CN117130421A - 适用于双轨输入的nldo功率管电流采样电路及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种适用于双轨输入的NLDO功率管电流采样电路及方法，包含低压差线性稳压器和功率管电流采样电路，反馈电压Vfb与参考电压Vref比较的差值通过误差放大器放大后输出，控制输出功率管的栅极，控制输出电压保持在设定的稳定值，第二mos管对输出功率管的流过的电流进行采样，第二mos管采样后的电流经过第四mos管镜像到第五mos管，第五mos管流过的电流Isense为最终的采样电流。本发明电路结构简单、功耗低，功率管处于不同的工作区间内，均能保证其采样精度。
Description
技术领域
本发明涉及一种电流采样电路及方法，特别是一种适用于双轨输入的NLDO功率管电流采样电路及方法，属于半导体集成电路技术领域。
背景技术
随着系统级芯片的应用越来越广泛，目前市面上普遍采用LDO（低压差线性稳压器，Low Dropout Regulation）为各种电子设备提供稳定精确的电压源。而NLDO由于其较低的导通阻抗、输出电流能力强、压差小等特点，在大规模集成电路系统中受到更多的关注和青睐。为了提高整个电路系统的可靠性，一般需要比较精确地对功率管流过的负载进行实时采样，并反馈到环路中，做出相应的保护动作。目前比较常见的电流采样电路中，通常选用电阻采样方案，在功率管上串联采样电阻，通过测量采样电阻两端的电压来采样电流。由于功率管上流过的负载电流较大，此方案会造成较大的损耗，导致发热严重，系统效率降低。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种适用于双轨输入的NLDO功率管电流采样电路及方法，电路结构简单且功耗较低。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
一种适用于双轨输入的NLDO功率管电流采样电路，其特征在于：包含低压差线性稳压器和功率管电流采样电路；低压差线性稳压器包含误差放大器、输出功率管、电阻支路和负载电容支路，输出功率管的栅极与误差放大器的输出端连接，输出功率管的漏极与电源Vin连接，输出功率管的源极与电阻支路的输入端、负载电容支路的一端和输出电压Vout连接，电阻支路的输出端与误差放大器的反向输入端连接，负载电容支路的另一端接地，误差放大器的同向输入端连接基准电压Vref，误差放大器的偏置端连接偏置电压Vbias；功率管电流采样电路包含第二mos管、第三mos管、第四mos管、第五mos管，第二mos管的栅极与输出功率管的栅极连接，第二mos管的漏极与第三mos管的源极连接，第二mos管的源极与输出电压Vout连接，第三mos管的栅极与电源Vin连接，第三mos管的漏极与第四mos管的漏极、第四mos管的栅极和第五mos管的栅极连接，第五mos管的漏极作为功率管电流采样电路的输出端并输出采样电流Isense，第四mos管的源极和第五mos管的源极连接偏置电压Vbias。
进一步地，所述电阻支路包含第一电阻和第二电阻，第一电阻的一端与输出功率管的源极连接，第一电阻的另一端与第二电阻的一端和误差放大器的反向输入端连接并输出反馈电压Vfb，第二电阻的另一端接地。
进一步地，所述负载电容支路包含负载电容，负载电容的一端与输出功率管的源极连接，负载电容的另一端接地。
进一步地，所述第二mos管与输出功率管的栅源电压Vgs相同，第二mos管与输出功率管的尺寸比例为m：1。
进一步地，所述第三mos管为native管，第三mos管的阈值电压为0V，第二mos管的漏极电位与第三mos管的栅极电位保持一致，第二mos管与第三mos管具有相同的源漏电压Vds和电位环境。
进一步地，所述第四mos管和第五mos管是一对大尺寸的pmos电流镜，电流镜像比例为1：1。
一种适用于双轨输入的NLDO功率管电流采样电路的电流采样方法，包含以下步骤：
反馈电压Vfb与参考电压Vref比较的差值通过误差放大器放大后输出并控制输出功率管的栅极，从而控制输出电压Vout保持在设定的稳定值；
输出功率管、误差放大器、第一电阻和第二电阻共同构成NLDO的负反馈环路，可以得到输出电压Vout为
第二mos管对输出功率管的流过的负载电流I1按比例进行采样得到中间采样电流I2，I2=I1/m，其中m是第二mos管与输出功率管的尺寸比例；
中间采样电流I2经过第四mos管镜像到第五mos管，由于第四mos管镜像到第五mos管构成的pmos电流镜的电流镜像比例为1：1,则第五mos管流过的最终的采样电流Isense=I2。
本发明与现有技术相比，具有以下优点和效果：本发明提供了一种适用于双轨输入的NLDO功率管电流采样电路及方法，采样管与功率管处于相同的电位环境，对功率管的电流变化追踪，本发明电路结构简单、功耗低，在功率管不同的工作区间内均能保证较好的采样精度。
附图说明
图1是本发明的一种适用于双轨输入的NLDO功率管电流采样电路的示意图。
具体实施方式
为了详细阐述本发明为达到预定技术目的而所采取的技术方案，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晰、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的部分实施例，而不是全部的实施例，并且，在不付出创造性劳动的前提下，本发明的实施例中的技术手段或技术特征可以替换，下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
如图1所示，本发明的一种适用于双轨输入的NLDO功率管电流采样电路，包含低压差线性稳压器和功率管电流采样电路。
低压差线性稳压器包含误差放大器100、输出功率管M1、电阻支路和负载电容支路，输出功率管M1的栅极与误差放大器100的输出端连接，输出功率管M1的漏极与电源Vin连接，输出功率管M1的源极与电阻支路的输入端、负载电容支路的一端和输出电压Vout连接，电阻支路的输出端与误差放大器100的反向输入端连接，负载电容支路的另一端接地，误差放大器100的同向输入端连接基准电压Vref，误差放大器100的偏置端连接偏置电压Vbias。
其中，电阻支路包含第一电阻R1和第二电阻R2，第一电阻R1的一端与输出功率管的源极连接，第一电阻R1的另一端与第二电阻R2的一端和误差放大器的反向输入端连接并输出反馈电压Vfb，第二电阻R2的另一端接地。
负载电容支路包含负载电容CL，负载电容CL的一端与输出功率管的源极连接，负载电容CL的另一端接地。
偏置电压Vbias为误差放大器100提供工作电源，电源Vin为输出功率管M1的漏极输入，输出功率管M1为正向放大器。反馈电压Vfb与参考电压Vref比较的差值通过误差放大器100放大后输出并控制输出功率管M1的栅极，从而控制输出电压Vout保持在设定的稳定值。输出功率管M1、误差放大器100、第一电阻R1和第二电阻R2共同构成LDO的负反馈环路。可以得到输出电压为：
功率管电流采样电路包含第二mos管M2、第三mos管M3、第四mos管M4、第五mos管M5，第二mos管M2的栅极与输出功率管M1的栅极连接，第二mos管M2的漏极与第三mos管M3的源极连接，第二mos管M2的源极与输出电压Vout连接，第三mos管M3的栅极与电源Vin连接，第三mos管M3的漏极与第四mos管M4的漏极、第四mos管M4的栅极和第五mos管M5的栅极连接，第五mos管M5的漏极作为功率管电流采样电路的输出端并输出采样电流Isense，第四mos管M4的源极和第五mos管M5的源极连接偏置电压Vbias。
其中，第二mos管M2与输出功率管M1的栅源电压Vgs相同，第二mos管M2与输出功率管M1的尺寸比例为m：1。第二mos管M2对输出功率管M1的流过的电流进行采样，采样比例取决于尺寸比例。
第三mos管M3为native管，第三mos管M3的阈值电压为0V，正常工作时栅源电压Vgs3等于0V，即Vg3=Vs3=Vd2=Vd1=Vin，其中Vg3表示第三mos管M3的栅极电压，Vs3表示第三mos管M3的源极电压，Vd2表示第二mos管M2的漏极电压，Vd1表示输出功率管M1的漏极电压。第二mos管M2的漏源极电压Vds2与输出功率管M1的漏源电压Vds1保持一致，即Vds2=Vds1，第二mos管M2对输出功率管M1的电流进行采样时不受沟道长度调制效应的影响，保证采样精度。
第四mos管M4和第五mos管M5是一对大尺寸的pmos电流镜，电流镜像比例为1：1。第二mos管M2采样后的电流经过第四mos管M41：1镜像到第五mos管M5，第五mos管M5流过的采样电流Isense为最终的采样电流。
偏置电压Vbias作为功率管采样电路的电源电压，为第四mos管M4和第五mos管M5提供足够的工作电压裕度。
一种适用于双轨输入的NLDO功率管电流采样电路的电流采样方法，包含以下步骤：
反馈电压Vfb与参考电压Vref比较的差值通过误差放大器放大后输出并控制输出功率管M1的栅极，从而控制输出电压Vout保持在设定的稳定值；
输出功率管M1、误差放大器、第一电阻R1和第二电阻R2共同构成NLDO的负反馈环路，可以得到输出电压Vout为
第二mos管M2对输出功率管M1的流过的负载电流I1按比例进行采样得到中间采样电流I2，I2=I1/m，其中m是第二mos管M2与输出功率管M1的尺寸比例；
中间采样电流I2经过第四mos管M4镜像到第五mos管M5，由于第四mos管M4镜像到第五mos管M5构成的pmos电流镜的电流镜像比例为1：1,则第五mos管M5流过的最终的采样电流Isense=I2。
本发明提供了一种适用于双轨输入的NLDO功率管电流采样电路及其采样方法，采样管与功率管处于相同的电位环境，对功率管的电流变化追踪，本发明电路结构简单、功耗低，在功率管不同的工作区间内均能保证较好的采样精度。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质，在本发明的精神和原则之内，对以上实施例所作的任何简单的修改、等同替换与改进等，均仍属于本发明技术方案的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种适用于双轨输入的NLDO功率管电流采样电路，其特征在于：包含低压差线性稳压器和功率管电流采样电路；低压差线性稳压器包含误差放大器、输出功率管、电阻支路和负载电容支路，输出功率管的栅极与误差放大器的输出端连接，输出功率管的漏极与电源Vin连接，输出功率管的源极与电阻支路的输入端、负载电容支路的一端和输出电压Vout连接，电阻支路的输出端与误差放大器的反向输入端连接，负载电容支路的另一端接地，误差放大器的同向输入端连接基准电压Vref，误差放大器的偏置端连接偏置电压Vbias；功率管电流采样电路包含第二mos管、第三mos管、第四mos管、第五mos管，第二mos管的栅极与输出功率管的栅极连接，第二mos管的漏极与第三mos管的源极连接，第二mos管的源极与输出电压Vout连接，第三mos管的栅极与电源Vin连接，第三mos管的漏极与第四mos管的漏极、第四mos管的栅极和第五mos管的栅极连接，第五mos管的漏极作为功率管电流采样电路的输出端并输出采样电流Isense，第四mos管的源极和第五mos管的源极连接偏置电压Vbias。
2.根据权利要求1所述的一种适用于双轨输入的NLDO功率管电流采样电路，其特征在于：所述电阻支路包含第一电阻和第二电阻，第一电阻的一端与输出功率管的源极连接，第一电阻的另一端与第二电阻的一端和误差放大器的反向输入端连接并输出反馈电压Vfb，第二电阻的另一端接地。
3.根据权利要求1所述的一种适用于双轨输入的NLDO功率管电流采样电路，其特征在于：所述负载电容支路包含负载电容，负载电容的一端与输出功率管的源极连接，负载电容的另一端接地。
4.根据权利要求1所述的一种适用于双轨输入的NLDO功率管电流采样电路，其特征在于：所述第二mos管与输出功率管的栅源电压Vgs相同，第二mos管与输出功率管的尺寸比例为m：1。
5.根据权利要求1所述的一种适用于双轨输入的NLDO功率管电流采样电路，其特征在于：所述第三mos管为native管，第三mos管的阈值电压为0V，第二mos管的漏极电位与第三mos管的栅极电位保持一致，第二mos管与第三mos管具有相同的源漏电压Vds和电位环境。
6.根据权利要求1所述的一种适用于双轨输入的NLDO功率管电流采样电路，其特征在于：所述第四mos管和第五mos管是一对大尺寸的pmos电流镜，电流镜像比例为1：1。
7.一种权利要求1-6任一项所述的适用于双轨输入的NLDO功率管电流采样电路的电流采样方法，其特征在于包含以下步骤：
反馈电压Vfb与参考电压Vref比较的差值通过误差放大器放大后输出并控制输出功率管的栅极，从而控制输出电压Vout保持在设定的稳定值；
输出功率管、误差放大器、第一电阻和第二电阻共同构成NLDO的负反馈环路，可以得到输出电压Vout为
8.第二mos管对输出功率管的流过的负载电流I1按比例进行采样得到中间采样电流I2，I2=I1/m，其中m是第二mos管与输出功率管的尺寸比例；
中间采样电流I2经过第四mos管镜像到第五mos管，由于第四mos管镜像到第五mos管构成的pmos电流镜的电流镜像比例为1：1,则第五mos管流过的最终的采样电流Isense=I2。
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117472139A (zh) * | 2023-12-28 | 2024-01-30 | 成都时域半导体有限公司 | 新型且无贯通电流的ldo功率管驱动电路与电子设备 |
| CN117517753A (zh) * | 2024-01-03 | 2024-02-06 | 江苏帝奥微电子股份有限公司 | 采用电阻采样且兼容p、n型功率管的电流采样电路 |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20160048148A1 (en) * | 2014-08-14 | 2016-02-18 | Green Solution Technology Co., Ltd. | Low-dropout voltage regulator |
| CN105486912A (zh) * | 2015-12-22 | 2016-04-13 | 上海爱信诺航芯电子科技有限公司 | 一种低压差线性稳压器的高精度快速过流检测电路 |
| CN105700601A (zh) * | 2014-11-24 | 2016-06-22 | 深圳市中兴微电子技术有限公司 | 一种ldo线性稳压器 |
| CN106325344A (zh) * | 2015-06-29 | 2017-01-11 | 展讯通信（上海）有限公司 | 具有辅助电路的低压差稳压器电路 |
| CN114610107A (zh) * | 2022-01-13 | 2022-06-10 | 电子科技大学 | 一种基于混合调制偏置电流产生电路的nmos ldo |
| CN114924606A (zh) * | 2022-06-02 | 2022-08-19 | 泉芯电子技术(深圳)有限公司 | 低功耗高电源抑制比的ldo电路 |
-
2023
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Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20160048148A1 (en) * | 2014-08-14 | 2016-02-18 | Green Solution Technology Co., Ltd. | Low-dropout voltage regulator |
| CN105700601A (zh) * | 2014-11-24 | 2016-06-22 | 深圳市中兴微电子技术有限公司 | 一种ldo线性稳压器 |
| CN106325344A (zh) * | 2015-06-29 | 2017-01-11 | 展讯通信（上海）有限公司 | 具有辅助电路的低压差稳压器电路 |
| CN105486912A (zh) * | 2015-12-22 | 2016-04-13 | 上海爱信诺航芯电子科技有限公司 | 一种低压差线性稳压器的高精度快速过流检测电路 |
| CN114610107A (zh) * | 2022-01-13 | 2022-06-10 | 电子科技大学 | 一种基于混合调制偏置电流产生电路的nmos ldo |
| CN114924606A (zh) * | 2022-06-02 | 2022-08-19 | 泉芯电子技术(深圳)有限公司 | 低功耗高电源抑制比的ldo电路 |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117472139A (zh) * | 2023-12-28 | 2024-01-30 | 成都时域半导体有限公司 | 新型且无贯通电流的ldo功率管驱动电路与电子设备 |
| CN117472139B (zh) * | 2023-12-28 | 2024-03-15 | 成都时域半导体有限公司 | 新型且无贯通电流的ldo功率管驱动电路与电子设备 |
| CN117517753A (zh) * | 2024-01-03 | 2024-02-06 | 江苏帝奥微电子股份有限公司 | 采用电阻采样且兼容p、n型功率管的电流采样电路 |
| CN117517753B (zh) * | 2024-01-03 | 2024-03-29 | 江苏帝奥微电子股份有限公司 | 采用电阻采样且兼容p、n型功率管的电流采样电路 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
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