CN113359931A - 线性稳压器及软启动方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开一种线性稳压器及软启动方法，能够解决现有技术中的线性稳压器只能选择PMOS管作为运算放大器的输入对管的问题，扩大线性稳压器的器件选择面。线性稳压器包括：输出模块，用于输出线性稳压器的输出电压；运算放大器，连接至输出模块，用于获取采样电压以及参考电压，并对采样电压和参考电压进行误差放大，并输出误差放大信号至输出模块，且采样电压采样自输出电压；电平转换模块，连接至输出模块，用于获取采样电压，以及斜坡电压，并根据采样电压以及斜坡电压输出对应的调整电压至输出模块；电平转换模块工作在线性稳压器的初始启动阶段，初始启动阶段对应至输出电压小于或等于第一阈值的阶段。

Description

线性稳压器及软启动方法

技术领域

本申请涉及线性稳压器技术领域，具体涉及一种线性稳压器及软启动方法。

背景技术

近年来，随着半导体技术的发展，电源芯片应用的越来越广泛，低压差线性稳压器作为电源产品中的重要一员也存在着大量需求，往往一个应用方案中需要多个低压差线性稳压器供电。

所述低压差线性稳压器通常使用运算放大器来实现对输出电压的反馈调校。该运算放大器通过输入对管获取参考电压以及输出电压的采样电压，并且输出所述参考电压以及采样电压之间出差值的放大值。该放大值将会给到所述低压差线性稳压器中的功率管的栅极，从而调控所述功率管的漏极输出的输出电压，实现稳压输出。

现有技术中，在所述低压差线性稳压器初始启动阶段，往往会出现较大的电流过冲流入输出端的现象。如果低压差线性稳压器后级芯片和低压差线性稳压器输出端的布线寄生阻抗较大，作为后级芯片电源的低压差线性稳压器输出信号就会产生较大下冲，导致后级芯片工作异常。

并且现有技术中常用PMOS管作为所述运算放大器中的输入对管，制备所述线性稳压器时的器件选择面窄，不利于缩小所述线性稳压器的制备成本。亟需提出一种能在避免初始启动阶段的过冲线性的同时，拓宽线性稳压器的制备过程中的器件选择面的方案。

发明内容

鉴于此，本申请提供一种线性稳压器及软启动方法，以解决现有技术中的线性稳压器只能选择PMOS管作为运算放大器的输入对管的问题，扩大所述线性稳压器的器件选择面。

本申请提供的一种线性稳压器，包括：输出模块，用于输出所述线性稳压器的输出电压；运算放大器，连接至所述输出模块，用于获取采样电压，以及参考电压，并对所述采样电压和参考电压进行误差放大，并输出误差放大信号至所述输出模块，且所述采样电压采样自所述输出电压；电平转换模块，连接至所述输出模块，用于获取所述采样电压，以及斜坡电压，并根据所述采样电压以及所述斜坡电压输出对应的调整电压至所述输出模块；所述电平转换模块工作在所述线性稳压器的初始启动阶段，所述初始启动阶段对应至所述输出电压小于或等于第一阈值的阶段。

可选的，所述运算放大器包括：电流源，用于提供驱动电流；输入对管，连接至所述电流源，用于获取所述参考电压和所述采样电压，并根据所述采样电压和参考电压输出误差放大信号。

可选的，所述电流源包括：栅极相互连接的第一PMOS管和第二PMOS管，且所述第一PMOS管的栅极和漏极相互连接；所述输入对管包括：第一NMOS管和第二NMOS管，其中，所述第一NMOS管的栅极用于获取所述参考电压，漏极连接至所述电流源，源极接地，所述第二NMOS管的栅极用于获取所述采样电压，漏极连接至所述电流源，源极接地。

可选的，还包括二级放大电路，所述二级放大电路连接至所述运算放大器的输出端，对所述误差放大信号进行二级放大。

可选的，所述斜坡电压的初始值为0V，且所述斜坡电压在所述初始启动阶段按固定斜率随时间线性增大。

可选的，所述电平转换模块包括：辅助启动支路，连接至所述输出模块，且所述辅助启动支路用于获取所述斜坡电压以及所述采样电压，并根据所述斜坡电压以及所述采样电压提供所述调整电压；第一偏置电压源，用于给所述辅助启动支路提供偏置电压。

可选的，所述辅助启动支路包括：第三PMOS管，栅极用于获取所述斜坡电压，漏极接地，源极连接至所述第一偏置电压源；第四PMOS管，栅极用于获取所述采样电压，漏极接地，源极连接至所述第一偏置电压源；第三NMOS管，栅极用于获取一第一使能信号，漏极连接至所述运算放大器；第四NMOS管，栅极用于获取一第一使能信号，漏极连接至所述运算放大器；第五NMOS管，栅极连接至所述第三PMOS管的源极，漏极连接至所述第三NMOS管的源极，源极接地；第六NMOS管，栅极连接至所述第四PMOS管的源极，漏极连接至所述第四NMOS管的源极，源极接地。

可选的，所述第一偏置电压源包括：第五PMOS管，栅极连接至第一偏置电压，源极连接至输入电压；第六PMOS管，栅极连接至所述第一偏置电压，源极连接至所述输入电压；所述第五PMOS管的漏极连接至所述第三PMOS管的源极，所述第六PMOS管的漏极连接至所述第四PMOS管的源极。

可选的，还包括：软启动逻辑控制模块，连接至所述电平转换模块以及所述输出模块，用于在所述输出电压大于第一阈值时关闭所述电平转换模块。

可选的，所述软启动逻辑控制模块包括：开关单元，连接至芯片的上电模块，并连接至所述电平转换模块，用于在所述芯片上电时关断所述电平转换模块；第二偏置电压源，连接至所述开关单元，用于给所述开关单元提供第二偏置电压。

可选的，所述开关单元包括第八NMOS管，所述第八NMOS管的栅极连接至所述芯片的使能端，所述第八NMOS管的漏极连接至所述第二偏置电压源，源极接地。

可选的，所述第二偏置电压源包括第八PMOS管，所述第八PMOS管的源极连接至所述输入电压，栅极连接至第一偏置电压，漏极连接至所述开关单元，还连接至所述电平转换模块。

可选的，所述输出模块包括：功率管，栅极连接至所述运算放大器的输出端，源极连接至所述输入电压，漏极用于输出所述输出电压，且所述漏极还通过一分压电路连接到所述运算放大器以及所述电平转换模块。

可选的，所述分压电路包括：依次连接的第一电阻与第二电阻，且所述第一电阻还连接至所述功率管的漏极，所述第二电阻还接地。

本申请还提供了一种线性稳压器的软启动方法，包括以下步骤：获取所述线性稳压器的输出电压的采样电压；在所述输出电压小于或等于第一阈值时，根据所述采样电压与一斜坡电压的差值输出调整电压，以调整所述输出电压。

可选的，还包括以下步骤：在所述输出电压大于第一阈值时，根据所述采样电压与一参考电压的差值输出误差放大信号以调整所述输出电压。

可选的，所述采样电压与所述参考电压输入至所述运算放大器，由所述运算放大器根据所述采样电压与所述参考电压的差值输出误差放大信号以调整所述输出电压，且所述运算放大器的输入对管包括两个NMOS管。

本申请所述的线性稳压器及软启动方法配备了一电平转换模块，由该电平转换模块在所述线性稳压器的初始启动阶段，根据所述输出电压的采样电压与斜坡电压的比较值，输出调节电压以实现对所述输出电压的反馈调节。这样，即使选用两个NMOS管作为所述线性稳压器的运算放大器的输入对管，所述线性稳压器也能够顺利完成启动，在所述线性稳压器的初始启动阶段也可以实现对输出电压的调节。因此，本申请所述的线性稳压器以及软启动方法增加了制备所述线性稳压器时的器件选择面。进一步的，在所述运算放大器中选用两个NMOS管作为输入对管，也可以缩小所述线性稳压器的尺寸，提高所述线性稳压器的性能。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，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是本申请一实施例的线性稳压器的连接结构示意图。

图2是本申请一实施例的线性稳压器的电路示意图。

图3是本申请一实施例的线性稳压器的连接结构示意图。

图4是使用本申请一实施例的线性稳压器时的输出电压，以及使用现有技术中的线性稳压器时的输出电压的比较示意图，该图4中还给出了所述线性稳压器的上电信号的示意图。

图5是本申请一实施例中所述软启动方法的步骤流程示意图。

具体实施方式

研究发现，现有技术中使用PMOS管作为所述运算放大器的输入对管的原因是，NMOS管作为线性稳压器中的运算放大器的输入对管时，存在线性稳压器难以在初始启动阶段启动的问题。这一问题大大缩小了制备所述线性稳压器时的器件选择面。并且，目前市场上的低压差线性稳压器产品的软启动电路也主要是针对PMOS管作为运放输入对管的低压差线性稳压器电路，无法以NMOS作为运算放大器的输入对管，实现低压差线性稳压器结构。

下面结合附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而非全部实施例。基于本申请中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。在不冲突的情况下，下述各个实施例及其技术特征可以相互组合。

请参阅图1，为本申请一实施例中所述的线性稳压器的结构示意图。

在该实施例中，所述线性稳压器包括输出模块101、运算放大器102以及电平转换模块103。

其中，所述输出模块101一端连接至输入电压VOUT，另一端用于输出所述线性稳压器的输出电压VOUT。所述输出模块101包括功率管MP，所述功率管MP的栅极连接至所述运算放大器102的输出端，源极连接至所述输入电压VDD，漏极用于输出一输出电压VOUT。由于所述运算放大器102和电平转换模块103均获取所述输出电压VOUT，因此，所述功率管MP的漏极还通过一分压电路105连接到所述运算放大器102，以及所述电平转换模块103。

所述分压电路105包括：依次连接的第一电阻R1与第二电阻R2，且所述第一电阻R1还连接至所述功率管MP的漏极，所述第二电阻R2还接地。所述第一电阻R1与所述第二电阻R2的连接点连接到所述运算放大器102，以及所述电平转换模块103，将所述输出电压VOUT的采样电压VFB给到所述运算放大器102和电平转换模块103。

所述分压电路105将输出电压VOUT按比例返给所述运算放大器102和电平转换模块103，比例由所述第一电阻R1和第二电阻R2的阻值决定。具体的，所述比例K＝R2/(R1+R2)，其中R1为所述第一电阻R1的阻值，R2为所述第二电阻R2的阻值。可以根据所需的比例调整所述第一电阻R1和第二电阻R2的阻值。

所述功率管MP输出的输出电压VOUT受所述功率管MP的栅压影响，栅压会影响所述功率管MP的源漏电阻，从而使得从所述功率管MP的漏极给出的输出电压VOUT发生变化。当输出电压VOUT相较于预设电压较大或较小时，所述采样电压VFB也发生变化。

该实施例中，所述输出电压VOUT的采样电压VFB反馈给所述运算放大器102以及所述电平转换模块103。

所述运算放大器102连接至所述输出模块101，能够获取采样电压VFB以及参考电压VREF，并根据所述采样电压VFB和所述参考电压VREF的差值输出误差放大信号至功率管MP的栅极。

所述电平转换模块103连接至所述输出模块101，并获取所述采样电压VFB，以及斜坡电压VSS，并根据所述采样电压VFB以及所述斜坡电压VSS输出对应的所述调整电压V1至所述功率管MP的栅极。

所述斜坡电压VSS为从0V开始逐渐增大的、斜率固定为K值的电压，所述输出电压VOUT跟随所述斜坡电压VSS从0V开始逐渐增大，所述采样电压VFB也根据所述输出电压VOUT从0V开始逐渐增大。并且，所述斜坡电压VSS的斜率足够大，以使得在所述输出电压VOUT上升至大于所述第一阈值时，所述斜坡电压VSS与所述线性稳压器正常使用时所述运算放大器102的参考电压VREF相等。

当所述采样电压VFB相较于所述参考电压VREF或斜坡电压VSS的差值发生变化时，所述误差放大信号Pgate或调整电压V1也发生变化，所述功率管MP的源漏电阻也跟随被调节，所述输出电压VOUT也跟随被调节。因此，所述线性稳压器依靠所述运算放大器102以及所述电平转换模块103，实现了输出模块101与所述运算放大器102，以及所述输出模块101以及所述电平转换模块103的反馈关系的建立。

在该实施例中，由于所述电平转换模块103可以工作在所述线性稳压器的初始启动阶段，所述初始启动阶段对应至所述输出电压VOUT小于或等于第一阈值的阶段，因此，即使在所述运算放大器102中使用了NMOS管作为输入对管1022，也不会存在线性稳压器在初始启动阶段无法启动的问题。而在所述运算放大器102中使用PMOS管作为输入对管1022时，也可以由所述电平转换模块103或运算放大器102来实现所述输出电压VOUT的反馈调整。

本实施例中的线性稳压器配备了一电平转换模块103，该电平转换模块103工作在所述线性稳压器的初始启动阶段。在所述输出电压VOUT小于或等于所述第一阈值时由所述电平转换模块103完成输出电压VOUT与斜坡电压VSS的比较以及对所述输出电压VOUT的反馈调节。在所述线性稳压器选用NMOS管时，所述线性稳压器也能够完成启动，增加了制备所述线性稳压器时的器件选择面，并且选用NMOS管，也可以缩小所述线性稳压器的尺寸，性能更高。

并且，由于使用斜坡电压VSS来参与所述输出电压VOUT的反馈调节，因此不管是选用两个NMOS管还是选用两个PMOS管作为所述输入对管1022，都可以实现所述线性稳压器输出的平稳建立，有效减小过冲情况的发生几率。

请参阅图2，为一实施例中所述线性稳压器的电路连接关系示意图。

在该实施例中，所述运算放大器102包括电流源1021和输入对管1022，所述电流源1021用于为所述输入对管1022提供驱动电流。所述输入对管1022用于获取所述参考电压VREF和所述采样电压VFB，并根据所述采样电压VFB和参考电压VREF输出误差放大信号Pgate，以调控所述输出电压VOUT。

所述电流源1021包括栅极相互连接的第一PMOS管MP1和第二PMOS管MP2，且所述第一PMOS管MP1的栅极和漏极相互连接。

在该实施例中，所述输入对管1022包括第一NMOS管MN1和第二NMOS管MN2，其中，所述第一NMOS管MN1的栅极用于获取参考电压VREF，漏极连接至所述电流源1021，源极接地，所述第二NMOS管MN2的栅极用于获取所述采样电压VFB，漏极连接至所述电流源1021，源极接地。

所述参考电压VREF应当设置成与所述线性稳压器正常工作后理想的输出电压VOUT的采样电压VFB相等，这样才能起到稳压输出作用。

所述运算放大器102与所述输出模块101之间还配置了补偿电路，所述补偿电路包括第三电阻R3以及第二电容C2，能够对环路起到补偿作用，增强环路的稳定性。

所述输入对管1022中两个NMOS管源极还连接有第九NMOS管MN9，该第九NMOS管MN9的栅极连接至一第二偏置电压VBN，用于为所述第一NMOS管MN1和第二NMOS管MN2的源极提供偏置电压。

在该实施例中，还包括二级放大电路106，所述二级放大电路106连接至所述输入对管1022的输出端，对所述误差放大信号进行二次放大。所述二级放大电路106包括第七PMOS管MP7，该第七PMOS管MP7能够对其栅极获取到的电压进行二次放大，这样，输出给所述功率管MP的误差放大信号Pgate幅值更大，所述误差放大信号Pgate对所述功率管MP的调节能力也更强。

并且，该第七PMOS管MP7的漏极还连接有第十NMOS管MN10，第十NMOS管MN10的栅极连接至所述第二偏置电压VBN，用于为所述第七PMOS管MP7提供偏置电流。

由于NMOS管的特点在于其需要较高的栅压启动，因此，在所述线性稳压器的初始启动状态下，从0开始逐渐变大的采样电压VFB无法顺利启动由NMOS管构成的输入对管1022。此时，需要借助所述电平转换模块103实现所述线性稳压器的初始启动，帮助所述线性稳压器在初始启动状态下建立输出，从而实现对所述输入电压VDD的稳压输出。

在该实施例中，所述电平转换模块103包括辅助启动支路1032和第一偏置电压源1031。

其中，所述辅助启动支路1032连接至所述输出模块101，用于获取所述斜坡电压VSS以及所述采样电压VFB，并根据所述斜坡电压VSS以及所述采样电压VFB提供所述调整电压V1至所述功率管MP的栅极，从而实现对所述功率管MP的输出电压VOUT的调节。

所述辅助启动支路1032包括：第三PMOS管MP3，栅极用于获取所述斜坡电压VSS，漏极接地，源极连接至所述第一偏置电压源1031；第四PMOS管MP4，栅极用于获取所述采样电压VFB，漏极接地，源极连接至所述第一偏置电压源1031；第三NMOS管MN3，栅极用于获取一第一使能信号，漏极连接至所述运算放大器102；第四NMOS管MN4，栅极用于获取一第一使能信号，漏极连接至所述运算放大器102；第五NMOS管MN5，栅极连接至所述第三PMOS管MP3的源极，漏极连接至所述第三NMOS管MN3的源极，源极接地；第六NMOS管MN6，栅极连接至所述第四PMOS管MP4的源极，漏极连接至所述第四NMOS管MN4的源极，源极接地。

所述第一偏置电压源1031连接至所述辅助启动支路1032，用于给所述辅助启动支路1032中的MOS管提供偏置电压。所述第一偏置电压源1031包括：第五PMOS管MP5，栅极连接至第一偏置电压VBIAS，源极连接至输入电压VDD；第六PMOS管MP6，栅极连接至第一偏置电压VBIAS，源极连接至所述输入电压VDD；所述第五PMOS管MP5的漏极连接至所述第三PMOS管MP3的源极，所述第六PMOS管MP6的漏极连接至所述第四PMOS管MP4的源极。

在该实施例中，所述第五PMOS管MP5和第六PMOS管MP6均在所述第一偏置电压VBIAS的作用下始终保持导通，从而将所述输入电压VDD给到所述辅助启动支路1032中的MOS管。

所述第三NMOS管MN3和第四NMOS管MN4可以作为所述电平转换模块103的控制开关，控制所述第五NMOS管MN5和第六NMOS管MN6是否能够连接到所述运算放大器102的电流源1021，从而与所述电流源1021一起构建一个差分放大电路，并输出调整电压V1至所述功率管MP的栅极以实现对所述输出模块101的调控。

具体的，所述第三NMOS管MN3和第四NMOS管MN4的栅极均连接至所述第一使能信号，且所述第一使能信号与所述输出电压VOUT的大小有关。

在所述线性稳压器的初始启动阶段，所述输出电压VOUT小于或等于所述第一阈值，输出置高的所述第一使能信号。所述第三NMOS管MN3和第四NMOS管MN4的栅极连接至一高电平，所述第三NMOS管MN3和第四NMOS管MN4处于导通状态，对应至所述电平转换模块103处于工作状态。此时，所述第五NMOS管MN5、第六NMOS管MN6以及所述第一PMOS管MP1和第二PMOS管MP2构成所述差分放大电路，根据所述采样电压和斜坡电压的差值进行放大输出，输出调整电压V1以调整所述输出模块101的输出电压VOUT。

当所述输出电压VOUT大于所述第一阈值时，输出置低的所述第一使能信号，此时所述第三NMOS管MN3和第四NMOS管MN4的栅极连接至低电平，处于关断状态，所述电平转换模块103处于停止状态，所述电平转换模块103不再对输入至所述电平转换模块103内的采样电压VFB和斜坡电压VSS进行差分放大输出。

此时，所述第五NMOS管MN5的栅压等于所述第三PMOS管MP3的源极电压。所述第三PMOS管MP3的源极电压为该第三PMOS管MP3的栅极电压与所述第三PMOS管MP3的栅源电压降VGS-MN3之和，即为所述斜坡电压VSS与所述第三PMOS管MP3的栅源电压降VGS-MN3之和。

所述第三PMOS管MP3的栅源电压降VGS-MN3为输入电压VDD减去第五PMOS管MP5的源漏极压降后的电压。由于所述第五PMOS管MP5的源漏极的压降很小，因此，所述第三PMOS管MP3的栅源电压降也与所述输入电压VDD几乎相同，为高电平。因此，第三PMOS管MP3的源极电压的源极电压为高电平，所述第五NMOS管MN5栅压为高电平，所述第五NMOS管MN5处于导通状态。

所述第六NMOS管MN6的栅压等于所述第四PMOS管MP4的源极电压。所述第四PMOS管MP4的源极电压为该第四PMOS管MP4的栅极电压与所述第四PMOS管MP4的栅源电压降VGS-MN4之和，即采样电压VFB与所述第四PMOS管MP4的栅源电压降VGS-MN4之和。

所述第四PMOS管MP4的栅源电压降与所述第三PMOS管MP3的栅源电压降相同，也为高电平。因此，所述第六NMOS管MN6栅压为高电平，所述第六NMOS管MN6处于导通状态。

此时，通过第五NMOS管MN5和第六NMOS管MN6、第一PMOS管MP1和第二PMOS管MP2构成的差分放大电路输出关于采样电压VFB以及斜坡电压VSS的差分放大值。

在该实施例中，所述斜坡电压VSS为从0V开始逐渐增大的、斜率固定为K值的电压，所述输出电压VOUT跟随所述斜坡电压VSS从0V开始逐渐增大，所述采样电压VFB也根据所述输出电压VOUT从0V开始逐渐增大。

在所述输出电压VOUT大于所述第一阈值时，所述第一使能信号从高电平跳变为低电平，所述第三NMOS管MN3和第四NMOS管MN4的栅压变低并被关断，所述电平转换模块103被所述软启动逻辑控制模块104关断。

请参阅图3和图4，其中图3为一实施例中使用所述线性稳压器后的效果示意图。图4为一实施例中所述线性稳压器的连接关系示意图。

在该实施例中，所述第一使能信号由软启动逻辑控制模块104产生。所述软启动逻辑控制模块104连接至所述电平转换模块103以及所述输出模块101，用于在所述输出电压VOUT大于第一阈值时关闭所述电平转换模块103。

所述软启动逻辑控制模块104包括开关单元1041以及第二偏置电压源1042。

所述第二偏置电压源1042包括第八PMOS管MP8，所述第八PMOS管MP8的源极连接至所述输入电压VDD，栅极连接至第一偏置电压VBIAS，该第一偏置电压VBIAS始终保持所述第八PMOS管MP8导通。所述第八PMOS管MP8的漏极连接至所述开关单元1041以及所述电平转换模块103中的第三NMOS管MN3和第四NMOS管MN4。

所述第八PMOS管MP8的漏极以及所述地之间还设置有第一电容C1，该第一电容C1可以起到对所述第八PMOS管MP8的漏极输出的电压的稳压作用，有效降低因所述第八PMOS管MP8的漏极输出的电压不稳出现故障的几率。

所述开关单元1041的开启和关断可以控制第八PMOS管MP8的漏极接地与否。在所述第八PMOS管MP8的漏极接地时，所述第一使能信号为低电平。在所述第八PMOS管MP8的漏极不接地时，所述第一使能信号为高电平。

在所述开关单元1041开启时，第八PMOS管MP8的漏极接地，所述第三NMOS管MN3以及第四NMOS管MN4的栅极获取低电平关断，所述电平转换模块103处于关停状态，由所述运算放大器102对所述采样电压VFB和参考电压VREF的差值进行比较输出，输出所述误差放大信号Pgate来调整所述功率管MP的漏极输出。

在所述开关单元1041关断时，第八PMOS管MP8的漏极不接地，所述第三NMOS管MN3以及第四NMOS管MN4的栅极获取高电平开启，所述电平转换模块103处于工作状态。所述第五NMOS管MN5和第六NMOS管MN6与第一PMOS管MP1和第二PMOS管MP2构成一个差分放大器，根据所述采样电压VFB和斜坡电压VSS的差值，输出所述调整电压V1来调整所述功率管MP的漏极输出，所述调整电压V1为所述采样电压VFB和斜坡电压VSS的差值的放大值。

所述开关单元1041包括第八NMOS管MN8，所述第八NMOS管MN8的栅极用于获取所述输出电压VOUT，所述第八NMOS管MN8的漏极连接至所述第八PMOS管MP8，所述第八NMOS管MN8的源极接地。

在一些实施例中，所述输出电压VOUT通过一比较器连接到所述第八NMOS管的栅极。在该实施例中，所述比较器的输入端中的一个获取一比较电压，该比较电压为所述第一阈值，所述比较器的输入端中的另一个获取所述输出电压VOUT，所述比较器输出的信号为第二使能信号logic1。

在所述输出电压VOUT大于所述第一阈值时，所述比较器输出置高的所述第二使能信号logic1给所述第八NMOS管MN8的栅极，以使得第八NMOS管MN8导通。在所述输出电压VOUT小于或等于所述第一阈值时，所述比较器输出置低的所述第二使能信号logic1给所述第八NMOS管MN8的栅极，以关断所述第八NMOS管MN8。

在该实施例中，所述第一阈值与所述线性稳压器完成启动后输出的正常工作电压有关，优选的方案是所述第一阈值与所述述线性稳压器完成启动后输出的正常工作电压相等。

通过设置所述软启动逻辑控制模块104，可以有效控制所述电平转换模块103仅在所述初始启动阶段输出所述调整电压，避免所述第五NMOS管MN5、第六NMOS管MN6、第一PMOS管MP1和第二PMOS管MP2构成的环路性能不高的情况，在所述线性稳压器的输出电压VOUT上升至大于所述第一阈值后，就关断所述电平转换模块103，让所述运算放大器102根据所述输出电压VOUT对所述输出电压VOUT进行反馈调节。

在图3所示的实施例中，CE是所述线性稳压器的使能信号。当所述CE为高电平时，所述线性稳压器开始工作，当所述CE为低电平时所述线性稳压器关。OUT_pre为使用现有技术中的线性稳压器时，所述输出电压VOUT的启动波形。OUT_new为使用上述图1、图2所述的实施例中的线性稳压器时，所述输出电压VOUT的启动波形。通过对比可知，图1、图2所述的实施例中的线性稳压器可以改善启动波形，从而降低启动过冲电流。

本申请的一实施例中还提供了一种线性稳压器的软启动方法。

请参阅图5，为一实施例中所述软启动方法的步骤流程示意图。

在该实施例中，所述软启动方包括以下步骤：

步骤S501：获取所述线性稳压器的输出电压的采样电压；

具体的，可以通过采样单元采样获取输出电压的采样电压。该采样单元连接到线性稳压器的输出端。

步骤S502：在所述输出电压VOUT小于或等于第一阈值时，根据所述采样电压VFB与所述斜坡电压VSS的差值输出调整电压V1以调整所述输出电压VOUT。

在该实施例中，可以通过如图1所示的实施例中所述的电平转换模块103，来根据所述采样电压VFB与所述斜坡电压VSS的差值输出调整电压V1。该电平转换模块103获取所述线性稳压器的输出电压VOUT的采样电压VFB，以及一斜坡电压VSS。所述斜坡电压的初始值为0V，且所述斜坡电压在所述初始启动阶段按固定斜率随时间线性增大。

所述软启动方法还包括以下步骤：在所述输出电压VOUT大于第一阈值时，根据所述采样电压VFB与参考电压VREF的差值输出误差放大信号Pgate以调整所述输出电压VOUT。

所述采样电压与所述参考电压输入至所述运算放大器，由所述运算放大器根据所述采样电压与所述参考电压的差值输出误差放大信号以调整所述输出电压，且所述运算放大器的输入对管包括两个NMOS管。

所述参考电压VREF大于或等于所述斜坡电压在所述初始启动阶段增大到的最大值。

本实施例中的软启动方法使用在所述线性稳压器的输出电压VOUT小于或等于第一阈值时，根据所述输出电压VOUT的采样电压VFB与斜坡电压VSS的比较值，输出调节电压V1以实现对所述输出电压VOUT的反馈调节。在所述线性稳压器的输出电压VOUT大于所述第一阈值时，使用所述运算放大器102，由所述运算放大器102根据所述采样电压VFB与所述参考电压VREF的差值输出误差放大信号Pgate以调整所述输出电压VOUT。即使选用两个NMOS管作为所述线性稳压器的运算放大器102的输入对管1022，所述线性稳压器也能够顺利完成启动，在所述线性稳压器的初始启动阶段也可以实现对输出电压VOUT的调节。因此，本申请的软启动方法增加了制备所述线性稳压器时的器件选择面。进一步的，在所述运算放大器102中选用两个NMOS管作为输入对管1022，也可以缩小所述线性稳压器的尺寸，提高所述线性稳压器的性能。

并且，当所述线性稳压器中的运算放大器102中使用两个PMOS管作为输入对管1022时，所述电平转换模块103在初始启动阶段的使用也可以用来实现所述线性稳压器的输出的平缓建立，防止出现输出建立过程中过冲现象的发生。

以上所述仅为本申请的实施例，并非因此限制本申请的专利范围，凡是利用本申请说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，例如各实施例之间技术特征的相互结合，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本申请的专利保护范围内。

Claims (17)

1.一种线性稳压器，其特征在于，包括：

输出模块，用于输出所述线性稳压器的输出电压；

运算放大器，连接至所述输出模块，用于获取采样电压以及参考电压，并对所述采样电压和参考电压进行误差放大，并输出误差放大信号至所述输出模块，且所述采样电压采样自所述输出电压；

电平转换模块，连接至所述输出模块，用于获取所述采样电压，以及斜坡电压，并根据所述采样电压以及所述斜坡电压输出对应的调整电压至所述输出模块；

所述电平转换模块工作在所述线性稳压器的初始启动阶段，所述初始启动阶段对应至所述输出电压小于或等于第一阈值的阶段。

2.根据权利要求1所述的线性稳压器，其特征在于，所述运算放大器包括：

电流源，用于提供驱动电流；

输入对管，连接至所述电流源，并用于获取所述参考电压和所述采样电压，根据所述采样电压和参考电压输出误差放大信号。

3.根据权利要求2所述的线性稳压器，其特征在于，所述电流源包括：

栅极相互连接的第一PMOS管和第二PMOS管，且所述第一PMOS管的栅极和漏极相互连接；

所述输入对管包括：

第一NMOS管和第二NMOS管，其中，所述第一NMOS管的栅极用于获取所述参考电压，漏极连接至所述电流源，源极接地，所述第二NMOS管的栅极用于获取所述采样电压，漏极连接至所述电流源，源极接地。

4.根据权利要求1所述的线性稳压器，其特征在于，还包括二级放大电路，所述二级放大电路连接至所述运算放大器的输出端，对所述误差放大信号进行二级放大。

5.根据权利要求1所述的线性稳压器，其特征在于，所述斜坡电压的初始值为0V，且所述斜坡电压在所述初始启动阶段按固定斜率随时间线性增大。

6.根据权利要求1所述的线性稳压器，其特征在于，所述电平转换模块包括：

辅助启动支路，连接至所述输出模块，且所述辅助启动支路用于获取所述斜坡电压以及所述采样电压，并根据所述斜坡电压以及所述采样电压提供所述调整电压；

第一偏置电压源，用于给所述辅助启动支路提供偏置电压。

7.根据权利要求6所述的线性稳压器，其特征在于，所述辅助启动支路包括：

第三PMOS管，栅极用于获取所述斜坡电压，漏极接地，源极连接至所述第一偏置电压源；

第四PMOS管，栅极用于获取所述采样电压，漏极接地，源极连接至所述第一偏置电压源；

第三NMOS管，栅极用于获取一第一使能信号，漏极连接至所述运算放大器；

第四NMOS管，栅极用于获取一第一使能信号，漏极连接至所述运算放大器；

第五NMOS管，栅极连接至所述第三PMOS管的源极，漏极连接至所述第三NMOS管的源极，源极接地；

第六NMOS管，栅极连接至所述第四PMOS管的源极，漏极连接至所述第四NMOS管的源极，源极接地。

8.根据权利要求7所述的线性稳压器，其特征在于，所述第一偏置电压源包括：

第五PMOS管，栅极连接至第一偏置电压，源极连接至输入电压；

第六PMOS管，栅极连接至第一偏置电压，源极连接至所述输入电压；

所述第五PMOS管的漏极连接至所述第三PMOS管的源极，所述第六PMOS管的漏极连接至所述第四PMOS管的源极。

9.根据权利要求1所述的线性稳压器，其特征在于，还包括：

软启动逻辑控制模块，连接至所述电平转换模块以及所述输出模块，用于在所述输出电压大于第一阈值时关闭所述电平转换模块。

10.根据权利要求9所述的线性稳压器，其特征在于，所述软启动逻辑控制模块包括：

开关单元，连接至芯片的上电模块，并连接至所述电平转换模块，用于在所述芯片上电时关断所述电平转换模块；

第二偏置电压源，连接至所述开关单元，用于给所述开关单元提供第二偏置电压。

11.根据权利要求10所述的线性稳压器，其特征在于，所述开关单元包括第八NMOS管，所述第八NMOS管的栅极连接至所述芯片的使能端，所述第八NMOS管的漏极连接至所述第二偏置电压源，源极接地。

12.根据权利要求10所述的线性稳压器，其特征在于，所述第二偏置电压源包括第八PMOS管，所述第八PMOS管的源极连接至输入电压，栅极连接至第一偏置电压，漏极连接至所述开关单元，还连接至所述电平转换模块。

13.根据权利要求1所述的线性稳压器，其特征在于，所述输出模块包括：

功率管，栅极连接至所述运算放大器的输出端，源极连接至输入电压，漏极用于输出所述输出电压，且所述漏极还通过一分压电路连接到所述运算放大器以及所述电平转换模块。

14.根据权利要求13所述的线性稳压器，其特征在于，所述分压电路包括：

依次连接的第一电阻与第二电阻，且所述第一电阻还连接至所述功率管的漏极，所述第二电阻还接地。

15.一种线性稳压器的软启动方法，其特征在于，包括以下步骤：

获取所述线性稳压器的输出电压的采样电压；

在所述输出电压小于或等于第一阈值时，根据所述采样电压与一斜坡电压的差值输出调整电压，以调整所述输出电压。

16.根据权利要求15所述的软启动方法，其特征在于，还包括以下步骤：

在所述输出电压大于第一阈值时，根据所述采样电压与一参考电压的差值输出误差放大信号以调整所述输出电压。

17.根据权利要求16所述的软启动方法，其特征在于，所述采样电压与所述参考电压输入至运算放大器，由所述运算放大器根据所述采样电压与所述参考电压的差值输出误差放大信号以调整所述输出电压，且所述运算放大器的输入对管包括两个NMOS管。

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