CN108415506B - 一种抗γ瞬时电离剂量率辐射的LDO电路 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种抗γ瞬时电离剂量率辐射的LDO电路，包括误差放大器、输出驱动电路、反馈放大电路、输出调整管和采样电阻模块；误差放大器输出端经输出驱动电路连接输出调整管的驱动端；反相端连接基准电压源产生的参考电压；输出调整管的输入端连接输入电压，输出端输出输出电压；输出端经接地的采样电阻模块连接误差放大器的正相端，形成第一反馈环路；输出端经反馈放大电路连接输出驱动电路，形成第二反馈环路。能够有效减少LDO的输出电压在辐照瞬间发生扰动恢复时间。增强LDO电路对瞬时辐射引起输出电压变化的响应速度，提高LDO电路抗γ瞬时电离剂量率辐射能力；可以应用于任何LDO电路的抗瞬时辐射效应的加固设计。

Description

一种抗γ瞬时电离剂量率辐射的LDO电路
技术领域
本发明属于元器件抗辐射加固技术领域，涉及LDO抗辐射能力的提高和加固，具体为一种抗γ瞬时电离剂量率辐射的LDO电路。
背景技术
核爆产生的γ射线脉冲(γ剂量率)会对处于核辐射环境中的电子元器件造成半永久和永久性的损伤甚至失效。经多年研究，已经提出了二极管分流、二极管箝位、负反馈分流和负载光电流补偿等提高电子元器件抗γ瞬时电离剂量率辐射能力的方法。低压差线性调整器(Low-Dropout regulator，LDO)因具有精度高、纹波小、低功耗和使用简单等优点而广泛应用于各种电子设备和电子系统中。采用以上加固方法的LDO加固电路的γ瞬时辐射效应辐照试验结果表明：在瞬时辐照过程中，LDO的输出电压在辐照瞬间发生扰动，经过约几百微秒或几毫秒后，输出电压稳定；电源电流基本未发生变化，未出现永久性损伤和闩锁。现实的问题是，当LDO为板级电源时，这种长达几百微秒甚至毫秒级的波动会对它所带的负载造成产生不良影响，最终可能会导致电子设备灾难性失效，所以需要尽可能的减小LDO经受瞬时辐射后的输出电压恢复时间。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种抗γ瞬时电离剂量率辐射的LDO电路，结构简单，设计合理，能够抗γ瞬时电离剂量率辐射，经受瞬时辐射后的输出电压恢复时间短。
本发明是通过以下技术方案来实现：
一种抗γ瞬时电离剂量率辐射的LDO电路，包括误差放大器、输出驱动电路、反馈放大电路、输出调整管和采样电阻模块；
所述的误差放大器输出端经输出驱动电路连接输出调整管的驱动端；反相端连接基准电压源产生的参考电压；
所述的输出调整管的输入端连接输入电压，输出端输出输出电压；输出端经接地的采样电阻模块连接误差放大器的正相端，形成第一反馈环路；输出端经反馈放大电路连接输出驱动电路，形成第二反馈环路。
优选的，所述的反馈放大电路采用单管放大器。
优选的，所述的反馈放大电路包括反馈电阻R、晶体管QP1、晶体管QN1和晶体管QN2；
所述的晶体管QP1的发射极经反馈电阻R连接作为反馈信号的输出电压，基极连接误差放大器输出的控制信号，集电极连接晶体管QN1的集电极；
所述的晶体管QN1的集电极和基极连接，基极与晶体管QN2的基极连接，发射极接地；
所述的晶体管QN2的发射极接地，集电极的输出作为输出驱动电路的输入信号。
优选的，输出调整管采用功率器件。
优选的，采样电阻模块包括串联的采样电阻R1和采样电阻R2，采样电阻R1一端连接输出调整管的输出端，另一端连接误差放大器的正相端。
优选的，在瞬时辐照过程中，所述的LDO电路输出在辐照瞬间发生扰动，扰动时间小于100μs。
与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
本发明一种抗γ瞬时电离剂量率辐射能力的LDO电路，能够有效减少LDO的输出电压在辐照瞬间发生扰动恢复时间。其在原LDO电路基础上额外再增加一反馈环路，该环路通过检测LDO输出电压的变化，将该变化直接反馈到输出驱动电路，增强LDO电路对瞬时辐射引起输出电压变化的响应速度，提高LDO电路抗γ瞬时电离剂量率辐射能力；该环路与原LDO反馈环路一起构成的双环反馈，可以应用于任何LDO电路的抗瞬时辐射效应的加固设计，从而使得本发明具有较大的实用价值。
进一步的，通过反馈放大电路中的晶体管QN1与晶体管QN2构成比例电流镜，比例放大反馈信号作为输出驱动电路的输入信号。
附图说明
图1为现有技术中LDO电路的结构原理框图。
图2为本发明LDO电路的双环反馈结构原理框图。
图3为本发明实例中所述LDO电路中反馈放大和驱动的电路图。
图4为本发明实例所述的零时瞬时辐照输出波形。
具体实施方式
下面结合具体的实施例对本发明做进一步的详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。
采用常规加固方法的LDO加固电路的γ瞬时辐射效应辐照试验结果表明：在瞬时辐照过程中，LDO的输出电压在辐照瞬间发生扰动，经过约几百微秒或几毫秒后，输出电压才能稳定。如图2所示，本发明在原有加固电路的基础上，通过增加一反馈环路，该环路通过检测LDO输出电压的变化，将该变化直接反馈到输出驱动电路。通常LDO只有一条反馈回路，而本发明采用了双环反馈，增强了LDO电路对瞬时辐射引起输出电压变化的响应速度，提高了LDO抗γ瞬时电离剂量率辐射能力。
其中，如图1所示，常规的LDO电路包括基准电压源、误差放大器、输出驱动电路、输出调整管(功率器件)和采样电阻等模块。LDO电路上电后，基准电压源被启动，产生一个精准的参考电压VREF，输入到误差放大器的反相端。采样电阻网络将输出电压VOUT进行分压得到反馈电压，并馈入到误差放大器的同相端。参考电压和反馈电压之间的差值经误差放大器放大后，通过输出驱动电路驱动功率器件，通过改变调整元件的导通情况来控制稳压器的输出电压。当反馈电压小于参考电压时，误差放大器的输出控制调整元件使其流过更大的电流，使输出电压VOUT上升，反之亦然。
本发明根据反馈原理，设计了双环反馈，如图2所示。第一反馈环路为LDO电路常规反馈环路，第二反馈环路为增强LDO电路对瞬时辐射效应而引入的。第二反馈环路直接引入输出电压作为反馈信号；反馈放大电路简单，最好采用单管放大器。
如图3所示，采用BiCMOS电路拓扑结构。其中，EA为误差放大器输出控制信号，DR为输出驱动电路信号，FB为输出电压。第二反馈环路由反馈电阻R、用于放大的晶体管QP1和输出驱动电路组成。输出电压采样信号FB直接作用于QP1的发射极。因该环路信号传播路径短于第一反馈环路，所以在电路经受瞬时辐照时，EA信号尚未发生变化，而FB已经跟随输出电压变化，所以此时QP1相当于共基极放大器。功率器件输出电压波动信号经QP1放大后直接作用输出驱动电路，输出驱动电路的输出为驱动功率管的驱动信号DR。可见，通过反馈电阻R和放大的晶体管QP1构成的射级负反馈极大提高了电路对瞬时辐射引起的输出电压变化的反应速度。图4为本发明上述实例的零时瞬时辐照输出波形。电路在瞬时辐照过程中，输出在辐照瞬间发生扰动，扰动时间小于100μs，电源电流基本未发生变化，未出现永久性损伤和闩锁。
图4的试验采用动态偏置方式，接成典型应用。试验情况如下：主机充电电压41kV，平均能量1.5MeV，脉宽25.5ns，剂量率1×1011rad(Si)/s，剂量不确定度14.2％。设计加固的LDO样品电路在瞬时辐照过程中，输出在辐照瞬间发生扰动，扰动时间小于100μs，电源电流基本未发生变化，未出现永久性损伤和闩锁。

Claims (3)

1.一种抗γ瞬时电离剂量率辐射的LDO电路，其特征在于，包括误差放大器、输出驱动电路、反馈放大电路、输出调整管和采样电阻模块；
所述的误差放大器输出端经输出驱动电路连接输出调整管的驱动端；反相端连接基准电压源产生的参考电压；
所述的输出调整管的输入端连接输入电压，输出端输出输出电压；输出端经接地的采样电阻模块连接误差放大器的正相端，形成第一反馈环路；输出端经反馈放大电路连接输出驱动电路，形成第二反馈环路；
所述的反馈放大电路包括反馈电阻R、晶体管QP1、晶体管QN1和晶体管QN2；
所述的晶体管QP1的发射极经反馈电阻R连接作为反馈信号的输出电压，基极连接误差放大器输出的控制信号，集电极连接晶体管QN1的集电极；
所述的晶体管QN1的集电极和基极连接，基极与晶体管QN2的基极连接，发射极接地；
所述的晶体管QN2的发射极接地，集电极的输出作为输出驱动电路的输入信号；
采样电阻模块包括串联的采样电阻R1和采样电阻R2，采样电阻R1一端连接输出调整管的输出端，另一端连接误差放大器的正相端；
在瞬时辐照过程中，所述的LDO电路输出在辐照瞬间发生扰动，扰动时间小于100μs。
2.根据权利要求1所述的一种抗γ瞬时电离剂量率辐射的LDO电路，其特征在于，所述的反馈放大电路采用单管放大器。
3.根据权利要求1所述的一种抗γ瞬时电离剂量率辐射的LDO电路，其特征在于，输出调整管采用功率器件。
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Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110346827A (zh) * 2019-08-26 2019-10-18 中国科学院新疆理化技术研究所 一种基于ldo的新型剂量探测方法
CN114244114B (zh) * 2021-12-16 2023-09-19 中国电子科技集团公司第二十四研究所 抗辐射加固辅助供电电路及方法
CN115454195B (zh) * 2022-11-02 2024-03-01 安徽大学 一种低压差线性稳压器和电压电源管理芯片

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100432886C (zh) * 2006-10-25 2008-11-12 华中科技大学 一种双环低压差线性稳压器电路
CN103149962B (zh) * 2011-12-07 2015-07-22 深圳市汇春科技有限公司 极低静态电流的低压降稳压器
CN105700601B (zh) * 2014-11-24 2018-08-24 深圳市中兴微电子技术有限公司 一种ldo线性稳压器
KR102204678B1 (ko) * 2014-12-11 2021-01-20 삼성전자주식회사 인버터 증폭기 기반의 이중 루프 레귤레이터 및 그에 따른 전압 레귤레이팅 방법
US9553548B2 (en) * 2015-04-20 2017-01-24 Nxp Usa, Inc. Low drop out voltage regulator and method therefor
US10126766B2 (en) * 2016-01-26 2018-11-13 Samsung Electronics Co., Ltd. Low dropout voltage (LDO) regulator including a dual loop circuit and an application processor and a user device including the same
CN106886243B (zh) * 2017-05-05 2018-03-06 电子科技大学 一种具有快速响应特性的低压差线性稳压器

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