带低压检测的稳压电路及其稳压方法
【技术领域】
[0001]本发明属于集成电路技术领域，涉及一种稳压电路，尤其涉及一种带低压检测的稳压电路;同时，本发明还涉及一种带低压检测稳压电路的稳压方法。
【背景技术】
[0002]大量用于工业控制、汽车电子等领域的1C产品需要在很宽的电源电压范围内工作，比如高电压可能到达48V，低电压可能到达1.8V。设计在如此宽的电源电压范围内工作的稳压电路是极具挑战性的。尤其在电源电压很低时，要保证输出电压有效地跟随电源，往往需要靠增大输出器件的面积来实现。
[0003]图1显示了一种传统的基于齐纳二级管和误差放大器反馈的高压稳压电路原理图。它的工作原理是:齐纳二级管D1的反向击穿电压Vzener—般在5V-6V左右。当电源电压VDD高于Vzener时，D1的阴极电压Vz = Vzener。稳压电路的输出电压Vout与Vz之间的任何差值(或称之为误差)都将被由肌，12，13，14和此组成的误差放大器放大，再通过由1^和1^组成的反馈回路消减，最终结果是Vout ? ^^。此时由于^^^“^^^…口处于饱和区，所以环路增益较大，容易保证在负载电流大或小的情况下Vout总是很接近Vz，达到稳压的作用。但是当VDD低于Vzener时，D1处于高阻状态，几乎没有电流流过R1，故Vz ? VDD。此时由于Vz和Vout都很接近VDD，Mp和Ml将处于线性区，环路增益严重下降，为了达到一定的负载电流能力又不让Vout太低，只能增加输出器件Mp的宽长比(W/L)，结果是大大地增加了芯片的面积。图2的曲线显示了传统稳压电路在低压电源时，由于Mp的输出能力不足引起的输出电压Vout严重下降的问题。
[0004]有鉴于此，如今迫切需要设计一种新的稳压电路，以便克服现有稳压电路存在的上述缺陷。
【发明内容】
[0005]本发明所要解决的技术问题是:提供一种带低压检测的稳压电路，可保证整个稳压电路能在超宽的电源电压范围内稳定工作。
[0006]此外，本发明还提供一种带低压检测稳压电路的稳压方法，可保证整个稳压电路能在超宽的电源电压范围内稳定工作。
[0007]为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案:
[0008]—种带低压检测的稳压电路，所述稳压电路包括:低压检测电路、回路控制电路、第一匪0S管Ml、第二 NM0S管M2、第三PM0S管M3、第四PM0S管M4、第五PM0S管Mp、二极管D1、第一电阻R1、第二电阻Rb、第三电阻Rf;所述第一 NM0S管Ml、第二 NM0S管M2、第三PM0S管M3、第四PM0S管M4、第五PM0S管Mp、二极管D1、第一电阻R1、第二电阻Rb、第三电阻Rf组成了用齐纳二极管做参考的线性反馈稳压电路；
[0009]电源电压VDD连接低压检测电路、第一电阻R1的第一端、第三PM0S管M3的源极、第四PM0S管M4的源极、第五PM0S管Mp的源极；
[0010]所述低压检测电路连接回路控制电路、二极管D1的负极，二极管D1的负极连接第一电阻R1的第二端、第一 NM0S管Ml的栅极，二极管D1的正极接地；
[0011 ] 所述第三PM0S管M3的漏极连接第一 NM0S管Ml的漏极、第五PM0S管Mp的栅极；
[0012]所述第四PM0S管M4的栅极连接第三PM0S管M3的栅极、第四PM0S管M4的漏极、第二NM0S管M2的漏极;第二 NM0S管M2的栅极连接回路控制电路;第一 NM0S管Ml的源极、第二 NM0S管M2的源极连接第二电阻Rb的第一端，第二电阻Rb的第二端接地；
[0013]所述第五PM0S管Mp的漏极连接第三电阻Rf的第一端、回路控制电路，第三电阻Rf的第二端接地;回路控制电路的一端接地；
[0014]所述低压检测电路包括第四电阻Rd、第六NM0S管Md 1、第七NM0S管Md2、第八NM0S管Md3;所述回路控制电路为回路开关，或包括第九PM0S管Ms 1、第十NM0S管Ms2;
[0015]所述第四电阻Rd的第一端连接电源电压VDD，第四电阻Rd的第二端连接第六NM0S管Mdl的漏极、第九PM0S管Msl的栅极、第十NM0S管Ms2的栅极；
[0016]所述第六匪0S管Mdl的栅极连接二极管D1的负极，第六NM0S管Mdl的源极连接第七匪0S管Md2的漏极、第七匪0S管Md2的栅极;第七匪0S管Md2的源极连接第八NM0S管Md3的漏极、第八NM0S管Md3的栅极;第八NM0S管Md3的源极接地；
[0017]所述第九PM0S管Ms1的源极连接第二 NM0S管M2的栅极、第十NM0S管Ms2的漏极，第九PM0S管Msl的漏极连接第三电阻Rf的第一端;第十NM0S管Ms2的源极接地；
[0018]当电源电压VDD过低时，将线性反馈电路的回路断开，把M2的栅极强制接地，使M3和M4失去偏置电流而处于关闭状态;所述线性反馈电路指从输出端Vout到误差放大器输入端、即M2栅极的反馈回路;此时，Ml仍导通，并将Mp的栅极电位拉至很接近0V，使其最大限度的导通，导通电阻最小化，输出电源能力最大化;回路控制电路由低压检测电路LVD来控制；LVD的作用是检测VDD的高低，当VDD较高时让回路连，当VDD较低时断开回路，输出级变成开路控制；
[0019]当VDD>Vzener时，Vz的电位足够高使得Mdl、Md2、Md3导通，将Vctrl拉至较低的电平，PM0S管Ms 1导通而NM0S管Ms2关闭，反馈回路处于正常工作状态；当VDD〈Vzener时，由于Vz电位较低，Vctrl被Rd拉至接近VDD的电平，使得Msl关闭而Ms2导通，反馈回路断开，M2的栅极接地，实现前述的对Mp的开路控制，使其导通电阻最小化;Vzener指二极管D1的反向击穿电压，Vz指的是二极管D1的阴极电位，二极管D1为齐纳二极管。
[0020]一种带低压检测的稳压电路，所述稳压电路包括:低压检测电路、回路控制电路、第一匪0S管Ml、第二 NM0S管M2、第三PM0S管M3、第四PM0S管M4、第五PM0S管Mp、二极管D1、第一电阻R1、第二电阻Rb、第三电阻Rf;
[0021]电源电压VDD连接低压检测电路、第一电阻R1的第一端、第三PM0S管M3的源极、第四PM0S管M4的源极、第五PM0S管Mp的源极；
[0022]所述低压检测电路连接回路控制电路、二极管D1的负极，二极管D1的负极连接第一电阻R1的第二端、第一 NM0S管Ml的栅极，二极管D1的正极接地；
[0023]所述第三PM0S管M3的漏极连接第一 NM0S管Ml的漏极、第五PM0S管Mp的栅极；
[0024]所述第四PM0S管M4的栅极连接第三PM0S管M3的栅极、第四PM0S管M4的漏极、第二NM0S管M2的漏极;第二 NM0S管M2的栅极连接回路控制电路;第一 NM0S管Ml的源极、第二 NM0S管M2的源极连接第二电阻Rb的第一端，第二电阻Rb的第二端接地；
[0025]所述第五PMOS管Mp的漏极连接第三电阻Rf的第一端、回路控制电路，第三电阻Rf的第二端接地;回路控制电路的一端接地。
[0026]作为本发明的一种优选方案，所述第一匪0S管Ml、第二匪OS管M2、第三PM0S管M3、第四PM0S管M4、第五PM0S管Mp、二极管D1、第一电阻R1、第二电阻Rb、第三电阻Rf组成了用齐纳二极管做参考的线性反馈稳压电路。
[0027]作为本发明的一种优选方案，所述低压检测电路包括第四电阻Rd、第六匪0S管Mdl、第七 NM0S 管 Md2、第八 NM0S 管 Md3 ；
[0028]所述回路控制电路为回路开关，或包括第九PMOS管Msl、第十NM0S管Ms2;
[0029 ] 所述第四电阻Rd的第一端连接电源电压VDD，第四电阻Rd的第二端连接第六NM0S管Mdl的漏极、第九PM0S管Msl的栅极、第十NM0S管Ms2的栅极；
[0030]所述第六匪0S管Mdl的栅极连接二极管D1的负极，第六NM0S管Mdl的源极连接第七匪0S管Md2的漏极、第七匪0S管Md2的栅极;第七匪0S管Md2的源极连接第八NM0S管Md3的漏极、第八NM0S管Md3的栅极;第八NM0S管Md3的源极接地；
[0031]所述第九PM0S管Msl的源极连接第二NM0S管M2的栅极、第十NM0S管Ms2的漏极，第九PM0S管Ms 1的漏极连接第三电阻Rf的第一端;第十NM0S管Ms 2的源极接地。
[0032]作为本发明的一种优选方案，当电源电压VDD过低时，将线性反馈电路的回路断开，把M2的栅极强制接地，使M3和M4失去偏置电流而处于关闭状态;此时，Ml仍导通，并将Mp的栅极电位拉至很接近0V，使其最大限度的导通，导通电阻最小化，输出电源能力最大化；回路控制电路由低压检测电路LVD来控制;LVD的作用是检测VDD的高低，当VDD较高时让回路连，当VDD较低时断开回路，输出级变成开路控制。
[0033]作为本发明的一种优选方案，当VDD>Vzener时，Vz的电位足够高使得Mdl、Md2、Md3导通，将Vctrl拉至较低的电平，PM0S管Msl导通而匪OS管Ms2关闭，反馈回路处于正常工作状态；当VDD〈Vzener时，由于Vz电位较低，Vctrl被Rd拉至接近VDD的电平，使得Msl关闭而Ms2导通，反馈回路断开，M2的栅极接地，实现前述的对Mp的开路控制，使其导通电阻最小化;Vzener指二极管D1的反向击穿电压，Vz指的是二极管D1的阴极电位，二极管D1为齐纳二极管。
[0034]—种上述带低压检测的稳压电路的稳压方法，所述方法:
[0035]当电源电压VDD过低时，将线性反馈电路的回路断开，把M2的栅极强制接地，使M3和M4失去偏置电流而处于关闭状态；
[0036]此时，Ml仍导通，并将Mp的栅极电位拉至很接近0V，使其最大限度的导通，