适用于LDO动态负载响应的高精度评估方法及电路与流程

适用于ldo动态负载响应的高精度评估方法及电路
技术领域
1.本发明涉及一种测试方法及电路，尤其是一种适用于ldo动态负载响应的高精度评估方法及电路。


背景技术：

2.ldo(线性稳压器)是目前市场上应用规模极大的电源管理电路，其核心参数中有一项动态负载响应。对于ldo的动态负载响应，一般需要通过测试方式得到。目前，针对ldo的动态负载响应，缺少实用性强、可靠性高以及可测性好的测试方法，难以满足生产中的测试需求。


技术实现要素：

3.本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种适用于ldo动态负载响应的高精度评估方法及电路，其能有效实现对ldo的动态负载响应测试，测试过程可控，提高测试的效率以及可靠性。
4.按照本发明提供的技术方案，所述ldo动态负载响应测试用测试方法，包括待测试的ldo电路以及与所述待测试ldo电路输出端适配连接的测试负载电路，还包括与所述测试负载电路适配连接的负载动态切换控制电路，通过负载动态切换控制电路能使得通过测试负载电路加载到待测试ldo电路输出端的负载状态处于轻载状态与重载状态循环切换过程中，直至测量得到所述待测试ldo电路的动态负载响应。
5.所述测试负载电路包括与待测试ldo电路输出端连接的负载电容c1、电阻r1以及电阻r2，其中，负载电容c1的一端、电阻r1的一端以及电阻r2的一端与待测试ldo电路的输出端连接，负载电容c1的另一端以及电阻r1的另一端接地，电阻r2的另一端与负载动态切换控制电路适配连接，电阻r1的阻值大于电阻r2的阻值。
6.所述负载动态切换控制电路包括与电阻r2适配连接的有源功率开关k1以及用于控制有源功率开关k1开关状态的功率开关状态控制电路；
7.有源功率开关k1的一端与电阻r2连接，有源功率开关k1的另一端接地，有源功率开关k1的控制端与功率开关状态控制电路连接；
8.所述功率开关状态控制电路包括储能单元、能对储能单元充电的储能单元充电回路、用于对储能单元放大的储能单元放电回路以及用于控制对储能单元充放电状态的充放电切换电路；
9.通过充放电切换电路使得储能单元充电回路对储能单元充电时，在充电过程中，随着储能单元的电压逐步上升，能驱动有源功率开关k1的逐渐导通；储能单元处于充满状态时，利用储能单元的电压能使得有源功率开关k1保持最大导通状态；
10.通过充放电切换电路使得储能单元放电回路对储能单元放电时，在放电过程中，随着储能单元的电压逐步下降，能驱动有源功率开关k1的逐渐关断；储能单元处于放电结束状态时，有源功率开关k1处于完全关断状态。
11.所述储能单元充电回路包括充电单向开关以及与所述充电单向开关适配连接的限流充电电路，限流充电电路通过充电单向开关与储能单元的充电端连接，在储能单元处于充满状态时，限流充电电路停止通过充电单向开关对储能单元的充电状态，通过充放电切换电路能控制充电单向开关的导通状态；
12.所述限流充电电路包括恒流源i1，所述恒流源i1的输出端与pmos管p1的源极端连接，pmos管p1的栅极端接收储能单元的充满状态反馈信号，pmos管p1的漏极端与nmos管n1的栅极端、nmos管n1的漏极端以及nmos管n2的栅极端连接，nmos管n1的源极端以及nmos管n2的源极端接地；
13.nmos管n2的漏极端与pmos管p2的漏极端、pmos管p2的栅极端以及pmos管p3的栅极端连接，pmos管p2的源极端、pmos管p3的源极端以及恒流源i1的电源端均电源电压vdd连接；pmos管p3的漏极端通过充电单向开关能与储能单元电连接。
14.所述储能单元放电回路包括放电单向开关以及与所述放电单向开关适配连接的限流放电电路，限流放电电路通过放电单向开关与储能单元的放电端连接，储能单元放电结束时，限流放电电路停止对储能单元的放电，通过充放电切换电路能控制放电单向开关的导通状态；
15.所述限流放电电路包括能与放电单向开关适配连接的nmos管n5，nmos管n5的漏极端与放电单向开关连接，nmos管n5的的栅极端与nmos管n4的栅极端以及nmos管n4的漏极端连接，nmos管n5的源极端以及nmos管n4的源极端均接地，nmos管n4的漏极端还与pmos管p5的漏极端连接；
16.pmos管p5的源极端与pmos管p4的源极端连接，pmos管p5的栅极端与pmos管p4的栅极端、pmos管p4的漏极端以及nmos管n3的漏极端连接，nmos管n3的源极端通过恒流源i2接地，nmos管n3的栅极端接收储能单元的释放结束反馈信号。
17.所述充放电切换电路包括pwm信号发生器。
18.一种ldo动态负载响应测试用测试电路，包括待测试的ldo电路以及与所述待测试ldo电路输出端适配连接的测试负载电路，还包括与所述测试负载电路适配连接的负载动态切换控制电路，通过负载动态切换控制电路能使得通过测试负载电路加载到待测试ldo电路输出端的负载状态处于轻载状态与重载状态循环切换过程中，直至测量得到所述待测试ldo电路的动态负载响应。
19.所述测试负载电路包括与待测试ldo电路输出端连接的负载电容c1、电阻r1以及电阻r2，其中，负载电容c1的一端、电阻r1的一端以及电阻r2的一端与待测试ldo电路的输出端连接，负载电容c1的另一端以及电阻r1的另一端接地，电阻r2的另一端与负载动态切换控制电路适配连接，电阻r1的阻值大于电阻r2的阻值。
20.所述负载动态切换控制电路包括与电阻r2适配连接的有源功率开关k1以及用于控制有源功率开关k1开关状态的功率开关状态控制电路；
21.有源功率开关k1的一端与电阻r2连接，有源功率开关k1的另一端接地，有源功率开关k1的控制端与功率开关状态控制电路连接；
22.所述功率开关状态控制电路包括储能单元、能对储能单元充电的储能单元充电回路、用于对储能单元放大的储能单元放电回路以及用于控制对储能单元充放电状态的充放电切换电路；
23.通过充放电切换电路使得储能单元充电回路对储能单元充电时，在充电过程中，随着储能单元的电压逐步上升，能驱动有源功率开关k1的逐渐导通；储能单元处于充满状态时，利用储能单元的电压能使得有源功率开关k1保持最大导通状态；
24.通过充放电切换电路使得储能单元放电回路对储能单元放电时，在放电过程中，随着储能单元的电压逐步下降，能驱动有源功率开关k1的逐渐关断；储能单元处于放电结束状态时，有源功率开关k1处于完全关断状态。
25.所述储能单元充电回路包括充电单向开关以及与所述充电单向开关适配连接的限流充电电路，限流充电电路通过充电单向开关与储能单元的充电端连接，在储能单元处于充满状态时，限流充电电路停止通过充电单向开关对储能单元的充电状态，通过充放电切换电路能控制充电单向开关的导通状态；
26.所述储能单元放电回路包括放电单向开关以及与所述放电单向开关适配连接的限流放电电路，限流放电电路通过放电单向开关与储能单元的放电端连接，储能单元放电结束时，限流放电电路停止对储能单元的放电，通过充放电切换电路能控制放电单向开关的导通状态。
27.本发明的优点：在待测试ldo电路的输出端连接到测试负载电路，通过负载动态切换控制电路能使得通过测试负载电路加载到待测试ldo电路输出端的负载状态处于轻载状态与重载状态循环切换过程中，直至测量得到所述待测试ldo电路的动态负载响应，即能有效实现对ldo的动态负载响应测试，测试过程可控，提高测试的效率以及可靠性。
附图说明
28.图1为本发明的原理框图。
29.图2为本发明的工作时序图。
30.图3为本发明限流充电电路的电路原理图。
31.图4为本发明限流放电电路的电路原理图。
32.附图标记说明：1
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待测试ldo电路、2
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充放电切换电路、3
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充电单向开关、4
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限流充电电路、5
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限流放电电路、6
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放电单向开关、7
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储能单元以及8
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负载动态切换控制电路。
具体实施方式
33.下面结合具体附图和实施例对本发明作进一步说明。
34.为了能有效实现对ldo的动态负载响应测试，提高测试的效率与可控性，本发明包括待测试的ldo电路1以及与所述待测试ldo电路1输出端适配连接的测试负载电路，还包括与所述测试负载电路适配连接的负载动态切换控制电路8，通过负载动态切换控制电路8能使得通过测试负载电路加载到待测试ldo电路1输出端的负载状态处于轻载状态与重载状态循环切换过程中，直至测量得到所述待测试ldo电路1的动态负载响应。
35.具体地，待测试ldo电路1具体可以采用现有常用的ldo电路形式，具体为本技术领域人员所熟知，此处不再赘述。待测试ldo电路1的输出端与测试负载电路，通过测试负载电路能提供待测试ldo电路1所需的负载需求。本发明实施例中，测试负载电路还与负载动态切换控制电路8连接，通过负载动态切换控制电路8能对测试负载电路的负载大小进行调节与切换，从而能使得加载到待测试ldo电路1的负载状态为轻载状态或重载状态，通过待测
试ldo电路1输出端负载状态的切换循环，能测量得到所述待测试ldo电路1的动态负载响应。待测试ldo电路1的动态负载响应，具体指所述待测试ldo电路1在特定的重载状态和设定的响应的时间内，根据输出波形得到相应的电压纹波和响应时间；其中，电压纹波越小，响应时间越短，则ldo电路1的性能越好。
36.具体实施时，待测试ldo电路1输出端负载状态的循环，具体是指待测试ldo电路1输出端的负载状态在轻载状态
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重载状态
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轻载状态
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重载状态间切换循环，所述轻载状态、重载状态的具体情况与待测试ldo电路1相关，具体为本技术领域人员所熟知，此处不再赘述。循环测试时，通过周期性的重载状态的接入或者断开，通过与ldo电路1适配的测量设备，能够得到相应的波形，由上述说明可知，根据得到的波形，能确相应的响应时间和纹波电压等；其中，测量设备具体现有常用可测量动态负载响应的设备，具体为本技术领域人员所熟知，此处不再赘述。
37.如图1所示，所述测试负载电路包括与待测试ldo电路1输出端连接的负载电容c1、电阻r1以及电阻r2，其中，负载电容c1的一端、电阻r1的一端以及电阻r2的一端与待测试ldo电路1的输出端连接，负载电容c1的另一端以及电阻r1的另一端接地，电阻r2的另一端与负载动态切换控制电路8适配连接，电阻r1的阻值大于电阻r2的阻值。
38.本发明实施例中，负载电容c1的具体情况可以根据需要选择，电阻r1一般选择阻值较大的电阻，电阻r2选择阻值较小的功率电阻，通过动态负载切换控制电路8能选择电阻r2是否接入待测试ldo电路1的输出端。当电阻r2接入待测试ldo电路1的输出端时，则测试负载电路能形成重载状态，而当电阻r2未接入待测试ldo电路1的输出端时，则测试负载电路能形成轻载状态。
39.进一步地，所述负载动态切换控制电路8包括与电阻r2适配连接的有源功率开关k1以及用于控制有源功率开关k1开关状态的功率开关状态控制电路；
40.有源功率开关k1的一端与电阻r2连接，有源功率开关k1的另一端接地，有源功率开关k1的控制端与功率开关状态控制电路连接；
41.所述功率开关状态控制电路包括储能单元7、能对储能单元7充电的储能单元充电回路、用于对储能单元7放大的储能单元放电回路以及用于控制对储能单元7充放电状态的充放电切换电路2；
42.通过充放电切换电路2使得储能单元充电回路对储能单元7充电时，在充电过程中，随着储能单元7的电压逐步上升，能驱动有源功率开关k1的逐渐导通；储能单元7处于充满状态时，利用储能单元7的电压能使得有源功率开关k1保持最大导通状态；
43.通过充放电切换电路2使得储能单元放电回路对储能单元7放电时，在放电过程中，随着储能单元7的电压逐步下降，能驱动有源功率开关k1的逐渐关断；储能单元7处于放电结束状态时，有源功率开关k1处于完全关断状态。
44.本发明实施例中，负载动态切换控制电路8包括有源功率开关k1，电阻r2通过有源功率开关k1适配连接，有源功率开关k1的导通状态或关断状态由功率开关状态控制电路控制。当有源功率开关k1处于导通状态时，电阻r2通过有源功率开关k1接地，此时，电阻r2能接入待测试ldo电路1的输出端，当有源功率开关k1处于关断状态时，则电阻r2处于悬空状态，电阻r2无法接入待测试ldo电路1的输出端。
45.对于有源功率开关k1，所述有源功率开关k1的工作状态随信号的变化而变化，即
能实现逐步导通或者逐步关断，有源功率开关k1具体可以采用现有常用的开关形式，有源功率开关k1的具体形式可以根据需要选择，具体为本技术领域人员所熟知，此处不再赘述。当有源功率开关k1逐步导通或逐步关闭时，则与电阻r2配合，实现轻载状态或重载状态也不同，能够避免从轻载状态直接跳变到重载状态，也能避免从重载状态直接跳变到轻载状态，确保具体测试过程的可靠性，以及对待测试ldo电路1测试的精度。
46.具体实施时，功率开关状态控制电路包括储能单元7、能对储能单元7充电的储能单元充电回路、用于对储能单元7放大的储能单元放电回路以及用于控制对储能单元7充放电状态的充放电切换电路2，其中，储能单元7与有源功率开关k1的控制端连接，通过储能单元7电压的变化，能控制有源功率开关k1的导通状态或关断状态，储能单元7可以采用现有常用的形式，如可以采用储能电容，具体形式可以根据需要选择，此处不再赘述。通过储能单元充电回路能实现对储能单元7充电，通过储能单元放电回路能实现将储能单元7储存的电能释放。
47.本发明实施例中，当需要控制有源功率开关k1逐步导通时，则需要通过充放电切换电路2控制储能单元充电回路进入工作状态，以利用储能单元充电回路进行充电。具体地，通过充放电切换电路2使得储能单元充电回路对储能单元7充电时，在充电过程中，随着储能单元7的电压逐步上升，能驱动有源功率开关k1的逐渐导通；储能单元7处于充满状态时，利用储能单元7的电压能使得有源功率开关k1保持最大导通状态，如图2所示。
48.当需要控制有源功率开关k1逐步关断时，则需要通过充放电切换电路控制储能单元放电回路进入工作状态，以利用储能单元放电回路对储能单元7进行放电。具体地，在放电过程中，随着储能单元7的电压逐步下降，能驱动有源功率开关k1的逐渐关断；储能单元7处于放电结束状态时，有源功率开关k1处于完全关断状态。
49.进一步地，所述储能单元充电回路包括充电单向开关3以及与所述充电单向开关3适配连接的限流充电电路4，限流充电电路4通过充电单向开关3与储能单元7的充电端连接，在储能单元7处于充满状态时，限流充电电路4停止通过充电单向开关3对储能单元7的充电状态，通过充放电切换电路2能控制充电单向开关3的导通状态；
50.所述限流充电电路4包括恒流源i1，所述恒流源i1的输出端与pmos管p1的源极端连接，pmos管p1的栅极端接收储能单元7的充满状态反馈信号，pmos管p1的漏极端与nmos管n1的栅极端、nmos管n1的漏极端以及nmos管n2的栅极端连接，nmos管n1的源极端以及nmos管n2的源极端接地；
51.nmos管n2的漏极端与pmos管p2的漏极端、pmos管p2的栅极端以及pmos管p3的栅极端连接，pmos管p2的源极端、pmos管p3的源极端以及恒流源i1的电源端均电源电压vdd连接；pmos管p3的漏极端通过充电单向开关3能与储能单元7电连接。
52.本发明实施例中，充电单向开关3能控制电流的单向流向，防止储能单元7对限流充电电路4放电。充电单向开关3可以采用现有常用的形式，如二极管等具备单向开关的电路元器件，具体可以根据实际需要选择，此处不再赘述。
53.充电单向开关3的工作状态受充放切换电路2控制，当充放电切换电路2控制充电单向开关3处于导通状态或工作状态时，限流充电电路4通过充电单向开关3才能对储能单元7进行充电，而充电单向开关3处于关断状态时，则限流充电电路4无法对储能单元7进行充电，同时，储能单元7也无法通过充电单向开关3对限流充电电流4放电，提高充电过程的
可靠性。
54.如图3所示，为本发明限流充电电路4的电路原理图，其中，pmos管p2以及pmos管p3构成电流镜，nmos管n2以及nmos管n1构成电流镜，通过电流镜的作用能得到与恒流源i1相关的充电电流，充电电流通过pmos管p3的漏极端经充电单向开关3能对储能单元7进行充电，具体充电电流的大小可以根据电流镜的大小确定，具体为本技术领域人员所熟知，此处不再赘述。
55.当储能单元7的充电容量确定后，可以通过配置恒流源i1的电流大小以及上述电流镜的具体情况，能确定充电电流以及对储能单元7的充电时间。pmos管p1为开关管，pmos管p1能逐渐关断，pmos管p1的栅极端接收储能单元7的充满反馈信号，具体获得储能单元7充满反馈信号的方式可采用现有常用的方式，具体为本技术领域人员所熟知，此处不再赘述。当pmos管p1的栅极端接收到充满反馈信号后，则整个限流充电电路4停止经充电单向开关3对储能单元7进行充电。储能单元7处于充满状态时，则有源功率开关k1的处于最大导通状态。
56.进一步地，所述储能单元放电回路包括放电单向开关6以及与所述放电单向开关6适配连接的限流放电电路5，限流放电电路5通过放电单向开关6与储能单元7的放电端连接，储能单元7放电结束时，限流放电电路5停止对储能单元7的放电，通过充放电切换电路2能控制放电单向开关6的导通状态；
57.所述限流放电电路5包括能与放电单向开关6适配连接的nmos管n5，nmos管n5的漏极端与放电单向开关6连接，nmos管n5的的栅极端与nmos管n4的栅极端以及nmos管n4的漏极端连接，nmos管n5的源极端以及nmos管n4的源极端均接地，nmos管n4的漏极端还与pmos管p5的漏极端连接；
58.pmos管p5的源极端与pmos管p4的源极端连接，pmos管p5的栅极端与pmos管p4的栅极端、pmos管p4的漏极端以及nmos管n3的漏极端连接，nmos管n3的源极端通过恒流源i2接地，nmos管n3的栅极端接收储能单元7的释放结束反馈信号。
59.本发明实施中，通过放电单向开关6能对储能单元7的放电进行控制，放电单向开关6的具体说明可以参考上述充电单向开关3的说明，此处不再赘述。当需要对储能单元7放电时，通过充放电切换电路2控制放电单向开关6导通，当放电单向开关6导通后，储能单元7内的电能经放电单向开关6以及限流放电电路5放电，直至储能单元7内的电能为零，即处于释放结束状态，具体放电的情况与现有相一致，具体为本技术领域人员所熟知，此处不再赘述。由上述说明可知，当储能单元7放电时，储能单元7的电压逐渐降低，则有源功率开关k1能逐渐关闭，当储能单元7处于释放结束时，则有源功率开关k1能完全关断，如图2所示。
60.如图4所示，为限流放电电路5的电路原理图，其中，pmos管p4与pmos管p5能形成电流镜，nmos管n4以及nmos管n5能形成电流镜，nmos管n3为开关管，通过pmos管p4与pmos管p5形成的电流镜以及nmos管n4与nmos管n5形成的电流镜，可以设置放电电流的大小，具体电流镜的具体情况可以根据需要选择，具体为本技术领域人员所熟知，此处不再赘述。当nmos管n3的栅极端接收释放结束反馈信号时，nmos管n3关断，则能停止继续对储能单元7的的放电，具体获取储能单元7的释放结束反馈并加载到nmos管n3栅极端的方式可与现有相一致，具体为本技术领域人员所熟知，此处不再赘述。
61.具体实施时，所述充放电切换电路2包括pwm信号发生器，当pwm信号发生器产生的
pwm信号由低跳到高时，则充电单向开关3能处于导通状态，同时，放电单向开关6处于关闭状态。而pwm信号发生器产生的pmw信号由高跳到低时，则充电单向开关3处于关断状态，而放电单向开关6处于导通状态，如图2所示。
62.综上，可得到ldo动态负载响应测试用测试电路，包括待测试的ldo电路1以及与所述待测试ldo电路1输出端适配连接的测试负载电路，还包括与所述测试负载电路适配连接的负载动态切换控制电路8，通过负载动态切换控制电路8能使得通过测试负载电路加载到待测试ldo电路1输出端的负载状态处于轻载状态与重载状态循环切换过程中，直至测量得到所述待测试ldo电路1的动态负载响应。
63.具体实施时，待测试ldo电路1、测试负载电路以及负载动态切换控制电路8的具体情况均可以参考上述说明，此处不再赘述。