CN104777869B - 一种动态调整参考电压的快速响应的低压差线性稳压器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种动态调整参考电压的快速响应的低压差线性稳压器，包括带隙基准、运算放大器、反馈电阻串和功率管，反馈电阻串连接至运算放大器的正向输入端，反馈电阻串的一端接功率管的漏端，反馈电阻串的另一端接地，功率管的源端接VDD电源，功率管的栅端接运算放大器的输出端，还包括固定参考电压生产电路、阈值比较电路、动态参考电压生成电路和选择器，本发明解决了现有的低压差线性稳压器LDO功耗高的技术问题，本发明通过动态调整LDO的参考电压来提高LDO的响应速度，避免LDO有大的压降。
Description
技术领域
本发明涉及一种动态调整参考电压的快速响应的低压差线性稳压器LDO。
背景技术
一般LDO由带隙基准、运算放大器、反馈电阻串和功率管14管组成。反馈电阻串包括电阻R1和电阻R2；带隙基准产生用于比较的基准电压Vref；反馈电阻串决定反馈系数；运算放大器调整功率管14管的栅极电压，使反馈电压Vfb＝Vref＝Vout*R2/(R1+R2)。
所以LDO的输出电压Vout＝Vref*(R1+R2)/R2。通过增大运算放大器的静态电流Iq来提高LDO的响应速度，从而减小LDO输出的压降和过冲，并加快LDO输出电压的恢复速度。虽然这种做法能够避免LDO的输出有大的压降和大的过冲；以及加快LDO对其输出压降和大的过冲的响应速度；但是却增大了LDO的功耗。
发明内容
为了解决现有的低压差线性稳压器LDO功耗高的技术问题，本发明提供一种动态调整参考电压的快速响应的低压差线性稳压器LDO。
本发明的技术解决方案：
一种动态调整参考电压的快速响应的低压差线性稳压器，包括带隙基准10、运算放大器15、反馈电阻串17和功率管16，所述反馈电阻串17连接至运算放大器15的正向输入端，所述反馈电阻串17的一端接功率管16的漏端，所述反馈电阻串17的另一端接地，所述功率管16的源端接VDD电源，所述功率管16的栅端接运算放大器的输出端，其特殊之处在于：
还包括固定参考电压生成电路、阈值比较电路、动态参考电压生成电路和选择器，
所述固定参考电压生成电路的输入端接带隙基准10的输出端，所述固定参考电压生成电路用于产生固定的参考电压值Vref0和固定的参考电压值Vref1；
所述阈值比较电路的一个输入端接固定的参考电压值Vref0，另一个输入端接反馈电阻串17产生的反馈电压Vfb,所述阈值比较电路产生使能信号en1，使 能信号enl输入至选择器，所述动态参考电压生成电路的一个输入端接固定的参考电压值Vref1，另一个输入端接反馈电阻串17产生的反馈电压Vfb，所述动态参考电压生成电路产生动态参考电压Vref2，并输入至选择器的输入端，所述选择器的输入端还接固定的参考电压值Vref1，所述选择器输出基准电压Vref至运算放大器15的负向输入端；
其中Vref1>Vref0，△V＝(Vref1-Vref0)*(R1+R2)/R2；
当Vout0-Vout>△V时，阈值比较电路输出的使能信号en1从低变为高；
Vout0为设定的稳压器输出电压的目标值，Vout为稳压器实际输出值；
当使能信号en1为高时，选择器选择动态参考电压Vref2作为基准电压Vref输出；当使能信号en1为低时，选择器选择固定参考电压vref1作为基准电压Vref输出。
上述动态参考电压生成电路包括ADC和DAC，ADC的输出端接固定的参考电压值Vref1和反馈电压Vfb，所述ADC将固定的参考电压值Vref1和反馈电压Vfb进行比较产生数字code，并发送给DAC；所述DAC根据数字code值将数字信号转换为模拟信号动态参考电压Vref2。
上述选择器包括反相器、开关S1和开关S2，使能信号en1控制开关S2的开合，使能信号en1经过反相器控制开关S1的开合，所述开关S1控制固定的参考电压值Vref1的输出，所述开关S2控制动态参考电压Vref2的输出。
固定参考电压生成电路包括第二运算放大器111、MOS管112和第二反馈电阻串113，所述第一反馈电阻串113包括依次串联的电阻R3、电阻R4、电阻R5和电阻R6，所述电阻R3的另一端接MOS管112的漏端，所述电阻R6的另一端接地，所述第二运算放大器111的负向输入端接带隙基准的输出端，所述第二运算放大器的正向输入端接第二反馈电阻串输出的第二反馈电压Vfb2，所述第二运算放大器111的输出端接MOS管112的栅端，所述电阻R3和电阻R4之间输出固定的参考电压值Vref1，所述电阻R4、电阻R5之间输出固定的参考电压值Vref0。
输入到运放15的基准电压Vref是根据LDO的输出电压的值动态变化的。
本发明所具有的优点：
1、本发明通过动态调整LDO的参考电压来提高LDO的响应速度，避免 LDO有大的压降。
2、没有增加运算放大器的功耗。在运算放大器较低Iq的情况下，LDO获得了较快的响应速度。
附图说明
图1为现有的稳压器的结构示意图；
图2为本发明稳压器LDO电路结构图；
图3为本发明选择器的一种实现方式示意图；
图4为本发明固定参考电压生成电路的一种实现方式示意图；
图5为本发明动态参考电压生成电路的一种实现方式示意图。
具体实施方式
如图2所示，本发明在原来的基础上面增加了20部分电路。20部分电路包括一个固定参考电压生成电路、一个阈值比较电路、一个动态参考电压生成电路和一个选择器。反馈电阻串17连接至运算放大器15的正向输入端，所述反馈电阻串17的一端接功率管16的漏端，所述反馈电阻串17的另一端接地，功率管16的源端接VDD电源，功率管16的栅端接运算放大器的输出端，固定参考电压生成电路的输入端接带隙基准10的输出端，固定参考电压生成电路用于产生固定的参考电压值Vref0和固定的参考电压值Vref1；阈值比较电路的一个输入端接固定的参考电压值Vref0，另一个输入端接反馈电阻串17产生的反馈电压Vfb,所述阈值比较电路产生使能信号en1，使能信号en1输入至选择器，动态参考电压生成电路的一个输入端接固定的参考电压值Vref1，另一个输入端接反馈电阻串17产生的反馈电压Vfb，动态参考电压生成电路产生动态参考电压Vref2，并输入至选择器的输入端，选择器的输入端还接固定的参考电压值Vref1，选择器输出基准电压Vref至运算放大器15的负向输入端；其中Vref1>Vref0，△V＝(Vref1-Vref0)*(R1+R2)/R2；当Vout0-Vout>△V时，阈值比较电路输出的使能信号en1从低变为高；Vout0为设定的稳压器输出电压的目标值，Vout为稳压器实际输出值；当使能信号en1为高时，开关S2导通，选择器选择动态参考电压Vref2作为基准电压Vref输出；当使能信号en1为低时，开关S1导通，选择器选择固定参考电压vref1作为基准电压Vref输出。
阈值比较电路可以由一个比较器实现。选择器可以由图3所示实现。选择 器包括反相器、开关S1和开关S2，使能信号en1控制开关S2的开合，使能信号en1经过反相器控制开关S1的开合，开关S1控制固定的参考电压值Vref1的输出，所述开关S2控制动态参考电压Vref2的输出。
如图4所示，固定参考电压生成电路包括第二运算放大器111、MOS管112和第二反馈电阻串113，第一反馈电阻串113包括依次串联的电阻R3、电阻R4、电阻R5和电阻R6，电阻R3的另一端接MOS管112的漏端，电阻R6的另一端接地，第二运算放大器111的负向输入端接带隙基准的输出端，第二运算放大器的正向输入端接第二反馈电阻串输出的第二反馈电压Vfb2，第二运算放大器111的输出端接MOS管112的栅端，电阻R3和电阻R4之间输出固定的参考电压值Vref1，电阻R4、电阻R5之间输出固定的参考电压值Vref0。电阻R5和电阻R6之间输出第二反馈电压Vfb2。
如图5所示，动态参考电压生成电路包括ADC和DAC，ADC的输出端接固定的参考电压值Vref1和反馈电压Vfb，ADC将固定的参考电压值Vref1和反馈电压Vfb进行比较产生数字code，并发送DAC；所述DAC根据数字code值将数字信号转换为模拟信号动态参考电压Vref2。
固定参考电压生成电路生成两个固定的参考电压值，分别为Vref0和Vref1，Vref1>Vref0；(Vref1-Vref0)*(R1+R2)/R2＝△V；△V就是设定的阈值。假设LDO的输出电压的目标值为Vout0，当Vout0-Vout>△V时，阈值比较器的输出信号en1从低变为高；en1为低时，选择器选择固定参考电压Vref1作为运算放大器15的输入；en1为高时，选择器选择动态参考电压Vref2作为运算放大器15的输入；动态参考电压生成电路13根据输入电压vfb的大小来生成一个动态的参考电压Vref2，vfb越低，生成的参考电压Vref2越大。
如果输出电压Vout的压降比较大，en1就变为高，选择器选择动态参考电压Vref2作为运放的输入。Vout的压降越大，运放的输入Vref2就越大，LDO环路的响应速度就越快，从而减小LDO的输出压降，并加快了LDO的响应速度。
Claims (5)
1.一种动态调整参考电压的快速响应的低压差线性稳压器，包括带隙基准(10)、运算放大器(15)、反馈电阻串(17)和功率管(16)，所述反馈电阻串(17)连接至运算放大器(15)的正向输入端，所述反馈电阻串(17)的一端接功率管(16)的漏端，所述反馈电阻串(17)的另一端接地，所述功率管(16)的源端接VDD电源，所述功率管(16)的栅端接运算放大器的输出端，反馈电阻串(17)包括依次连接的电阻R1和电阻R2，其特征在于：
还包括固定参考电压生成电路、阈值比较电路、动态参考电压生成电路和选择器，
所述固定参考电压生成电路的输入端接带隙基准(10)的输出端，所述固定参考电压生成电路用于产生固定的参考电压值Vref0和固定的参考电压值Vref1；
所述阈值比较电路的一个输入端接固定的参考电压值Vref0，另一个输入端接反馈电阻串(17)产生的反馈电压Vfb,所述阈值比较电路产生使能信号en1，使能信号enl输入至选择器，所述动态参考电压生成电路的一个输入端接固定的参考电压值Vref1，另一个输入端接反馈电阻串(17)产生的反馈电压Vfb，所述动态参考电压生成电路产生动态参考电压Vref2，并输入至选择器的输入端，所述选择器的输入端还接固定的参考电压值Vref1，所述选择器输出基准电压Vref至运算放大器(15)的负向输入端；
其中Vref1>Vref0，△V＝(Vref1-Vref0)*(R1+R2)/R2；
当Vout0-Vout>△V时，阈值比较电路输出的使能信号en1从低变为高；
Vout0为设定的稳压器输出电压的目标值，Vout为稳压器实际输出值；
当使能信号en1为高时，选择器选择动态参考电压Vref2作为基准电压Vref输出；当使能信号en1为低时，选择器选择固定参考电压vref1作为基准电压Vref输出。
2.根据权利要求1所述的动态调整参考电压的快速响应的低压差线性稳压器，其特征在于：所述动态参考电压生成电路包括ADC和DAC，ADC的输出端接固定的参考电压值Vref1和反馈电压Vfb，所述ADC将固定的参考电压值Vref1和反馈电压Vfb进行比较产生数字code，并发送给DAC；所述DAC根据 数字code值将数字信号转换为模拟信号动态参考电压Vref2。
3.根据权利要求1或2所述的动态调整参考电压的快速响应的低压差线性稳压器，其特征在于：所述选择器包括反相器、开关S1和开关S2，使能信号en1控制开关S2的开合，使能信号en1经过反相器控制开关S1的开合，所述开关S1控制固定的参考电压值Vref1的输出，所述开关S2控制动态参考电压Vref2的输出。
4.根据权利要求3所述的动态调整参考电压的快速响应的低压差线性稳压器，其特征在于：固定参考电压生成电路包括第二运算放大器(111)、MOS管(112)和第二反馈电阻串(113)，所述第二反馈电阻串(113)包括依次串联的电阻R3、电阻R4、电阻R5和电阻R6，所述电阻R3的另一端接MOS管(112)的漏端，所述电阻R6的另一端接地，所述第二运算放大器(111)的负向输入端接带隙基准的输出端，所述第二运算放大器的正向输入端接第二反馈电阻串输出的第二反馈电压Vfb2，所述第二运算放大器(111)的输出端接MOS管(112)的栅端，所述电阻R3和电阻R4之间输出固定的参考电压值Vref1，所述电阻R4、电阻R5之间输出固定的参考电压值Vref0。
5.根据权利要求4所述的动态调整参考电压的快速响应的低压差线性稳压器，其特征在于：输入到运算放大器(15)的基准电压Vref是根据LDO的输出电压的值动态变化的。
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