TW201234156A - Method and circuit for adapter soft start current control in a low drop-out regulator - Google Patents

Description

201234156 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係有關一種低壓差(Low Drop-Out; LDO)穩壓器， 特別是關於一種LDO的適應性軟啟動電流控制電路及方法。 【先前技術】 如圖1所示，習知的LDO包括功率電晶體Mp連接在電 壓輸入端VIN及電壓輸出端Vout之間，以及軟啟動電流控制 電路10控制該LDO在軟啟動期間功率電晶體Mp的軟啟動電 流Iss。軟啟動電流控制電路1〇包括迴路控制器12、電流偵測 器14以及電壓偵測器16。電壓偵測器16包括一對串聯的電 阻R1及R2分壓輸出電壓Vout產生分壓電壓vd，以及轉導 放大器32將分壓電壓Vd及參考電壓Vref之間的差值轉換為 電流CV。在電流偵測器14中，電晶體；^7的閘極連接功率電 晶體Mp的閘極’沒極連接電壓輸入端VIN，而運算放大器 30將功率電晶體Mp的源極以及電晶體M7的源極鎖在同—電 壓準位’因此電晶體M7的電流Is與功率電晶體Mp的軟啟動 電流Iss具有比例關係，電晶體M6連接在電晶體M5及μ? 之間，其閘極連接運算放大器30的輸出端，電晶體鳩及W 組成電流鏡鏡射電流Is產生電流cc。迴路控制器12具有輸 入端18及28分別接收控制信號cv及cc，以及輪出端μ : 供電壓Vg施加到功率電晶體Mp的閘極以控做啟動電流 Iss。在迴路控制n 12 t，電流源2〇連接輸入端18 ^ 供固定電流Π魏流CV相加產生f流12，f晶體_連接 201234156 輸入端18，並與電晶體]v[2組成電流鏡鏡射電流12產生電流 13，電流源22提供固定的電流〗4到輸出端24，電晶體^^^連 接在輸出端24及電晶體M2之間，電流13及14之間的差值決 定輸出端24的電壓Vg ’電流源26連接輸入端28，對其提供 可變電流locp。當電流CC大於電流I〇cp時，表示軟啟動電流 Iss大於LDO的過電流保護臨界值，電晶體⑽將被關閉以切 斷電流13，進而切斷軟啟動電流Iss。 為了避免輸人賴VIN施蝴LD〇啦生突波加㈣) 電流，以及在軟啟動期間輸出電壓v〇ut發生過衝(〇versh㈣， 圖1的LD0係控制電流Iocp隨著時間慢慢上升，由於軟啟動 電流Iss不能大於電流Iocp，因此軟啟動電流⑻也因受限而 跟著緩慢上升，如圖2的波形34所示。然而，緩慢上升的軟 啟動電流Iss將導致輸出輕ν_上升較慢，如目2的波形 斤示因此萬要較長的軟啟動時間才能使輸出電壓v〇ut達 到目標值Vtarget。 【發明内容】 本發_目狀―’在於提供—麵免突波電流及輸出電 塑過衝儿縮短軟絲時間的適應性軟啟動電流控制方法及 路。 本發月的目的之-’在於提供—種隨輸出電壓動態調整軟 啟動電流㈣雜軟啟動電流㈣方法及電路。 根據本發明’—種LD〇的_性軟啟動電流控制方法， 亥咖的輪㈣驗辦提供較高的軟啟動電流以加快該 201234156 輸出電壓均，進而縮短軟啟動時間，而隨著該輸出電壓的上 升’降低该軟啟動電流以避免該輸出電堡過衝。 根據本發明，—種LDq的適應性軟啟動電流控制電路包 括電壓_器偵測該LD〇的輸出電壓產生控制信號，以及迴 路控制ϋ在軟啟動_，根_控制錢調整該ld〇的軟啟 動電流。當該輸出電壓與目標值的差值較大時，該軟啟動電流 較大以加快該輸出電壓上升，進而縮短軟啟動時間；當該輸出 • 1壓接近該目標值時，該軟啟動電流較小以防止該輪出電壓過 衝。 【實施方式】 圖3係根據本發明的功能方塊圖，在軟啟動電流控制電路 中，電流债測器14 _功率電晶體Mp的軟啟動電流lss 產生控制信號CC，電壓偵測H 16 _輸出電壓V⑽產生控 制信號CV ’軟啟動控制器40根據控制信號cv提供軟啟動信 • 號Sst給迴路控制器12以觸發軟啟動，迴路控制器Π在軟啟 動期間根據控制信號CC判斷軟啟動電流Iss是否大於LD〇的 過電流保護臨界值，以及根據控制信號cv調整軟啟動電流 Iss，使其隨輸出紐Vout的增加而減少。例如參照圖4的波 开y 42及44 ’在軟啟動開始時，輸出電壓v〇ut與目標值V加明丈 之間的差值較大，因此迴路控制器12使功率電晶體Mp提供 較大的軟啟動電流Iss，使輸出電壓v〇ut快速上升以縮短軟啟 動時間其中軟啟動電、流iss的最大值Iss—max是符合突波電 流規範的合適電流，而到、於鱗於LDq的過電流保護臨界 201234156 值池。隨著輸出電壓v〇m的上升，其與目標值Vtarget之間 的差值變小，迴路控制器12因而調降軟啟動電流Iss，當輪出 電壓Vout越接近目標值vtarget時，軟啟動電流iss越小，故 可避免輸出電壓Vout過衝。 在圖4的實施例中，軟啟動電流Iss係隨輸出電壓v〇ut 的上升而呈線性變化’但在其他實施例巾，軟啟動電流&也 可以是非線性變化，例如，當輸出電壓v〇ut在第一範圍之間 時’軟啟動電流Iss=〇.9xlth ;當輸出電壓Vout在第二範圍之 間時，軟啟動電流ISS=0.5X池；當輸出電壓v〇ut在第三範圍 之間時，軟啟動電流iss=0.lxIth ;當輸出電壓v〇ut達到目標 值Vtarget時’軟啟動電流Iss=〇。 圖5係圖3中的迴路控制器12、電流债測器14及電壓债 測器16的實施例。電流偵測器14與圖i的電路同樣包括電晶 體M4、M5、M6及M7以及運算放大器30，電壓偵測器16 也與圖1的電路同樣包括電阻R1及R2以及轉導放大器32， 迴路控制器12除了圖1的電晶體μ卜m2及M3以及電流源 20及22之外，還包括電晶體Μ8及Μ9以及電流源46。在迴 路控制裔12中，電流源46連接輸入端28，對其提供固定的 電〜l Iocp。當電流cc大於電流i〇cp時，表示軟啟動電流Iss 大於過電流保護臨界值Ith，電晶體M3將被關閉以切斷軟啟 動電流Iss。電晶體M8的汲極連接電壓輸入端VIN，源極連 接閘極’電晶體應作為開關連接在電晶體M8及輸出端24 之間，叉控於軟啟動信號Sst。在軟啟動期間，電晶體M9被 打開(turn on) ’因此電晶體M8與功率電晶體Mp、组成電流鏡 201234156 鏡射電晶體M8的參考電流Iref產生軟啟動電流&，其中參 考電流Iref=I3-I4 ’又電流13隨輸出碰ν_的上升而減知 因此參考mef也隨輸出賴V()ut的上升喊少，因而使 軟啟動電流Iss隨輸出電麗v〇ut的上升而下降。 以上對於本發明之較佳實施例所作的敘述係為闡明之目 的’而無意限定本發明精確地為所揭露的形式，基於以上的教 導或從本發明的實施例學習而作修改或變化是可能的，實施例 • ^魏本發_原舰及讓熟㈣項技術者財種實施例 1用本發明在實際應用上而選擇及敘述，本發明的技術思想企 圖由以下的申請專利範圍及其均等來決定。 【圖式簡單說明】 圖1係習知的LDO的電路圖； 圖2係圖1的LDQ的軟啟動電流及輪出電壓的波形圖； 圖3係根據本發明的功能方塊圖； # 圖4糊3的LD〇的軟啟_流錢 以及 圖3巾的迴路㈣器、電流翻器及電義測器的 【主要元件符號說明】 1()軟啟動電流控制電路 12迴路控制器 14電流偵測器 201234156 16電壓偵測器 18迴路控制器的輸入端 20 電流源 22 電流源 24迴路控制器的輸出端 26 電流源 28迴路控制器的輸入端 30運算放大器 32轉導放大器 34軟啟動電流Iss的波形 36輸出電壓Vout的波形 40軟啟動控制器 42軟啟動電流Iss的波形 44輸出電壓Vout的波形 46電流源

Claims (1)

1. 201234156 七、申請專利範圍： 1. -種低祕穩壓n的適紐軟啟動電流控财法，該低壓差 穩壓器包含功率電晶體連接在電壓輸入端及電壓輸出端之 間’该適應性軟啟動電流控制方法包括下列步驟： (A) 偵測該電壓輸出端的輪出電壓；以及 (B) 在軟啟動_ ’根據該輸出賴控麵功率電晶體的 軟啟動電流’錄啟動電流_輸$賴增加而減 少。 2. 如請求項1之it應性軟啟動電流控制方法，更包括設定該軟 啟動電流的最大值小於或等於該低壓差穩壓器的過電流保 護臨界值。 〃 3. 如β東項1之適應性軟啟動電流控制方法，其中該步 括： 4康/輸$1：壓調整參考電流，以使該參考電流隨該輸出 電壓增加而減少；以及 ，射該參考電流產生該軟啟動 電流。 4.如响求項1之適應性軟啟動電流控制方法，更包括： 偵测該軟啟動電流；以及 在趙啟動電流大於該低壓差穩壓H的過電流保護臨界 值時，切斷該軟啟動電流。 5·減^差鶴11的適紐軟啟動電流控制電路，該低壓差 1 L含功率電晶體連接在電壓輸入端及電壓輸出端之 χ適應丨犧啟純流控制電路包括： 電壓/(貞測写，、由iA °連接該電壓輸出端，以偵測該電壓輸出端的 201234156 輸出電壓產生第一控制信號；以及 ^路控制n，連接a健細彳器，在軟啟動_根據該第 一控制信號控制該功率電晶體的軟啟動電流，使其隨 該輸出電壓的增加而減少。 6. 如2求項5之適應性軟啟動電流控觀路，更包括軟啟動控 制裔連接麵路控制H，送域啟動錢給該迴路控制器以 觸發軟啟動。 ° 7. 如請求項5之適應性軟啟動雜控制電路，其中該電壓偵測 器包括： -對串聯的電阻’連接該電壓輸出端，分壓該輸出電壓產 生分壓電壓；以及 轉導放大器，連接該對串聯的電阻，將該分壓電壓與—參 考電壓之間的差鋪換為電流作為該第一控制信號。 8. 如請求項7之適舰軟啟動電缝制電路，其巾該迴路控 盗包括： 第-電流源’連接該迴路控制器的輸人端，提供固定的第 一電流與該第-控制信號相加產生第二電流； 第-電晶體，連接該迴路控制器的輸入端； 第二電晶體，與該第-電晶體組成電流鏡鏡射該第二電济 產生第三電流； ^ 第-開關，連接在該第二電晶體及該迴路控制器的輪出端 之間，在該辨電晶體的電流大於過電流保護臨界值 時被關閉以切斷該第三電流； ’ 第二電流源’連接該迴路控制器的輸出端，提供固定的第 201234156 四電流； 第三電晶體，在軟啟動期間，提供等於該第三電流及第四 電流之間差值的參考電流；以及 第二開關，連接在該第三電晶體及該迴路控㈣的輸出端 之間’在軟啟軸間被打開錢第三電晶體與該功率 電晶體組成電魏以鏡射該參考電流產钱軟啟動 電流。 9. 如請求項5之適應性軟啟動電流控制電路，更包括電流_ 器_該軟啟動電流產生第二控制信號給該迴路控制器。 10. 如請求項5之軟啟動電流控制電路，其中該軟啟動電 流的最大值小於或等於該低壓差穩壓器的過電流保護臨界