CN114415774A - 一种解决ldo上电过渡的ldo电路 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种解决LDO上电过渡的LDO电路,包括:时控系统T1、开关K2和限压模块D1,所述运放opa的输出端与负载端vout之间并联有补偿电路;所述时控系统T1输入端与电源VDD端相连接,时控系统T1输出端接地,开关K2的输入端与电源VDD端相连接,开关K2的控制端与时控系统T1公共端相连接,开关K2的输出端经限压模块D1后与补偿电路的公共端相连接;所述时控系统T1用于控制开关K2上电后延时开启与关闭。本发明提供的一种解决LDO上电过渡的LDO电路,避免了LDO的输出端电压在VDD上电阶段会输出超过我们预定的电压值。

Description

一种解决LDO上电过渡的LDO电路
技术领域
本发明涉及一种解决LDO上电过渡的LDO电路,属于半导体集成电路制造技术领域。
背景技术
随着科学技术的发展,半导体器件由于其自身特性优势,越来越被广泛应用。LDO是一种线性稳压器,使用在其饱和区域内运行的晶体管或场效应管(FET),从应用的输入电压中减去超额的电压,产生经过调节的输出电压。
在模拟集成电路中LDO被广泛用到,但在上电过程中,运放还没进入工作稳定状态,导致LDO不能控制输出电压的大小,某种情况下,输出电压大小会直接跟随电源电压的大小上升,LDO就可能在上电过程中输出超出预定的电压大小,导致输出的电压超过LDO负载电路的安全用电标准。
发明内容
目的:为了克服现有技术中存在的LDO上电过程中输出电压会跟随电源VDD输出电压过高的问题,本发明提供一种解决LDO上电过渡的LDO电路。
技术方案:为解决上述技术问题,本发明采用的技术方案为:
第一方面,一种解决LDO上电过渡的LDO电路,包括LDO电路,所述LDO电路包括:运放opa、补偿电路,还包括:时控系统T1和开关K2,所述运放opa的输出端与负载端vout之间并联有补偿电路;所述时控系统T1输入端与电源VDD端相连接,时控系统T1输出端接地,开关K2的输入端与电源VDD端相连接,开关K2的控制端与时控系统T1公共端相连接,开关K2的输出端与补偿电路的公共端相连接;所述时控系统T1用于控制开关K2上电后延时开启与关闭。
第二方面,一种解决LDO上电过渡的LDO电路,包括LDO电路,所述LDO电路包括:运放opa、补偿电路,还包括:时控系统T1和开关K2,所述运放opa的输出端与负载端vout之间并联有补偿电路;所述时控系统T1输入端与电源VDD端相连接,时控系统T1输出端接地,开关K2的输入端与电源VDD端相连接,开关K2的控制端与时控系统T1公共端相连接,开关K2的输出端与运放opa的输出端相连接;所述时控系统T1用于控制开关K2上电后延时开启与关闭。
作为优选方案,还包括:限压模块D1,所述开关K2的输出端经限压模块D1后与补偿电路的公共端相连接。
作为优选方案,还包括:限压模块D1,所述开关K2的输出端经限压模块D1后与运放opa的输出端相连接。
作为优选方案,所述补偿电路包括偿补电阻R1,偿补电容C1,所述运放opa的输出端经偿补电阻R1与偿补电容C1的串联支路后与负载端vout端相连接,补偿电路的公共端为偿补电阻R1与偿补电容C1的公共端。
作为优选方案,所述补偿电路包括偿补电容C1,所述运放opa的输出端经偿补电容C1后与负载端vout端相连接。
作为优选方案,所述LDO电路还包括开关K1,所述运放opa的正向输入端与基准电压V_bias相连接,运放opa的电源端与电源VDD相连接,运放opa的接地端接地,运放opa的输出端与开关K1控制端相连接,开关K1的源端与电源VDD相连接,开关K1的输出端依次与电阻R2、电阻R3串联后接地,电阻R2与电阻R3的公共端与运放opa的负向输入端相连接,所述开关K1的输出端与接地之间并取有电容C2,运放opa的输出端与开关K1的输出端之间并联有补偿电路。
有益效果:本发明提供的一种解决LDO上电过渡的LDO电路,其一,保证了LDO在VDD上电阶段,其输出端电压不会跟随VDD电压的上升而上升,可以不让其超过预定的输出电压标准;其二,调节D1的限压大小,可以让输出端电位更快的达到设定的输出电压大小。
附图说明
图1为本发明的LDO电路第一种实施例的结构示意图。
图2为本发明的LDO电路第二种实施例的结构示意图。
图3为本发明的LDO电路第三种实施例的结构示意图。
图4为本发明的LDO电路第四种实施例的结构示意图。
图5为本发明的LDO电路第五种实施例的结构示意图。
图6为本发明的LDO电路第六种实施例的结构示意图。
图7为现有的LDO电路的结构示意图。
图8为第三种实施例与现有LDO电路对比的仿真示意图。
图9为第三种实施例的具体实施方式的结构示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作更进一步的说明。
如图1所示,本发明第一种实施例的一种解决LDO上电过渡的LDO电路,包括:运放opa和控流开关K1、R2、R3组成运放结构,电容C1和R1为运放的补偿,分别补偿在运放的第一级输出V1和vout端,C2为负载电容。还包括:时控系统T1和开关K2组成一个时控开关系统。所述时控系统T1输入端与电源VDD端相连接,时控系统T1输出端接地,开关K2的输入端与电源VDD端相连接,开关K2的控制端与时控系统T1公共端相连接,开关K2的输出端与电容C1和电阻R1的公共端相连接。
如图2所示,本发明第二种实施例的一种解决LDO上电过渡的LDO电路,所述时控系统T1输入端与电源VDD端相连接,时控系统T1输出端接地,开关K2的输入端与电源VDD端相连接,开关K2的控制端与时控系统T1公共端相连接,开关K2的输出端与运放opa的输出端相连接。
在第一种实施例、第二种实施例中开关K2输出端还没接入运放opa的输出端V1或者电容C1和电阻R1的公共端V2的时候,电路就是一个带补偿的现有LDO二级运放,补偿的作用是为了补偿相位裕度和增益裕度,LDO作为在系统电路里的一个模块电路,在上电启动期间,电路里的各点的电位都是从0上升的,而电容较大的地方就需要一定的时间,除此之外,电路中运放opa正向输入端电压V_bias有可能还没稳定、也有可能是运放opa还没有稳定,或者是运放opa和V_bias能快速的稳定工作、但因电容C1比较大,而运放opa功耗比较小而造成运放opa的输出端V1电压稳定时间过长(此时为V1电位从0上升)。控流开关K1通常是由Pmos组成,在此时因运放opa的输出端V1的电位上升速度跟不上电源VDD上升的速度,输出端V1和电源VDD的电压差会拉大,而导致K1会闭合且未能控制电流大小,vout就会直接跟随电源VDD的电压上升,从而可能会产生一个超过我们所需的标准电压,当运放opa系统稳定后,因负载电容C2开始积累的电荷过多,只有通过电阻R2、R3泄漏,电阻R2、R3的大小会决定C2释放电荷的速率,这样还可能会有过长的时间使负载处在高电平。
在第一种实施例的开关K2和时控系统T1可有效解决这个问题,当电源VDD上电的时候,时控系统T1会使开关K2处于打开状态,此时开关K2连接的点公共端V2的电位将会跟随VDD的电位上升,处于高电位,上电阶段C1所需的电荷也就不再由运放opa提供,而是开关K2提供,提升了C1上电速率,运放opa的输出端V1和电源VDD的电位差会大幅度缩小,使开关K1不会导通,C2也就不会在上电阶段通过开关K1获取大量电荷,限制了C2电压的快速增加。开关K2连接V2处,开关K2作为补偿R1、C1的一部分。
时控系统T1控制开关K2的开断,因为在LDO中输出端V1、公共端V2处的电容比较小,而开关K2电阻很小,电容也很小,V1、V2处的充电速度会很快,所以控制K2打开的时长很短,能在运放opa正常工作之前关闭。当运放opa启动,V1处集中在C1上多余的电荷通过运放opa泄放,开关K1随着V1电位的降低慢慢打开,vout电位慢慢提升,一直到稳定值。
在第二种实施例的开关K2与运放opa的输出端V1连接时,使V1处电位提升比连接V2处的速度更快,同理,运放opa的输出端V1和电源VDD的电位差会大幅度缩小,使开关K1不会导通,C2也就不会在上电阶段通过开关K1获取大量电荷,限制了C2电压的快速增加。电路稳定后,开关K2连接V1处,使开关K2作为极点的一部分(电路稳定后,V1处在电路中是一个极点)。
如图3所示,本发明第三种实施例的一种解决LDO上电过渡的LDO电路,还包括:时控系统T1和开关K2组成一个时控开关系统,限压模块D1。所述时控系统T1输入端与电源VDD端相连接,时控系统T1输出端接地,开关K2的输入端与电源VDD端相连接,开关K2的控制端与时控系统T1公共端相连接,开关K2的输出端经限压模块D1后与电容C1和电阻R1的公共端相连接。
如图4所示,本发明第四种实施例的一种解决LDO上电过渡的LDO电路,所述时控系统T1输入端与电源VDD端相连接,时控系统T1输出端接地,开关K2的输入端与电源VDD端相连接,开关K2的控制端与时控系统T1公共端相连接,开关K2的输出端经限压模块D1后与运放opa的输出端相连接。
与第一实施例工作原理相比,第三实施例多添加了个限压模块D1,限压模块D1可以是二极管,或者mos管,目的是为了在上电期间,使开关K2输出端和V2处之间有一个电位差,V2处的电位不会上升到接近电源VDD,而是通过D1限制一部分电压,这样在运放opa稳定后,V1处的电位也就不需要从最高电位通过运放opa释放电荷到稳定值,而是一开始开关K2通过D1限压使V1处的电位接近稳定值,减少C1从高电平释放电荷的一段时间,vout从低电平上升到稳定时间将缩短。
第四实施例直接将降压后的电位作用在V1处,在稳定vout电压上升的同时,也缩短了vout电压稳定的时间。
如图5所示,本发明第五种实施例的一种解决LDO上电过渡的LDO电路,补偿电路只有电容C1,所述时控系统T1输入端与电源VDD端相连接,时控系统T1输出端接地,开关K2的输入端与电源VDD端相连接,开关K2的控制端与时控系统T1公共端相连接,开关K2的输出端与运放opa的输出端相连接。所述运放opa的输出端与负载vout之间并联有电容C1。
如图6所示,本发明第六种实施例的一种解决LDO上电过渡的LDO电路,补偿电路只有电容C1,所述时控系统T1输入端与电源VDD端相连接,时控系统T1输出端接地,开关K2的输入端与电源VDD端相连接,开关K2的控制端与时控系统T1公共端相连接,开关K2的输出端经限压模块D1后与运放opa的输出端相连接。所述运放opa的输出端与负载vout之间并联有电容C1。
第五、六种实施例的工作原理与第二、四种实施例工作原理一样,只不过在于没有补偿电阻R1,因为电容C1同样可以完成补偿功能。
实施例1:
如图7所示,是一种现有LDO电路,其中补偿电路包括补偿电阻R1、补偿电容C1,现将现有LDO电路与第三种实施例的LDO电路上电后工作情况进行仿真对比,如图8所示,最上面的虚线是电源VDD的电压瞬态曲线,中间的虚线是现有LDO电路随着电源VDD电压上升的负载vout响应曲线,最下方实线是第三种实施例的LDO电路随着电源VDD电压上升的负载vout响应曲线,虽然两种LDO电路最终的负载vout输出电压都是2V,但是现有LDO电路结构会随着电源电压的上升阶段输出远超稳定值时的电压,而且第三种实施例输出到稳定所需的时间更短,本发明LDO电路结构输出电压可以稳定的从低电平上升到稳定值。
实施例2:
如图9所示,本发明第三种实施例的一种具体结构,其中控流开关K1采用pmos管Mp1、开关K2采用pmos管Mp2、限压模块D1采用pmos管Mp3,时控系统T1采用电阻R4与电容C3的串联电路,电阻R4与电源VDD相连,电容C3输出端接地,电阻R4与电容C3公共端与pmos管Mp2的G极相连接,pmos管Mp3采用二极管接法串接在pmos管Mp2漏极与补偿电路电阻R1与电容C1之间的公共端上。
opa为运放,V_bias为基准电压,pmos管Mp3的压降接近一个Vth,其大小和pmos管Mp1上的Vgs电压大小接近,即稳定后V1处和电源VDD的电位差,电阻R4和电容C3组成的延时系统,在上电阶段,C3上极板的电压比电源VDD低,使pmos管Mp2处于打开阶段,V1、V2处的电位将会跟随电源电压的上升而上升,当电源电压稳定后,C3的电位将会逐渐接近VDD,pmos管Mp2管关闭,负载vout将会随着opa逐渐稳定而输出稳定电压。
以上所述仅是本发明的优选实施方式,应当指出:对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种解决LDO上电过渡的LDO电路,包括LDO电路,其特征在于:所述LDO电路包括:运放opa、补偿电路,还包括:时控系统T1和开关K2,所述运放opa的输出端与负载端vout之间并联有补偿电路;所述时控系统T1输入端与电源VDD端相连接,时控系统T1输出端接地,开关K2的输入端与电源VDD端相连接,开关K2的控制端与时控系统T1公共端相连接,开关K2的输出端与补偿电路的公共端相连接;所述时控系统T1用于控制开关K2上电后延时开启与关闭。
2.根据权利要求1所述的一种解决LDO上电过渡的LDO电路,其特征在于:还包括:限压模块D1,所述开关K2的输出端经限压模块D1后与补偿电路的公共端相连接。
3.根据权利要求1或2所述的一种解决LDO上电过渡的LDO电路,其特征在于:所述补偿电路包括偿补电阻R1,偿补电容C1,所述运放opa的输出端经偿补电阻R1与偿补电容C1的串联支路后与负载端vout端相连接,补偿电路的公共端为偿补电阻R1与偿补电容C1的公共端。
4.根据权利要求1或2所述的一种解决LDO上电过渡的LDO电路,其特征在于:所述LDO电路还包括开关K1,所述运放opa的正向输入端与基准电压V_bias相连接,运放opa的电源端与电源VDD相连接,运放opa的接地端接地,运放opa的输出端与开关K1控制端相连接,开关K1的源端与电源VDD相连接,开关K1的输出端依次与电阻R2、电阻R3串联后接地,电阻R2与电阻R3的公共端与运放opa的负向输入端相连接,所述开关K1的输出端与接地之间并取有电容C2,运放opa的输出端与开关K1的输出端之间并联有补偿电路。
5.根据权利要求2所述的一种解决LDO上电过渡的LDO电路,其特征在于:所述时控系统T1采用电阻R4与电容C3的串联电路,电阻R4与电源VDD相连,电容C3输出端接地,所述开关K2采用MOS管,所述限压模块D1采用MOS管,电阻R4与电容C3公共端与开关K2的MOS管的G极相连接,限压模块D1的MOS管二极管接法串接在开关K2的MOS管漏极与补偿电路公共端上。
6.一种解决LDO上电过渡的LDO电路,包括LDO电路,其特征在于:所述LDO电路包括:运放opa、补偿电路,还包括:时控系统T1和开关K2,所述运放opa的输出端与负载端vout之间并联有补偿电路;所述时控系统T1输入端与电源VDD端相连接,时控系统T1输出端接地,开关K2的输入端与电源VDD端相连接,开关K2的控制端与时控系统T1公共端相连接,开关K2的输出端与运放opa的输出端相连接;所述时控系统T1用于控制开关K2上电后延时开启与关闭。
7.根据权利要求6所述的一种解决LDO上电过渡的LDO电路,其特征在于:还包括:限压模块D1,所述开关K2的输出端经限压模块D1后与运放opa的输出端相连接。
8.根据权利要求6或7所述的一种解决LDO上电过渡的LDO电路,其特征在于:所述补偿电路包括偿补电容C1,所述运放opa的输出端经偿补电容C1后与负载端vout端相连接。
9.根据权利要求6或7所述的一种解决LDO上电过渡的LDO电路,其特征在于:所述LDO电路还包括开关K1,所述运放opa的正向输入端与基准电压V_bias相连接,运放opa的电源端与电源VDD相连接,运放opa的接地端接地,运放opa的输出端与开关K1控制端相连接,开关K1的源端与电源VDD相连接,开关K1的输出端依次与电阻R2、电阻R3串联后接地,电阻R2与电阻R3的公共端与运放opa的负向输入端相连接,所述开关K1的输出端与接地之间并取有电容C2,运放opa的输出端与开关K1的输出端之间并联有补偿电路。
10.根据权利要求7所述的一种解决LDO上电过渡的LDO电路,其特征在于:所述时控系统T1采用电阻R4与电容C3的串联电路,电阻R4与电源VDD相连,电容C3输出端接地,所述开关K2采用MOS管,所述限压模块D1采用MOS管,电阻R4与电容C3公共端与开关K2的MOS管的G极相连接,限压模块D1的MOS管二极管接法串接在开关K2的MOS管漏极与补偿电路公共端上。
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