一种具有过温和短路保护的低压LDO设计

时间:2011-02-11来源:网络

1.3 过温保护电路和短路保护电路
1.3.1 过温保护电路

过温保护电路如图5所示。VP信号的电压值是二极管的导通电压,具有1.8 mV/℃左右的负温度系数,因此,随着温度上升它会不断降低。而VN信号几乎不随温度变化。


比较器的作用是比较两个模拟输入信号而产生一个二进制的输出。当正负输入差值为正时,输出为高电平;当正负输入差值为负时,输出为低电平。比较器的两个重要参数是精度和速度。精度决定了实现输出状态改变所需要的最小输入变化量,它主要由比较器的开环增益决定;速度反应的是输入激励到输出响应之间的时延。比较器的具体电路如图6所示。


1.3.2 LDO的稳定性和补偿
LDO是一个负反馈的系统,往往存在稳定性的问题。在LDO应用过程中,为了得到稳定可靠的输出,LDO的环路必须要被仔细的设计,避免输出产生振荡。在环路中加入几个被精心设计的极点以及零点,使LDO在环路在不同的使用条件下都能满足足够的相位裕度。
图7(a)中节点1,2,3处都存在一个极点。如果误差放大器由多极构成,其内部也存在极点,但一般可以通过放大器内部的miller补偿解决。为了提供足够的电流,导通部件的面积一般较大,相应地,节点1处的寄生电容也较大,所以节点1处的极点wp1在低频。节点3处的寄生电容较小,节点3处的极点wp3在高频,可以不考虑。


本文采用的是ESR补偿,通过外接的电容Cout和电容上等效串联电阻RESR产生的零点进行补偿,如图7(b)所示。
只要将零点放置在合适的位置,系统即可稳定,如图8所示。


1.3.3 短路保护电路
短路保护电路的作用是当LDO发生意外短路时,能够及时提高导通管的栅压,限制输出电流急剧变化,防止造成器件过热而损坏,使LDO能够在各种环境下都能安全可靠地工作。也正因为如此,本文设计了短路保护电路,如图9所示。
M2,M4的栅压由误差放大器的偏置电压提高。所有管子都工作在饱和区。当LDO正常工作时,输出电压Vout的采样信号VN的电压值大于VP信号的电压值,比较器输出低电平信号控制M8管关断,此时,电阻R上有较大的压降,VSP信号的电压比较低,约为0.2V,当电路出现输出端短路或过度超载情况时,输出电压会突然降低导致VN小于VP,此时,比较器输出由低电平转向高电平,M8导通。由于电阻被大管子M8短路,VSP将升高至1.4 V左右。

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关键词: 驱动模块

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