CN208477417U - 一种不增加静态电流的ldo限流结构 - Google Patents
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Abstract
一种不增加静态电流的LDO限流结构，包括LDO主体、负载电阻、输出电容和限流电路；所述LDO主体包括误差放大器、功率管、前馈补偿电容和电阻分压器，所述误差放大器的正输入端接基准电压，负输入端接输出电压的反馈端，误差放大器对功率管进行驱动，从而控制负载电流；所述功率管在误差放大器控制下，输出一定的负载电流；电阻分压器对输出电压进行分压，把输出电压的一部分反馈到误差放大器的负输入端，形成完整的负反馈环路；限流电路由检测管、检测电阻、PMOS管P1、P2和NMOS管N1组成；本实用新型利用检测电阻两端的压降控制NMOS管N1的导通与截止，能很好的起到限流作用，且空载时限流电路不会消耗静态电流，从而减小了LDO的静态功耗。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种集成电路，特别提供一种不增加静态电流的LDO限流结构。
背景技术
LDO(LOW DROPOUT LINER REGULATOR ) 称为低压差线性稳压器，由于功率管存在一定的阻抗，当芯片正常工作时，功率管就会消耗掉一部分能量，并以热量形式散发出去，功率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情况，所以LDO一般都会有限流保护电路，当负载电流超过预设值时，限流保护电路起作用，限制负载电流进一部增加，防止烧片情况发生。
现有的方案一般采用电流比较器，把检测到负载电流与一个基准电流相比较，当检测到的负载电流超过设定值时，限流保护电路起作用，限制负载电流进一步增大。但此种方法有自身的缺点：不论在有无负载的情况下，电流比较器都会消耗一定的静态电流，若静态电流比较大，会严重影响电子产品的待机时间。这种现象在低功耗、超低功耗和移动电子产品中显现都尤其严重，是电子产品向低功耗、超低功耗方向发展的严重阻碍。
实用新型内容
为了解决上述问题，本实用新型的目的是提供一种简易的不增加静态电流的LDO限流结构。
为达到上述目的，本实用新型的技术方案如下：一种不增加静态电流的LDO限流结构，包括 LDO主体、负载电阻（Rload）、输出电容（Cout）和限流电路；
所述LDO主体包括误差放大器（ERROR AMP）、功率管(Ppass)、前馈补偿电容（CFB）和电阻分压器，所述误差放大器（ERROR AMP）的正输入端接基准电压，负输入端接输出电压的反馈端，输出端接功率管(Ppass)的栅极，误差放大器（ERROR AMP）对功率管(Ppass)进行驱动，从而控制负载电流；所述功率管(Ppass)在误差放大器（ERROR AMP）控制下，输出一定的负载电流；所述电阻分压器由电阻R1、R2串接组成，电阻R1接地，电阻R2接功率管(Ppass)的漏极，电阻分压器对输出电压进行分压，把输出电压的一部分反馈到误差放大器（ERRORAMP）的负输入端，形成完整的负反馈环路；所述前馈补偿电容（CFB）跨接在电阻R2的两端，对负反馈环路进行补偿，提高负反馈环路的稳定性；
所述负载电阻（Rload）一端接在功率管(Ppass)和电阻R2之间，另一端接地；输出电容（Cout）并联在负载电阻（Rload）两端；
所述限流电路由检测管（Psens）、检测电阻（Rsens）、PMOS管P1、P2和NMOS管N1组成；所述检测管（Psens）的栅极连接功率管(Ppass)的栅极，对负载电流进行检测，源极与功率管(Ppass)、PMOS管P1和P2的源极一起接电源，漏极接检测电阻（Rsens）；所述PMOS管P1、P2组成镜像结构，两者栅极相连，PMOS管P2的漏极接检测管（Psens）的栅极，PMOS管P1的栅极与漏极短接，漏极连接NMOS管N1的漏极；所述检测电阻（Rsens）两端跨接在NMOS管N1的栅极和源极之间。
本实用新型的有益效果是：本实用新型利用检测电阻两端的压降控制NMOS管N1的导通与截止，能很好的起到限流作用，且空载时限流电路不会消耗静态电流，从而减小了LDO的静态功耗，延长电子产品的待机时间，芯片面积也不会增加，具有很强的经济性和实用性，符合现代电子产品低功耗的发展趋势，结构简单，易于实现，适用于低功耗、超低功耗的LDO设计。
附图说明
图1为本实用新型LDO限流结构原理图。
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。
如图所示：一种不增加静态电流的LDO限流结构，包括 LDO主体、负载电阻（Rload）、输出电容（Cout）和限流电路；
所述LDO主体包括误差放大器（ERROR AMP）、功率管(Ppass)、前馈补偿电容（CFB）和电阻分压器，所述误差放大器（ERROR AMP）的正输入端接基准电压，负输入端接输出电压的反馈端，输出端接功率管(Ppass)的栅极，误差放大器（ERROR AMP）对功率管(Ppass)进行驱动，从而控制负载电流；所述功率管(Ppass)在误差放大器（ERROR AMP）控制下，输出一定的负载电流；所述电阻分压器由电阻R1、R2串接组成，电阻R1接地，电阻R2接功率管(Ppass)的漏极，电阻分压器对输出电压进行分压，把输出电压的一部分反馈到误差放大器（ERRORAMP）的负输入端，形成完整的负反馈环路；所述前馈补偿电容（CFB）跨接在电阻R2的两端，对负反馈环路进行补偿，提高负反馈环路的稳定性；
所述负载电阻（Rload）一端接在功率管(Ppass)和电阻R2之间，另一端接地；输出电容（Cout）并联在负载电阻（Rload）两端；
所述限流电路由检测管（Psens）、检测电阻（Rsens）、PMOS管P1、P2和NMOS管N1组成；所述检测管（Psens）的栅极连接功率管(Ppass)的栅极，对负载电流进行检测，源极与功率管(Ppass)、PMOS管P1和P2的源极一起接电源，漏极接检测电阻（Rsens）；所述PMOS管P1、P2组成镜像结构，两者栅极相连，PMOS管P2的漏极接检测管（Psens）的栅极，PMOS管P1的栅极与漏极短接，漏极连接NMOS管N1的漏极；所述检测电阻（Rsens）两端跨接在NMOS管N1的栅极和源极之间。
当外部负载是零时，限流电路本身不消耗静态电流，当负载电流增加时，通过检测管（Psens）和检测电阻（Rsens）支路的电流增大，检测电阻（Rsens）两端的压降增加，当负载电流增大到预设的电流值时，检测电阻（Rsens）两端压降使NMOS管N1导通，则PMOS管P1、P2有电流通过，通过PMOS管P2限制功率管（Psens）的栅极电压进一步下降，限流电路起作用。
下面对本专利涉及的限流电路工作原理进行详细的介绍。其工作原理分两种情况：
第一种情况：负载电流较小(负载电阻Rload较大)未达到限流值时，通过检测管（Psens）和检测电阻（Rsens）支路的电流较小，则检测电阻（Rsens）两端的压降较小，小于NMOS管N1的阈值电压VTHN ，NMOS管N1不导通，PMOS管P1，P2没有电流通过，PMOS管P1、P2截止，限流电路不起作用，此时反馈环路起作用，误差放大器(ERROR AMP)对功率管（Ppass）的栅极电压根据外部负载电流情况进行调整，LDO可以稳定的输出电压，此时输出电压是：
-----------------(式1.1)
第二种情况：负载电流(ILOAD)继续增加，达到预设限流值时：通过检测管（Psens）和检测电阻（Rsens）支路的电流较大，则检测电阻（Rsens）两端的压降较大，高于NMOS管N1的阈值电压VTHN，则NMOS管N1导通，PMOS管P1，P2有电流通过，PMOS管P1、P2管导通，则功率管（Ppass）的栅极电压Pgate通过PMOS管P2被拉高，限制负载电流进一步增加，此时限流电路起作用，反馈环路对输出电压不再具有调整作用，LDO的输出电压被外部负载拉低。限流值的大小可以通过下面等式进行计算：
-----------------(式1.2)
-----------------(式1.3)
-----------------(式1.4)
-----------------(式1.5)
式中：VTHN为NMOS管N1的阈值电压，ILOAD为LDO负载电流；此时的ILOAD就是预设的限流值。本专利涉及的LDO的限流值可以通过功率管与检测管宽长比的比值、阈值电压VTHN，检测电阻Rsens进行设定。
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)
1.一种不增加静态电流的LDO限流结构，包括 LDO主体、负载电阻（Rload）、输出电容（Cout）和限流电路；其特征在于：所述LDO主体包括误差放大器（ERROR AMP）、功率管(Ppass)、前馈补偿电容（CFB）和电阻分压器；
所述误差放大器（ERROR AMP）的正输入端接基准电压，负输入端接输出电压的反馈端，输出端接功率管(Ppass)的栅极，误差放大器（ERROR AMP）对功率管(Ppass)进行驱动，从而控制负载电流；所述功率管(Ppass)在误差放大器（ERROR AMP）控制下，输出一定的负载电流；所述电阻分压器由电阻R1、R2串接组成，电阻R1接地，电阻R2接功率管(Ppass)的漏极，电阻分压器对输出电压进行分压，把输出电压的一部分反馈到误差放大器（ERROR AMP）的负输入端，形成完整的负反馈环路；所述前馈补偿电容（CFB）跨接在电阻R2的两端，对负反馈环路进行补偿，提高负反馈环路的稳定性；
所述负载电阻（Rload）一端接在功率管(Ppass)和电阻R2之间，另一端接地；输出电容（Cout）并联在负载电阻（Rload）两端；
所述限流电路由检测管（Psens）、检测电阻（Rsens）、PMOS管P1、P2和NMOS管N1组成；所述检测管（Psens）的栅极连接功率管(Ppass)的栅极，对负载电流进行检测，源极与功率管(Ppass)、PMOS管P1和P2的源极一起接电源，漏极接检测电阻（Rsens）；所述PMOS管P1、P2组成镜像结构，两者栅极相连，PMOS管P2的漏极接检测管（Psens）的栅极，PMOS管P1的栅极与漏极短接，漏极连接NMOS管N1的漏极；所述检测电阻（Rsens）两端跨接在NMOS管N1的栅极和源极之间。
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