一种可实现快速瞬态响应的LDO加速电路的制作方法

一种可实现快速瞬态响应的ldo加速电路
技术领域
1.本发明属于电源管理模拟技术领域，涉及一种可实现快速瞬态响应的ldo加速电路。


背景技术：

2.电源管理芯片主要包括dc
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dc、ldo和电荷泵三种，其中ldo具有体积小、噪声小等特点，相对于其他电源管理芯片其成本低廉也便于实现片上集成，因此受到了人们的广泛关注，在市场中也具有绝对的优势。
3.如附图1所示是传统ldo整体电路结构图，主要由基准电压源、误差放大器ea、功率管mp、反馈电路组成。其中基准源提供稳定的参考电压vref1，电路正常工作时，误差放大器将负相端输入的由反馈电阻r1和r2组成的反馈网络得到反馈电压值vfb与正相端输入的基准电压vref1进行比较，二者的差值通过误差放大器进一步放大输出至功率管的栅极，通过对功率管的电流进行调整来实现ldo输出电压的稳定。
4.上述的传统ldo电路，当输出端负载电流从小负载电流切换至大负载电流时，或者由大负载电流切换至小负载电流时，由于电路自身的负载调整能力有限，当输出端负载发生瞬态切换时，电路不能快速的做出响应，从而导致输出端电压会出现尖峰，使得输出电压发生过冲及下冲现象，经过一段时间电路响应后，ldo输出端方能产生稳定的输出电压，如附图2所示。
5.由于传统的ldo结构在进行输出端瞬态负载切换时，输出端电压存在过冲及下冲电压值过大，稳定时间太久的问题，不适应于现阶段快速瞬态响应ldo的需求，该结构还存在很大的优化空间。


技术实现要素：

6.本发明的目的是提供一种可实现快速瞬态响应的ldo加速电路，该电路克服了传统ldo结构输出端发生负载瞬态切换时过冲电压及下冲电压过大，稳定时间过长的问题。
7.本发明所采用的技术方案是，一种可实现快速瞬态响应的ldo加速电路：包括跨导放大器ota，跨导放大器ota依次连接共射放大电路、控制ldo功率管栅极vg的充电支路及控制ldo功率管栅极vg的放电支路。
8.本发明的特点还在于：
9.跨导放大器ota的负相输入端与ldo输出端电压连接，跨导放大器ota的正相输入端与基准电压vref2连接。
10.共射放大电路包括pnp晶体管t1、pnp晶体管t3及npn晶体管t2，pnp晶体管t3的基极与跨导放大器ota的负相输出端连接，pnp晶体管t3的发射极与二极管d2的负相端连接，二极管d2的正相端接电源电压vdd，pnp晶体管t3的集电极分别与电阻r5的一端以及放电支路连接；电阻r5的另一端连接地gnd；跨导放大器ota的正相输出端接pnp晶体管t1的基极，pnp晶体管t1的发射极与二极管d1的负相端连接，二极管d1的正相端接电源电压vdd，pnp晶
体管t1的集电极分别与电阻r3的一端以及npn晶体管t2的基极相连接，电阻r3的另一端与npn晶体管t2的发射极相连接地gnd，npn晶体管t2的集电极分别与电阻r4的一端以及充电支路连接，电阻r4的另一端接电源电压vdd。
11.充电支路包括mos管mp1，mos管mp1的栅极与npn晶体管t2的集电极连接，mos管mp1的源极与电阻r4的另一端相连接电源电压vdd，mos管mp1的漏极与电阻r6的一端连接，电阻r6的另一端与ldo的功率管mp的栅极vg相连接用于控制充电支路。
12.放电支路包括mos管mn1，mos管mn1的栅极与pnp晶体管t3的集电极连接，mos管mn1的源极与电阻r5的另一端相连并接地，mos管mn1的漏极与电阻r7的一端相连,电阻r7的另一端与ldo的功率管mp的栅极vg相连用于控制放电支路。
13.本发明的有益效果是，本发明为一种可实现快速瞬态响应的ldo加速电路，结构简单，当ldo输出电压vout发生过冲或者下冲且其变化量超过一定阈值时，通过控制充电支路开关管mp1的导通和放电支路开关管mn1的导通，对ldo功率管mp栅极电压vg进行快速充电和放电，使得ldo的输出电压vout快速趋于稳定，实现快速瞬态响应ldo加速电路的设计。
附图说明
14.图1为传统ldo整体电路结构图；
15.图2为负载瞬态切换时，ldo输出端电压vout加速效果图；
16.图3为本发明一种可实现快速瞬态响应的ldo加速电路结构示意图。
具体实施方式
17.下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
18.如附图1所示是传统ldo整体电路结构图。电路正常工作时，ldo的输出端电压vout通过电阻分压后，将反馈电压vfb与基准电压vref1进行误差放大输出至功率管mp的栅极，通过调节流过ldo功率管的电流来控制ldo输出电压的稳定。当输出端负载电流进行瞬态切换时，传统ldo的环路响应速度太慢，导致其输出端电压vout会出现过冲或者下冲现象，随着ldo的环路响应而慢慢趋于稳定。传统ldo电路结构存在稳定时间慢，过冲下冲电压值过大等问题。
19.本发明一种可实现快速瞬态响应ldo加速电路，如附图3所示，包括跨导放大器ota、共射放大电路、控制ldo功率管栅极vg充电支路及控制ldo功率管栅极vg放电支路。
20.ldo输出端vout与跨导放大器ota的负相输入端连接，基准电压vref2与跨导放大器ota的正相输入端连接。ota的负相输出端接pnp晶体管t3的基极，pnp晶体管t3的发射极与二极管d2的负相端相连，二极管d2的正相端接电源电压vdd，pnp晶体管t3的集电极分别与电阻r5的一端以及mos管mn1的栅极相连接，电阻r5的另一端与mos管mn1的源极相连接地gnd，mos管mn1的漏极与电阻r7的一端相连，电阻r7的另一端与ldo的功率管mp的栅极vg相连用于控制放电支路；ota的正相输出端接pnp晶体管t1的基极，pnp晶体管t1的发射极与二极管d1的负相端连接，二极管d1的正相端接电源电压vdd，pnp晶体管t1的集电极分别与电阻r3的一端以及npn晶体管t2的基极相连接，电阻r3的另一端与npn晶体管t2的发射极相连接地gnd，npn晶体管t2的集电极分别与电阻r4的一端以及mos管mp1的栅极相连接，mos管mp1的源极与电阻r4的另一端相连接电源电压vdd，mos管mp1的漏极与电阻r6的一端连接，
电阻r6的另一端与ldo的功率管mp的栅极vg相连接用于控制充电支路。
21.本发明一种可实现快速瞬态响应的ldo加速电路的工作原理为：
22.当ldo输出端电压发生过冲或者下冲并超过一定阈值时，此时该加速电路启动，利用跨导放大器ota将ldo输出端电压vout与基准电压vref2的电压差值放大为电流差值，经过共射放大电路进一步放大，利用电阻分压来控制充电支路和放电支路的mos开关管的导通，实现对ldo功率管mp栅极电压vg的充放电操作。
23.本发明一种可实现快速瞬态响应ldo加速电路的工作过程为：
24.当ldo输出端负载电流由大电流向小电流突变时，输出端电压vout会发生过冲，此时ldo输出端电压vout连接跨导放大器ota负相输入端，基准电压vref2连接跨导放大器ota的正相输入端，两者电压差值通过跨导放大器ota转化为电流差值，跨导放大器ota正相输出端连接pnp晶体管t1的基极，经过两级共射放大电路进行放大后，利用电阻r4分压来控制mos管mp1导通对ldo功率管mp栅极vg进行充电。
25.当ldo输出端负载电流由小电流向大电流突变时，输出端电压vout会发生下冲，此时ldo输出端电压vout连接跨导放大器ota负相输入端，基准电压vref2连接跨导放大器ota的正相输入端，两者电压差值通过跨导放大器ota转化为电流差值，跨导放大器ota负相输出端连接pnp晶体管t3的基极，经过一级共射放大电路进行放大后，利用电阻r5分压来控制mos管mn1导通对ldo功率管mp栅极vg进行放电。
26.通过上述方式，本发明一种可实现快速瞬态响应ldo加速电路在ldo输出端发生负载瞬态切换时，可有效减小下冲电压和过冲电压，使ldo输出端电压vout快速趋于稳定，使得ldo输出端电压vout具有快速瞬态响应。