CN208141256U - 一种新颖稳定的ldo限流保护电路结构 - Google Patents
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Abstract
一种新颖稳定的LDO限流保护电路结构包括负反馈环路、传输门TG1、TG2和限流模块；所述负反馈环路包括误差放大器ERROR_AMP，调整管P_pass，分压电阻R1、R2和前馈电容CFB；所述限流模块由比较器COMP、反相器INV1、INV2和传输门TG3、TG4构成；所述误差放大器ERROR_AMP的同相输入端连接基准电压VREF，反相输入端连接分压电阻R1、R2和前馈电容CFB，输出端连接传输门TG1和比较器COMP的反相输入端；本实用新型通过比较器把调整管的栅极电压和基准电压进行比较，负载电流增加时调整管的栅极电压下降，当调整管的栅极电压下降到预先设定的基准电压时，限流电路起作用，限制负载电流进一步增大。由于基准电压可以做到很稳定，且不随温度和电源电压而变化，所以可以把限流值设定到一个稳定的值。
Description
技术领域
本实用新型涉及集成电路半导体领域，特别提供一种新颖稳定的LDO限流保护电路结构。
背景技术
LDO(LOW DROPOUT LINER REGULATOR ) 称为低压差线性稳压器，由于调整管存在一定的阻抗，当芯片正常工作时，调整管就会消耗掉一部分能量，并以热量形式散发出去，调整管通过的电流越大产生的热量越多，从而导致芯片过热，使芯片性能下降，严重的会出现烧片的现象，所以LDO一般都会有限流保护电路部分，防止芯片过热情况的发生。但大部分现有的LDO限流结构是通过检测调整管的电流实现的，具体实施办法是通过检测与调整管匹配且成一定比例的检测管的电流，当该检测管电流超过设定值时就发生限流，发出限流动作信号。但这种办法存在严重的缺陷：调整管与检测管的比例若过大(检测管很小)，容易造成限流值不准确，导致LDO出现误动作；若调整管与检测管的比例较小(检测管较大)，限流值比较准确，但会引起功耗的增加，在低功耗LDO中尤为严重。同时调整管与检测管的匹配度、沟道长度调制效应和模拟电路本身的非理想性都会引起此种限流结构限流值的不准确且随工作条件的变化而变化。
实用新型内容
为了克服现有LDO限流值不准确且易于变化的缺点，本实用新型提供了一种新颖稳定的LDO限流保护电路结构。
为达到上述目的，本实用新型的技术方案如下：一种新颖稳定的LDO限流保护电路结构，包括负反馈环路、传输门TG1、TG2和限流模块；所述负反馈环路包括误差放大器ERROR_AMP，调整管P_pass，分压电阻R1、R2和前馈电容CFB；所述限流模块由比较器COMP、反相器INV1、INV2和传输门TG3、TG4构成；所述误差放大器ERROR_AMP的同相输入端连接基准电压VREF，反相输入端连接所述分压电阻R1、R2和前馈电容CFB，输出端连接所述传输门TG1和所述比较器COMP的反相输入端；所述分压电阻R2和前馈电容CFB的另一端相连后连接所述调整管P_pass的漏极，所述调整管P_pass的栅极连接所述传输门TG1、TG2，漏极通过负载电流Iload连接所述分压电阻R1的另一端和地线；所述比较器COMP的同相输入端连接传输门TG3、TG4，输出端连接反相器INV1的输入端；所述反相器INV1的输出端连接反相器INV2的输入端。
本实用新型通过比较器把调整管的栅极电压和基准电压进行比较，负载电流增加时调整管的栅极电压下降，当调整管的栅极电压下降到预先设定的基准电压时，限流电路起作用，限制负载电流进一步增大。由于基准电压可以做到很稳定，且不随温度和电源电压而变化，所以本实用新型可以把限流值设定到一个稳定的值。
本实用新型具有结构简单，易于实现，成本低等优点，具有很强的经济性和实用性，适用于对限流值要求比较精确的LDO产品。
附图说明
图1为本实用新型结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图详细描述本实用新型的具体实施方式。
如图1所示一种新颖稳定的LDO限流保护电路结构，包括负反馈环路、传输门TG1、TG2和限流模块；所述负反馈环路包括误差放大器ERROR_AMP，调整管P_pass，分压电阻R1、R2和前馈电容CFB；所述限流模块由比较器COMP、反相器INV1、INV2和传输门TG3、TG4构成；所述误差放大器ERROR_AMP的同相输入端连接基准电压VREF，反相输入端连接所述分压电阻R1、R2和前馈电容CFB，输出端连接所述传输门TG1和所述比较器COMP的反相输入端；所述分压电阻R2和前馈电容CFB的另一端相连后连接所述调整管P_pass的漏极，所述调整管P_pass的栅极连接所述传输门TG1、TG2，漏极通过负载电流Iload连接所述分压电阻R1的另一端和地线；所述比较器COMP的同相输入端连接传输门TG3、TG4，输出端连接反相器INV1的输入端；所述反相器INV1的输出端连接反相器INV2的输入端。
下面对其工作原理进行说明：所述负反馈环路会根据负载电流Iload的大小对调整管P_pass的栅极电压Vgate进行调整，从而得到一个稳定的输出电压。所述误差放大器ERROR_AMP的作用是把VREF和VFB的误差小信号进行放大后控制调整管P_pass的导通程度。
虚线框中的电路构成了限流电路模块。其工作原理分两种情况介绍：第一种情况：负载电流Iload较小未达到限流值时，误差放大器ERROR_AMP的输出AMP_OUT电压较高，此电压作用于比较器COMP的反向输入端，则比较器COMP的输出（COMP_OUT）电压较低，经过反相器INV1一级反向后,反相器INV1的输出CTR_b是高电平，比较器输出信号COMP_OUT经过反相器INV1、INV2两级反向后，反相器INV2的输出CTR是低电平。CTR信号作用于传输门TG1的P端，CTR_b信号作用于传输门TG1的N端，CTR信号作用于传输门TG2的N端，CTR_b作用于传输门TG2的P端，由于CTR为低电平，CTR_b为高电平，则传输门TG1导通，TG2截止，所以误差放大器ERROR_AMP的输出电压(AMP_OUT)作用于调整管P_pass的栅极，此时反馈环路起作用，可以稳定LDO的输出电压，此时LDO的输出电压是：
-----------------(式1.1)
对于限流模块，CTR信号作用于传输门TG3的N端，CTR_b作用于传输门TG3的P端，CTR作用于传输门TG4的P端，CTR_b作用于传输门TG4的N端，由于CTR为低电平，CTR_b为高电平，TG3截止，TG4导通，则VREF1作用于比较器COMP的同向端，对比较器COMP来说是基准电压VREF1与误差放大器的输出电压(AMP_OUT)进行比较。
第二种情况：负载电流Iload继续增加，达到限流值时：由于在未发生限流时，负反馈环路起作用，随着负载电流Iload的增加,误差放大器ERROR_AMP的输出电压(AMP_OUT)逐渐降低，当降低到设定的电压值时，误差放大器的输出电压(AMP_OUT)低于比较器正输入端电压VREF1，比较器COMP的输出COMP_OUT由原来的低电平变为高电平，经过反相器INV1一级反向后,反相器INV1的输出CTR_b是低电平，比较器COMP输出信号COMP_OUT经过反相器INV1、INV2两级反向后，反相器INV2的输出CTR是高电平。CTR信号作用于传输门TG1的P端，CTR_b信号作用于传输门TG1的N端，CTR信号作用于传输门TG2的N端，CTR_b作用于传输门TG2的P端，由于CTR为低电平，CTR_b为高电平，则传输门TG1截止，TG2导通，则负反馈环路断开，VREF2作用于调整管P_pass的栅极，此时负载电流由VREF2决定。
对于限流模块，CTR作用于传输门TG3的N端，CTR_b作用于传输门TG3的P端，CTR作用于传输门TG4的P端，CTR_b作用于传输门TG4的N端，由于CTR为高电平，CTR_b为低电平，TG3导通，TG4截止，则VREF2作用于比较器COMP的同相输入端，对比较器COMP来说是VREF2与误差放大器的输出电压(AMP_OUT)进行比较，由于VREF2高于误差放大器的输出电压，比较器COMP输出恒高。
对于基准电压VREF1和VREF2的设置应该特别注意，VREF1是根据限流值设定的，和发生限流时调整管P_pass的栅极电压相等，而VREF2则是根据VREF1设定；VREF2要略高于VREF1，VREF2与VREF1的差值不能太小，太小会容易引起比较器(COMP)输出振荡，造成输出不稳定，若差值过大，发生限流时会导致LDO的输出电压VOUT下降过大，影响正常使用。对于VOUT=3.3V，最大负载电流1A，限流值设定为1.3A的LDO，VREF2高于VREF1约20毫伏的差值比较合适。
以上是对本实用新型的较佳实施进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本实用新型精神的前提下还可作出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。
Claims (1)
1.一种新颖稳定的LDO限流保护电路结构，其特征在于：包括负反馈环路、传输门TG1、TG2和限流模块；所述负反馈环路包括误差放大器ERROR_AMP，调整管P_pass，分压电阻R1、R2和前馈电容CFB；所述限流模块由比较器COMP、反相器INV1、INV2和传输门TG3、TG4构成；所述误差放大器ERROR_AMP的同相输入端连接基准电压VREF，反相输入端连接所述分压电阻R1、R2和前馈电容CFB，输出端连接所述传输门TG1和所述比较器COMP的反相输入端；所述分压电阻R2和前馈电容CFB的另一端相连后连接所述调整管P_pass的漏极，所述调整管P_pass的栅极连接所述传输门TG1、TG2，漏极通过负载电流Iload连接所述分压电阻R1的另一端和地线；所述比较器COMP的同相输入端连接传输门TG3、TG4，输出端连接反相器INV1的输入端；所述反相器INV1的输出端连接反相器INV2的输入端。
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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2018
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