[发明专利]一种低压差线性稳压器及其控制电路

说明书

本申请公开了一种低压差线性稳压器及其控制电路，控制电路包括误差放大器、折返式限流保护电路、下冲抑制电路以及输出检测电路，折返式限流保护电路用于限制功率晶体管的输出电流和短路保护，下冲抑制电路用于在输出电压下冲时将功率晶体管的控制端拉低，其中，输出检测电路用于在启动阶段判断输出电压是否上升至预设电压值，并在输出电压上升至预设电压值之前关闭折返式限流保护电路的折返特性和下冲抑制电路，可以避免电路启动过程中折返式限流保护电路和下冲抑制电路的误动作影响电路的正常启动，提高了电路的带载启动能力。

技术领域

本发明涉及线性调整器技术领域，更具体地，涉及一种低压差线性稳压器及其控制电路。

背景技术

低压差线性稳压器(Low Dropout Regulator，LDO)是将不稳定的输入电压转换为可调节的直流输出电压，以便于作为其它系统的供电电源。由于线性稳压器具有结构简单、静态功耗小、输出电压纹波小等特点，因此线性稳压器常被用于移动消费类电子设备芯片的片内电源管理。

图1和图2分别示出了根据现有技术的低压差线性稳压器的封装示意图和电路示意图。如图1所示，现有的低压差线性稳压器包括输入管脚IN、使能管脚EN、输出管脚OUT和接地管脚GND。输入管脚IN与电源电压VCC连接，使能管脚EN用于接收使能信号，输出管脚OUT用于向后级负载提供输出电压Vout。当使能管脚EN为高电平时，低压差线性稳压器正常工作，当使能管脚EN为低电平时，低压差线性稳压器关断，输出管脚OUT被下拉至地。

进一步的，如图2所示，低压差线性稳压器100包括功率晶体管Mpout和误差放大器110。功率晶体管Mpout用于根据电源端提供的电源电压VCC向后级负载提供输出电压Vout。误差放大器110用于将采样输出电压Vout得到的反馈电压VFB与一参考电压VREF进行比较，以获得二者之间的误差信号，并根据二者之间的误差信号调整功率晶体管Mpout的源漏压降，从而稳定输出电压Vout。

在低压差线性稳压器的实际使用过程中，可能会遇到热插拔、后级负载等效阻值突然变小或输出端对地短路等事件，受到环路响应速度的限制，在这些事件发生时会导致芯片的输出端电压出现较大的过冲或者下冲尖峰，且由于存在过载和短路等异常的情况，所以低压差线性稳压器可能存在输出电流长时间超过设定值的状态，导致芯片发热严重，加速器件老化，严重时还会引发火灾等安全问题。所以现有的大电流开关的低压差线性稳压器都会包括限流保护电路，用来限制输出电流的突然增大，达到恒流限流的目的，并保护芯片内部的大尺寸功率晶体管和上游电源。然而，发生恒流限流时，电路中的工作电流仍然很大，长时间的大电流工作，不仅会消耗过多的功率，而且会因为发热等问题大大减少芯片的寿命。所以通常采用带折返特性的限流保护电路来进行短路保护。限流保护电路的折返特性就是在电路过载时，将输出电压的变化反馈回限流保护电路，根据输出电压反馈调节限流保护的翻转阈值，最终将负载短路时电路的输出电流限制在一个较小的值上，从而实现短路时减小芯片功耗和保护电路的功能。

现有的带折返式限流保护电路的低压差线性稳压器具有以下问题：若后级负载稍大于限流保护电路折返特性时的限流值，在电路上电过程中，由于此时输出电压Vout较低，限流保护电路会误认为此时发生负载短路，将功率晶体管Mpout的控制端电压Vgate钳位于一定数值，导致电路无法正常启动。