CN112527044B - 一种无电容型ldo的瞬态响应增强电路 - Google Patents

一种无电容型ldo的瞬态响应增强电路 Download PDF

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Abstract

本发明涉及集成电路技术领域，尤其涉及一种无电容型LDO的瞬态响应增强电路，其中，包括：一输出控制支路，连接于一电压输入端和一电压输出端之间，以控制电压输入端的电压输入至电压输出端；一泄放支路，连接于电压输出端和地之间；一检测支路，连接于电压输出端和泄放支路之间，以检测电压输出端的输出电压；泄放支路用于提供一条输出到地的低阻通路，当输出电压出现尖峰脉冲时泄放支路打开，将输出电流中的瞬态尖峰电流泄放至地。有益效果：通过泄放支路将电压输出端的瞬态尖峰电流泄放至地，从而抑制电压输出端的电压上跳，达到增强LDO瞬态响应的目的，且通过设置输出控制支路，将输出极点移至高频处，提升LDO的频率稳定性，且结构简单、响应速度快，无需外接特定的电容及额外的外接电容引脚，可缩小芯片面积。

Description

一种无电容型LDO的瞬态响应增强电路
技术领域
本发明涉及集成电路技术领域，尤其涉及一种无电容型LDO的瞬态响应增强电路。
背景技术
LDO(低压差线性稳压器)因具有结构简单、成本低、尺寸小等突出优点而广泛应用于电源管理电路中，是电子设备中不可或缺的一部分。LDO设计最大的挑战是瞬态响应的问题，尤其在低静态电流的要求下该问题显得尤为突出。因为系统负载的状态频繁变化，负载电流也随之迅速变化，需要LDO在极短时间内满足负载电流突变的需求，并实现很小的电压过冲和快速稳压的目的。
现有技术中，LDO依靠输出端的外接电容与其等效串联电阻产生左半平面零点以保证系统的稳定性，通常外接电容为几微法的钽电容，故具有良好的稳定性和瞬态响应。但是，外接电容的体积通常较大且需要特定范围的阻值，同时需要较大的印刷电路板面积，从而限制了其应用。因此，针对上述现有技术中的问题，成为本领域技术人员亟待解决的难题。
发明内容
针对现有技术中存在的上述问题，现提供一种无电容型LDO的瞬态响应增强电路。
具体技术方案如下：
本发明提供一种无电容型LDO的瞬态响应增强电路，其中，包括：
一输出控制支路，连接于一电压输入端和一电压输出端之间，用于控制所述电压输入端的电压输入至所述电压输出端；
一泄放支路，连接于所述电压输出端和地之间；
一检测支路，连接于所述电压输出端和所述泄放支路之间，以检测所述电压输出端的输出电压；
当所述检测支路检测到所述输出电压中的瞬态过冲电压时，通过泄放支路达到抑制输出电压过冲的效果。
优选的，所述检测支路包括：
一第一PMOS管，源极连接至所述电压输出端并形成所述检测支路的输入端，漏极连接至所述泄放支路的输入端并形成所述检测支路的输出端，控制端连接一反馈信号，以检测所述电压输出端的所述输出电压。
优选的，所述泄放支路包括：
所述第一PMOS管；
一NMOS管，控制端连接至所述第一PMOS管的漏极，漏极连接至所述电压输出端，源极接地并形成所述泄放支路的输出端。
优选的，所述输出控制支路包括：
一放大器，输入端连接至所述第一PMOS管的漏极；
一第二PMOS管，控制端连接所述放大器的输出端，源极连接至所述电压输入端，漏极连接至所述电压输出端并形成所述输出控制支路的输出端。
优选的，所述输出控制支路还包括一反馈单元，输入端连接至所述电压输出端，输出端连接至所述检测支路，用以输出所述反馈信号。
优选的，所述反馈单元包括一比较器，所述比较器的第一输入端连接一参考电压，第二输入端连接由所述电压输出端提供的一反馈电压，输出端连接所述第一PMOS管的控制端。
优选的，所述输出控制支路还包括一电流沉，输入端连接至所述第一PMOS管的漏极，输出端接地，以向所述放大器CG提供一偏置电流。
优选的，所述检测支路还包括一电阻，并联于所述电流沉，连接于所述第一PMOS管的漏极和地之间。
优选的，所述比较器由运算放大器形成。
优选的，所述电阻为多晶电阻。
上述技术方案具有如下优点或有益效果：检测支路检测到电压输出端的瞬态尖峰电压，通过打开泄放支路提供一条输出端到地的低阻通路，从而抑制电压输出端的电压上跳，达到增强LDO瞬态响应的目的，且通过设置输出控制支路，将输出极点移至高频处，提升LDO的频率稳定性，且结构简单、响应速度快，无需外接特定的电容及额外的外接电容引脚，可缩小芯片面积。
附图说明
参考所附附图，以更加充分的描述本发明的实施例。然而，所附附图仅用于说明和阐述，并不构成对本发明范围的限制。
图1为本发明的实施例的电路原理图。
具体实施方式
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，所描述的实施例仅仅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作出创造性劳动的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。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为本发明的限定。
本发明提供一种无电容型LDO的瞬态响应增强电路，如图1所示，其中，包括：
一输出控制支路1，连接于一电压输入端VIN和一电压输出端VOUT之间，用于控制电压输入端VIN的电压输入至电压输出端VOUT；
一泄放支路2，连接于电压输出端VOUT和地GND之间；
一检测支路3，连接于电压输出端VOUT和泄放支路2之间，以检测电压输出端VOUT的输出电压；
当检测支路3检测到输出电压中的瞬态尖峰电压时，通过泄放支路达到抑制输出电压过冲的效果。
具体地，本实施例中，当检测支路3检测到电压输出端VOUT的输出电压中的瞬态尖峰电压时，通过泄放支路2可将输出电流中的瞬态尖峰电流泄放至地，从而抑制LDO电压输出端VOUT的电压上跳，从而达到增强LDO瞬态响应的目的。
另外，本实施例中，还设置有输出控制支路1，在LDO稳态工作时，将输出极点移至高频处，可提升LDO的频率稳定性，且电路结构简单、响应速度快，以及缩小芯片面积。
在一种较优的实施例中，检测支路3包括：
一第一PMOS管Q1，源极连接至电压输出端VOUT并形成检测支路3的输入端，漏极连接至泄放支路2的输入端并形成检测支路3的输出端，控制端连接一反馈信号，以检测电压输出端VOUT的输出电压。
具体地，上述技术方案中的检测支路3包括第一PMOS管Q1，通过该第一PMOS管Q1检测电压输出端VOUT的输出电压的大小。本实施例中，第一PMOS管Q1的控制端连接反馈信号，当LDO正常工作时，第一PMOS管Q1通过接收反馈信号进行调节输出。
在一种较优的实施例中，泄放支路2包括：
第一PMOS管Q1；
一NMOS管Q2，控制端连接至第一PMOS管Q1的漏极，漏极连接至电压输出端VOUT，源极接地并形成泄放支路2的输出端。
具体地，本实施例中，由于LDO本身具有带宽限制，第一PMOS管Q1的控制端的电压升高具有一定延迟时间，因此会有多余的输出电流流向电压输出端VOUT，从而使得电压输出端VOUT出现瞬态尖峰电压。进一步当第一PMOS管Q1检测到电压输出端VOUT存在有瞬态尖峰电压时，并使得第一PMOS管Q1的源极电压升高，从而形成较大的瞬态电流，多余的电流流向第一电阻R端，使得NMOS管Q2的控制端的电压升高，以开启NMOS管Q2，以使NMOS管Q2将瞬态尖峰电流泄放至地GND。
另外，需要说明的是，该泄放支路2仅在大信号响应下起作用，在LDO稳态工作时该泄放支路不工作。
在一种较优的实施例中，输出控制支路1包括：
一放大器CG，输入端连接至第一PMOS管Q1的漏极；
一第二PMOS管Q3，控制端连接第一放大器CG的输出端，源极连接至电压输入端VIN，漏极连接至电压输出端VOUT并形成输出控制支路1的输出端。
具体地，本实施例中，通过第一放大器CG放大第一PMOS管Q1输出的电压并传输至第二PMOS管Q3的控制端，以开启第二PMOS管Q3，从而使得上述电压输入端VIN输入电压经过第二PMOS管Q3至电压输出端VOUT。
在一种较优的实施例中，输出控制支路1还包括一反馈单元10，输入端连接至电压输出端VOUT，输出端连接至检测支路3，用以放大输出反馈信号。
具体地，本实施例中，检测支路3连接反馈单元10，通过负反馈形式将电压输出端VOUT的输出极点移至高频处，从而使得在无电容情况下，电压输出端VOUT的输出极点在不同负载下均处于高频处，从而解决了LDO输出环路的频率稳定性问题。
在一种较优的实施例中，反馈单元10包括一比较器EA，比较器EA的第一输入端连接一参考电压VREF，第二输入端连接由电压输出端VOUT提供的一反馈电压VFB，输出端连接第一PMOS管Q1的控制端。
具体地，上述技术方案中的反馈单元10为一个比较器EA，通过将参考电压VREF和电压输出端VOUT提供的反馈电压VFB进行比较，从而进行调节输出相应的电压。
在一种较优的实施例中，输出控制支路1还包括一电流沉IB，输入端连接至第一PMOS管Q1的漏极，输出端接地GND，以向放大器CG提供一偏置电流。
具体地，上述输出控制支路1还包括电流沉IB，该电流沉IB向放大器CG提供偏置电流，也就是说，电流沉IB用于向放大器CG提供一低电位，便于放大器CG将低电位进行放大。
在一种较优的实施例中，检测支路3还包括一电阻R，并联于电流沉IB，连接于第一PMOS管Q1的漏极和地GND之间。
具体地，上述技术方案中的检测支路3还包括电阻R，当第一MOS管Q1检测到电压输出端VOUT存在有瞬态尖峰电压时，通过第二MOS管Q2将输出电流中的瞬态尖峰电流泄放至地GND的过程中，通过电阻R进行检测第二MOS管Q2的电位。
在一种较优的实施例中，比较器EA由运算放大器形成。
在一种较优的实施例中，电阻R为多晶电阻。
以上所述仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本发明说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本发明的保护范围内。

Claims (3)

1.一种无电容型LDO的瞬态响应增强电路，其特征在于，包括：
一输出控制支路，连接于一电压输入端和一电压输出端之间，用于控制所述电压输入端的电压输入至所述电压输出端；
一泄放支路，连接于所述电压输出端和地之间；
一检测支路，连接于所述电压输出端和所述泄放支路之间，以检测所述电压输出端的输出电压；
当所述检测支路检测到所述输出电压中的瞬态尖峰电压时，通过泄放支路达到抑制输出电压过冲的效果；
所述检测支路包括：
一第一PMOS管，源极连接至所述电压输出端并形成所述检测支路的输入端，漏极连接至所述泄放支路的输入端并形成所述检测支路的输出端，控制端连接一反馈信号，以检测所述电压输出端的所述输出电压；
所述泄放支路包括：
所述第一PMOS管；
一NMOS管，控制端连接至所述第一PMOS管的漏极，漏极连接至所述电压输出端，源极接地并形成所述泄放支路的输出端；
所述输出控制支路包括：
一放大器，输入端连接至所述第一PMOS管的漏极；
一第二PMOS管，控制端连接所述放大器的输出端，源极连接至所述电压输入端，漏极连接至所述电压输出端并形成所述输出控制支路的输出端；
所述输出控制支路还包括一反馈单元，输入端连接至所述电压输出端，输出端连接至所述检测支路，用以输出所述反馈信号；
所述反馈单元包括一比较器，所述比较器的第一输入端连接一参考电压，第二输入端连接由所述电压输出端提供的一反馈电压，输出端连接所述第一PMOS管的控制端；
所述输出控制支路还包括一电流沉，输入端连接至所述第一PMOS管的漏极，输出端接地，以向所述放大器提供一偏置电流；
所述检测支路还包括一电阻，并联于所述电流沉，连接于所述第一PMOS管的漏极和地之间。
2.如权利要求1所述的瞬态响应增强电路，其特征在于，所述比较器由运算放大器形成。
3.如权利要求1所述的瞬态响应增强电路，其特征在于，所述电阻为多晶电阻。
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