专利名称：一种低压差线性稳压器的制作方法
技术领域：
本发明涉及ー种低压差线性稳压器，尤其涉及一种能够产生启动结束信号的低压差线性稳压器。
背景技术：
低压差线性稳压器(LD0稳压器)因其成本低，噪音低，静态电流小而被广泛应用于电池供电的便携式电子产品中，诸如手机、数码相机以及MP3等的复合电源模块中。图I显示了现有技术中的LDO稳压器的结构示意图。如图I所示，现有技术中的LDO稳压器I包括差分放大电路11、输出级电路12、反馈电路13和限流电路14。差分放大电路11的正相输入端与反馈电路13的输出端相连接，差分放大电路11的反相输入端输入 有基准电压Vref，并且差分放大电路11的输出端与输出级电路12的输入端相连接。在输出级电路12的输入端连接有限流电路14。反馈电路13的输入端与输出级电路12的输出端相连接。差分放大电路11在LDO稳压器I处于正常工作状态的情况下，通过反馈电路13对输出级电路12进行控制，以使输出级电路12输出稳定的输出电压。限流电路14在LDO稳压器I处于启动状态的情况下，对输出级电路12进行控制，以限制输出级电路12的输出电流。对于图I所示的现有技术中的LDO稳压器I而言，我们只能够对该LDO稳压器I的打开/关闭进行控制，但是，对于LDO稳压器I的当前的工作状态，尤其是LDO稳压器I的启动结束时间，我们并不知道。在LDO稳压器I中，由于不知道LDO稳压器I的启动结束时间，即无法区分出LDO稳压器I的启动状态和正常工作状态，因此不能对LDO电路中的器件的參数进行调整。另外，在LDO稳压器I启动时，有时需要特别限制LDO稳压器I的启动电流。但是，由于不知道LDO稳压器I的启动结束时间，因此，在用于限制LDO稳压器I的启动电流的控制电路中还需要另外设置延时电路，从而造成控制电路的结构复杂。在复合电源模块中，如果采用现有技术的LDO稳压器1，则当启动多个LDO稳压器I时，由于不知道各个LDO稳压器I的启动结束时间，因此，需要在启动时序电路中増加延时电路，从而造成启动时序电路的结构复杂，此外，多个LDO稳压器I的整体启动时间也较长。
发明内容
鉴于上述问题，本发明的目的在于提供ー种低压差线性稳压器，该低压差线性稳压器能够产生启动结束信号，以准确区分低压差线性稳压器的启动状态和正常工作状态。本发明的ー种低压差线性稳压器，包括差分放大电路、输出级电路、反馈电路和限流电路，其中差分放大电路的正相输入端与反馈电路的输出端相连接，差分放大电路的反相输入端输入有基准电压，并且差分放大电路的输出端与输出级电路的输入端相连接；在输出级电路的输入端连接有限流电路；反馈电路的输入端与输出级电路的输出端相连接；
差分放大电路在低压差线性稳压器处于正常工作状态的情况下，通过反馈电路对输出级电路进行控制，以使输出级电路输出稳定的输出电压；低压差线性稳压器进ー步包括启动结束信号产生电路，该启动结束信号产生电路与差分放大电路相连接，或者与限流电路相连接，用于在低压差线性稳压器的启动过程结束的时候，根据差分放大电路或者限流电路中随启动过程变化的电压产生启动结束信号，并保持该启动结束电压信号，启动结束电压信号产生的时间点与启动过程结束的时间点相对应。在本发明的低压差线性稳压器中，由于能够产生启动结束电压信号，以准确区分低压差线性稳压器的启动状态和正常工作状态，因此能够对低压差线性稳压器中的某些器件的參数进行调整，从而提高低压差线性稳压器的性能。另外，在本发明的低压差线性稳压器中，由于能够产生启动结束电压信号，因此当需要特别限制低压差线性稳压器的启动电流时，在控制电路中不需要另外设置延时电路，从而简化了控制电路。进ー步地，当在复合电源模块中采用多个本发明的低压差线性稳压器的时候，则当启动多个本发明的低压差线性稳压器时，由于各个低压差线性稳压器都能够产生启动结束电压信号，也就是说，能够知道各个LDO稳压器I的启动结束时间，因此，能够简化启动时序电路，同时也能够缩短多个低压差线性稳压器的整体启动时间。
图I显示了现有技术中的LDO稳压器的结构示意图；图2显示了根据本发明的第一实施例的LDO稳压器的结构示意图；图3显示了根据本发明的第一实施例的LDO稳压器的电路图的一个实例；图4显示了根据本发明的第一实施例的LDO稳压器的电路图的另ー个实例；图5显示了根据本发明的第一实施例的LDO稳压器的电路图的又一个实例；图6显示了根据本发明的第二实施例的LDO稳压器的结构示意图；图7显示了根据本发明的第二实施例的LDO稳压器的局部电路图；图8㈧显示了控制电路对现有技术的LDO稳压器的启动电流进行控制的时序图；图8(B)显示了控制电路对本发明的LDO稳压器的启动电流进行控制的时序图；图9 (A)显示了多个现有技术的LDO稳压器在复合电源模块中启动的时序图；图9(B)显示了多个本发明的LDO稳压器在复合电源模块中启动的时序图。
具体实施例方式下文将參考附图描述根据本发明的各种实施例。对于LDO稳压器来说，主要分以下两种工作状态正常工作状态(输出电压、输出电流都处于正常区间内)，和保护状态(输出电流较大于正常输出电流，LDO稳压器需要限制自身留过的电流，进而起到保护的目的)。
当LDO稳压器处于启动状态时,输出电压小于正常电压,LDO稳压器需要向外部电容充电，输出电流则会超过正常电流，如果没有限制，电流将超过外部或者内部金属线的载流能力。也就是说，LDO稳压器的启动状态属于保护状态中的ー种。无论哪种状态，LDO稳压器都需要对输出级电路的控制点Pgate进行控制。当LDO稳压器处于正常工作状态时，输出级电路由差分放大电路来控制，同吋，限流电路的输出相对处于高阻态。相反，当LDO稳压器处于保护状态(启动状态)吋，输出级电路由限流电路来控制，同时，差分放大电路的输出相对处于高阻态。因此，不论是从差分放大电路还是从限流电路中，都可以判断出LDO稳压器是否处于启动状态中，从而产生启动结束信号(RISEND信号)。RISEND信号是表示LDO稳压器的启动状态结束的信号。RISEND信号产生的时间点与LDO稳压器的启动状态结束的时间点相对应。RISEND信号产生前表示LDO稳压器处于启动状态中，RISEND信号产生后表示LDO稳压器处于正常工作状态中。在本发明中，RISEND 信号以电压信号的形式表现。第一实施例下面參照图2至图5说明根据本发明的第一实施例的从差分放大电路产生RISEND信号的LDO稳压器的实例。图2显示了根据本发明的第一实施例的LDO稳压器的结构示意图。图3显示了根据本发明的第一实施例的LDO稳压器的电路图的ー个实例。图4显示了根据本发明的第一实施例的LDO稳压器的电路图的另ー个实例。图5显示了根据本发明的第一实施例的LDO稳压器的电路图的又ー个实例。如图2至图5所示，本发明的LDO稳压器2包括差分放大电路21、输出级电路22、反馈电路23、限流电路24和启动结束信号产生电路25。(I)差分放大电路21如图2所示，差分放大电路21的正相输入端与反馈电路23的输出端相连接，差分放大电路21的反相输入端输入有基准电压Vref,并且差分放大电路21的输出端与输出级电路22相连接。差分放大电路21在LDO稳压器2处于正常工作状态的情况下，通过反馈电路23对输出级电路22进行控制，以使输出级电路22输出稳定的输出电压Vout。另外，如图2所示，差分放大电路21还与启动结束信号产生电路25相连接，以便于启动结束信号产生电路25在LDO稳压器2的启动过程结束的时候，根据差分放大电路21中随启动过程变化的电压产生RISEND信号。然后，启动结束信号产生电路25可以将产生的RISEND信号反馈输入至差分放大电路21中，以便于差分放大电路21根据RISEND信号对某些器件的參数进行调整，诸如可以对由外部电压源产生并输入到差分放大电路21的反相输入端中的基准电压Vref进行调整，或者可以对由反馈电路23产生并输入到差分放大电路21中的正相输入端的反馈电压Vfb进行调整等等。下面參照图3至图5具体说明根据本发明的第一实施例的差分放大电路21的电路结构。如图3和4所示，差分放大电路21包括MOS场效应管M12 M16和电流源Isl、Is2，其中M12 M14为PMOS场效应管，M15和M16为NMOS场效应管。M16的栅极与产生基准电压Vref的外部电压源相连接，M16的源极与电流源Isl的第一端相连接，M16的漏极与M14的漏极和栅极、以及M13的栅极相连接。M12、M13和M14的源极与直流电源相连接。M13的漏极与M12的栅极以及M15的漏极相连接。M15的源极与电流源Isl的第一端相连接，M15的栅极与反馈电路23相连接。M12的漏极与电流源Is2的第一端以及输出级电路22相连接。电流源Isl和Is2的第二端接地。电流源Isl和Is2用于在差分放大电路21中提供偏置电流，也可以用其他电路部件代替，例如MOS场效应管等。差分放大电路21的电路结构不局限于图3和图4所示的具体结构，只要能够实现“在LDO稳压器处于正常工作状态的情况下，通过反馈电路对输出级电路进行控制，以使输出级电路输出稳定的输出电压Vout ”这一功能的电路结构均可作为本发明中的差分放大电路21。在本发明中，如图3和图4所示，Ml2是差分放大电路21的末级MOS场效应管，Ml2 的栅极处的电压Va是差分放大电路21中在LDO稳压器2的启动过程结束的时候随启动过程变化的电压，因此，启动结束信号产生电路25可以根据该电压Va产生RISEND信号。当LDO稳压器2处于启动前和启动过程中吋，M12的栅极处的电压Va等于直流电源的电压Vdd，M12截止，差分放大电路21处于高阻态。当LDO稳压器2处于启动过程结束吋，Ml 2的栅极处的电压Va变低，Ml 2导通，差分放大电路21开始工作。因此，差分放大电路21中的末级MOS场效应管M12的栅极处的电压Va是差分放大电路21中在LDO稳压器2的启动过程结束的时候随启动过程变化的电压。在本发明中，虽然以末级MOS场效应管M12的栅极处的电压Va作为差分放大电路21中用于产生RISEND信号的电压的实例进行说明，但是，差分放大电路中可以用于产生RISEND信号的电压并不局限于差分放大电路的末级MOS场效应管的栅极处的电压。例如，当因需要而在差分放大电路21的M12的后面又増加几级MOS场效应管时，新増加的末级MOS场效应管的栅极处的电压，或者M12的栅极处的电压均可以作为用于产生RISEND信号的电压。也就是说，在差分放大电路中，只要符合在“LDO稳压器的启动过程结束的时候随启动过程变化”这ー条件的电压均可以作为用于产生RISEND信号的电压。另外，在LDO稳压器2的启动过程中，当LDO稳压器2的输出电压Vout上升到目标电压吋，因为耗费了差分放大电路21的反映时间，充电电流不会止于外部电容，因此输出电压Vout有时会发生过冲现象。为了避免这种过冲现象，我们可以基于启动结束信号产生电路25产生的RISEND信号对输入至差分放大电路21的基准电压Vref或反馈电压Vfb进行调整。图5显示了基于启动结束信号产生电路25产生的RISEND信号对基准电压Vref进行调整的差分放大电路21的电路结构的实例。如图5所示，差分放大电路21除了包括图3和图4中所示的MOS场效应管M12 M16和电流源Isl、Is2以外，差分放大电路21还包括基准电压调整电路211，用于根据启动结束信号产生电路25产生的RISEND信号对输入的基准电压Vref进行调整。基准电压调整电路211包括电压源Vosl和与电压源Vosl相并联的开关，开关的打开/关闭受到RISEND信号的控制，电压源Vosl的正极与产生基准电压Vref的电压源的正极相连接，电压源Vosl的负极与M16的栅极相连接，M16的栅极处的电压Vref’为调整后的基准电压。当差分放大电路21未接收到RISEND信号时，表示LDO稳压器2处于启动状态，开关打开，调整后的基准电压Vref’等于基准电压Vref减去电压源Vosl的电压。当差分放大电路21接收到RISEND信号吋，表示LDO稳压器2的启动状态结束并处于正常工作状态，开关关闭，调整后的基准电压Vref’等于基准电压Vref。这样，由于在LDO稳压器2启动时，将输出电压Vout的目标电压设定成小于最终目标电压，因此即使输出电压Vout发生过冲现象，其过冲时的电压也小于最终目标电压，从而避免了因过冲而导致的问题。LDO稳压器2启动结束后，输出电压Vout的目标电压回到最終目标电压，通过差分放大电路21进行控制，输出电压Vout不会发生过冲现象。此处，使用电压源Vosl仅仅是为了便于说明基于启动结束信号产生电路25产生的RISEND信号对基准电压Vref进行调整，电压源Vosl所表示的电压可以通过具体的电路来实现。同理，也可以基于启动结束信号产生电路25产生的RISEND信号对反馈电压Vfb进行调整。具体的电路结构将在下文中作详细说明。(2)启动结束信号产生电路25如图2所示，启动结束信号产生电路25与差分放大电路21相连接，用于在LDO稳压器2的启动过程结束的时候，根据差分放大电路21中随启动过程变化的电压产生RISEND信号，并保持该RISEND信号，RISEND信号产生的时间点与启动过程结束的时间点相对应。此外，如图2所示，启动结束信号产生电路25可以将产生的RISEND信号输入到差分放大电路21和/或反馈电路23中。下面參照图3至图5具体说明根据本发明的第一实施例的启动结束信号产生电路25的电路结构。启动结束信号产生电路25包括MOS场效应管Ml M5、电阻R1、或门0R、与门AND、和反向器INV，其中Ml M4为PMOS场效应管，M5为NMOS场效应管。Ml的源极与差分放大电路21的M12 (末级MOS场效应管)的栅极相连接，Ml的漏极与M2的漏极以及M3的栅极相连接，Ml的栅极与或门OR的输出端相连接。M2的源极与直流电源相连接，M2的栅极与开关信号EN相连接。M3的源极与M4的源极相连接后与直流电源相连接，M3的漏极与M4的漏极相连接后与电阻Rl的第一端以及与门AND的第一输入端相连接。M4的栅极与反向器INV的输出端以及M5的栅极相连接。M5的源极接地，M5的漏极与电阻Rl的第二端相连接。或门OR的第一输入端与反相开关信号ENB相连接，或门OR的第二输入端与与门AND的输出端相连接。与门AND的第二输入端与开关信号EN相连接，与门AND的输出端输出RISEND信号。反向器INV的输入端与与门AND的输出端相连接。开关信号EN是指使本发明的LDO稳压器通电的信号，而反相开关信号ENB是对开关信号EN取反后的信号。下面结合图3至图5显示的根据本发明的第一实施例的启动结束信号产生电路25的电路结构，说明RISEND信号产生的原理。当LDO稳压器2处于启动状态之前吋，M12的栅极处的电压Va等于直流电源的电压Vdd，反相开关信号ENB为高电平，Ml截止，开关信号EN为低电平，M2导通，M3的栅极处的电压Vb变高，M3截止，与门AND的输出为低电平，反相器INV的输出为高电平，M4截止， M5导通。此时，RISEND信号作为与门AND的输出，为低电平，表示尚未产生RISEND信号。当LDO稳压器2处于启动状态中吋，开关信号EN变成高电平，反相开关信号ENB变成低电平，或门OR的输出为低电平，则Ml导通，M2截止，M12的栅极处的电压Va等于M3的栅极处的电压Vb为高电平，M3截止，与门AND的输出为低电平，反相器INV的输出为高电平，M4截止，M5导通。此时，RISEND信号作为与门AND的输出，为低电平，表示尚未产生RISEND 信号。当LDO稳压器2处于启动状态结束吋，Ml2的栅极处的电压Va变低，M3的栅极处的电压Vb等于M12的栅极处的电压Va，M3的栅极和源极之间的电压大于M3的阈值电压，M3导通，M3的漏极处的电压Vc变高，开关信号EN为高电平，与门AND的输出为高电平。此吋，RISEND信号作为与门AND的输出，为高电平，表示产生RISEND信号。一旦产生RISEND信号，即RISEND信号变成高电平时，Ml截止，M4导通，M5截止，则RISEND信号的高电平状态被保持。启动结束信号产生电路25的电路结构不局限于图3至图5所示的具体结构，只要能够实现“在LDO稳压器的启动过程结束的时候，根据差分放大电路中随启动过程变化的电压产生RISEND信号，并保持该RISEND信号，RISEND信号产生的时间点与启动过程结束 的时间点相对应”这一功能的电路结构均可作为本发明中的启动结束信号产生电路25。产生后RISEND信号可以被输入到差分放大电路21和/或反馈电路23中，用以对差分放大电路21和/或反馈电路23中一些器件的參数进行调整。例如，可以对输入到差分放大电路21中的外部电压源产生的基准电压Vref、反馈电路23输出的反馈电压Vfb、以及反馈电路中的加速电容的容量等进行调整。关于上述參数的调整，在对差分放大电路21和反馈电路23的具体描述中给出了详细的说明。(3)限流电路24如图2所示，在输出级电路22的输入端连接有限流电路24，该限流电路24在LDO稳压器2处于启动状态的情况下，对输出级电路22进行控制，以限制输出级电路22的输出电流。下面參照图3至图5具体说明根据本发明的第一实施例的限流电路24的电路结构。如图3至图5所示，限流电路24包括皿)3场效应管16、]\17、]\19、]\110和肌1，以及可变电阻R2，其中M6、MlO和Mll为PMOS场效应管，M7和M9为NMOS场效应管。Mll的源极与直流电源相连接，Mll的漏极与MlO的源极相连接，Mll的栅极与M6的漏极以及输出级电路22相连接。MlO的栅极输入有其自身的偏置电压，MlO的漏极与M9的栅极和漏极、以及M7的栅极相连接。M6的源极与可变电阻的第一端相连接后与直流电源相连接，M6的栅极与可变电阻R2的第二端以及M7的漏极相连接。M7和M9的源极接地。M6是限流电路24的末级MOS场效应管。限流电路24的电路结构不局限于图3至图5所示的具体结构，只要能够实现“在LDO稳压器处于启动状态的情况下，对输出级电路进行控制，以限制输出级电路的输出电流”这一功能的电路结构均可作为本发明中的限流电路24。(4)输出级电路22如图2所示，输出级电路22的输入端连接有差分放大电路21和限流电路24，用于当LDO稳压器2处于正常工作状态时,在差分放大电路21的控制下,输出稳定的输出电压Vout,当LDO稳压器2处于启动状态时，在限流电路24的控制下，限制其输出电流。下面參照图3至图5具体说明根据本发明的第一实施例的输出级电路22的电路结构。如图3至图5所示，输出级电路22包括MOS场效应管M17，M17为PMOS场效应管。M17的源极与直流电源相连接。M17的栅极Pgate与差分放大电路21中的M12的漏极、以及限流电路24中的Mll的栅极和M6的漏极相连接。M17的漏极与反馈电路23相连接并输出电压Vout。输出级电路22的电路结构不局限于图3至图5所示的具体结构，只要能够实现“当LDO稳压器2处于正常工作状态时,在差分放大电路21的控制下,输出稳定的输出电压Vout，当LDO稳压器2处于启动状态时，在限流电路24的控制下，限制其输出电流”这ー功能的电路结构均可作为本发明中的输出级电路22。(5)反馈电路23如图2所示，反馈电路23的输入端与输出级电路22的输出端相连接，反馈电路22用于将输出级电路22的输出电压反馈至差分放大电路21的正相输入端。另外，如图2所示，启动结束信号产生电路25可以将产生的RISEND信号输入至反馈电路23中，以便于反馈电路23根据RISEND信号对某些器件的參数进行调整，诸如可以 对反馈电路23中加速电容231的容量进行调整，或者可以对其产生的反馈电压Vfb进行调整等等。下面參照图3至图5具体说明根据本发明的第一实施例的反馈电路23的电路结构。如图3所示，反馈电路23包括电阻R3和R4、以及加速电容231。电阻R3与加速电容231并联后一端与输出级电路22中的M17的漏极相连接，另一端与电阻R4串联后接地。电阻R3和电阻R4之间的连接点的电压Vfb作为反馈电压被输入到差分放大电路21中的M15的栅极。反馈电路23的电路结构不局限于图3所示的具体结构，只要能够实现“将输出级电路的输出电压反馈至差分放大电路的正相输入端”这一功能的电路结构均可作为本发明中的反馈电路23。例如，反馈电路23可以仅包括电阻R3和R4而不包括加速电容231。对于反馈电路23而言，在LDO稳压器2处于正常工作状态的时候，为了保障相位，减小输出噪音，需要较大容量的加速电容231，而在LDO稳压器2处于启动状态的时候，为了保证较少的启动时间，则需要较小容量的加速电容231。为了解决这ー问题，我们可以基于启动结束信号产生电路25产生的RISEND信号对反馈电路23中包含的加速电容231的容
量进行调整。图4和图5显示了基于启动结束信号产生电路25产生的RISEND信号对加速电容231的容量进行调整的反馈电路23的电路结构的实例。如图4和图5所示，反馈电路23中的加速电容231进ー步包括电容Cl和C2，以及MOS场效应管M18，M18为NMOS场效应管。电容C2与M18串联后与电容Cl并联，电容Cl与电容C2之间的连接点与M17的漏极相连接，电容Cl与M18的源极之间连接点与电阻R3和电阻R4之间的连接点相连接，M18的栅极输入有RISEND信号。当反馈电路23未接收到RISEND信号时，表示LDO稳压器2处于启动状态，M18截止，加速电容231的容量等于电容Cl的容量。当反馈电路23接收到RISEND信号吋，表示LDO稳压器2的启动状态结束并处于正常工作状态，加速电容231的容量等于电容Cl的容量加上电容C2的容量。这样，就使得反馈电路23既能够在LDO稳压器2处于正常工作状态的时候保障相位并减小输出噪音，又能够在LDO稳压器2处于启动状态的时候保证较少的启动时间。
另外，在上文中，提及在LDO稳压器2的启动过程中，当LDO稳压器2的输出电压Vout上升到目标电压时，因为耗费了差分放大电路21的反映时间，充电电流不会止于外部电容，因此输出电压Vout有时会发生过冲现象。为了避免这种过冲现象，我们可以基于启动结束信号产生电路25产生的RISEND信号对反馈电压Vfb进行调整。下面将參照图4说明基于启动结束信号产生电路25产生的RISEND信号对反馈电压Vfb进行调整的反馈电路23的电路结构的实例。如图4所示，反馈电路23除了包括图3和图5中所示的电阻R3和R4、以及加速电容231以外，反馈电路23还包括反馈电压调整电路232，用于根据启动结束信号产生电路25产生的RISEND信号对反馈电路23产生的反馈电压Vfb进行调整。反馈电压调整电路232包括电压源Vos2和与电压源Vos2相并联的开关，开关的打开/关闭受到RISEND信号的控制，电压源Vos2的正极被连接到差分放大电路21中的M15的栅极，电压源Vos2的负极被连接到电阻R3和电阻R4之间的连接点，M15的栅极处的电压Vfb’为调整后的反馈电压。当反馈电路23未接收到RISEND信号吋，表示LDO稳压器2处于启动状态，开关打开，调整后的反馈电压Vfb’等于反馈电压Vfb加上电压源Vos2的电压。当反馈电路23接收到RISEND信号吋，表示LDO稳压器2的启动状态结束并处于正常工作状态，开关关闭，调整后的反馈电压Vfb’等于反馈电压Vfb。这样，同样能够在LDO稳压器2启动时将输出电压Vout的目标电压设定成小于最终目标电压，并在LDO稳压器2启动结束后，使输出电压Vout的目标电压回到最終目标电压，从而避免了因过冲而导致的问题。此处，使用电压源Vos2仅仅是为了便于说明基于启动结束信号产生电路25产生的RISEND信号对反馈电压Vfb进行调整，电压源Vos2所表示的电压可以通过具体的电路来实现。此外，如果将反馈电路23中的反馈电压调整电路232设置到差分放大电路中，也能够达到相同的效果。第二实施例下面參照图6和图7说明根据本发明的第二实施例的从限流电路产生RISEND信号的LDO稳压器的实例。图6显示了根据本发明的第二实施例的LDO稳压器的结构示意图。图7显示了根据本发明的第一实施例的LDO稳压器的局部电路图。如图6所示，本发明的第二实施例的LDO稳压器3的结构与图2所示的第一实施例的LDO稳压器2的结构基本相同，其区别仅在在第一实施例中，启动结束信号产生电路25根据差分放大电路中的电压产生RISEND信号，而在第二实施例中，启动结束信号产生电路35根据限流电路中的电压产生RISEND信号。由于第二实施例中的差分放大电路31、输出级电路32和反馈电路33的电路结构，与第一实施例中的差分放大电路21、输出级电路22和反馈电路23的电路结构相同，因此，在此省略了其相关说明。下面參照图6和图7具体说明根据本发明的第二实施例的限流电路34和启动结束信号产生电路35的电路结构。 (I)限流电路34如图6所示，在输出级电路32的输入端连接有限流电路34，该限流电路34在LDO稳压器3处于启动状态的情况下，对输出级电路32进行控制，以限制输出级电路32的输出电流。此外，如图6所示，限流电路34还与启动结束信号产生电路35相连接，以便于启动结束信号产生电路35在LDO稳压器3的启动过程结束的时候，根据限流电路34中随启动过程变化的电压产生RISEND信号。如图7所示，根据本发明的第二实施例的限流电路34的电路结构与根据本发明的第一实施例的限流电路24的电路结构基本相同，区别仅在于，根据本发明的第二实施例的限流电路34增加了ー个NMOS场效应管M8。如图7所示，限流电路34包括MOS场效应管M6、M7、M8、M9、MlO和M11，以及可变电阻R2，其中M6、M10和Mll为PMOS场效应管，M7、M 8和M9为NMOS场效应管。Mll的源极与直流电源相连接，Mll的漏极与MlO的源极相连接，Mll的栅极与M6的漏极以及输出级电路22相连接。MlO的栅极输入有其自身的偏置电压，MlO的漏极与M9的栅极和漏极、以及M7的栅极相连接。M6的源极与可变电阻的第一端相连接后与直流电源相连接，M6的栅极与可变电阻R2的第二端以及M7的漏极相连接。M9的源极接地，M7的源极与M8的漏极相连接，M8的源极接地，M8的栅极连接有开关信号ΕΝ。M6是限流电路34的末级MOS场效应管。限流电路34的电路结构不局限于图7所示的具体结构，也可以采用图3至图5中的电路结构，或者其他能够实现“在LDO稳压器处于启动状态的情况下，对输出级电路进行控制，以限制输出级电路的输出电流”这一功能的电路结构。在本发明中，如图7所示，M6是限流电路34的末级MOS场效应管，M6的栅极处的电压Va’是限流电路34中在LDO稳压器3的启动过程结束的时候随启动过程变化的电压，因此，启动结束信号产生电路25可以根据该电压Va’产生RISEND信号。当LDO稳压器3处于启动前和启动过程中时,M6的栅极处的电压Va为低电压,贝IjM6的源极和栅极之间的电压大于M6的阈值电压，M6导通，限流电路34开始工作。当LDO稳压器2处于启动过程结束吋，M6的栅极处的电压Va’变高，M6导通，限流电路34处于高阻态。因此，限流电路34中的末级MOS场效应管M6的栅极处的电压Va’是限流电路34中在LDO稳压器3的启动过程结束的时候随启动过程变化的电压。在本发明中，虽然以末级MOS场效应管M6的栅极处的电压Va’作为限流电路34中用于产生RISEND信号的电压的实例进行说明，但是，限流电路中可以用于产生RISEND信号的电压并不局限于限流电路的末级MOS场效应管的栅极处的电压。例如，当因需要而在限流电路34的M6的后面又増加几级MOS场效应管吋，新増加的末级MOS场效应管的栅极处的电压，或者M6的栅极处的电压均可以作为用于产生RISEND信号的电压。也就是说，在限流电路中，只要符合在“ LDO稳压器的启动过程结束的时候随启动过程变化”这ー条件的电压均可以作为用于产生RISEND信号的电压。(2)启动结束信号产生电路35如图6所示，启动结束信号产生电路35与限流电路34相连接，用于在LDO稳压器3的启动过程结束的时候，根据限流电路34中随启动过程变化的电压产生RISEND信号，并保持该RISEND信号，RISEND信号产生的时间点与启动过程结束的时间点相对应。此外,如图6所不,与第一实施例中相同，启动结束信号产生电路35可以将产生的RISEND信号输入到差分放大电路31和/或反馈电路33中。下面參照图7具体说明根据本发明的第二实施例的启动结束信号产生电路35的电路结构。启动结束信号产生电路35包括MOS场效应管Ml’ M4’、电阻R1’、与非门NAND、反向器INV’和电流源Is’，其中Ml’和M4’为PMOS场效应管，M2’和M3’为NMOS场效应管。Ml’的源极与直流电源相连接，Ml’的漏极与电阻R1’的第一端相连接，Ml’的栅极与反相开关信号ENB相连接。M2’的源极与M3’的漏极相连接，M2’的漏极与电阻R1’的第二端和与非门NAND的第一输入端相连接，M2’的栅极与与非门NAND的输出端和反向器INV’的输入端相连接。M3’的源极接地，M3’的栅极与M4’的漏极和电流源Is’的第一端相连接。M4’的源极与直流电源相连接，M4’的栅极与限流电路34的M6(末级MOS场效应管)的栅极相连接。电流源Is’的第二端接地，与非门NAND的第二输入端与开关信号EN相连接，反向器INV’的输出端输出RISEND信号。这里，电流源Is’用于在启动结束信号产生电路35中提供偏置电流，也可以用其他电路部件来代替，例如MOS场效应管等。
开关信号EN是指示使本发明的LDO稳压器通电的信号，而反相开关信号ENB是对开关信号EN取反后的信号。下面结合图7显示的根据本发明的第二实施例的启动结束信号产生电路35的电路结构，说明RISEND信号产生的原理。当LDO稳压器3处于启动状态之前吋，M4’的栅极处的电压等于M6的栅极处的电压Va’为低电压，M4’导通；由于电流源Is’的电流较小，因此M3’的栅极处的电压Vb’为高电压，M3’导通；反相开关信号ENB为高电平，Ml’截止；开关信号EN为低电平，与非门NAND的输出为高电平，M2’导通，反相器INV’的输出为低电平。此时，RISEND信号作为反相器INV’的输出，为低电平，表示尚未产生RISEND信号。当LDO稳压器3处于启动状态中吋，M4’的栅极处的电压等于M6的栅极处的电压Va’为低电压，M4’导通；由于电流源Is’的电流较小，因此M3’的栅极处的电压Vb’为高电压，M3’导通；反相开关信号ENB变为低电平，Ml’导通；开关信号EN变为高电平，与非门NAND的除开关信号EN以外的输入端的电压Vc’为低电压，则与非门NAND的输出为高电平，M2’导通，反相器INV’的输出为低电平。此时，RISEND信号作为反相器INV’的输出，为低电平，表示尚未产生RISEND信号。当LDO稳压器3处于启动状态结束吋，M4’的栅极处的电压等于M6的栅极处的电压Va’变高，M4’截止，M3’的栅极处的电压Vb’为地，M3’截止；与非门NAND的除开关信号EN以外的输入端的电压Vc’因上拉电阻R1’的存在而变高，则非门NAND的两个输入都为高电平，其输出为低电平，反相器INV’的输出为高电平。此时，RISEND信号作为反相器INV’的输出，为高电平，表示产生RISEND信号。一旦产生RISEND信号，即RISEND信号变成高电平时，M2’截止，则RISEND信号的高电平状态被保持。启动结束信号产生电路35的电路结构不局限于图7所示的具体结构，只要能够实现“在LDO稳压器的启动过程结束的时候，根据限流电路中随启动过程变化的电压产生RISEND信号，并保持该RISEND信号，RISEND信号产生的时间点与启动过程结束的时间点相对应”这一功能的电路结构均可作为本发明中的启动结束信号产生电路35。产生后RISEND信号可以被输入到差分放大电路31和/或反馈电路33中，用以对差分放大电路31和/或反馈电路33中一些器件的參数进行调整。例如，可以对输入到差分放大电路31中的外部电压源产生的基准电压Vref、反馈电路33输出的反馈电压Vfb、以及反馈电路中的加速电容的容量等进行调整。关于上述參数的调整，在第一实施例中已经给出了详细的说明，因此在此省略了对其的说明。本发明的LDO稳压器由于能够产生RISEND信号，因此，不仅能够对自身电路中某些器件參数进行调整以提高自身性能以外，而且还能够被应用于很多电路结构中，下面结合图8至图11说明ー下本发明的LDO稳压器的几种应用(I)启动电流限制在LDO稳压器启动时，有时需要特别限制LDO稳压器的启动电流。但是，对于现有技术的LDO稳压器而言，由于不知道LDO稳压器的启动结束时间，因此，在用于限制LDO稳压器的启动电流的控制电路中还需要另外设置延时电路，从而造成控制电路的结构复杂。图8 (A)显示了控制电路对现有技术的LDO稳压器的启动电流进行控制的时序图。在图8中，EN表示使LDO稳压器通电的开关信号，SHTEST表示控制电路输出的对LDO稳压器的启动电流进行限制的电流限制信号，VOUT表示LDO稳压器的输出电压。从图8中可以看出，由于不知道LDO稳压器的启动结束时间，因此，控制电路需要对输出的SHTEST信号预设例如200 μ s的延时时间，从而致使控制电路因需要另外设置延时电路而造成的结构复杂。然而，对于本发明的LDO稳压器而言，由于能够产生启动结束信号，因此当需要特别限制LDO的启动电流时，在控制电路中不需要另外设置延时电路，从而简化了控制电路。图8 (B)显示了控制电路对本发明的LDO稳压器的启动电流进行控制的时序图。从图9中可以看出，由于本发明的LDO稳压器产生了 RISEND信号，也就是说，可以知道LDO稳压器的启动结束时间，因此，控制电路不需要对输出的SHTEST信号预设延时时间，一旦产生RISEND信号，控制电路就停止对启动电流的控制。因此，在控制电路中不需要另外设置延时电路，从而简化了控制电路。(2)复合电源模块中的LDO稳压器的启动在复合电源模块中，如果采用现有技术的LDO稳压器，则当启动多个LDO稳压器时，由于不知道各个LDO稳压器的启动结束时间，因此，需要在启动时序电路中増加延时电路，从而造成启动时序电路的结构复杂，此外，多个LDO稳压器的整体启动时间也较长。图9(A)显示了多个现有技术的LDO稳压器在复合电源模块中启动的时序图。在图10中，LDOl LDOx表示LDOl LDOx稳压器的输出电压。如图10所示，由于不知道各个LDO稳压器的启动结束时间，因此，启动时序电路输出的启动时序信号需要对每个LDO稳压器的启动时间都预设延时时间，例如，对LDOl的启动时间设置50 μ s的延时时间，对LD02的启动时间设置60 μ s的延时时间，对LD03的启动时间设置50 μ s的延时时间等等。也就是说，即使LDOl在50 μ s内已经启动结束，也必须等到设置的50 μ s的延时时间过去后，才能够使LD02启动。这样，不仅造成启动时序电路的结构复杂，而且多个LDO稳压器的整体启动时间也较长。
然而，在复合电源模块中，如果采用本发明的LDO稳压器，则当启动多个LDO稳压器时，由于知道各个LDO稳压器的启动结束时间，因此，不需要在启动时序电路中増加延时电路,从而简化启动时序电路的结构,此外，也可以极大地缩短多个LDO稳压器的整体启动时间。图9(B)显示了多个本发明的LDO稳压器在复合电源模块中启动的时序图。如图11所示，由于知道各个LDO稳压器的启动结束时间，因此，启动时序电路输出的启动时序信号不需要预设延时时间，一旦LDOl启动结束就使LD02启动。这样，不仅可以简化启动时序电路的结构，而且也可以极大地缩短多个LDO稳压器的整体启动时间。虽然经过对本发明结合具体实施例进行描述，对于本技术领域的技术人员而言，根据上文的叙述后作出的许多替代、修改与变化将是显而易见。因此，当这样的替代、修改和变化落入附后的权利要求的精神和范围之内时，应该被包括在本发明中。权利要求
1.ー种低压差线性稳压器，包括差分放大电路、输出级电路、反馈电路和限流电路，其中 所述差分放大电路的正相输入端与所述反馈电路的输出端相连接，所述差分放大电路的反相输入端输入有基准电压，并且所述差分放大电路的输出端与所述输出级电路的输入端相连接；在所述输出级电路的输入端连接有所述限流电路；所述反馈电路的输入端与所述输出级电路的输出端相连接； 所述差分放大电路在所述低压差线性稳压器处于正常工作状态的情况下，通过所述反馈电路对所述输出级电路进行控制，以使所述输出级电路输出稳定的输出电压； 所述限流电路在所述低压差线性稳压器处于启动状态的情况下，对所述输出级电路进行控制，以限制所述输出级电路的输出电流； 其特征在于，所述低压差线性稳压器进一歩包括启动结束信号产生电路，所述启动结 束信号产生电路与所述差分放大电路相连接，或者与所述限流电路相连接，用于在所述低压差线性稳压器的启动过程结束的时候，根据所述差分放大电路或者所述限流电路中随所述启动过程变化的电压产生启动结束电压信号，并保持所述启动结束电压信号，所述启动结束电压信号产生的时间点与所述启动过程结束的时间点相对应。
2.如权利要求I所述的低压差线性稳压器，其特征在于，所述启动结束信号产生电路将产生的所述启动结束电压信号输入至所述反馈电路。
3.如权利要求2所述的低压差线性稳压器，其特征在于，所述反馈电路包括加速电容，所述反馈电路根据所述启动结束电压信号，对所述加速电容的容量进行调整； 当所述反馈电路接收到所述启动结束电压信号时，所述反馈电路将所述加速电容的容量从第一容量调整至第二容量； 所述第一容量的容量值小于所述第二容量的容量值。
4.如权利要求2所述的低压差线性稳压器，其特征在于，所述反馈电路根据所述启动结束电压信号，对其输出的反馈电压进行调整； 当所述反馈电路接收到所述启动结束电压信号时，所述反馈电路将所述反馈电压从第一电压调整至第二电压； 所述第一电压的电压值大于所述第二电压的电压值。
5.如权利要求I所述的低压差线性稳压器，其特征在于，所述启动结束信号产生电路将产生的所述启动结束电压信号输入至所述差分放大电路。
6.如权利要求5所述的低压差线性稳压器，其特征在于，所述差分放大电路根据所述启动结束电压信号，对输入的所述基准电压进行调整； 当所述差分放大电路接收到所述启动结束电压信号时，所述差分放大电路将所述基准电压从第一电压调整至第二电压； 所述第一电压的电压值小于所述第二电压的电压值。
7.如权利要求1-6中任一项所述的低压差线性稳压器，其特征在于，所述差分放大电路包括末级MOS场效应管，所述启动结束信号产生电路与所述差分放大电路的末级MOS场效应管的栅极相连接时，所述启动结束信号产生电路根据所述低压差线性稳压器的启动过程结束时随所述启动过程变化的所述末级MOS场效应管的栅极的电压产生所述启动结束电压信号。
8.如权利要求7所述的低压差线性稳压器，其特征在于，所述启动结束信号产生电路包括第一 MOS场效应管、第二 MOS场效应管、第三MOS场效应管、第四MOS场效应管、第五MOS场效应管、电阻、或门、与门和反向器，其中 所述第一 MOS场效应管的源极与所述第一末级MOS场效应管的栅极相连接，所述第一MOS场效应管的漏极与所述第二 MOS场效应管的漏极和所述第三MOS场效应管的栅极相连接，所述第一 MOS场效应管的栅极与所述或门的输出端相连接； 所述第二 MOS场效应管的源极与直流电源相连接，所述第二 MOS场效应管的栅极与开关信号相连接； 所述第三MOS场效应管的源极与所述第四MOS场效应管的源极相连接后，与所述直流电源相连接，所述第三MOS场效应管的漏极与所述第四MOS场效应管的漏极相连接后，与所述电阻的第一端和所述与门的第一输入端相连接； 所述第四MOS场效应管的栅极与所述反向器的输出端和所述第五MOS场效应管的栅极相连接； 所述第五MOS场效应管的源极接地，所述第五MOS场效应管的漏极与所述电阻的第二端相连接； 所述或门的第一输入端与反相开关信号相连接，所述或门的第二输入端与所述与门的输出端相连接； 所述与门的第二输入端与所述开关信号相连接，所述与门的输出端输出启动结束电压信号; 所述反向器的输入端与所述与门的输出端相连接； 所述第一、第二、第三和第四MOS场效应管为PMOS场效应管，所述第五MOS场效应管为NMOS场效应管。
9.如权利要求1-6中任一项所述的低压差线性稳压器，其特征在于，所述限流电路包括末级MOS场效应管，当所述启动结束信号产生电路与所述限流电路相连接时，所述启动结束信号产生电路根据所述低压差线性稳压器的启动过程结束时随所述启动过程变化的所述末级MOS场效应管的栅极的电压产生所述启动结束电压信号。
10.如权利要求9所述的低压差线性稳压器，其特征在于，所述启动结束信号产生电路包括第一 MOS场效应管、第二 MOS场效应管、第三MOS场效应管、第四MOS场效应管、电阻、与非门、反向器和电流源，其中 所述第一 MOS场效应管的源极与直流电源相连接，所述第一 MOS场效应管的漏极与所述电阻的第一端相连接，所述第一 MOS场效应管的栅极与反相开关信号相连接； 所述第二 MOS场效应管的源极与所述第三MOS场效应管的漏极相连接，所述第二 MOS场效应管的漏极与所述电阻的第二端和所述与非门的第一输入端相连接，所述第二 MOS场效应管的栅极与所述与非门的输出端和所述反向器的输入端相连接； 所述第三MOS场效应管的源极接地，所述第三MOS场效应管的栅极与所述第四MOS场效应管的漏极和所述电流源的第一端相连接； 所述第四MOS场效应管的源极与所述直流电源相连接，所述第四MOS场效应管的栅极与所述第二末级MOS场效应管的栅极相连接； 所述电流源的第二端接地，所述与非门的第二输入端与开关信号相连接，所述反向器的输出端输出启动结束电压信号； 所述第一和第四MOS场效应管为PMOS场效应管，所述第二和第三MOS场效应管为NMOS场效应管。
全文摘要
本发明提供了一种低压差线性稳压器，包括差分放大电路、输出级电路、反馈电路限流电路和启动结束信号产生电路，该启动结束信号产生电路与差分放大电路相连接，或者与限流电路相连接，用于在低压差线性稳压器的启动过程结束的时候，根据差分放大电路或者限流电路中随启动过程变化的电压产生启动结束信号，并保持该启动结束信号，启动结束信号产生的时间点与启动过程结束的时间点相对应，该启动结束信号为电压信号。在本发明的低压差线性稳压器中，由于能够产生启动结束信号，以准确区分低压差线性稳压器的启动状态和正常工作状态，因此能够对低压差线性稳压器中的某些器件的参数进行调整，从而提高低压差线性稳压器的性能。
文档编号G05F1/56GK102650893SQ20111005422
公开日2012年8月29日 申请日期2011年2月25日 优先权日2011年2月25日
发明者孙中元 申请人:株式会社理光