CN114020086B - 一种随输入电压线性变化的ldo限流电路 - Google Patents

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Abstract

本发明提出了一种随输入电压线性变化的LDO限流电路，包括LDO的限流电路，所述限流电路包括Vin端、放大器U1和放大器U2，所述放大器U1和放大器U2电性连接，所述Vin端并联有MOS管M0和MOS管M1，所述MOS管M0和MOS管M1均与放大器U2电性连接且放大器U2上设置有Gate端，所述MOS管M1与放大器U1电性连接且MOS管M1与放大器U1连接的一端并联有电阻Rs，所述MOS管M0上依次电性连接有电阻R1和电阻R2，所述电阻R2与电阻Rs电性连接并接地，所述放大器U1内部设置有用于将输入电压升高限流值减小的调整模块，借此，本发明的特点是随输入电压升高限流值减小，其优点是可以避免输入高压时进行输出带重载或者短路导致的芯片损坏的问题。

Description

一种随输入电压线性变化的LDO限流电路
技术领域
本发明属于LDO电路技术领域，特别涉及一种随输入电压线性变化的LDO限流电路。
背景技术
目前，LDO需求越来越广泛用量也特别多呈现出很多问题，图1为LDO中标准的限流电路，其中M1：M0的比例为1：N,Vs＝VIREF＝Is*Rs＝Iout/N*RsIout＝VIREF/Rs*N，图2为限流值与输入电压无关的线形图，当LDO输入电压较高时输出带重载或者直接短路很容易因保护不及时导致芯片损坏。
为解决此问题，很多LDO的做法是当输入电压达到某个电压时减小限流值，这能改善芯片输入高压输出带重载或者短路导致的芯片易损坏问题，此种方式的缺点在于当输入电压接近设定改变限流值的电压时，输出限流值可能会在正常限流值与小限流值之间来回切换，导致系统不稳定，当输入电压提高带载电流的突然减小很多应用场合不适用。
发明内容
本发明提出一种随输入电压线性变化的LDO限流电路，解决了现有技术中输入高压进行输出带重载或者短路导致的芯片易损坏的问题。
本发明的技术方案是这样实现的：一种随输入电压线性变化的LDO限流电路，包括LDO的限流电路，所述限流电路包括Vin端、放大器U1和放大器U2，所述放大器U1和放大器U2电性连接，所述Vin端电性连接有MOS管M0和MOS管M1，所述MOS管M0和MOS管M1均与放大器U2电性连接且放大器U2上设置有Gate端，所述MOS管M1与放大器U1电性连接且MOS管M1与放大器U1连接的一端电性连接有电阻Rs，所述MOS管M0上依次电性连接有电阻R1和电阻R2，所述电阻R2与电阻Rs电性连接并接地，所述放大器U1内部设置有用于将输入电压升高限流值减小的调整模块。
作为一种优选的实施方式，所述MOS管M1的G端与放大器U2电性连接，所述MOS管M1的S极与Vin端电性连接，所述放大器U1上设置有Vs端和VIREF端，所述MOS管M1的D极与放大器U1的Vs端和电阻Rs电性连接，所述MOS管M0的G极与放大器U2电性连接，所述MOS管M0的S极与Vin端电性连接，所述MOS管M0的D极与电阻R1电性连接。
作为一种优选的实施方式，所述调整模块为设置在Vin端及放大器U1的Vs端之间的电流源。
作为一种优选的实施方式，所述调整模块为设置在Vin端及放大器U1的Vs端之间的电阻Rin。
作为一种优选的实施方式，所述调整模块包括与Vin端电性连接的电阻RIN，所述电阻RIN另一端并联有电阻Rb和MOS管P2，所述电阻Rb的另一端电性连接有MOS管P1，所述MOS管P1上设置有Vs端，所述MOS管P1上电性连接有MOS管N1和MOS管N2，所述MOS管N1和MOS管N2电性连接，所述MOS管P2上设置有VIREF端，所述MOS管P2上电性连接有MOS管N3且与MOS管N2并联，所述MOS管N3与MOS管N1电性连接且其另外一端为Gate端，所述MOS管N2电性连接在MOS管N3与MOS管N1连接的一端上，所述MOS管N1与MOS管N3连接的一端接地。
作为一种优选的实施方式，所述MOS管P1的G极与Vs端电性连接，所述MOS管P1的S极与电阻Rb电性连接，所述MOS管P1的D极分别与MOS管N1的D极、MOS管N1的G极和MOS管N2的G极电性连接，所述MOS管P2的S极与电阻RIN电性连接，所述MOS管P2的G极与VIREF端电性连接，所述MOS管P2的D极分别与MOS管N2的D极和MOS管N3的D极电性连接，所述MOS管N3的S极分别与MOS管N2的S极和MOS管N1的S极电性连接。
采用了上述技术方案后，本发明的有益效果是：
将放大器U1内部做一个调整实现随输入电压升高，限流值减小的功能，通过调整模块的设置，实现随输入电压升高，Ib电流变大，流过Rb的电流变大，Rb电阻两端的压差变大，MOS管G极随输入电压变高慢慢上升拉低功率管Gate端实现随输入电压升高限流值变小这一功能，当输入电压提高时，LDO的限流值线性随之下降，当输入电压很高时此时限流值很小，带载或者进行短路也不会损坏，有效地解决了输入高压进行输出带重载或者短路导致的芯片易损坏问题。
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，下面描述中的附图仅仅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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为LDO中标准的限流电路的电路原理图；
图2为在图1条件下限流值与输入电压无关的线形图；
图3为在标准的LDO运放中引入一个电压V1的电路原理图；
图4为Iout与Vin成反比关的线形图；
图5为在Rs上增加一个与Vin相关的电流的电源原理图；
图6为增加一个电阻Rin的电路原理图；
图7为在U1电流误差放大器内部设置调模块的电路原理图；
图8为Vin从0V到30V扫描时的示意图。
图中，U1～U2-放大器；M0～M1-MOS管；P1～P2-MOS管；N1～N3-MOS管；R1～R2-电阻；Rb-电阻；RIN-电阻；Rin-电阻；Rs-电阻。
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。
一种随输入电压线性变化的LDO限流电路，包括LDO的限流电路，所述限流电路包括Vin端、放大器U1和放大器U2，所述放大器U1和放大器U2电性连接，所述Vin端电性连接有MOS管M0和MOS管M1，所述MOS管M0和MOS管M1均与放大器U2电性连接且放大器U2上设置有Gate端，所述MOS管M1与放大器U1电性连接且MOS管M1与放大器U1连接的一端电性连接有电阻Rs，所述MOS管M0上依次电性连接有电阻R1和电阻R2，所述电阻R2与电阻Rs电性连接并接地，所述放大器U1内部设置有用于将输入电压升高限流值减小的调整模块。
图3为在标准的LDO运放中引入一个电压V1的电路原理图，此时引入的电压V1和输入电压之间呈正比关系，这里设V1＝VIN/M；M1：M0＝1：N,则VIREF＝Vs＝Is*Rs+VIN/M＝Iout/N*Rs+VIN/M，Iout＝(VIREF-VIN/M)*N/Rs，如图4Iout与Vin成反比关系，当输入电压提高时，LDO的限流值线性随之下降，当输入电压很高时此时限流值很小，带载或者进行短路也不会损坏，有效地解决了输入高压进行输出带重载或者短路导致的芯片易损坏问题。
所述MOS管M1的G端与放大器U2电性连接，所述MOS管M1的S极与Vin端电性连接，所述放大器U1上设置有Vs端和VIREF端，所述MOS管M1的D极与放大器U1的Vs端和电阻Rs电性连接，所述MOS管M0的G极与放大器U2电性连接，所述MOS管M0的S极与Vin端电性连接，所述MOS管M0的D极与电阻R1电性连接。
如图5所示，所述调整模块为设置在Vin端及放大器U1的Vs端之间的电流源，在Rs上增加一个与Vin相关的电流实现Iout与Vin成反比的功能。
如图6所示，所述调整模块为设置在Vin端及放大器U1的Vs端之间的电阻Rin，具体实现方式为可以通过增加一个电阻Rin，引入电流Vin/Rin,，实现原理是当Vin变大时Rs上增加了一个Vin/Rin电流，限流采样点电压Vs随Vin提高，更容易达到VIREF值进行限流保护，以此实现Iout与Vin成反比的功能。
VIREF＝Vs＝IS*Rs+Vin/Rin*Rs＝Iout/N*Rs+Vin/Rin*Rs；
Iout＝(VIREF-Vin/Rin*Rs)/Rs*N＝VIREF/Rs*N-Vin/Rin*N。
如图7所示，所述调整模块包括与Vin端电性连接的电阻RIN，所述电阻RIN另一端并联有电阻Rb和MOS管P2，所述电阻Rb的另一端电性连接有MOS管P1，所述MOS管P1上设置有Vs端，所述MOS管P1上电性连接有MOS管N1和MOS管N2，所述MOS管N1和MOS管N2电性连接，所述MOS管P2上设置有VIREF端，所述MOS管P2上电性连接有MOS管N3且与MOS管N2并联，所述MOS管N3与MOS管N1电性连接且其另外一端为Gate端，所述MOS管N2电性连接在MOS管N3与MOS管N1连接的一端上，所述MOS管N1与MOS管N3连接的一端接地。
所述MOS管P1的G极与Vs端电性连接，所述MOS管P1的S极与电阻Rb电性连接，所述MOS管P1的D极分别与MOS管N1的D极、MOS管N1的G极和MOS管N2的G极电性连接，所述MOS管P2的S极与电阻RIN电性连接，所述MOS管P2的G极与VIREF端电性连接，所述MOS管P2的D极分别与MOS管N2的D极和MOS管N3的D极电性连接，所述MOS管N3的S极分别与MOS管N2的S极和MOS管N1的S极电性连接。
将U1电流误差放大器内部做一个调整实现随输入电压升高，限流值减小的功能。工作原理，如图7随输入电压升高，Ib电流变大，流过Rb的电流变大，Rb电阻两端的压差变大，MOS管N3的G极随输入电压变高慢慢上升拉低功率管Gate端实现随输入电压升高限流值变小这一功能。
有VGP1＝VGSP2；N1＝N2；
则Vs＝VIREF+VGSP2-VGSP1-Ib*Rb/2；
又因Vs＝Is*Rs；则有Is*Rs＝VIREF-Vin*Rb/2*RIN；
M1:M0比例为1：N；则Iout*Rs/N＝VIREF-Vin*Rb/2*RIN；
Iout＝N*VIREF/Rs-N*Rb*Vin/2*RIN*Rs，可以看出Vin与Iout成反比，如图8所示，Vin从0V到30V扫描时，Iout的最大输出电流波形,选用的阻值为RIN＝1M,Rb＝30K，从波形看此功能已实现，可见，通过调整模块的设置，实现随输入电压升高，Ib电流变大，流过Rb的电流变大，Rb电阻两端的压差变大，MOS管G极随输入电压变高慢慢上升拉低功率管Gate端实现随输入电压升高限流值变小这一功能，当输入电压提高时，LDO的限流值线性随之下降，当输入电压很高时此时限流值很小，带载或者进行短路也不会损坏，有效地解决了输入高压进行输出带重载或者短路导致的芯片易损坏问题。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。在本发明的描述中，除非另有规定和限定，需要说明的是，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种随输入电压线性变化的LDO限流电路，其特征在于，包括LDO的限流电路，所述限流电路包括Vin端、放大器U1和放大器U2，所述放大器U1的输出端和放大器U2的输出端电性连接，所述Vin端电性连接有MOS管M0和MOS管M1，所述MOS管M0和MOS管M1均与放大器U2电性连接且放大器U2上设置有Gate端，所述MOS管M1与放大器U1电性连接且MOS管M1与放大器U1连接的一端电性连接有电阻Rs，所述MOS管M0上依次电性连接有电阻R1和电阻R2，所述电阻R2与电阻Rs电性连接并接地，所述放大器U1内部设置有用于将输入电压升高限流值减小的调整模块；
所述MOS管M1的G端与放大器U2的输出端电性连接，所述放大器U2的两个输入端分别为VERF端和FB端，所述VERF端连接基准电压，所述FB端连接到电阻R1和电阻R2之间，所述MOS管M1的S极与Vin端电性连接，所述放大器U1上设置有Vs端和VIREF端，所述MOS管M1的D极与放大器U1的Vs端和电阻Rs电性连接，所述MOS管M0的G极与放大器U2的输出端电性连接，所述MOS管M0的S极与Vin端电性连接，所述MOS管M0的D极与电阻R1电性连接，所述放大器U1上设置有Ibias端接地；
所述调整模块包括与Vin端电性连接的电阻RIN，所述电阻RIN另一端并联有电阻Rb和MOS管P2，所述电阻Rb的另一端电性连接有MOS管P1，所述MOS管P1上设置有Vs端，所述MOS管P1上电性连接有MOS管N1和MOS管N2，所述MOS管N1和MOS管N2电性连接，所述MOS管P2上设置有VIREF端，所述MOS管P2上电性连接有MOS管N3；
所述MOS管P1的G极与放大器U1的Vs端电性连接，所述MOS管P1的S极与电阻Rb电性连接，所述MOS管P1的D极与MOS管N1的D极、MOS管N1的G极和MOS管N2的G极电性连接，所述MOS管P2的G极与放大器U1的VERF端电性连接，所述MOS管P2的S极与电阻RIN和电阻Rb电性连接，所述MOS管P2的D极与MOS管N2的D极和MOS管N3的G极电性连接，所述MOS管N3的D极与Gate端电性连接，所述MOS管N3的S极与MOS管N2的S极和MOS管N1的S极电性连接且接地，所述MOS管N1的G极与MOS管N2的G极电性连接。
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