阅读说明：本技术 一种用于ldo动态电流补偿的控制电路 (Control circuit for compensating LDO dynamic current ) 是由 杨红伟 吴建刚 于 2019-10-11 设计创作，主要内容包括：本发明揭示了一种用于LDO动态电流补偿的控制电路,由稳定输入偏压单元和自主释放输入偏压单元相接构成,其中稳定输入偏压单元包括与输入电流源IFB串联分压的电阻R1、电阻R2以及由电阻R3、MOS管MN1、MN3相接构成的RC滤波链路；电阻R1的一端连接输入电流源IFB,电阻R1的另一端接入MOS管MN1的栅极并与电阻R2相串联,电阻R2的另一端通过电阻R3串联接入MOS管MN1的源极,且MOS管MN1的漏极接入MN3的栅极并定点为输入偏置电压VBN；自主释放输入偏压单元包括MOS管NM2和比较器comp。应用本发明的控制电路,其结构简单,通过优化控制实现了对瞬间动态补偿大电流的限制和滤波,从而稳定输入偏置电压的响应节奏,并在负载电流降低后得以即时释放该偏置电压并隔离电流补偿。(The invention discloses a control circuit for LDO dynamic current compensation, which is formed by connecting a stable input bias unit and an automatic release input bias unit, wherein the stable input bias unit comprises a resistor R1 and a resistor R2 which are connected with an input current source IFB in series for voltage division, and an RC filter link formed by connecting a resistor R3, a MOS (metal oxide semiconductor) tube MN1 and an MN 3; one end of the resistor R1 is connected with an input current source IFB, the other end of the resistor R1 is connected to the gate of the MOS transistor MN1 and is connected in series with the resistor R2, the other end of the resistor R2 is connected in series with the source of the MOS transistor MN1 through a resistor R3, and the drain of the MOS transistor MN1 is connected to the gate of the MOS transistor MN3 and is fixed as an input bias voltage VBN; the autonomous release input bias unit includes a MOS transistor NM2 and a comparator comp. The control circuit has simple structure, realizes the limitation and filtering of the instantaneous dynamic compensation large current through optimized control, thereby stabilizing the response rhythm of the input bias voltage, and immediately releasing the bias voltage and isolating the current compensation after the load current is reduced.)

一种用于LDO动态电流补偿的控制电路

技术领域

本发明涉及一种LDO性能优化的电路设计，尤其涉及一种LDO应对负载电流增幅下需要动态电流补偿的控制电路。

背景技术

LDO即low dropout regulator，是一种低压差线性稳压器，这是相对于传统的线性稳压器来说的。传统的线性稳压器，如78XX系列的芯片都要求输入电压要比输出电压至少高出2V~3V，否则就不能正常工作。但是在一些情况下，这样的条件显然是太苛刻了，如5V转3.3V，输入与输出之间的压差只有1.7v，显然这是不满足传统线性稳压器的工作条件的。针对这种情况，芯片制造商们才研发出了LDO类的电压转换芯片。

LDO是一种线性稳压器，使用在其饱和区域内运行的晶体管或场效应管（FET），从应用的输入电压中减去超额的电压，产生经过调节的输出电压。所谓压降电压，是指稳压器将输出电压维持在其额定值上下100mV之内所需的输入电压与输出电压差额的最小值。正输出电压的LDO（低压降）稳压器通常使用功率晶体管（也称为传递设备）作为PNP。这种晶体管允许饱和，所以稳压器可以有一个非常低的压降电压，通常为200mV左右；与之相比，使用NPN复合电源晶体管的传统线性稳压器的压降为2V左右。负输出LDO使用NPN作为它的传递设备，其运行模式与正输出LDO的PNP设备类似。

当LDO负载电流上升到一定程度，往往需要增加环路、利用动态补偿电流来提高LDO电路的输出性能。而由于动态补偿电流的波动性，易于导致输入偏置电压VBN稳定性较差，进而影响LDO输出。同样的，对于动态补偿电流的滤波调制，常规电容、电阻通常占用较大的芯片体积，为集成电路的微化设计造成了困扰。

发明内容

本发明的目的旨在提出一种用于LDO动态电流补偿的控制电路，避免电流瞬间响应对LDO输出的影响。

本发明实现上述目的的技术解决方案是，一种用于LDO动态电流补偿的控制电路，具有动态补偿的输入电流源IFB，其特征在于所述控制电路由稳定输入偏压单元和自主释放输入偏压单元相接构成，其中稳定输入偏压单元包括与输入电流源IFB串联分压的电阻R1、电阻R2以及由电阻R3、MOS管MN1、MN3相接构成的RC滤波链路；自主释放输入偏压单元包括MOS管NM2和比较器comp。

进一步地，用于负载电流陡增下的稳定输入偏压单元中，电阻R1的一端连接输入电流源IFB，电阻R1的另一端接入MOS管MN1的栅极并与电阻R2相串联，电阻R2的另一端通过电阻R3串联接入MOS管MN1的源极，且MOS管MN1的漏极接入MN3的栅极并定点为输入偏置电压VBN。

更进一步地，所述稳定输入偏压单元中接设有用于钳位电压VB的MOS管MNB，且MOS管MNB的源极接地、栅极和漏极共联于电阻R2、R3之间，电阻R3另一端定点偏压VBD。

更进一步地，所述稳定输入偏压单元中电阻R3、MOS管MN1导通电阻之和等效为RC滤波链路的电阻R，MOS管MN3的栅极电容等效为RC滤波链路的电容C。

进一步地，所述自主释放输入偏压单元中MOS管MN2与MN1分别共源相接、共漏相接，且MOS管MN2的栅极接比较器comp输出，比较器comp的一个输入端与MOS管MN2和MN1的共源极相接，另一个输入端通过失调电压Vos与MOS管MN2和MN1的共漏极相接。

应用本发明用于LDO动态电流补偿的控制电路，具备突出的实质性特点和显著的进步性：该电路结构简单，通过优化控制实现了对瞬间动态补偿大电流的限制和滤波，从而稳定输入偏置电压的响应节奏，在负载电流降低后得以即时释放该偏置电压并隔离电流补偿。并且，采用MOS管相接构成RC滤波链路，降低了工艺难度的同时能有效节省芯片面积，缩小成品尺寸。

附图说明

图1是本发明用于LDO动态电流补偿的控制电路的结构示意图。

具体实施方式

以下便结合实施例附图，对本发明的具体实施方式作进一步的详述，以使本发明技术方案更易于理解、掌握，从而对本发明的保护范围做出更为清晰的界定。

本发明设计者针对现有LDO负载电流一定程度升高下需要环路动态补偿时控制方面较薄弱，POWER MOS的栅极在负载电流降低后受环路钳制而难以释放的问题，综合多年从事本行业之经验，创新提出了一种动态电流补偿的控制电路，致力于在优化芯片面积的前提下提升栅极控制能力。

为更具象化地理解，如图1所示的本发明用于LDO动态电流补偿的控制电路的结构示意图可见。该LDO所增加的环路具有动态补偿的输入电流源IFB，即负载反馈电流的等效输入源。而为了稳定偏置电压VBN，作为该控制电路改良的具体特点， 其按功能区分由稳定输入偏压单元和自主释放输入偏压单元相接构成，其中稳定输入偏压单元包括与输入电流源IFB串联分压的电阻R1、电阻R2以及由电阻R3、MOS管MN1、MN3相接构成的RC滤波链路；自主释放输入偏压单元包括MOS管NM2和比较器comp。

通常LDO工作于稳定状态下，负载电流也相对地保持为定值。而当负载电流因故发生陡增时，输入电流源IBF也瞬间变得很大，为了避免大电流造成LDO性能下降，需要稳定偏置电压VBN。对此，控制电路提供了稳定输入偏压单元，采用串联电阻实现降压，并采用RC滤波来稳定VBN。其中电阻R1的一端连接输入电流源IFB，电阻R1的另一端接入MOS管MN1的栅极并与电阻R2相串联，电阻R2的另一端通过电阻R3串联接入MOS管MN1的源极，且MOS管MN1的漏极接入MN3的栅极并定点为输入偏置电压VBN。一方面，电阻R1、R2的分压实现了MOS管MN1栅极电压的压降控制，提供了偏置电压VBN稳定的一方面作用，而电阻R3与MOS管MN1的导通电阻之和等效为RC滤波链路的电阻R，即R=（R3+Ron（MN1））; 而MOS管MN3的栅极电容Cg（MN3）则等效为RC滤波链路的电容C。由此，偏置电压VBN将得以有效地控制稳定性。

作为进一步的优化设计，该稳定输入偏压单元中接设有用于钳位电压VB的MOS管MNB，且MOS管MNB的源极接地、栅极和漏极共联于电阻R2、R3之间，电阻R3另一端定点偏压VBD，即MOS管MN1、MN2的共源极点。

当然，除了针对IFB瞬间变得很大对LDO性能影响的应对措施外，当负载电流降低后还需要保障该偏置电压VBN得以快速释放，避免进一步影响LDO的输出性能。上述自主释放输入偏压单元中MOS管MN2与MN1分别共源相接、共漏相接，且MOS管MN2的栅极接比较器comp输出，比较器comp的一个输入端与MOS管MN2和MN1的共源极（即定点偏压VBD）相接，另一个输入端通过失调电压Vos与MOS管MN2和MN1的共漏极相接。由此，可以使用比较器comp比较VBN、VBD两个偏压，且当VBN＞VBD+Vos时，MOS管MN2栅极瞬间被拉高，从而得以将偏置电压VBN释放。

综上结合图示的实施例详述，应用本发明的动态电流补偿的控制电路设计，具备突出的实质性特点和显著的进步性：该电路结构简单，通过优化控制实现了对瞬间动态补偿大电流的限制和滤波，从而稳定输入偏置电压的响应节奏，在负载电流降低后得以即时释放该偏置电压并隔离电流补偿。并且，采用MOS管相接构成RC滤波链路，降低了工艺难度的同时能有效节省芯片面积，缩小成品尺寸。

以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内进行修改或者等同变换，均应包含在本发明的保护范围之内。