应用于低压线性稳压器的正负双向停机电路的制作方法

本发明涉及线性稳压器的停机电路，也可以用于开关电源型芯片中。

背景技术：

随着电子集成电路的发展，电子产品种类日益丰富，大量便携式设备已经成为人们生活中不可或缺的产品，这些便携式设备在供电过程中要求稳定的输出电压，以保证设备的性能和使用寿命，为了得到稳定的供电电压，许多电子设备都使用线性稳压器LDO来供电，而这些线性稳压器在供电过程中需要方便敏捷地控制其工作状态，关断或导通，因此往往在LDO芯片外部加入使能引脚，则需要在内部设计一个使能电路，即停机电路来更好地控制。

传统的LDO都是工作在正电源轨，那么输出信号就只能采取正值；如果有了正电源轨和负电源轨，则输出信号可以从负电压摆动至正电压，在诸如过程控制等实际信号为双极型的应用中，负电源轨是很重要的。传统的正压LDO的使能电路只能在使能信号为正压的一定范围内导通，负压LDO的使能电路只能在使能信号为负压的一定范围内导通，限制了使能电路的输入电压范围，使LDO的应用受到了限制，另外传统的使能电路未考虑使能信号抖动情况下带来的电路工作不稳定。

技术实现要素：

本发明针对目前主流LDO线性稳压器使能电路的局限和不足，提出了一种引入带迟滞比较器的正负逻辑的停机电路，提高LDO应用的灵活性，解决使能信号抖动带来的不稳定问题。

为实现上述功能，本电路同时包括正逻辑和负逻辑通路，这两个通路的输入均与LDO线性稳压器的使能信号SHDN相连接，输出均与LDO的偏置模块输入相连，正负逻辑通路含有公共的电路部分；

所述正负逻辑通路在使能信号SHDN的不同电压控制下导通，即当使能信号SHDN由零上升到正向导通阈值电压时，正逻辑通路导通，输出高电平；当使能信号SHDN由零下降到负向导通阈值电压时，负逻辑通路导通，也输出高电平，保证线性稳压器正常工作；

所述正反馈通路包括NPN管Q8、电阻R8、NPN管Q6、电阻R7，当输出为高电平时，正反馈通路导通，引入迟滞，保证电路稳定工作。

所述正逻辑通路，包括发射极面积比为5:1的PNP管Q1、Q2，控流电阻R1，干路电阻R0、R2，其中电阻R2一端连接使能信号SHDN作为输入端，R2另一端接电阻R1和PNP管Q2的发射极，R1另一端接Q1的发射极，PNP管Q1、Q2的基极连接在一起并连接电阻R0一端，R0另一端接GND，Q1、Q2集电极分别接公共电路部分中NPN管Q5、Q6的集电极，其中Q2的集电极连接停机电路的输出端OUT。

所述负逻辑通路，发射极面积比为5:1的PNP管Q3、Q4，控流电阻R4，干路电阻R3、R5，其中电阻R5一端连接GND，R5另一端接电阻R4和PNP管Q4的发射极，R4另一端接Q3的发射极，PNP管Q3、Q4的基极连接在一起并连接电阻R3一端，R3另一端连接使能信号SHDN作为输入端，Q3、Q4发射极分别接公共电路部分中NPN管Q5、Q6的集电极，其中Q6的集电极连接停机电路的输出端OUT。

所述公共电路部分，包括发射极面积比为1:1的NPN管Q5、Q6，钳位PNP管Q7，控流电阻R6、R7，其中NPN管Q5集电极连接Q1与Q3的集电极，NPN管Q6的集电极连接PNP管Q2、Q4的集电极以及钳位PNP管Q7的发射极，并连接停机电路的输出端OUT；Q5、Q6、Q7的基极接在一起，Q5的基极和集电极短接，发射极连接电阻R6一端，R6另一端连接输入电压VIN，Q6的发射极连接电阻R7一端，R7另一端连接输入电压VIN，Q7集电极连接输入电压VIN。

所述正反馈通路部分，包括NPN管Q8、电阻R8、NPN管Q6、电阻R7，其中NPN管Q8的基极连接PNP管Q2、Q4、Q6的集电极，NPN管Q7的发射极，以及停机电路的输出端OUT；Q8的发射极接电阻R8的一端，R8另一端接Q6的发射极以及R7一端。

附图说明

图1为传统线性稳压器LDO的原理框图；

图2为使能电路等效框图；

图3为本发明应用在负压LDO线性稳压器中的电路图；

图4为本发明双向停机作用的电压扫描仿真图；

具体实施方式

为方便本领域技术人员理解，以下结合附图和实例对本发明做详细介绍；

参照图2，本发明同时包括正逻辑通路和负逻辑通路，这两个通路输入均与使能信号SHDN相连，输出均与LDO的偏置模块输入相连，正负逻辑通路含有公共的电路部分；所述正负逻辑通路在使能信号SHDN的不同电压控制下导通，即当使能信号SHDN由零上升到正向导通阈值电压时，正逻辑通路导通，输出高电平；当使能信号SHDN由零下降到负向导通阈值电压时，负逻辑通路导通，也输出高电平，保证线性稳压器在使能信号SHDN高于正向导通阈值电压或低于负向导通阈值电压时正常工作。

参照图3，所述正逻辑通路，包括发射极面积比为5:1的PNP管Q1、Q2，控流电阻R1，干路电阻R0、R2。其中电阻R2一端连接使能信号SHDN作为输入端，R2另一端接电阻R1和PNP管Q2的发射极，R1另一端接Q1的发射极，PNP管Q1、Q2的基极连接在一起并连接电阻R0一端，R0另一端接GND，Q1、Q2集电极分别接公共电路部分中NPN管Q5、Q6的集电极，其中Q2的集电极连接停机电路的输出端OUT。所述负逻辑通路，发射极面积比为5:1的PNP管Q3、Q4，控流电阻R4，干路电阻R3、R5。其中电阻R5一端连接GND，R5另一端接电阻R4和PNP管Q4的发射极，R4另一端接Q3的发射极，PNP管Q3、Q4的基极连接在一起并连接电阻R3一端，R3另一端连接使能信号SHDN作为输入端，Q3、Q4发射极分别接公共电路部分中NPN管Q5、Q6的集电极，其中Q6的集电极连接停机电路的输出端OUT。所述公共电路部分，包括发射极面积比为1:1的NPN管Q5、Q6，钳位PNP管Q7，控流电阻R6、R7。其中NPN管Q5集电极连接Q1与Q3的集电极，NPN管Q6的集电极连接PNP管Q2、Q4的集电极以及钳位PNP管Q7的发射极，并连接停机电路的输出端OUT；Q5、Q6、Q7的基极接在一起，Q5的基极和集电极短接，发射极连接电阻R6一端，R6另一端连接输入电压VIN，Q6的发射极连接电阻R7一端，R7另一端连接输入电压VIN，Q7集电极连接输入电压VIN。所述正反馈通路部分，包括NPN管Q8、电阻R8、NPN管Q6、电阻R7。其中NPN管Q8的基极连接PNP管Q2、Q4、Q6的集电极，NPN管Q7的发射极，以及停机电路的输出端OUT；Q8的发射极接电阻R8的一端，R8另一端接Q6的发射极以及R7一端。

本发明的工作原理是：线性稳压器VIN正常上电，当使能信号SHDN为正压且从零开始增加至大约0.7V左右时，Q1、Q2的BE结导通，SHDN、R2、Q2(R1、Q1)、R0、GND之间形成电流通路，正逻辑通路开启，由于R0很大，通过R0流向GND的电流很小。起初电流非常小时，R1两端的压降可以忽略，因此Q1、Q2的VBE大致相等；又由于Q1、Q2发射极面积比为5:1，则流过Q1、Q2集电极的电流约为5:1，因此流过Q5、Q6的电流比也大致为5:1，Q5、Q6尺寸相同，因此NPN管Q6工作在饱和区，集-射电压很低，输出端OUT输出低电位，线性稳压器处于停机状态。随后随着使能信号SHDN增加，流过Q1、Q2的电流比值越来越小，直到SHDN增加到1.2V左右，流过Q1、Q2集电极电流比值为1:1，Q6脱离饱和区进入线性区，其VCE增加，输出端OUT输出为高电位，线性稳压器开启。

同理，当使能信号SHDN为负压且且从零开始降低至大约-0.7V左右时，Q3、Q4的BE结导通，GND、R5、Q4(R4、31)、R3、SHDN之间形成电流通路，负逻辑通路开启，由于R3很大，通过R3流向SHDN的电流很小。起初电流非常小时，R4两端的压降可以忽略，因此Q3、Q4的VBE大致相等；又由于Q3、Q4发射极面积比为5:1，则流过Q3、Q4集电极的电流约为5:1，因此流过Q5、Q6的电流比也大致为5:1，Q5、Q6尺寸相同，因此NPN管Q6工作在饱和区，集-射电压很低，输出端OUT输出低电位，线性稳压器处于停机状态。随后随着使能信号SHDN继续降低，流过Q3、Q4的电流比值越来越小，直到SHDN降低到-1.2V左右，流过Q3、Q4集电极电流比值为1:1，则Q6脱离饱和区进入线性区，其VCE增加，输出端OUT输出为高电位，线性稳压器开启。

当OUT端输出为高电位且增加到大约2VBE后，PNP管Q7的BE结导通，此后Q6集电极增加的电流均通过Q7集电极流向VIN，稳定OUT端电位，因此Q7起到钳位作用。此时NPN管Q8也导通，正反馈通路开启，流过R7的电流增加，Q6射极电位升高，当使能信号SHDN反方向变化导致流过Q3、Q4集电极的电流开始减少，比值开始增加，试图使Q6回到饱和区时，流过Q3、Q4集电极电流的比值要超过1:1才能保证Q5、Q6射极电位相等，即Q5、Q6的BE结电压相等，此时Q6开始进入饱和区工作，OUT端电位翻转为低电位，线性稳压器停机，因此，正反馈引入了迟滞，OUT电压随SHDN电压的变化如图4。

以上仅为本发明的具体实现方式，其描述较为具体和详细，但不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些较为显然的形式均属于本发明的保护范围。