[發(fā)明專利]一種具有最大電流限制功能的低壓差線性穩(wěn)壓器

有效

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• 申請日: 2021-06-18
• 公開（公告）號: CN113342109B
• 公開（公告）日: 2022-04-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 明鑫;毛帥;宮新策;余寅實(shí);王卓;張波
• 申請（專利權(quán)）人: 電子科技大學(xué)
• 主分類號: G05F1/56
• 分類號: G05F1/56
• 代理公司: 成都點(diǎn)睛專利代理事務(wù)所(普通合伙) 51232
• 代理人: 孫一峰

本發(fā)明屬于電子電路技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種具有最大電流限制功能的低壓差線性穩(wěn)壓器。本發(fā)明主要采用電流鏡結(jié)構(gòu)按照一定的比例采樣流過功率管的負(fù)載電流到電流限電路，負(fù)載電流遠(yuǎn)大于預(yù)先設(shè)計(jì)的重載電流值時(shí)，電流限電路在誤差放大器的輸出引入一股失調(diào)電流，限制負(fù)載電流的增加，當(dāng)LDO的輸出被短路時(shí)電流限電路會(huì)把EA的偏置電流全部抽走，Buffer把功率管的柵極拉低，限制最大的負(fù)載電流值。保證了芯片在不正常的工作狀態(tài)或者人為誤操作后能避免的功率管的損壞，提高芯片的可靠性與使用安全性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電子電路技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種具有最大電流限制功能的低壓差線性穩(wěn)壓器。

背景技術(shù)

隨著集成電路產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，各式各樣的IoT設(shè)備已經(jīng)成為現(xiàn)代生活不可或缺的部分，在這樣的時(shí)代背景下，具有高性能高可靠性的電源管理芯片的作用就凸顯了出來。低壓差線性穩(wěn)壓器(LDO)以其低成本、低噪聲、高精度和簡單的外圍電路等特點(diǎn)，在電源管理芯片中扮演了不可替代的角色，是需要重點(diǎn)關(guān)注的部分。

如圖1所示，傳統(tǒng)的NMOS LDO電路的主要組成部分包括：誤差放大器(EA)、頻率補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)、NMOS功率管、反饋電阻以及負(fù)載電容。其中誤差放大器、功率管和反饋電阻一起構(gòu)成調(diào)整LDO輸出的負(fù)反饋環(huán)路，當(dāng)LDO的負(fù)載電流發(fā)生變化時(shí)，LDO的輸出會(huì)偏離穩(wěn)定值，此時(shí)負(fù)反饋環(huán)路響應(yīng)發(fā)揮作用，對LDO輸出進(jìn)行調(diào)整，使其輸出穩(wěn)定，可為后級電路提供穩(wěn)定的電源。對輸出調(diào)整的過程屬于頻率響應(yīng)的過程，因此負(fù)反饋環(huán)路的穩(wěn)定性決定了電路能否正常工作，如果負(fù)反饋環(huán)路的相位裕度不夠，則在發(fā)生負(fù)載的瞬態(tài)跳變時(shí)，LDO的輸出可能發(fā)生振蕩，所以常常需要在環(huán)路中加入補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)，確保電路正常工作。

由于LDO電路輸出的穩(wěn)定性，在大多數(shù)芯片中LDO不僅用來做內(nèi)部電源軌給芯片內(nèi)部電路供電，還會(huì)通過芯片引腳接出來作為測試引腳或者用做實(shí)現(xiàn)其他功能的參考電壓。因此LDO電路的可靠性問題需要特別考慮，尤其是有LDO外接的引腳時(shí)，一旦LDO電路的輸出被短路，功率管就會(huì)過很大的電流，這可能會(huì)直接燒壞功率管，導(dǎo)致芯片無法使用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的：針對上述問題，提出一種具有輸出短路電流限功能的LDO，對LDO電路的輸出被短路時(shí)，最大的負(fù)載電流進(jìn)行限制。

本發(fā)明主要采用電流鏡結(jié)構(gòu)按照一定的比例采樣流過功率管的負(fù)載電流到電流限電路，負(fù)載電流遠(yuǎn)大于預(yù)先設(shè)計(jì)的重載電流值時(shí)，電流限電路在誤差放大器的輸出引入一股失調(diào)電流，限制負(fù)載電流的增加，當(dāng)LDO的輸出被短路時(shí)電流限電路會(huì)把EA的偏置電流全部抽走，Buffer把功率管的柵極拉低，限制最大的負(fù)載電流值。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案為：

一種具有最大電流限制功能的低壓差線性穩(wěn)壓器，如圖2所示，包括第一PMOS管MP1、第二PMOS管MP2、第三PMOS管MP3、第四PMOS管MP4、第五PMOS管MP5、第六PMOS管MP6、第七PMOS管MP7、第八PMOS管MP8、第一LDPMOS管MPH1、第二LDPMOS管MPH2、第三LDPMOS管MPH3、第四LDPMOS管MPH4、第五LDPMOS管MPH5、第一NMOS管MN1、第二NMOS管MN2、第三NMOS管MN3、第一LDNMOS管MNH1、第二LDNMOS管MNH2、第三LDNMOS管MNH3、第一電阻R1、第二電阻R2、第三電阻R3、第四電阻R4、第五電阻R5、第六電阻R6、第七電阻R7、第八電阻R8、第九電阻R9、第一電容C1、第二電容C2、第三電容C3、第一三極管Q1、第二三極管Q2和齊納二極管；其中，第六PMOS管MP6、第七PMOS管MP7、第八PMOS管MP8、第二NMOS管MN2、第三NMOS管MN3、第五LDPMOS管MPH5、第三LDNMOS管MNH3和第九電阻R9構(gòu)成電流限電流；

第一PMOS管MP1的源極接電源，其柵極和漏極互連；第二PMOS管MP2的源極接電源，其柵極接第一PMOS管MP1的漏極；