阅读说明：本技术 一种运用于ldo的省电省面积的软启动电路 (Apply to soft start circuit of power saving province area of LDO ) 是由 刘安伟 施冠良 郑文豪 朱纯莹 于 2020-12-28 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种运用于LDO的省电省面积的软启动电路,包括第一电流源、第二电流源、第一MOS管、第二MOS管、第三MOS管和电容；第一电流源的一端、第一MOS管的漏极、第二MOS管的栅极连接于第一节点；第二电流源的一端、第二MOS管的漏极、第三MOS管的栅极和电容的一端电连接于第二节点；电容的另一端、第一MOS管和第二MOS管的源极均接地；第一MOS管的栅极接收启动信号EA-ST；第三MOS管的源极和漏极分别与第四MOS管的源极和漏极电连接；第四MOS管位于LDO的误差放大器中,且第四MOS管的栅极引出作为误差放大器的正向输入端以接收参考电压信号。本发明不需使用复杂的控制电路,只要使用较少组件即可达成输出软启动之功能。(The invention discloses a power-saving and area-saving soft start circuit applied to an LDO (low dropout regulator), which comprises a first current source, a second current source, a first MOS (metal oxide semiconductor) transistor, a second MOS transistor, a third MOS transistor and a capacitor, wherein the first current source is connected with the first MOS transistor; one end of the first current source, the drain electrode of the first MOS tube and the grid electrode of the second MOS tube are connected to the first node; one end of a second current source, the drain electrode of the second MOS tube, the grid electrode of the third MOS tube and one end of the capacitor are electrically connected to a second node; the other end of the capacitor and the source electrodes of the first MOS tube and the second MOS tube are all grounded; a grid electrode of the first MOS tube receives a starting signal EA _ ST; the source electrode and the drain electrode of the third MOS tube are respectively and electrically connected with the source electrode and the drain electrode of the fourth MOS tube; the fourth MOS tube is positioned in an error amplifier of the LDO, and a grid electrode of the fourth MOS tube is led out to be used as a positive input end of the error amplifier to receive a reference voltage signal. The present invention can achieve the function of soft start of output by using fewer components without using a complicated control circuit.)

一种运用于LDO的省电省面积的软启动电路

技术领域

本发明涉及电子电路，尤其涉及一种运用于LDO(Low Dropout regulator，低压差线性稳压器)的省电省面积的软启动电路。

背景技术

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。一般的LDO regulator在外部电源加入初期会产生很大的电流，加上对负载的瞬间输出，会造成所谓“峰值电流(Peakcurrent)”产生，可能会因为组件的耐受度降低而造成损坏，造成启动过冲，此时LDO输出端的电压随时间的变化关系如图1所示。

发明内容

发明目的：为克服现有技术中的问题，本发明一方面旨在提供一种运用于LDO的省电省面积的软启动电路。另一方面，本发明提供一种包括上述软启动电路的LDO。

技术方案：一方面，本发明公开了一种运用于LDO的省电省面积的软启动电路。该软启动电路包括：第一电流源、第二电流源、第一MOS管、第二MOS管、第三MOS管和电容；第一电流源的一端、第一MOS管的漏极、第二MOS管的栅极连接于第一节点；第二电流源的一端、第二MOS管的漏极、第三MOS管的栅极和电容的一端电连接于第二节点；电容的另一端、第一MOS管和第二MOS管的源极均接地；第一MOS管的栅极接收启动信号EA_ST；第三MOS管的源极和漏极分别与第四MOS管的源极和漏极电连接；所述第四MOS管位于所述LDO的误差放大器中，且所述第四MOS管的栅极引出作为所述误差放大器的正向输入端以接收参考电压信号。

进一步地，所述第一MOS管和第二MOS管均为NMOS管；所述第三MOS管和第四MOS管均为PMOS管。

进一步地，第一电流源和第二电流源各自包括两个串联的PMOS管，且两个串联的PMOS管的栅极分别接收第一偏置电压和第二偏置电压；所述第一电流源和第二电流源各自包括的两个串联的PMOS管中，远离所述第一MOS管和第二MOS管的PMOS管的源极与外部电源电连接。

进一步地，所述启动信号和所述参考电压信号均来自带隙基准电压电路。

另一方面，本发明公开了一种包括上述软启动电路的LDO。所述LDO还包括误差放大器、频率补偿电路、功率管、第一反馈电阻和第二反馈电阻；所述误差放大器的输出端经由所述频率补偿电路与所述功率管的栅极电连接；所述功率管的源极接外部电源，漏极经由串联的第一反馈电阻和第二反馈电阻接地；所述误差放大器的负向输入端与第一反馈电阻和第二反馈电阻的连接点电连接。

进一步地，所述误差放大器包括：所述第四MOS管、第五MOS管、第六MOS管、第七MOS管和第三电流源；第四MOS管和第五MOS管的源极与所述第三电流源电连接；所述第四MOS管的漏极与第六MOS管的漏极和栅极以及第七MOS管的栅极电连接；所述第五MOS的漏极与所述第七MOS管的漏极电连接；第六MOS管和第七MOS管的源极均接地；所述第五MOS管栅极引出作为所述误差放大器的所述负向输入端。

进一步地，第四MOS管和第五MOS管均为PMOS管；第六MOS管和第七MOS管均为NMOS管；所述功率管为P型功率管。

有益效果：本发明与现有技术相比，具有以下优点：

(1)不需使用复杂的控制电路，只要使用三个MOS管M1～M3、两个电流源I1和I2以及一个电容MCST，即可达成输出软启动(即抑制启动过冲)之功能，因此所用的电路元件少，能够为整个芯片节省面积，并减少电力消耗；

(2)适用于各种LDO电路，兼容性好。

附图说明

图1是现有LDO出现启动过冲时LDO的输出端电压随时间的变化关系图；

图2是本发明一个实施例中包括软启动电路的LDO的结构示意图；

图3是本发明一个实施例中LDO的输出端电压随时间的变化关系图。

具体实施方式

本实施例将介绍包括省电省面积的软启动电路的LDO，其具体电路图如图2所示。

如图2，该LDO包括软启动电路、误差放大器、频率补偿电路、功率管MPO、第一反馈电阻RF1和第二反馈电阻RF2。其中，软启动电路与误差放大器相连。误差放大器的输出端经由频率补偿电路与功率管MPO的栅极电连接。功率管MPO的源极接外部电源VCC，漏极经由串联的第一反馈电阻RF1和第二反馈电阻RF2接地GND。误差放大器的负向输入端与第一反馈电阻RF1和第二反馈电阻RF2的连接点电连接。该功率管为P型功率管。

下面来具体介绍一下软启动电路。

软启动电路包括：第一电流源I1、第二电流源I2、第一MOS管M1、第二MOS管M2、第三MOS管M3和电容MCST。第一电流源I1的一端、第一MOS管M1的漏极、第二MOS管M2的栅极连接于第一节点。第二电流源I2的一端、第二MOS管M2的漏极、第三MOS管M3的栅极和电容MCST的一端电连接于第二节点。电容MCST的另一端、第一MOS管M1和第二MOS管M2的源极均接地GND。第一MOS管M1的栅极接收启动信号EA_ST。其中，第一MOS管和第二MOS管均为PMOS管；第三MOS管和第四MOS管均为NMOS管。

第一电流源I1包括两个串联的PMOS管P11和P12，第二电流源I2包括两个串联的PMOS管P21和P22。P11和P21的栅极分别接收第一偏置电压VB1，P12和P22的栅极分别接收第二偏置电压VB2。远离第一MOS管M1的P11和远离第二MOS管M2的P21的源极与外部电源VCC电连接。

误差放大器包括：第四MOS管M4、第五MOS管M5、第六MOS管M6、第七MOS管M7和第三电流源I3。第四MOS管M4和第五MOS管M5的源极与第三电流源I3电连接。第四MOS管M4的漏极与第六MOS管M6的漏极和栅极以及第七MOS管M7的栅极电连接。第五MOS管M5的漏极与第七MOS管M7的漏极电连接。第六MOS管M6和第七MOS管M7的源极均接地。第四MOS管M4的栅极引出作为误差放大器的正向输入端以接收参考电压信号Vref。第五MOS管M5的栅极引出作为误差放大器的负向输入端，以与第一反馈电阻RF1和第二反馈电阻RF2的连接点电连接。其中，第四MOS管M4和第五MOS管M5均为PMOS管。第六MOS管M6和第七MOS管M7均为NMOS管。第三电流源I3与第一和第二电流源类似，也包括两个串联的PMOS晶体管P31和P32。P31和P32的栅极分别接第一偏置电压VB1和第二偏置电压VB2。

软启动电路与误差放大器连接时，是将软启动电路中第三MOS管M3的源极和漏极分别与第四MOS管M4的源极和漏极电连接。软启动电路接收的启动信号EA_ST和误差放大器接收的参考电压信号Vref均来自带隙基准电压电路。带隙基准电压电路为现有技术，其可以大致简化为电流源和与电流源串联的多个电阻，EA_ST和Vref分别自不同的电阻连接点处引出，通常EA_ST对应的电压要大于Vref对应的电压，因为本实施例中，EA_ST是接NMOS管M1的栅极，Vref是接PMOS管M4的栅极。

频率补偿电路可以采用现有技术，一般的LDO中都有，在此不再详细展开介绍。

工作原理：当外部电源VCC初始快速上电时，启动信号EA_ST初始为0，第二MOS管M2的栅极处EA_SD点的电位为1，M2开启，使得第三MOS管M3的栅极电位为0，进而可以得知在外部电源VCC快速上电时，M3为完全导通状态，第四MOS管M4被短路，使得功率管MPO的栅极输入高电平，导致MPO完全关闭。因此，在外部初始电源VCC快速上电时，LDO的输出VOUT为0。当经过一小段时间后，EA_ST为改为1，使得M2的栅极处EA_SD点的电位变为0，M2关闭，此时由第二电流源I2产生的小电流会对MOS电容MCST缓慢充电，使得第三MOS管M3的栅极电压会缓慢到达VCC电位而将M3完全关闭，功率管MPO的栅极电位也会缓慢的由VCC降到实际工作的正常电位，从而使得功率管MPO缓慢地开启，也就使得LDO的输出VOUT缓慢的上升达到输出电压软启动的功能，如图3所示。

对比图1和图3可知，通过本发明的上述实施例可以实现输出软启动(即抑制启动过冲)之功能。同时，因为上述实施例只要使用三个MOS管M1～M3、两个电流源I1和I2以及一个电容MCST即可，不需使用复杂的控制电路，因此所用的电路元件少，能够为整个芯片节省面积，并减少电力消耗。

除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式，凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围内。