低壓差線性穩壓器的製造方法
2023-06-04 02:45:41 1
低壓差線性穩壓器的製造方法
【專利摘要】本發明提供了一種用於對負載提供穩定電壓，並能夠在啟動狀態時抑制其對負載速所提供的驅動電流中的浪湧電流的低壓差線性穩壓器。該低壓差線性穩壓器包括負載驅動電路，為負載提供驅動電壓；反饋電路，根據驅動電壓來輸出與驅動電壓相對應的反饋電壓；差分放大電路，根據基準電壓以及反饋電壓得出差分放大電壓，並提供給負載驅動電路一個輸入電壓，從而獲取驅動電壓；限流電路，在啟動狀態時控制輸入電壓，來限制與驅動電壓相對應的驅動電流；浪湧電流抑制迴路，在啟動狀態時防止驅動電壓過衝，從而抑制驅動電流中的浪湧電流。
【專利說明】低壓差線性穩壓器
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種低壓差線性穩壓器。
【背景技術】
[0002]低壓差線性穩壓器可以在輸入電壓和/或負載在一定範圍內變化時，提供直流穩定電壓，且該電壓的輸入與輸出之間的電壓差較小。另外其靜態電流小，成本低，噪音低，因此常常被用於如筆記本電腦、手機、移動DVD、MP3、照相機等採用移動電池的可攜式電子設備中。而隨著低壓差線性穩壓器的廣泛應用，不論是在設計上，還是在工業生產中，對低壓差線性穩壓器所輸出的電流的穩定性的要求也越來越高。
[0003]現有技術中的低壓差線性穩壓器由差分放大電路、負載驅動電路、反饋電路、以及限流電路構成。其通過限流電路來對負載驅動電路所輸出的驅動電流進行實時鏡像，從而限制負載驅動電路所輸出的驅動電流，控制在預定值以內。當低壓差線性穩壓器工作時，如果負載驅動電路輸出的驅動電流小於預定值時，限流電路將無控制動作；如果負載驅動電路輸出的驅動電流大於或等於預定值時，限流電路將會控制負載驅動電路，從而抑制其輸出的驅動電流。
[0004]但是，在低壓差線性穩壓器接通電源的瞬間(即低壓差線性穩壓器的啟動開關EN(Enable)接通電源的瞬間負反饋環路還沒有建立或沒有完全建立，從而差分放大電路的輸出端輸出的經過放大後的差分放大電壓很低，負載驅動電路輸出的驅動電流相應會很大，而此時，限流電路還未建立響應時間，未能開啟或未能完全開啟，從而無法抑制負載驅動電路所輸出的驅動電流的大小，結果導致此時負反饋迴路和限流電路都無法控制負載驅動電路，導致其輸出的電流中出現較大的浪湧電流。浪湧電流會對其周圍器件或電路造成幹擾等問題，所以在低壓差線性穩壓器接通電源瞬間，能夠抑制其負載驅動電路輸出的驅動電流中的浪湧電流成為迫切需要解決的課題。
[0005]圖6是以前的低壓差線性穩壓器的結構示意圖。如圖6所示，現有技術中還有這樣一個方案，低壓差線性穩壓器I採用負載驅動電路11、反饋電路12、差分放大電路13、限流電路14，並且其通過給限流電路14輸入一個矩形信號來使得限流電路能夠在某種程度上抑制在低壓差線性穩壓器在接通電源的瞬間所產生的浪湧電流。但是，該信號的加入還是無法完全消除低壓差線性穩壓器I在接通電源的瞬間其輸出的驅動電流中的浪湧電流。
[0006]圖7是以前的低壓差線性穩壓器I的仿真模擬曲線圖。如圖7所示，圖中圓圈位直a和b所不，都有Iv尖角，圓圈位直a中的尖角即表不浪湧電流，圓圈位直b中的尖角為造成圓圈位置a中的浪湧電流的過衝電壓。顯然，該種方案也沒有完全解決在低壓差線性穩壓器接通電源的瞬間所輸出的驅動電流中的浪湧電流。
[0007]本發明的目的在於提供一種低壓差線性穩壓器，在其啟動狀態時，即其接通電源的瞬間，抑制其輸出的驅動電流中的浪湧電流，從而解決其浪湧電流對其周圍器件或電路造成的不良幹擾等問題。
【發明內容】
[0008]本發明為了解決以上課題，採用了以下結構。
[0009]本發明涉及一種用於對負載提供穩定電壓的低壓差線性穩壓器，其特徵在於，包括:負載驅動電路，為負載提供驅動電壓；反饋電路，根據驅動電壓來輸出與驅動電壓相對應的反饋電壓；差分放大電路，根據基準電壓以及反饋電壓得出差分放大電壓，並提供給負載驅動電路一個輸入電壓，從而獲取驅動電壓；限流電路，控制輸入電壓，從而來限制與所述驅動電壓相對應的驅動電流；浪湧電流抑制迴路，在啟動狀態時防止驅動電壓過衝，從而抑制驅動電流中的浪湧電流。
[0010]發明作用於效果
[0011]本發明所提供的低壓差線性穩壓器，採用了一個浪湧電流抑制電路在限流電路還未建立起響應時間時抑制負載驅動電路輸出的驅動電流中的浪湧電流，從而使得低壓差線性穩壓器在啟動瞬間負載驅動電路所輸出的驅動電流始終保持穩定，從而解決浪湧電流對其周圍器件或電路造成的不良幹擾等問題。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0012]圖1是本發明在實施例中的低壓差線性穩壓器的結構示意圖；
[0013]圖2是本發明在實施例中的低壓差線性穩壓器的電路示意圖；
[0014]圖3是本發明在實施例中的限流電路的結構示意圖；
[0015]圖4是本發明再實施例中的浪湧電流抑制電路的結構示意圖；
[0016]圖5是本發明在實施例中的低壓差線性穩壓器的仿真模擬曲線圖；
[0017]圖6是以前的低壓差線性穩壓器的結構示意圖；
[0018]圖7是以前的低壓差線性穩壓器的仿真模擬曲線圖。
【具體實施方式】
[0019]本發明涉及一種用於對負載提供穩定電壓的低壓差線性穩壓器，其其作為實施形態可以包括負載驅動電路，為負載提供驅動電壓；反饋電路，根據驅動電壓來輸出與驅動電壓相對應的反饋電壓；差分放大電路，根據基準電壓以及反饋電壓得出差分放大電壓，並提供給負載驅動電路一個輸入電壓，從而獲取驅動電壓；限流電路，控制輸入電壓，從而來限制與驅動電壓相對應的驅動電流；浪湧電流抑制迴路，在啟動狀態時防止驅動電壓過衝，從而抑制驅動電流中的浪湧電流。
[0020]作為一種具體的實施形態，本發明提供的低壓差線性穩壓器中負載驅動電路的輸入端連接有差分放大電路的輸出端和限流電路，輸出端連接有反饋電路的輸入端和負載；反饋電路的輸出端與差分放大電路的正相輸入端相連接；差分放大電路的反相輸入端接受一個基準電壓；浪湧電流抑制迴路與限流電路連接。
[0021]此外，在該實施形態中，浪湧電流抑制迴路是由兩個非門、或非門、兩個電容、兩個電阻、恆流源、NMOS構成的電路，其中，兩個非門分別被記作第一非門和第二非門，兩個電容分別被記作第一電容和第二電容，兩個電阻分別被記作第一電阻和第二電阻，
[0022]第一非門的輸入端接受控制所述限流電路的控制信號，輸出端連接有或非門的一個輸入端以及第一電阻的一端；第一電阻的另一端連接第二非門的輸入端以及第一電容的一端；第一電容的另一端接地；第二非門的輸出端連接或非門的另一個輸入端；或非門的輸出端連接有所述第二電容的一端以及NMOS的柵極，其上還設有一個連接恆流源的輸入端的端部；第二電容的另一端接地；恆流源的輸出端接地；NM0S的源極連接第二電阻的一端，漏極連接限流電路中的電流電壓交換電路的輸入端；第二電阻的另一端接地。
[0023]下面結合附圖以及具體實施例對本發明進行詳細闡述。
[0024]圖1是本實施例中的低壓差線性穩壓器的結構示意圖。如圖1所示，一種低壓差線性穩壓器100具有負載驅動電壓110、反饋電路120、差分放大電路130、限流電路140、以及浪湧電流抑制電路150。該低壓差線性穩壓器100被用於驅動負載10。
[0025]圖2是本實施例中的低壓差線性穩壓器的電路示意圖。如圖2所示，在低壓差線性穩壓器100中，負載驅動電路110由PMOS管構成。該PMOS管的柵極連接差分放大電路130的輸出端，漏極連接標準工作電壓(即VDD)，源極連接有負載10的一端以及反饋電路120的輸入端。將該PMOS的柵極作為該負載驅動電路110的輸入端，記作Pgate。該負載驅動電路的功能在於為負載10提供驅動電壓Vwt。
[0026]反饋電路120由電阻R1、電阻R2以及電容Cl構成。電阻Rl的一端連接負載驅動電路的源極，其另一端連接有差分放大電路的正相輸入端和電阻R2的一端。電阻R2的的另一端接地。電容Cl的一端連接負載驅動電路110的源極，其另一端連接差分放大電路130的正相輸入端。該反饋電路的功能在於根據負載驅動電路110所輸出的驅動電壓來輸出一個反饋電壓，該反饋電壓與驅動電壓成比例關係相對應。
[0027]差分放大電路130的反向輸入端接受一個基準電壓(VREF)，從而將反饋電壓與基準電壓進行比較得出兩者的差值，該差值再經過差分放大從而得到一個差分放大電壓，該差分放大電壓從差分放大電路130的輸出端輸出。
[0028]圖3是本實施例中的限流電路的結構示意圖。如圖3所示，限流電路140具有鏡像電路141、電流電壓變換電路142、以及輸出電路143構成。
[0029]其中，鏡像電路141 由 NMOS 管 Ml、NMOS 管 M2、NMOS 管 M3、PMOS 管 M6、NMOS 管 M7、NMOS管M8、電阻R4構成。其中，PMOS管M6的柵極連接限流電路的輸出端Pgate，源極連接VDD,漏極連接有NMOS管Ml的柵極、NMOS管Ml的漏極、NMOS管M2的柵極、NMOS管M2的漏極、以及NMOS管M3的柵極。NMOS管Ml的源極連接NMOS管M7的漏極。NMOS管M7的柵極連接電阻R4的一端，源極接地。電阻R4的另一端接地。NMOS管M2的源極接地。NMOS管M3的源極連接NMOS管M8的漏極，漏極連接浪湧電流抑制迴路150的輸出端Vg。NMOS管M8的柵極用於接收控制限流電路的控制信號，即EN (Enable)信號，源極接地。
[0030]該鏡像電路141與負載驅動電路110 —起構成電流鏡像結構。該鏡像電路141的的輸出電流與負載驅動電路輸出的與驅動電壓相對應的驅動電流U成鏡像關係。
[0031]電流電壓變換電路142由可調電阻R3、PMOS管M5、以及恆流源構成。其中，可調電阻R3的一端連接VDD，另一端連接有浪湧電流抑制迴路150的輸出端Vg以及鏡像電路中的NMOS管M3的漏極。PMOS管M5的柵極也連接浪湧電流抑制迴路150的輸出端Vg以及鏡像電路中的NMOS管M3的漏極，其源極連接VDD，漏極連接有恆流源的一端以及輸出電路143的輸入端，恆流源的另一端接地。顯然Vg可以被作為該電流電壓變換電路142的輸入端。該電路在驅動電流大於預定值時，其輸出電壓即圖3中PMOS管M5的源極與輸出電路的輸入端相連接的線路上的Vctl處與地之間的電壓隨著鏡像電流的增大而增大。[0032]輸出電路143由NMOS管M4構成。該NMOS管M4的柵極被作為輸出電路143的輸入端，連接有電流電壓變換電路142中的PMOS管M5的漏極以及恆流源的一端，其漏極連接VDD,源極連接負載驅動電路的輸入端Pgate以及PMOS管M6的柵極。該輸出電路143的輸出電壓，即Pgate與地之間的電壓，在負載驅動電路所輸出的驅動電流大於預定值時，該輸出電壓的變化趨勢與電流電壓變換電路的輸出電壓的變化趨勢相一致，即也隨著鏡像電流的增大而增大。
[0033]從而該限流電路根據負載驅動電路所輸出的驅動電流U來通過Pgate對地的電壓對負載驅動電路進行控制，從而來限制驅動電流。
[0034]浪湧電流抑制電路150的功能在於在限流電路140在啟動狀態下(即低壓差線性穩壓器接通電源的瞬間，也就是低壓差線性穩壓器從不工作狀態轉變為工作狀態的瞬間)，建立響應時間時提供一個浪湧來抑制負載驅動電路所輸出的驅動電流中的浪湧電流。該浪湧電流抑制信號的發出時間對應於限流電路140的響應時間。從而能夠在限流電路還未建立響應時間時抑制掉驅動電流中的浪湧電流，使得驅動電流變得穩定。
[0035]圖4是本實施例中的浪湧電流抑制電路的結構示意圖。如圖4所示，浪湧電流抑制電路150由信號發生電路151以及信號輸出控制電路152構成的總電路來實現以上功能的。信號發生電路151是通過採用具有非門INV1、電阻R5、電容C2、非門INV2、或非門0R、恆流源、電容C3構成的電路。信號輸出控制電路152是由NMOS管M9以及電阻R6構成的電路。
[0036]信號發生電路151中，非門INVl的輸入端接收控制限流電路140的控制信號，即EN信號,其輸出端連接有或非門OR的一個輸入端以及電阻R5的一端。電阻R5的另一端連接有非門INV2的輸入端以及電容C2的一端。電容C2的另一端接地。非門INV2的輸出端連接或非門OR的另一個輸入端。或非門OR上還設有一個連接端連接恆流源的一端，該或非門OR的輸出端連接有電容C3的一端以及信號輸出控制電路152的輸入端。而恆流源的另一端接地，電容C3的另一端也接地。EN信號通過該信號發生電路151後輸出一個梯形的信號 RC-CNLl。
[0037]信號輸出控制電路中，匪OS管M9的柵極作為該信號輸出控制電路152的輸入端來接收信號RC-CNLl。NMOS管M9的源極連接電阻R5的一端，漏極為該浪湧電流抑制迴路150的輸出端Vg。電阻R5的另一端接地。
[0038]當輸入信號發生電路151的接收的信號的邏輯輸入為「O」時，即EN信號為低電位，該EN信號輸入非門INVl後，非門INVl輸出一個邏輯輸出「I」。電阻R5和電容C2構成了一個延遲電路，由電阻R5來控制電容C2的充電或放電電流，從而可以調整電容C2的充電或放電時間，起到信號延遲的效果。這時對於或非門OR的一端輸入端的邏輯輸入為「1」，從而該非門OR的邏輯輸出為「0」，從而輸出一個低電位。信號輸出控制電路152中的NMOS管M9無法導通,從而無信號輸入給Pgate。
[0039]當輸入信號發生電路151的接收的信號的邏輯輸入為「O」變為「I」時，即EN信號變為高電位，此時即為該低壓差線性穩壓器接通電源的瞬間。該EN信號輸入非門INVl後，非門INVl輸出一個邏輯輸出「0」，即非門INVl輸出一個低電位。電容C2開始放電，電阻R5可以控制電容C2的放電電流，從而可以調整電容C2的放電時間，該電容C2放電未完成的過程中，非門INV2的邏輯輸入還保持為「1」，從而非門INV2的邏輯輸出為「O」。從而或非門OR的兩個輸入端分別輸入的邏輯輸入為「O」和「0」，從而該或非門OR的邏輯輸出為「1」，從而輸出一個高電位。由於恆流源限定了電流，電容C3和恆流源保證了或非門OR所輸出的高電位對電容放電，即，該高電位放電的過程中電位下降平緩，從而使得信號發生電路151所輸出的信號RC-CNLl為圖5中的RC-CNLl信號的形狀。而從或非門OR的邏輯輸出為「I」開始，信號輸出控制電路152中的NMOS管M9導通，從而RC-CNLl信號與限流電路相結合，抑制了負載驅動電路所輸出的驅動電流中的浪湧電流。
[0040]當電容C2放電完成後，非門INV2的邏輯輸入變為「O」，從而非門INV2的邏輯輸出變為「I」。或非門OR的兩個輸入端分別輸入的邏輯輸入為「O」和「1」，其邏輯輸出變為「0」，NMOS管M9無法導通，無信號輸入給Pgate。
[0041 ] 圖5是本實施例中的低壓差線性穩壓器的仿真模擬曲線圖，如圖5所示，對低壓差線性穩壓器100進行仿真模擬，在低壓差線性穩壓器100處於接通電源的瞬間，EN信號突然開啟時(即低壓差線性穩壓器100開啟，從不工作狀態變為工作狀態的瞬間)，浪湧電流抑制電路150的信號發生電路151所輸出的RC-CNLl信號為一個直角梯形，Tl與T2的和為該浪湧電流抑制信號的輸出時間，該時間對應於限流電路的響應時間。在時間段TI 一般只需維持一段時間，在上電瞬間將Pgate固定一個中間電位即可(本例中5us左右),而T2的時間段為電容C3充電放電的時間段，在該時間段內該RC-CNLl信號緩慢下降，從而使得Pgate處的電壓從Tl時固定的中間電位開始平緩下降，該時間段T2的長短以Pgate處不產生過衝電壓為準。一般來說，T2的時間越長，Pgate下降的幅度越平緩，越不易產生向下的過衝電壓。
[0042]如圖5中的圓圈部分c和d所示，圓圈部分c對應於以前的低壓差線性穩壓器模擬仿真的曲線中具有一個代表浪湧電流的尖角的圓圈部分a，圓圈部分d對應於以前的低壓差線性穩壓器模擬仿真的曲線中的與圓圈部分b，可見，圓圈部分c和d中都無尖角出現，且低壓差線性穩壓器100提供的驅動電流曲線和Pgate處的電位曲線都趨於平緩，足以證明，採用本實施例所提供的低壓差線性穩壓器100，原有的浪湧電流現在已經完全消失，驅動電流的穩定性得到了很好的改善。實施例作用與效果
[0043]綜上所述，低壓差線性穩壓器100結構簡單，組裝方便，且由於採用了一個浪湧電流抑制迴路與限流電路連接，從而使得該低壓差線性穩壓器100在接通電源的瞬間(即啟動狀態下)，所輸出的驅動電流中的浪湧電流完全消失，從而解決其浪湧電流對其周圍器件或電路造成的不良幹擾等問題。
【權利要求】
1.一種用於對負載提供穩定電壓的低壓差線性穩壓器，其特徵在於，包括: 負載驅動電路，為所述負載提供驅動電壓； 反饋電路，根據所述驅動電壓來輸出與所述驅動電壓相對應的反饋電壓； 差分放大電路，根據基準電壓以及所述反饋電壓得出差分放大電壓，並提供給所述負載驅動電路一個輸入電壓，從而獲取所述驅動電壓； 限流電路，控制所述輸入電壓，從而限制與所述驅動電壓相對應的驅動電流； 浪湧電流抑制迴路，在啟動狀態時防止所述驅動電壓過衝，從而抑制所述驅動電流中的浪湧電流。
2.根據權利要求1所述的低壓差線性穩壓器，其特徵在於: 其中，所述負載驅動電路的輸入端連接有所述差分放大電路的輸出端和所述限流電路，輸出端連接有所述反饋電路的輸入端和所述負載； 反饋電路的輸出端與所述差分放大電路的正相輸入端相連接； 所述差分放大電路的反相輸入端接受一個所述基準電壓； 所述浪湧電流抑制迴路與所述限流電路連接。
3.根據權利要求2所述的低壓差線性穩壓器，其特徵在於: 其中，所述浪湧電流抑制迴路是由兩個非門、或非門、兩個電容、、兩個電阻、恆流源、NMOS構成的電路，所述兩個非門分別被記作第一非門和第二非門，所述兩個電容分別被記作第一電容和第二電容，所述兩個電阻分別被記作第一電阻和第二電阻， 所述第一非門的輸入端接受控制所述限流電路的控制信號，輸出端連接有所述或非門的一個輸入端以及所述第一電阻的一端； 所述第一電阻的另一端連接所述第二非門的輸入端以及所述第一電容的一端； 所述第一電容的另一端接地； 所述第二非門的輸出端連接所述或非門的另一個輸入端； 所述或非門的輸出端連接有所述第二電容的一端以及所述NMOS的柵極，其上還設有一個連接所述恆流源的輸入端的端部；第二電容的另一端接地； 所述恆流源的輸出端接地； 所述NMOS的源極連接第二電阻的一端，漏極連接限流電路中的電流電壓交換電路的輸入端； 所述第二電阻的另一端接地。
【文檔編號】H02H9/02GK103677038SQ201210347120
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2012年9月18日 優先權日:2012年9月18日
【發明者】趙爽 申請人:株式會社理光