CN105807837B - 一种用于低压差线性稳压器的抑制过冲电路 - Google Patents

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    • G05F1/56—Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is dc using semiconductor devices in series with the load as final control devices
    • G05F1/565—Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is dc using semiconductor devices in series with the load as final control devices sensing a condition of the system or its load in addition to means responsive to deviations in the output of the system, e.g. current, voltage, power factor

Abstract

本发明公开一种用于低压差线性稳压器的抑制过冲电路，包括依次连接的运算电压检测电路单元、过冲抑制电路单元和偏置电路单元；所述电压检测电路单元用于检测输出电压变化；所述偏置电路单元为过冲抑制电路单元提供偏置电压；所述过冲抑制电路单元用于产生输出电容的放电电流，从而抑制输出过冲。本发明用于低压差线性稳压器的抑制过冲电路具有结构简单，低功耗，响应快的特点。

Description

一种用于低压差线性稳压器的抑制过冲电路
技术领域
本发明涉及电源管理技术领域，具体涉及到一种用于低压差线性稳压器的抑制过冲电路。
背景技术
低压差线性稳压器(简称LDO)具有结构简单、低输入输出电压、低噪声等优点，因而被广泛应用在便携式电子产品设备中。随着当今电子产品的发展，对LDO的性能也提出了新的要求：更低的功耗，更好的瞬态响应，更高的集成度。
针对负载变化很大的应用场合，要求LDO对瞬态响应非常快，尽可能在负载变化的时候保持输出电压的稳定。对于应用LDO较多的便携式产品中，负载电流突变的情况很普通，所以对LDO的负载瞬态响应的研究越来越受到重视。
传统的LDO的电路结构如图1所示，需在输出端Vout额外增加一个大的输出电容Cout，其电容的值达到μF级。这种结构虽然稳定，而且负载瞬态响应好，但是增加的外围输出电容使得芯片的使用更加复杂，LDO的零极点不容易控制。如图2所示，现阶段，无片外电容型的LDO结构由于节省了片外的大电容，结构简单，成为了研究的热点。在无片外电容型的LDO的设计中，由于在输出端没有大电容，在负载变化时，其输出相对于传统LDO受到的影响更大，因此设计时要尤其注意LDO的瞬态响应性能。现在已经提出了很多瞬态增强电路来提高无片外电容的LDO的瞬态响应。但是这些传统的LDO瞬态响应增强电路结构十分复杂，功耗比较大，容易对电路的稳定性造成影响。
发明内容
本发明为克服上述现有技术所述的至少一种缺陷，提供一种用于低压差线性稳压器的抑制过冲电路，具有结构简单，低功耗，响应快的特点。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：
一种用于低压差线性稳压器的抑制过冲电路，包括依次连接的运算电压检测电路单元、过冲抑制电路单元和偏置电路单元；
所述电压检测电路单元用于检测输出电压变化；
所述偏置电路单元为过冲抑制电路单元提供偏置电压；
所述过冲抑制电路单元用于产生输出电容的放电电流，从而抑制输出过冲。
在一种优选的方案中，所述的电压检测电路单元包括电容Cm，电容Cm的第一端与低压差线性稳压器的输出端连接，电容Cm的第二端与过冲抑制电路单元连接。
电容Cm即为密勒补偿电容，密勒补偿电容在起LDO环路中频率补偿作用的同时也可以探测输出电压的变化，从而省掉了额外电压检测电容的使用，减小电路面积。
在一种优选的方案中，所述的过冲抑制电路单元部分包括NMOS管M1、M5和M6，还包括PMOS管M2和M3，M1的栅极接所述电容Cm的第二端，M1的源极接地，M1的漏极接M2的漏极，M2和M3以电流镜结构连接，即M2的漏极、栅极与M3的栅极连接，M2和M3的源极接电源，M3的漏极与的M5漏极连接，M5的源极接地，M5的栅极与偏置电路单元的偏置电压输出端连接。
M1的宽长比非常小，在稳态下，流过该支路的电流非常小，只有nA级别，所以电路功耗非常小。M6在稳态时是截止的，所以抑制过冲电路单元对于系统的稳定性不产生影响。
在一种优选的方案中，所述的偏置电路单元部分包括NMOS管M4和PMOS管MB，M4的栅极和漏极连接，M4的栅极作为偏置电路单元的偏置电压输出端，M4的栅极与M5的栅极连接，M4的源极接地，MB的栅极接偏置电压Vbias，MB的源极接电源，M4的栅极、漏极和MB的漏极连接。
MB的宽长比非常小，在稳态下，流过该支路的电流非常小，只有nA级别，所以电路功耗非常小。
与现有技术相比，本发明技术方案的有益效果是：本发明公开一种用于低压差线性稳压器的抑制过冲电路，包括依次连接的运算电压检测电路单元、过冲抑制电路单元和偏置电路单元；所述电压检测电路单元用于检测输出电压变化；所述偏置电路单元为过冲抑制电路单元提供偏置电压；所述过冲抑制电路单元用于产生输出电容的放电电流，从而抑制输出过冲。本发明用于低压差线性稳压器的抑制过冲电路具有结构简单，低功耗，响应快的特点。
附图说明
图1为传统的低压差线性稳压器的结构示意图；
图2为无片外电容型低压差线性稳压器的结构示意图；
图3为本发明用于低压差线性稳压器的抑制过冲电路原理图；
图4为输出过冲发生时本发明抑制过冲电路的调节示意图。
图5为本发明抑制过冲电路应用于无片外电容型低压差线性稳压器电路。
具体实施方式
附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
下面结合附图和实施例对本发明的技术方案做进一步的说明。
实施例1
如图3所示，一种用于低压差线性稳压器的抑制过冲电路，包括依次连接的运算电压检测电路单元、过冲抑制电路单元和偏置电路单元；
所述电压检测电路单元用于检测输出电压变化；
所述偏置电路单元为过冲抑制电路单元提供偏置电压；
所述过冲抑制电路单元用于产生输出电容的放电电流，从而抑制输出过冲。
在具体实施过程中，所述的电压检测电路单元包括电容Cm，电容Cm的第一端与低压差线性稳压器的输出端连接，电容Cm的第二端与过冲抑制电路单元连接。
电容Cm即为密勒补偿电容，密勒补偿电容在起LDO环路中频率补偿作用的同时也可以探测输出电压的变化，从而省掉了额外电压检测电容的使用，减小电路面积。
在具体实施过程中，所述的过冲抑制电路单元部分包括NMOS管M1、M5和M6，还包括PMOS管M2和M3，M1的栅极接所述电容Cm的第二端，M1的源极接地，M1的漏极接M2的漏极，M2和M3以电流镜结构连接，即M2的漏极、栅极与M3的栅极连接，M2和M3的源极接电源，M3的漏极与的M5漏极连接，M5的源极接地，M5的栅极与偏置电路单元的偏置电压输出端连接。
M1的宽长比非常小，在稳态下，流过该支路的电流非常小，只有nA级别，所以电路功耗非常小。M6在稳态时是截止的，所以抑制过冲电路单元对于系统的稳定性不产生影响。
在具体实施过程中，所述的偏置电路单元部分包括NMOS管M4和PMOS管MB，M4的栅极和漏极连接，M4的栅极作为偏置电路单元的偏置电压输出端，M4的栅极与M5的栅极连接，M4的源极接地，MB的栅极接偏置电压Vbias，MB的源极接电源，M4的栅极、漏极和MB的漏极连接。
MB的宽长比非常小，在稳态下，流过该支路的电流非常小，只有nA级别，所以电路功耗非常小。
M5的宽长比是M1的M倍，在稳定状态时，M5的电流被偏置为M×Ib，而稳态时It<M×Ib,迫使M5的漏极，即M6的栅极G的电压被拽低到接近GND，所以M6处于截止状态。这时电路的静态电流很小，功耗很小，而且M6是关断的，所以抑制过冲电路对于系统的稳定性不产生影响。
如图4所示，当输出过冲发生时抑制过冲电路的调节过程如下：
当输出负载电流突然减小，VOUT发生过冲，电容Cm将ΔVOUT耦合到M1栅极，因而It迅速增大并且大于M×Ib，M5的漏极(M6的栅极)G的电位也开始迅速提高，M6产生了较大的从Vout到GND的放电电流Idischg，所以Vout的过冲减小，迅速恢复到稳定状态。当输出恢复到稳定状态时，M6管又回到截止状态，整个抑制过冲电路只产生很小的功耗，并且不影响系统稳定性。
如图5所示，为本发明抑制过冲电路应用于无片外电容型低压差线性稳压器电路图。该无片外电容型低压差线性稳压器的采用密勒补偿的方式来保证环路的稳定性，密勒补偿电容Cm也可以作为探测输出电压变化的单元，从而节省了额外的探测电压电容的使用，减小了电路的体积。为了增强LDO的瞬态响应性能，第二级放大器输出级可以采用推挽结构，在负载瞬态变化时，瞬态增强电路对驱动管栅极充放电，从而增强瞬态响应性能。输出端的电容CPP是走线引入的寄生电容，一般为pF级。抑制过冲电路的加入，在负载电流突然减小的情况下，能探测输出电压的变化，迅速转化为从输出端到地的放电电流，显著减小输出的过冲。
相同或相似的标号对应相同或相似的部件；
附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种用于低压差线性稳压器的抑制过冲电路，其特征在于，包括依次连接的运算电压检测电路单元、过冲抑制电路单元和偏置电路单元；
所述电压检测电路单元用于检测输出电压变化；所述电压检测电路单元包括电容Cm，电容Cm的第一端与低压差线性稳压器的输出端连接，电容Cm的第二端与过冲抑制电路单元连接；
所述偏置电路单元为过冲抑制电路单元提供偏置电压；
所述过冲抑制电路单元用于产生输出电容的放电电流，从而抑制输出过冲；所述过冲抑制电路单元部分包括NMOS管M1、M5和M6，还包括PMOS管M2和M3，M1的栅极接所述电容Cm的第二端，M1的源极接地，M1的漏极接M2的漏极，M2和M3以电流镜结构连接，即M2的漏极、栅极与M3的栅极连接，M2和M3的源极接电源，M3的漏极与的M5漏极连接，M5的源极接地，M5的栅极与偏置电路单元的偏置电压输出端连接，M6的源极接地，M6的栅极接M5的漏极，M6的漏极接电容Cm的第二端。
2.根据权利要求1所述的低压差线性稳压器的抑制过冲电路，其特征在于：所述的偏置电路单元部分包括NMOS管M4和PMOS管MB，M4的栅极和漏极连接，M4的栅极作为偏置电路单元的偏置电压输出端，M4的栅极与M5的栅极连接，M4的源极接地，MB的栅极接偏置电压Vbias，MB的源极接电源，M4的栅极、漏极和MB的漏极连接。
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