[发明专利]线性稳压源

说明书

技术领域

本申请涉及系统级芯片(SOC)集成电路设计领域，更具体地，涉及一种能够控制启动电流的线性稳压源。

背景技术

图1是示出现有技术的线性稳压源电路(LDO)的示图。如图1所示，该电路包括运算放大器AMP和输出级电路，所述输出级电路可包括功率PMOS管、反馈电阻R1、R2以及输出负载电容Cout，当启动时，该电路容易产生巨大的启动电流。图2示出图1的线性稳压源电路的时序图。如图2所示，当线性稳压源电路随其电源电压VDD(或使能信号)由低到高变化而启动时，输出电压Vout的初始值为0，电阻分压端FB的电压也为0，远远低于运算放大器AMP的另一输入端(即，参考电压VREF)的电压，所以运算放大器AMP输出端VG的电压为0。这时，功率PMOS管的栅源电压(Vgs)和源漏电压(Vsd)的值都为电源电压VDD，功率PMOS管驱动的电流值为(其中，K为由氧化层电容和迁移率决定的系数，w、l分别为功率PMOS管的宽、长，VDD为电源电压，Vth为功率PMOS管的阈值电压)，远远超过线性稳压源电路的正常工作值，甚至可能超出线性稳压源电路的电源电压VDD的输出承受能力。这种问题在电源电压VDD快速上升到较高值时尤其严重，可能使电源值大幅度跳变，容易引起整个系统锁死，并缩短芯片甚至供电电源的使用寿命。

现有的线性稳压源启动电流控制方案多以限制启动电流的峰值为主，这类方案可以确保系统的安全性，但无法控制启动时间，在应用中受到很大限制。此外，现有技术中还存在通过加入多个片外元件(值较大的电容、电阻)，利用电容、电阻组成时间常数较大的回路来限制启动时间，从而限制启动电流的方案，然而，这类方案需要片外器件辅助，不适应现代IC工业集成化、小型化的趋势。

发明内容

本发明提供了一种线性稳压源，包括运算放大器和输出级电路，在线性稳压源工作于正常模式时，输出级电路输出恒定电压，运算放大器将输出级电路的输出节点的分压信号与参考电压进行比较，并输出控制信号用于控制输出级电路，其特征在于：所述线性稳压源还包括恒流充电电流源，在线性稳压源启动时，线性稳压源进入启动电流控制模式，运算放大器将所述输出节点的分压信号与参考电压进行比较，并输出控制信号控制恒流充电电流源对所述输出节点进行恒流充电，在线性稳压源启动结束之后，恒流充电电流源关断，并且线性稳压源进入正常模式。

在启动电流控制模式下，恒流充电电流源可对所述输出节点进行恒流充电至目标值，并保持该目标值。

恒流充电电流源可包括恒流充电开关、电流镜以及为电流镜提供基准电流的基准电流源，在线性稳压源启动时，恒流充电开关接收运算放大器的输出信号的控制，恒流充电电流源对所述输出节点进行恒流充电的电流值为基准电流源的电流值的K倍，其中，K为电流镜的镜像电流放大倍数。

线性稳压源还可包括模式控制开关，用于切换线性稳压源的启动电流控制模式和正常模式。

模式控制开关可由系统级芯片(SOC)系统发出的控制信号进行控制。

线性稳压源进入启动电流控制模式之后，经过预定的延迟时间，SOC系统发出的控制信号可控制切换模式控制开关使得恒流充电电流源关断，并使线性稳压源进入正常模式。

SOC系统发出的控制信号可由系统时钟计时控制，系统时钟控制预定的延迟时间以使预定的延迟时间长于恒流充电电流源对所述输出节点进行恒流充电的时间。

恒流充电开关可以为第一PMOS管，输出级电路中的控制管可以为第二PMOS管，模式控制开关可以为双刀双掷开关，其中，双刀双掷开关可将第一PMOS的栅极切换到高电平并将第二PMOS的栅极切换到运算放大器的输出端以将线性稳压源切换到正常模式，双刀双掷开关将第二PMOS的栅极切换到高电平并将第一PMOS的栅极切换到运算放大器的输出端以将线性稳压源切换到启动电流控制模式。

电流镜可包括第三和第四PMOS管，第三和第四PMOS管的源极连接至第一PMOS管的漏极，第三PMOS管的栅极和漏极连接到一起并连接到基准电流源和第四PMOS管的栅极，第四PMOS管的漏极用于对所述输出节点进行恒流充电。

将在接下来的描述中部分阐述本发明另外的方面和/或优点，还有一部分通过描述将是清楚的，或者可以经过本发明的实施而得知。

附图说明

通过下面结合附图进行的详细描述，本发明的上述和其它目的和特点将会变得更加清楚，其中：

图1是示出现有技术的线性稳压源电路(LDO)的示图；

图2示出图1的线性稳压源电路的时序图；