CN111650986B - 一种无负载电容ldo电路 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种无负载电容LDO电路，该电路包括：主电路和辅助模块；其中：主电路的输出端用于向负载输出负载电流；辅助模块用于在负载停止接收负载电流且主电路还存在输出时，对负载电流进行泄放，以使主电路的输出电压的跳变幅值小于预设电压值，无负载电容LDO电路不会产生巨大的电压跳动，避免无负载电容LDO电路内的器件发生过压损坏，从而提高无负载电容LDO电路的稳定性和可靠性。

Description

一种无负载电容LDO电路

技术领域

本发明属于半导体集成电路技术领域，更具体的说，尤其涉及一种无负载电容LDO电路。

背景技术

随着技术的发展，在深纳微米工艺中低电源电压成为一种趋势，如LDO(lowdropout regulator，低压差线性稳压器)内部的器件会采用1.2V的电源供电；由于封装PIN脚的限制，无负载电容LDO电路被广泛使用，该无负载电容LDO电路如图1所示，其不但节省PIN脚也节省芯片内部的面积。

在实际的使用过程中，如果时序控制出现问题就会引起LDO主电路输出电压的跳动。例如，当无负载电容LDO电路外部的负载Block突然先关闭，而无负载电容LDO电路暂时没有关闭，即LDO主电路暂时没有关闭时，Block原本抽取的电流突然不抽了，从而这部分电流只能通过反馈电阻来泄放，但是由于反馈电阻比较大，且负载电容是片内，其电容值很小，很难短时间内泄放和储存这么大的电流，所以就会在LDO主电路的输出端out产生一个巨大的电压跳动；又因为无负载电容LDO电路内部的负载模块采用的都是1.2V的器件，所以这个过冲会导致负载模块的端电压超过耐压值，引起可靠性问题，使得该无负载电容LDO电路不稳定。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种无负载电容LDO电路，用于在无负载电容LDO电路中的时序控制出现问题时，避免产生巨大的电压跳动，从而提高无负载电容LDO电路的稳定性和可靠性。

本发明公开了一种无负载电容LDO电路，包括：主电路和辅助模块；其中：

所述主电路的输出端用于向负载输出负载电流；

所述辅助模块的输入端与所述主电路的输出端相连，所述辅助模块的输出端接地；

所述辅助模块，用于在所述负载停止接收所述负载电流且所述主电路还存在输出时，对所述负载电流进行部分泄放，以使所述主电路的输出电压的跳变幅值小于预设电压值。

可选的，所述辅助模块的检测端与所述负载的启停控制引脚相连。

可选的，所述辅助模块包括：触发电路和泄放电路；

所述触发电路的控制端作为所述辅助模块的检测端；

所述触发电路通过自身的输入端和输出端，与所述泄放电路串联连接；串联后的一端作为所述辅助模块的输入端，串联后的另一端作为所述辅助模块的输出端。

可选的，所述触发电路用于：在所述负载的启停控制引脚所接收的控制信号由启动信号跳变为停止信号时，控制所述泄放电路对所述负载电流进行部分泄放。

可选的，所述触发电路包括：开关管；

所述开关管的控制端作为所述触发电路的控制端；

所述开关管的输入端作为所述触发电路的输入端；

所述开关管的输出端作为所述触发电路的输出端。

可选的，所述触发电路包括：检测电路和开关；

所述检测电路的输入端作为所述触发电路的控制端；

所述检测电路的输出端与所述开关的控制端相连；

所述开关的两端分别作为所述触发电路的输入端和输出端；

所述检测电路用于检测所述负载的启停控制引脚所接收的控制信号是否由启动信号跳变为停止信号。

可选的，所述辅助模块在用于对所述负载电流进行部分泄放时，具体用于：

在相应预设时间内对所述负载电流的一部分进行至少一次泄放，减小所述负载电流的跳变幅值，以减小所述主电路的输出电压的跳变幅值。

可选的，所述辅助模块用于在相应预设时间内对所述负载电流的一部分进行至少一次泄放时，具体用于：

在预设时间内对所述负载电流的一部分进行一次泄放；或者，

在相应预设时间内对所述负载电流的一部分以幅值逐渐减小的形式进行连续泄放。

可选的，所述负载电流的一部分为所述负载电流的一半。

可选的，所述辅助模块，还用于在所述负载正常运行时，不对所述负载电流进行泄放。

从上述技术方案可知，本发明提供的一种无负载电容LDO电路，包括：主电路和辅助模块；其中：主电路的输出端用于向负载输出负载电流；辅助模块用于在负载停止接收负载电流且主电路还存在输出时，对负载电流进行泄放，以使主电路的输出电压的跳变幅值小于预设电压值，无负载电容LDO电路不会产生巨大的电压跳动，避免无负载电容LDO电路内的器件发生过压损坏，从而提高无负载电容LDO电路的稳定性和可靠性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是现有技术提供的无负载电容LDO电路的示意图；

图2是现有技术提供的无负载电容LDO电路的相应节点的信号波形变化图；

图3是本发明实施例提供的一种无负载电容LDO电路的示意图；

图4是本发明实施例提供的一种无负载电容LDO电路的相应节点的信号波形变化图；

图5是本发明实施例提供的另一种无负载电容LDO电路的示意图；

图6是本发明实施例提供的另一种无负载电容LDO电路的示意图；

图7是本发明实施例提供的另一种无负载电容LDO电路的示意图；

图8是本发明实施例提供的另一种无负载电容LDO电路的示意图；

图9是本发明实施例提供的另一种无负载电容LDO电路的控制方法的流程图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本申请中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

需要说明的是，如图1所示的无负载电容LDO电路中，LDO主电路的输出端out作为无负载电容LDO电路的输出端、为负载Block提供负载电流I_Block，当Block突然先关闭，无负载电容LDO电路暂时没有关闭，即LDO主电路暂时没有关闭时，其相应节点的信号波形变化如图2所示；具体的，Block的启停控制引脚Block_enable接收的控制信号由启动信号跳变为停止信号，比如从高电平跳变为低电平，表征此时Block将会从工作状态变为停止工作状态；相应的，Block抽取的负载电流I_Block由大于零变为零；LDO主电路的输出端out的电压Uout，在Block关闭时刻迅速上升，此时，无负载电容LDO电路内部负载模块器件的电压大于自身的耐压值，引起可靠性问题，使得该无负载电容LDO电路不稳定。

基于此，本发明实施例提供一种无负载电容LDO电路，用于解决现有技术中在无负载电容LDO电路中的时序控制出现问题时，产生巨大的电压跳动的问题，从而提高无负载电容LDO电路的稳定性和可靠性。

该无负载电容LDO电路，参见图3，包括虚线框内部的：主电路10和辅助模块30。

该主电路10的输出端out与负载20(比如Block)的输入端相连，该主电路10的输出端out用于向负载20输出负载电流，也即，在该主电路10未关闭时，该主电路10持续向该负载20输出负载电流。

该辅助模块30的输入端与主电路10的输出端out相连，也即在该主电路10的输出端out与负载20的输入端相连时，该辅助模块30的输入端也与该负载20的输入端有连接关系；该辅助模块30的输出端接地；该辅助模块30的检测端，负责接收一个检测信号，进而实现对于负载20是否停止接收负载电流的检测，比如该检测端可以与该负载20的启停控制引脚Block_enable相连；当然，实际应用中也不排除该检测端与负载20其他端口相连的情况，比如该检测端还可以接收负载20中负责执行启停动作的器件状态信号，视其具体应用环境而定即可，均在本申请的保护范围内。

该辅助模块30，用于在负载20停止接收负载电流且主电路10还存在输出，即负载20关闭而该主电路10还未关闭时，对负载电流进行部分泄放，以使主电路10的输出电压的跳变幅值小于预设电压值，避免该负载20两端的电压大于相应耐压值，而造成的过压损坏的问题。

在实际应用中，该辅助模块30在用于对负载电流进行部分泄放的具体过程为：辅助模块30在相应预设时间内对负载电流的一部分进行至少一次泄放，减小负载电流的跳变幅值，以减小主电路10的输出电压的跳变幅值。

该跳变幅值为跳变后的参数减去跳变前的参数的差值；具体的，负载电流的跳变幅值为跳变后的负载电流减去跳变前的负载电流的差值，输出电压的跳变幅值为跳变后的输出电压减去跳变前的输出电压的差值。

关于泄放次数需要说明的是，可以是辅助模块30在预设时间内对负载电流的一部分进行一次泄放；也可以是辅助模块30在相应预设时间内对负载电流的一部分以幅值逐渐减小的形式进行连续泄放，如在第一预设时间内对负载电流的一部分以第一预设电流进行第一次泄放，在之后的第二预设时间内对负载电流该部分以第二预设电流进行第二次泄放等，在此不再一一赘述。上述第一预设时间和第二预设时间可以相同，也可以不同，在此不再一一赘述，只要连续即可，均在本申请的保护范围内。上述第一预设电流可以为负载电流该部分的全部，且该第一预设电流的取值(即第一预设时间内泄放的电流幅值)大于第二预设电流的取值(即第二预设时间内泄放的电流幅值)，后续同理，在此不再一一赘述，只要每个预设时间内泄放电流的幅值是按照时间先后顺序逐渐变小的即可，均在本申请的保护范围内。

在实际应用中，该负载电流的一部分可以是负载电流的一半，当然也可以是其他值，在此不再一一赘述，视实际情况而定即可，均在本申请的保护范围内。在此，以负载电流的一部分为负载电流的一半，且泄放次数为一次为例进行说明，辅助模块30在预设时间内对负载电流的一半进行一次泄放，在完成对负载电流的一半的泄放时，停止对负载电流的泄放；其他情况在此不再一一赘述，均在本申请的保护范围内。

具体的，参见图4，以负载20的启停控制引脚Block_enable接收的控制信号从高电平变为低电平表征由启动信号跳变为停止信号为例，此时该负载20不再抽取负载电流I_Block，区别于图2所示的负载电流I_Block波形变化，本实施例中提供的辅助模块30在相应预设时间内对负载电流I_Block的一部分以预设电流进行至少一次泄放(图4以泄放次数为一次为例进行展示)，也即，辅助模块30的电流I_{Edge_det}在预设时间内从零变成大于零，使得辅助模块30的电流I_{Edge_det}形成窄脉冲，对负载电流I_Block进行部分泄放。需要说明的是，在负载20关闭之后，主电路10也会关闭，只是会有一定的延时，而在这个延时过程中，通过辅助模块30来对负载电流I_Block进行部分泄放，以使主电路10的输出电压Uout的跳变幅值小于预设电压值，避免该无负载电容LDO电路内的器件电压大于相应耐压值，而造成的过压损坏的问题。

该辅助模块30还用于在负载20正常运行时，不对负载电流进行泄放。具体的，当负载20持续接收负载电流时，该辅助模块30不对负载电流进行泄放；或者，在负载20停止接收负载电流且主电路10停止输出负载电流时，该辅助模块30不对负载电流进行泄放。

在本实施例中，通过辅助模块30在负载20停止接收负载电流且主电路10还存在输出时，对负载电流进行部分泄放，以使主电路10的输出电压的跳变幅值小于预设电压值，无负载电容LDO电路不会产生巨大的电压跳动，避免无负载电容LDO电路内的器件发生过压损坏，从而提高无负载电容LDO电路的稳定性和可靠性。

值得说明的是，现有技术中存在一种方案是在LDO电路中设置容值大于特定电容值的片外负载电容，该片外负载电容可以储存较多的电荷，从而有效减少负载突然关闭的时候，该片外负载电容接收负载电流，减少输出电压的跳变幅值；但是该方案中，片外负载电容的容值较大，增加硬件成本。而本实施例中，仅需设置一个能够实现对于负载电流进行部分泄放的辅助模块即可，无需大容值的片外负载电容，减少了影响成本，能够实现无负载电容的LDO电路。

可选的，参见图5和图6，上述辅助模块30包括：触发电路301和泄放电路302。

该触发电路301的控制端作为辅助模块30的检测端，与负载20的启停控制引脚Block_enabke相连；该触发电路301通过自身的输入端和输出端，与泄放电路302串联连接；串联后的一端作为辅助模块30的输入端，串联后的另一端作为辅助模块30的输出端。

具体的，该触发电路301和泄放电路302之间的具体连接关系可以是：该触发电路301的输入端作为该辅助模块30的输入端、与该主电路10的输出端out相连，该触发电路301的输出端与该泄放电路302的一端相连，该泄放电路302的另一端作为该辅助模块30的输出端、接地(如图5所示)；或者，该触发电路301和泄放电路302之间的具体连接关系也可以是：该泄放电路302的一端作为该辅助模块30的输入端、与该主电路10的输出端out相连，该泄放电路302的另一端与该触发电路301的输入端相连，该触发电路301的输出端作为该辅助模块30的输出端、接地(如图6所示)。实际应用中，优选图5所示的结构，此时触发电路301设置于主电路10的输出端out与泄放电路302之间，能够避免负载20正常工作时泄放电路302内的器件时时承受电压应力。

需要说明的是，该泄放电路302为能够消耗电流的电路，例如该泄放电路为放电电阻R(如图7所示，以图5为例进行展示)，以使该放电电阻R消耗主电路10输出的负载电流I_Block。当然该泄放电路302也可以是其他器件或器件组合，在此不做具体限定，视实际情况而定即可，均在本申请的保护范围内。

触发电路301用于：在负载20的启停控制引脚Block_enabke所接收的控制信号由启动信号跳变为停止信号时，控制泄放电路302对负载电流I_Block进行部分泄放；即在负载20突然关闭，而主电路10还未关闭时，控制泄放电路302对负载电流I_Block进行部分泄放。

在实际应用中，参加图9(以图5为例进行展示)，该触发电路301可以包括：开关管Q。该开关管Q的控制端作为触发电路301的控制端、与负载20的启停控制引脚Block_enabke相连；该开关管Q的输入端作为触发电路301的输入端；开关管Q的输出端作为触发电路301的输出端。当然，该触发电路301也可以是其他器件，在此不再一一赘述，均在本申请的保护范围内。

在实际应用中，触发电路301也可以包括图8中所示的：检测电路303和开关K；检测电路303的输入端作为触发电路301的控制端；检测电路303的输出端与开关K的控制端相连；开关K的两端分别作为触发电路301的输入端和输出端；

检测电路303用于检测负载20的启停控制引脚Block_enabke所接收的控制信号是否由启动信号跳变为停止信号。

本实施例中给出了辅助模块30的几种具体实现形式，实际应用中并不仅限于此，能够实现对于负载20关闭时的瞬态响应辅助功能即可，均在本申请的保护范围内。

值得说明的是，现有技术中还存在一种方案是逐级关闭负载电流，以减小电压的跳变，但该方案中还需要时钟和触发器，设计复杂，控制繁琐；而本实施例中，仅设置简单器件搭建的辅助模块30即可实现对于负载20突然关闭时的电流泄放，减少输出电压的跳变幅值，设计简单、控制简单。

本说明书中的各个实施例中记载的特征可以相互替换或者组合，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统或系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述得比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所描述的系统及系统实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。

专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (8)

1.一种无负载电容LDO电路，其特征在于，包括：主电路和辅助模块；其中：

所述主电路的输出端用于向负载输出负载电流；

所述辅助模块的输入端与所述主电路的输出端相连，所述辅助模块的输出端接地；

所述辅助模块，用于在所述负载停止接收所述负载电流且所述主电路还存在输出时，对所述负载电流进行部分泄放，以使所述主电路的输出电压的跳变幅值小于预设电压值；

其中，所述辅助模块的检测端与所述负载的启停控制引脚相连；所述辅助模块包括：触发电路和泄放电路；所述触发电路的控制端作为所述辅助模块的检测端；所述触发电路通过自身的输入端和输出端，与所述泄放电路串联连接；串联后的一端作为所述辅助模块的输入端，串联后的另一端作为所述辅助模块的输出端。

2.根据权利要求1所述的无负载电容LDO电路，其特征在于，所述触发电路用于：在所述负载的启停控制引脚所接收的控制信号由启动信号跳变为停止信号时，控制所述泄放电路对所述负载电流进行部分泄放。

3.根据权利要求2所述的无负载电容LDO电路，其特征在于，所述触发电路包括：开关管；

所述开关管的控制端作为所述触发电路的控制端；

所述开关管的输入端作为所述触发电路的输入端；

所述开关管的输出端作为所述触发电路的输出端。

4.根据权利要求2所述的无负载电容LDO电路，其特征在于，所述触发电路包括：检测电路和开关；

所述检测电路的输入端作为所述触发电路的控制端；

所述检测电路的输出端与所述开关的控制端相连；

所述开关的两端分别作为所述触发电路的输入端和输出端；

所述检测电路用于检测所述负载的启停控制引脚所接收的控制信号是否由启动信号跳变为停止信号。

5.根据权利要求1-4任一所述的无负载电容LDO电路，其特征在于，所述辅助模块在用于对所述负载电流进行部分泄放时，具体用于：

在相应预设时间内对所述负载电流的一部分进行至少一次泄放，减小所述负载电流的跳变幅值，以减小所述主电路的输出电压的跳变幅值。

6.根据权利要求5所述的无负载电容LDO电路，其特征在于，所述辅助模块用于在相应预设时间内对所述负载电流的一部分进行至少一次泄放时，具体用于：

在预设时间内对所述负载电流的一部分进行一次泄放；或者，

在相应预设时间内对所述负载电流的一部分以幅值逐渐减小的形式进行连续泄放。

7.根据权利要求5所述的无负载电容LDO电路，其特征在于，所述负载电流的一部分为所述负载电流的一半。

8.根据权利要求1-4任一所述的无负载电容LDO电路，其特征在于，所述辅助模块，还用于在所述负载正常运行时，不对所述负载电流进行泄放。

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