一种LDO线性稳压器的防倒灌保护电路的制作方法

本发明涉ldo线性稳压器，尤其是一种ldo线性稳压器的防倒灌保护电路。

背景技术

ldo线性稳压器由于具备结构简单、成本低廉、低噪声、低功耗及较小封装尺寸能突出优点，在便携式电子设备中得到了广泛的运用。

传统ldo如图1所示，外围元器件由输入电容cin，输出电容cout，负载电阻rl组成，芯片内部包括使能控制电路en、基准电压vr产生电路、误差放大器ea、限流电路currentlimit和反馈电阻rf1、rf2。ldo工作原理是：输入使能en信号控制整体电路是否工作，输出电压经反馈电阻rf1、rf2分压采样输入误差放大器ea的反向端，与误差放大器ea的同相端基准电压vr比较误差放大后输出与限流电路currentlimit输出同时控制调节功率pmos管mp的栅极电位，调节控制使fb电位与基准vr相等，同时控制输出电流不超出限定值，防止pmos功率管损坏同时，控制输出电压vout。

传统型ldo的功率pmos源极与衬底连接vin方式如图1所示，功率pmos管mp衬底与漏极之间寄生体二极管dio负向端连接vin，正向端连接vout，由于传统型ldo应用与降压情况，一般情况vin大于vout，功率pmos管衬底与漏极之间寄生体二极管dio处于反向偏置，不影响ldo的正常工作，但随着集成电路的高速发展和ldo广泛应用，负载端存在多电源供电选择，使vout电位大于ldo供电电源vin电位和在应用中存在vin短接到地或悬空情况，使得功率pmos管衬底与漏之间寄生体二极管dio处于正向偏置，损耗电流同时可能造成功率pmos管mp永久性损坏，这时就存在ldo功率pmos管mp防倒灌问题需要解决。

技术实现要素：

为解决传统ldo无防倒灌的问题，本发明提供一种ldo线性稳压器的防倒灌保护电路，提高ldo应用可靠性，防止在ldo各种应用情况下的损坏。

为实现以上目的，本发明采用的技术方案是：一种ldo线性稳压器的防倒灌保护电路，ldo线性稳压器包括外围元器件输入电容cin，输出电容cout及负载电阻rl，芯片内部包括使能控制电路en、基准电压vr、误差放大器ea、限流电路currentlimit、功率pmos管mp以及反馈电阻rf1和rf2，ldo线性稳压器的输出vout经反馈电阻rf1、rf2分压后得到采样电压fb连接至误差放大器ea的反向输入端，误差放大器ea的同相输入端连接基准电压vr，限流电路currentlimit的输入连接功率pmos管mp的漏极，误差放大器ea的输出pg与限流电路currentlimit的输出同时连接功率pmos管mp的栅极，以控制调节功率pmos管mp的栅极电位，使采样电压fb的电位与基准电压vr的电位相等，从而控制ldo线性稳压器的输出vout；

其特征在于：设置防倒灌电路reversepro和防倒灌nmos管mn，防止输出端vout电流倒灌至输入端vin端；防倒灌电路reversepro连接在ldo线性稳压器的输入端vin即功率pmos管mp的源极、输出端vout即功率pmos管mp的漏极和功率pmos管mp的衬底bo之间，防倒灌nmos管mn的漏、源极连接在反馈电阻rf2与接地端之间，防倒灌电路reversepro比较输入端vin电位与输出端vout电位，使功率pmos管mp的衬底bo切换选择连接vin与vout之间的最高电位，打破功率pmos管mp的衬底bo与漏极之间固定寄生的二极管效应，防倒灌电路reversepro的输出逻辑信号v_control连接防倒灌nmos管mn的栅极，控制除使能控制电路en及反馈电阻rf1和rf2构成的反馈电路之外的其它芯片内部电路在输出vout的电位大于输入vin的电位时关闭，使输出vout与输入vin之间就不会存在因为功率pmos管mp的寄生正偏置二极管效应产生的倒灌电流现象，有效防止损耗及功率pmos管mp的损坏。

所述防倒灌电路reversepro电路包括nmos管n1、n2、n3、n5、n6、nd0和nd4，pmos管p1、p2、p3、p4、p5和p6；nmos管n1的源极和衬底、nmos管n2的源极和衬底、nmos管n3的源极和衬底、nmos管n6的源极和衬底以及nmos管nd4的栅极、源极和衬底均接地，nmos管n1的栅极和漏极连接nmos管n2的栅极和nmos管n3的栅极以及nmos管nd0的源极和栅极，nmos管nd0的衬底接地，nmos管nd0的漏极连接pmos管p1的源极和衬底并连接ldo线性稳压器的输出vout，pmos管p1的漏极和栅极连接nmos管n2的漏极和pmos管p2的栅极，pmos管p2的源极和衬底连接ldo线性稳压器的输入vin，pmos管p2的漏极连接nmos管n3的漏极、nmos管n5的栅极以及pmos管p3的栅极，pmos管p3的源极和衬底连接pmos管p4的源极和衬底并连接pmos管mp的衬底bo，pmos管p3的漏极连接nmos管n5的漏极、pmos管p4的栅极和nmos管n6的栅极以及pmos管p6的栅极，nmos管n5的源极连接nmos管nd4的漏极，nmos管n5的衬底连接nmos管nd4的源极和衬底并接地，pmos管p4的漏极连接nmos管n6的漏极和pmos管p5的栅极并作为防倒灌电路reversepro的输出逻辑信号v_control，pmos管p5的衬底和源极连接pmos管p6的衬低和源极并连接功率pmos管mp的衬底bo，pmos管p5的漏极连接ldo线性稳压器的输出vout即功率pmos管mp的漏极，pmos管p6的漏极连接ldo线性稳压器的输入vin即功率pmos管mp的源极。

所述nmos管nd0和nd4为耗尽型nmos管。

本发明具有如下优点及有益效果：解除了ldo功率pmos管mp在vout与vin端固定寄生的正向二极管影响，防止vout电流倒灌vin端，有效提高ldo应用可靠性，防止pmos管mp的损坏。

附图说明

图1是现有技术ldo线性稳压器；

图2是本发明带有防倒灌功能的ldo线性稳压器；

图3图2防倒灌功能电路等效图；

图4图2中防倒灌电路的一种实施电路。

具体实施方式

如图2所示，本发明在图1现有技术基础上，设置了防倒灌电路reversepro和防倒灌nmos管mn，防止输出端vout电流倒灌至输入端vin端。防倒灌电路reversepro连接在ldo线性稳压器的输入端vin即功率pmos管mp的源极、输出端vout即功率pmos管mp的漏极和功率pmos管mp的衬底bo之间，防倒灌nmos管mn的漏、源极连接在反馈电阻rf2与接地端之间，防倒灌电路reversepro比较输入端vin电位与输出端vout电位，使功率pmos管mp的衬底bo电位切换选择连接vin与vout之间的最高电位，打破功率pmos管mp的衬底bo与漏极之间固定寄生的二极管效应，防倒灌电路reversepro的输出逻辑信号v_control连接防倒灌nmos管mn的栅极，控制除使能控制电路en及反馈电阻rf1和rf2构成的反馈电路之外的其它芯片内部电路在输出vout的电位大于输入vin的电位时关闭，使输出vout与输入vin之间就不会存在因为功率pmos管mp的寄生正偏置二极管效应产生的倒灌电流现象，有效防止损耗及功率pmos管mp的损坏。

图3是防倒灌电路(reversepro)的等效图，工作原理为：输出逻辑信号v_control控制功率pmos管mp的衬底bo选择vin与vout中最高电位，bo＝max{vin，vout}，当vin>vout时，bo＝vin，此时功率pmos管mp的体寄生二极管为dio2处于反偏置状态，不影响ldo正常工作；当vin<vout时，此时功率pmos管mp的体寄生二极管为dio1同样处于反偏置状态，此时功率pmos管mp关断，vout与vin之间就不会存在因为寄生正偏置二极管效应产生的倒灌电流现象，可有效防止损耗及功率pmos管mp损坏。

图4是图2的一种实施电路。防倒灌电路reversepro电路包括nmos管n1、n2、n3、n5、n6、nd0和nd4，pmos管p1、p2、p3、p4、p5和p6；nmos管n1的源极和衬底、nmos管n2的源极和衬底、nmos管n3的源极和衬底、nmos管n6的源极和衬底以及nmos管nd4的栅极、源极和衬底均接地，nmos管n1的栅极和漏极连接nmos管n2的栅极和nmos管n3的栅极以及nmos管nd0的源极和栅极，nmos管nd0的衬底接地，nmos管nd0的漏极连接pmos管p1的源极和衬底并连接ldo线性稳压器的输出vout，pmos管p1的漏极和栅极连接nmos管n2的漏极和pmos管p2的栅极，pmos管p2的源极和衬底连接ldo线性稳压器的输入vin，pmos管p2的漏极连接nmos管n3的漏极、nmos管n5的栅极以及pmos管p3的栅极，pmos管p3的源极和衬底连接pmos管p4的源极和衬底并连接pmos管mp的衬底bo，pmos管p3的漏极连接nmos管n5的漏极、pmos管p4的栅极和nmos管n6的栅极以及pmos管p6的栅极，nmos管n5的源极连接nmos管nd4的漏极，nmos管n5的衬底连接nmos管nd4的源极和衬底并接地，pmos管p4的漏极连接nmos管n6的漏极和pmos管p5的栅极并作为防倒灌电路reversepro的输出逻辑信号v_control，pmos管p5的衬底和源极连接pmos管p6的衬低和源极并连接功率pmos管mp的衬底bo，pmos管p5的漏极连接ldo线性稳压器的输出vout即功率pmos管mp的漏极，pmos管p6的漏极连接ldo线性稳压器的输入vin即功率pmos管mp的源极。防倒灌nmos管mn的漏极连接反馈电阻rf2与rf1的非串联端，nmos管mn的源极和衬底接地，nmos管mn的栅极连接v_control。

耗尽型nmos管nd0提供偏置电流给pmos管p1、p2和nmos管n2、n3组成的比较电路，ldo的输出vout电位与输入vin电位通过pmos管p1、p2和nmos管n1、n3组成比较电路进行比较，当vout>vin时，v_vontrol输出低信号，控制pmos管p5导通，pmos管p6关断，功率pmos管mp衬底电位bo与vout相等，当vout<vin时，v_vontrol输出高信号，控制pmos管p5关断，pmos管p6导通，功率pmos管mp衬底电位bo与vin相等。