发射极相连作为第四电流镜的第三端S43，该第九PNP管Q12的集电极作为第四电流镜的第二端S42。
第五电流镜包括：第三NPN管Q10与第四NPN管Q11，该第三NPN管Q10的基极与其自身的集电极以及第四NPN管Q11的基极相连作为第五电流镜的第一端S51，该第三NPN管Q10的发射极与第四NPN管Q11的发射极相连作为第五电流镜的第三端S53，该第四NPN管Q11的集电极作为第五电流镜的第二端S52。
第六电流镜包括：第五PNP管Q7与第八PNP管Q8，该第八PNP管Q8的基极与第五PNP管Q7的基极相连作为第六电流镜的第一端S61，该第八PNP管Q8的发射极与第五PNP管Q7的发射极相连作为第六电流镜的第三端S63，该第八PNP管Q8的集电极作为第六电流镜的第二端S62。
第二电流镜与第六电流镜共用第五PNP管Q7，第二电流镜的第一端S21与第六电流镜的第一端S61为同一点，第二电流镜的第三端S23与第六电流镜的第三端S63为同一点。
第一电流镜中的第一PNP管Q1的集电极通过第二PNP管Q2和第三PNP管Q3与第二电流镜中的第四PNP管Q6的发射极相连，第一电流镜中的第七PNP管Q15的集电极与第三电流镜中的第一NPN管Q4的集电极相连，第一NPN管Q4的发射极接LDO线性稳压器的使能信号SHDN；
第二电流镜中的第四PNP管Q6的集电极与第三电流镜中的第二NPN管Q5的集电极相连，第二电流镜中的第五PNP管Q7的集电极与限流电阻R3的一端相连，限流电阻R3的另一端连接到LDO线性稳压器的输入VIN，
第三电流镜中的第二NPN管Q5的发射极与LDO线性稳压器的输入VIN相连；
第四电流镜中的第九PNP管Q12与第一电流镜中的第七PNP管Q15的集电极相连并作为使能电路的输出端OUT，第九PNP管Q12的发射极与地电位GND相连，第四电流镜中的第十PNP管Q13的集电极与第五电流镜中的第四NPN管Q11的集电极相连；
第五电流镜中的第三NPN管Q10的集电极与第六电流镜中的第八PNP管Q8的集电极相连，第三NPN管Q10的的发射极与第十一PNP管Q14的发射极相连；
第二PNP管Q2，其基极与其自身的集电极以及第三PNP管Q3的发射极相连，其发射极与第一PNP管Q1的集电极相连；
第三PNP管Q3，其基极与其自身的集电极相连，其发射极与第二电流镜中的第四PNP管Q6的发射极相连；
第六PNP管Q9，其基极与其自身的集电极以及第二电流镜中第五PNP管Q7的发射极相连，其发射极接地电平GND；
第十一PNP管Q14的基极与其自身的集电极相连，并接LDO线性稳压器的使能信号SHDN。
本发明的工作原理是：LDO线性稳压器的输入VIN正常上电，第六PNP管Q9，第五PNP管Q7与限流电阻R3在LDO线性稳压器的输入VIN和地电位GND之间产生一路电流，其中限流电阻R3的阻值很大，使得偏置电流的值较小，所以LDO线性稳压器关断状态下消耗的静态电流较小。当使能信号SHDN电压为零时，第七PNP管Q15、第一PNP管Q1、第三NPN管Q10、第四NPN管Q11都处于截止状态，可以得到输出电压OUT电压基本为0。
当使能信号SHDN电压由零慢慢往上升高时，第三NPN管Q10、第四NPN管Q11保持截止状态，但当电压升高到正向导通阈值时，第一PNP管Q1、第二PNP管Q2、第三PNP管Q3导通，由于第一电流镜的镜像比为3:1，第二电流镜和第三电流镜的镜相比均为1:1，故流过第七PNP管Q15的电流大于流过第一NPN管Q4的电流，使得输出OUT将被拉高，从而启动偏置电路，使得整个LDO线性稳压器在使能信号为正压时启动。
当使能信号SHDN电压由零慢慢降低时，第七PNP管Q15、第一PNP管Q1保持截止状态，当电压下降到负向导通阈值时，第十一PNP管Q14导通，由于第四电流镜的镜像比为3:1，第二电流镜、第三电流镜、第五电流镜和第六电流镜的镜相比均为1:1，故流过第九PNP管Q12的电流大于流过第一NPN管Q4的电流，使得输出电压OUT将被拉高，从而启动偏置电路，使得整个LDO线性稳压器在使能信号为负压时启动。
以上仅是本发明的最佳实例，不构成对本发明的任何限制，显然在本发明的构思下，可以对其电路进行不同的变更与改进，但这些均在本发明的保护之列。
Claims (10)
1.一种应用于LDO线性稳压器的使能电路，其特征在于：同时包括正压通路(1)和负压通路(2)两个通路，这两个通路的输入均与LDO线性稳压器的使能信号SHDN相连，输出均与LDO线性稳压器的偏置模块的输入相连，且两个通路均包括有共用电路(3)；
所述正压通路(1)和负压通路(2)在使能信号SHDN的不同电压控制下导通，即当输入使能信号SHDN从零上升到正向导通阈值电压时，正压通路(1)导通，输出高电压电平；当输入使能信号从零下降到负向导通阈值电压时，负压通路(2)导通，输出高电平电压，以保证LDO线性稳压器正常工作；
所述共用电路(3)，包括第二电流镜、第三电流镜、第六PNP管Q9以及限流电阻R3，第三电流镜、第六PNP管Q9及限流电阻R3产生镜像电流I1通过第二电流镜的镜像，得到镜像电流I2，通过该镜像电流控制正压通路(1)或负压通路(2)导通时的输出电压。
2.根据权利要求1所述的使能电路，其特征在于：所述正压通路(1)，包括第一电流镜，第二电流镜，第三电流镜，三个PNP管Q2、Q3、Q9和限流电阻R3，每个电流镜均设有三个连接端口：
所述第一电流镜，其第一端S11与第二PNP管Q2的发射极相连，第二端S12与第三电流镜的第二端S32相连，并作为使能电路的输出端OUT，第三端S13接LDO线性稳压器的使能信号SHDN，该第一电流镜的镜像电流比为3:1；
所述第二电流镜，其第一端S21与限流电阻R3的一端相接，第二端S22与第三电流镜的第一端S31相连，第二电流镜的第三端S23与第三PNP管Q3的集电极相连；限流电阻R3的另一端接LDO线性稳压器的输入VIN，该第二电流镜的镜像电流比为1:1；
所述第三电流镜，其第三端S33接LDO线性稳压器的输入VIN，该第三电流镜的镜像电流比为1:1；
所述第二PNP管Q2，其基极与其自身的集电极以及第三PNP管Q3的发射极相连；
所述第三PNP管Q3，其基极与其自身的集电极相连；
所述第六PNP管Q9，其基极与其自身的集电极以及第二电流镜的第三端S23相连，其发射极接地电平GND。
3.根据权利要求1所述的使能电路，其特征在于：所述的负压通路(2)，包括第二电流镜，第三电流镜，第四电流镜，第五电流镜，第六电流镜，两个PNP管Q9、Q14和限流电阻R3，每个电流镜均设有三个连接端口：
所述第二电流镜，其第一端S21与第六电流镜的第一端S61以及限流电阻R3的一端相连，第二端S22与第三电流镜的第一端S31相连，第三端S23与第六电流镜的第三端S63相连，限流电阻R3的另一端接LDO线性稳压器的输入VIN，该第二电流镜的镜像电流比为1:1；
所述第三电流镜，其第二端S32与第四电流镜的第二端S42相连，并作为使能电路的输出端OUT，第三端S33与LDO线性稳压器的输入VIN相连，该第三电流镜的镜像电流比为1:1；
所述第四电流镜，其第一端S41与第五电流镜的第二端S52相连，第三端S43接地电位GND，其镜像电流比为3:1；
所述第五电流镜，其第一端S51与第六电流镜的第二端S62相连，第三端S53与第十一PNP管Q14的发射极相连，该第五电流镜的镜像电流比为1:1；
所述第六电流镜，其镜像电流比为1:1；
所述第六PNP管Q9，其基极与其自身的集电极以及第二电流镜的第三端S23相连，其发射极接地电平GND；
所述第十一PNP管Q14的基极与其自身的集电极相连，并接LDO线性稳压器的使能信号SHDN。
4.根据权利要求2所述的使能电路，其特征在于：第一电流镜包括:第一PNP管Q1和第七PNP管Q15，该第一PNP管Q1的基极与其自身的集电极以及第七PNP管Q15的基极相连作为第一电流镜的第一端S11，该第一PNP管Q1的发射极与第七PNP管Q15的发射极相连作为第一电流镜的第三端S13，该第七PNP管Q15的集电极作为第一电流镜的第二端S12。
5.根据权利要求2或3所述的使能电路，其特征在于：第二电流镜包括：第五PNP管Q7与第四PNP管Q6，该第五PNP管Q7的基极与其自身的集电极以及第四PNP管Q6的基极相连作为第二电流镜的第一端S21，该第五PNP管Q7的发射极与第四PNP管Q6的发射极相连作为第二电流镜的第三端S23，该第四PNP管Q6的集电极作为第二电流镜的第二端S22。
6.根据权利要求2或3所述的使能电路，其特征在于：第三电流镜包括：第二NPN管Q5与第一NPN管Q4，该第二NPN管Q5的基极与其自身的集电极以及第一NPN管Q4的基极相连作为第三电流镜的第一端S31，该第二NPN管Q5的发射极与第一NPN管Q4的发射极作为第三电流镜的第三端S33，该第一NPN管Q4的集电极作为第三电流镜的第二端S32。
7.根据权利要求3所述的使能电路，其特征在于：第四电流镜包括：第十PNP管Q13与第九PNP管Q12，该第十PNP管Q13的基极与其自身的集电极以及第九PNP管Q12的基极相连作为第四电流镜的第一端S41，该第十PNP管Q13的发射极与第九PNP管Q12的发射极相连作为第四电流镜的第三端S43，该第九PNP管Q12的集电极作为第四电流镜的第二端S42。
8.根据权利要求3所述的使能电路，其特征在于：第五电流镜包括：第三NPN管Q10与第四NPN管Q11，该第三NPN管Q10的基极与其自身的集电极以及第四NPN管Q11的基极相连作为第五电流镜的第一端S51，该第三NPN管Q10的发射极与第四NPN管Q11的发射极相连作为第五电流镜的第三端S53，该第四NPN管Q11的集电极作为第五电流镜的第二端S52。
9.根据权利要求3所述的使能电路，其特征在于：第六电流镜包括：第五PNP管Q7与第八PNP管Q8，该第八PNP管Q8的基极与第五PNP管Q7的基极和集电极相连作为第六电流镜的第一端S61，该第八PNP管Q8的发射极与第五PNP管Q7的发射极相连作为第六电流镜的第三端S63，该第八PNP管Q8的集电极作为第六电流镜的第二端S62。
10.根据权利要求3所述的使能电路，其特征在于：第二电流镜与第六电流镜共用第五PNP管Q7，第二电流镜的第一端S21与第六电流镜的第一端S61为同一点，第二电流镜的第三端S23与第六电流镜的第三端S63为同一点。
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