專利名稱：一種帶短路保護(hù)的可變輸出線性穩(wěn)壓器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種電源電路，特別是涉及一種穩(wěn)壓電源電路。
背景技術(shù)：
隨著VLSI的不斷發(fā)展，開關(guān)電源芯片的集成得到了迅猛的發(fā)展，并廣泛應(yīng) 用于各種設(shè)備中，尤其是便攜式電子產(chǎn)品，諸如手機(jī)、MP3、 PDA、 PMP、 DSC等。
低壓差線性穩(wěn)壓器(Low Dropout linear Regulator, LDO)是電源IC中的一 個(gè)重要分支，和DC/DC變換器相比，它具有紋波小、成本低和靜態(tài)電流小及無 需電感的優(yōu)點(diǎn)，是便攜式產(chǎn)品的首選供電系統(tǒng)之一。
在全球掀l^節(jié)能熱潮的今天，降低待機(jī)能耗是人們首要關(guān)注的問題，對(duì)于 一些設(shè)備而言，當(dāng)設(shè)備處于空閑狀態(tài)時(shí)，只要給設(shè)備一個(gè)能夠維持狀態(tài)的電壓 即可，這樣可以減小電源損耗，延長(zhǎng)便攜式產(chǎn)品中電池的使用壽命，然而現(xiàn)有 的很多穩(wěn)壓電源只能固定地輸出一個(gè)電壓值作為電路正常工作時(shí)的電壓，當(dāng)電 路處于空閑狀態(tài)時(shí)，電源電壓并沒有相應(yīng)降低，從而導(dǎo)致大量的電能被損耗。
在2006年12月6日公開的中國發(fā)明專利申請(qǐng)CN 1873576A中披露了一種 高電源紋波抑制比的低壓差線性穩(wěn)壓器，如附圖1所示，通過在誤差放大器和 驅(qū)動(dòng)緩沖級(jí)之間增加一個(gè)用于增強(qiáng)電源紋波抑制比的低增益級(jí)，從而消除了由 于電源紋波引起的通路PMOS晶體管柵源電壓的變化，提高了通路PMOS晶體 管中電流的穩(wěn)定性，進(jìn)而提高了抗電源噪聲的能力。但是，所述電路中只能輸 出一個(gè)電壓值，并不能根據(jù)電路的忙閑提供相應(yīng)的電壓，導(dǎo)致電路空閑時(shí)損失 大量的電能。
另外，在實(shí)際中經(jīng)常會(huì)遇到因誤操作引起暫時(shí)的短路現(xiàn)象，如果系統(tǒng)中不 設(shè)置任何保護(hù)電路，嚴(yán)重的情況下會(huì)導(dǎo)致電路被燒毀。現(xiàn)有技術(shù)中解決的辦法 是在功率管一端串聯(lián)一個(gè)電阻，通過檢測(cè)電阻上的壓降，當(dāng)壓降大于一個(gè)閾值 時(shí)，功率管關(guān)斷，如附圖2所示，或者將圖2中比較器改為一個(gè)NPN三級(jí)管和 一個(gè)二極管，.然而，所述兩種短路保護(hù)電路均在電路中串聯(lián)電阻，由于電阻一 直處于工作狀態(tài)，因此會(huì)消耗一定的電能，降低電源效率。發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本實(shí)用新型所要解決的問題是提供一種輸 出電壓可變的線性穩(wěn)壓器，且所述穩(wěn)壓器帶輸出短路保護(hù)。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型公開了如下的技術(shù)方案， 一種帶短路保護(hù) 的可變輸出線性穩(wěn)壓器，包括
一誤差放大器201，該誤差放大器201的一個(gè)輸入端連接至一參考電壓源 Vref，另一個(gè)輸入端連接至反饋電阻Rl與R2之間；
一低增益級(jí)202，連接于誤差放大器201的輸出端和輸出功率管MP的柵極 之間；
一頻率補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)203，連接在誤差放大器201的輸出端和輸出功率管MP的 漏極之間；
一輸出功率管MP和反饋電阻R1、 R2串行連接至地； 所述穩(wěn)壓器還進(jìn)一步包括:
一短路保護(hù)電路204，該短路保護(hù)電路204的兩輸入端分別與參考電壓源 V^和電路輸出端V。ut相連，輸出端與所述輸出功率管MP的柵極相連；
一輸出電壓調(diào)整模塊205，該模塊連接在該穩(wěn)壓器電路的輸出端V。ut與地之間。
所述短路保護(hù)電路204包括PMOS管Ml 、 M2、 M3、 M4及NMOS管M5 和M6以及電阻R和電流源I1;
所述PMOS管Ml、 M2與電流源II串行連接至地，其中Ml管柵極與所述 輸出電壓V。ut相連，M2管柵極與所述輸出功率管MP的柵極相連，NMOS管 M5與電流源II并聯(lián)且柵漏極相連后再與NMOS管M6鏡像連接，其中，NMOS 管M6與PMOS管M4和電阻R串行連接至地，M4管的柵極與參考電壓Vref 相連，PMOS管M3串聯(lián)在電源Vin和所述輸出功率管柵極之間，其柵極與PMOS 管M4的源極相連。
所述輸出電壓調(diào)整模塊205包括電阻R21、 R22、 R23和NMOS管M21、 M22、 M23，所述三個(gè)NMOS管的柵極分別接到三個(gè)寄存器的輸出端regl、 reg2、 reg3 o
所述寄存^l輸出端regl、 reg2、 reg3的值可以通過寄存器配置。 所述低增益級(jí)202的增益為l。
本實(shí)用新型的有益效果在于本實(shí)用新型所述的一種帶短路保護(hù)的低壓差 線性穩(wěn)壓器能夠根據(jù)需要輸出可變的電壓值，從而使電路在正常工作時(shí)和空閑 時(shí)的電壓區(qū)分開來，降低功耗，且輸出的電壓可以根據(jù)寄存器配置，可以適應(yīng)不同系統(tǒng)的需要；同時(shí)，該穩(wěn)壓器電路增加了輸出保護(hù)電路，使電路更穩(wěn)定， 防止電源因短路而損害。


圖1為本實(shí)用新型背景技術(shù)中所引用已公布專利的原理框圖。 圖2為現(xiàn)有技術(shù)中一種短路保護(hù)電路結(jié)構(gòu)圖。
圖3為本實(shí)用新型具體實(shí)施方式
中帶短路保護(hù)的可變輸出線性穩(wěn)壓器的電路簡(jiǎn) 圖。
圖4為本實(shí)用新型具體實(shí)施方式
中輸出短路保護(hù)的電路圖。
具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型具體實(shí)施方式
作進(jìn)一步說明，但不應(yīng)以此限制 本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
附圖3為本實(shí)用新型一種帶輸出短路保護(hù)的可變輸出線性穩(wěn)壓器，所述穩(wěn) 壓器包括誤差放大器201 、低增益級(jí)202、頻率補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)203、短路保護(hù)電路204、 輸出電壓調(diào)整模塊205、以及輸出功率管MP和反饋電阻R1和R2。
所述誤差放大器201為現(xiàn)有技術(shù)中普通的誤差放大器，其一個(gè)輸入端連接 至一參考電壓源V^，另一個(gè)輸入端連接至反饋電阻網(wǎng)絡(luò)R1和R2之間，誤差 放大器201通過放大該反饋電壓和參考電壓Vref的差值從而生成一個(gè)表示輸出電 壓與標(biāo)稱值之差的誤差信號(hào)，將該誤差信號(hào)連接至低增益級(jí)202，本實(shí)施例中取 其增益為1，所述低增益級(jí)202對(duì)誤差信號(hào)進(jìn)行處理后用于控制輸出功率管MP 的柵極電壓Vp。
所述輸出功率管MP的輸出漏端連接至短路保護(hù)電路的一端，柵極連接至 短路保護(hù)電路的另一端，可以起到當(dāng)輸出短路時(shí)保護(hù)輸出功率管的作用。 所述頻率補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)203與現(xiàn)有技術(shù)中所采用的電路基本相同。 所述輸出電壓調(diào)整模塊205包括電阻R21、 R22、 R23和NMOS管M21、 M22、 M23。所述三個(gè)NMOS管M21、 M22和M23的柵極分別接到三個(gè)寄存器 輸出端regl、 reg2、 reg3，由寄存器的配置值控制NMOS管的開關(guān)，控制接入 電路中的電阻個(gè)數(shù)，從而控制輸出電壓值。當(dāng)電路正常工作時(shí)，將三個(gè)寄存器 regl、 reg2、 reg3均配置為1，則電阻R21、 R22、 R23均被NMOS管短路，對(duì) 電路輸出電壓不產(chǎn)生分壓影響；當(dāng)電路處于空閑狀態(tài)時(shí)，系統(tǒng)可以根據(jù)不同的 輸出電壓需要配置三個(gè)寄存器的值，從而控制接入電路的分壓電阻，得到電路 所需的輸出電壓值。附圖4為本實(shí)用新型所述短路保護(hù)電路204的電路圖，所述短路保護(hù)電路 204由四個(gè)PMOS管Ml、 M2、 M3、 M4及兩個(gè)NMOS管M5和M6及電阻R
組成，其中V。UT為電路輸出端，Vp為輸出功率管MP的柵極電壓，Vw為與附
圖3中一致的基準(zhǔn)電壓源。PMOS管Ml實(shí)現(xiàn)將采樣的輸出電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為電流 信號(hào)，PMOS管M5和PMOS管M6組成電流鏡像結(jié)構(gòu)用于把PMOS管M5的 電流鏡像至PMOS管M6,電阻R將電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)，進(jìn)而控制輸出 功率管MP的柵極電壓。
當(dāng)穩(wěn)壓器正常工作時(shí)，六個(gè)晶體管都工作在截止區(qū)，電阻R上的壓降為零， PMOS管M3的柵極電壓為電源電壓，則M3管截止，M3管的漏端電壓對(duì)圖3 中輸出功率管MP的柵極沒有影響。
由于電路中難免會(huì)因?yàn)檎`操作等出現(xiàn)各種與電源或地短接的情況，本實(shí)用 新型所述線形穩(wěn)壓器中，如果當(dāng)輸出端與地端短接時(shí)，則出現(xiàn)短路情況，即VOTT 值很低，此時(shí)由于電路的大負(fù)載效應(yīng)，輸出功率管的柵極電壓Vp迅速下降到接 近零電平，PMOS管M2導(dǎo)通，接著PMOS管Ml導(dǎo)通，支路電流突然增加， 通過由NMOS管M5和NMOS管M6組成的電流鏡像結(jié)構(gòu)，可以把所述支路電 流鏡像至NMOS管M6所在的支路，由于NMOS管M6的導(dǎo)通，PMOS管M4 也進(jìn)入導(dǎo)通狀態(tài)，則NMOS管M6鏡像的電流將流過電阻R，在電阻R上產(chǎn)生 一個(gè)很大的壓降，從而使NMOS管M3的柵電壓降低，NMOS管M3導(dǎo)通，把 附圖3中的輸出功率管MP的柵電壓Vp.拉高，使輸出功傘管MP進(jìn)入截至狀態(tài)， 從而起到保護(hù)輸出功率管的作用。
權(quán)利要求1、一種帶短路保護(hù)的可變輸出線性穩(wěn)壓器，包括一誤差放大器(201)，該誤差放大器(201)的一個(gè)輸入端連接至一參考電壓源Vref，另一個(gè)輸入端連接至反饋電阻R1與R2之間；一低增益級(jí)(202)，連接于誤差放大器(201)的輸出端和輸出功率管MP的柵極之間；一頻率補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)(203)，連接在誤差放大器(201)的輸出端和輸出功率管MP的漏極之間；一輸出功率管MP和反饋電阻R1、R2串行連接至地；其特征在于，所述穩(wěn)壓器還進(jìn)一步包括一短路保護(hù)電路(204)，該短路保護(hù)電路(204)的兩輸入端分別與參考電壓源Vref和電路輸出端Vout相連，輸出端與所述輸出功率管MP的柵極相連；一輸出電壓調(diào)整模塊(205)，該模塊連接在該穩(wěn)壓器電路的輸出端Vout與地之間。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種帶短路保護(hù)的可變輸出線性穩(wěn)壓器，其特征 在于，所述短路保護(hù)電路(204)包括PMOS管Ml、 M2、 M3、 M4及NMOS 管M5和M6以及電阻R和電流源I1;所述PMOS管Ml、 M2與電流源II串行連接至地，其中Ml管柵極與所述 輸出電壓V。ut.相連，M2管柵極與所述輸出功率管MP的柵極相連，NMOS管 M5與電流源II并聯(lián)且柵漏極相連后再與NMOS管M6鏡像連接，其中，NMOS 管M6與PMOS管M4和電阻R串行連接至地，M4管的柵極與參考電壓Vref 相連，PMOS管M3串聯(lián)在電源Vin和所述輸出功率管柵極之間，其柵極與PMOS 管M4的源極相連。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種帶短路保護(hù)的可變輸出線性穩(wěn)壓器，'其特征 在于，所述輸出電壓調(diào)整模塊(205)包括電阻R21、 R22、 R23和NMOS管 M21、M22、M23，所述三個(gè)NMOS管的柵極分別接到三個(gè)寄存器的輸出端regl、 reg2、 reg3。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種帶短路保護(hù)的可變lr出線性穩(wěn)壓器，其特征在于，所述寄存器輸出端regl、 reg2、 reg3的值可以通過寄存器配置。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種帶短路保護(hù)的可變輸出線性穩(wěn)壓器，其特征 在于，所述低增益級(jí)(202)的增益為1。.
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種帶短路保護(hù)的可變輸出線性穩(wěn)壓器，包括誤差放大器、低增益級(jí)、頻率補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)、輸出功率管，反饋電阻網(wǎng)絡(luò)，以及短路保護(hù)電路。該穩(wěn)壓器通過將輸出電壓與參考電壓的不斷比較，經(jīng)誤差放大器放大比較后的差值，從而控制儲(chǔ)能元件的充放電，逼近所需的輸出電壓，且該穩(wěn)壓器的輸出部分增加了輸出電壓調(diào)整模塊，可根據(jù)電路的狀態(tài)調(diào)整輸出電壓的大小，使電路在正常工作時(shí)和空閑時(shí)的電壓區(qū)分開來，降低功耗，且可以適應(yīng)不同的系統(tǒng)需要；同時(shí)，該穩(wěn)壓器電路增加了輸出保護(hù)電路，可以起到當(dāng)輸出短路時(shí)保護(hù)輸出功率管的作用，從而使電路更加穩(wěn)定，防止電源因短路而損害。
文檔編號(hào)G05F1/56GK201152948SQ20082009209
公開日2008年11月19日 申請(qǐng)日期2008年2月3日 優(yōu)先權(quán)日2008年2月3日
發(fā)明者劉敬波, 吳玉強(qiáng), 常軍鋒, 嶺 石, 胡江鳴 申請(qǐng)人:深圳艾科創(chuàng)新微電子有限公司