[发明专利]一种带斜坡启动电路的低压差线性稳压器

说明书

技术领域

本发明属于低压差线性稳压器(LDO)技术领域，具体涉及一种带斜坡启动电路的LDO。

背景技术

近年来，随着通讯、计算机以及消费电子等行业的快速发展，人们对电子产品的需求日益增大，这也带动了相关集成电路芯片的产业发展。在电子产品中，尤其在手机、数码相机、掌上电脑等便携式电子产品当中，为了提高电源效率、延长电池寿命，往往需要电源管理芯片对电池提供电压进行调理；并且电源电压的稳定与否对电路的性能影响巨大。LDO是一种能够提供稳定电压，并具有高能量效率的电源管理器件，在许多场合中有广泛的应用。

图1(a)为常见LDO结构图，由控制电路、功率管M_p、反馈电阻R1和R2、负载电容C_o以及负载电阻R_L。LDO在上电时，V_DD的上升速度较快，通常在us量级，甚至有可能更快。此时LDO环路尚未正常工作，控制电路还处于上电过程。然而功率管Mp的尺寸非常大，导致其栅极寄生电容也较大，上电过程中需要对Mp栅极寄生电容C_PG充电，因此Mp栅极电压V_PG上升速度较慢。

由上所述，Mp的源极上升速度快，栅极上升速度慢，而Mp的尺寸又非常大，这样会导致在上电启动的过程中，Mp将会出现非常大的电流脉冲，称之为浪涌电流，如图1(b)所示，远远超过芯片的承受能力。若长此以往，将会影响芯片的使用寿命。并且，在一些应用场合当中，V_DD由USB系统供电，如电脑的USB接口给手持设备进行充电。在这些应用场合当中，如果LDO上电时对V_DD抽取过大的电流，超出USB供电系统的额定电流，将有可能导致供电系统发生错误重启，甚至出现故障。因此，避免上电启动时LDO出现的大电流脉冲变得尤为重要。一般会在应用中加入所谓“软启动”电路，对LDO的上电过程进行保护。

现有的软启动技术有几种，一是采用片外电阻电容等器件，使输出电压缓慢上升，保证不会有浪涌电流的出现，如图2所示，文献[1]Soft-Start Circuits for LDO Linear Regulators,Texas Instruments Inc.,Dallas,TX,2003.White Paper.[Online].Available:http://focus.ti.com/lit/an/slyt096/slyt096.pdf中提供了使用片外元件进行软启动；二是采用片内控制电路实现软启动，如图3(a)所示，文献[2]M.Al-Shyoukh and L.Hoi,ACompact Ramp-Based Soft-Start Circuit for Voltage Regulators,Circuits and Systems II:Express Briefs,IEEE Transactions on,vol.56,pp.535-539,2009，误差放大器的Vref端电压以斜坡的方式缓慢上升，输出电压也将以斜坡的方式缓慢上升。在使能EN信号有效之后，也不会出现大的浪涌电流。

但是这几种方法都有缺点，第一种方法因为使用了大量的片外元器件，会增加电子产品的成本和体积；第二种方法只保证了EN信号有效之后，没有浪涌电流的出现，但是在VDD上电的时候，仍然有可能出现浪涌电流；因为在VDD上电速度极快时(如百纳秒量级)，M_p的栅极电压比源极电压上升速度慢，会使得LDO流过很大的脉冲电流，如图3(b)所示。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种带斜坡启动电路的LDO，本发明LDO在上电启动时能有效的防止出现浪涌电流，并且其消耗的电流非常低。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种带斜坡启动电路的低压差线性稳压器，其包括启动电路和稳压器主电路；

启动电路，一方面用于产生两路斜坡使能信号EN和EN_b，作为稳压器主电路使能端的输入信号，另一方用于输出电压信号Vro作为稳压器主电路的输入，所述电压信号Vro斜坡上升，最终稳定在一电压值。启动电路的输入端Vri与基准电压源输出V_BG相连，启动电路的使能端Start_up直接与直流电源VDD相连，也可以用一控制信号单独控制。

启动电路包括第一启动子电路和第二启动子电路；

第一启动子电路，用于产生两路斜坡使能信号EN和EN_b；所述第一启动子电路包含三个反相器、三个施密特触发器、四个电容、两个斜坡上升单元和两个斜坡下降单元；