帶低壓檢測的穩(wěn)壓電路及其穩(wěn)壓方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于集成電路技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種穩(wěn)壓電路，尤其涉及一種帶低壓檢測的穩(wěn)壓電路;同時，本發(fā)明還涉及一種帶低壓檢測穩(wěn)壓電路的穩(wěn)壓方法。
【背景技術(shù)】
[0002]大量用于工業(yè)控制、汽車電子等領(lǐng)域的1C產(chǎn)品需要在很寬的電源電壓范圍內(nèi)工作，比如高電壓可能到達48V，低電壓可能到達1.8V。設(shè)計在如此寬的電源電壓范圍內(nèi)工作的穩(wěn)壓電路是極具挑戰(zhàn)性的。尤其在電源電壓很低時，要保證輸出電壓有效地跟隨電源，往往需要靠增大輸出器件的面積來實現(xiàn)。
[0003]圖1顯示了一種傳統(tǒng)的基于齊納二級管和誤差放大器反饋的高壓穩(wěn)壓電路原理圖。它的工作原理是:齊納二級管D1的反向擊穿電壓Vzener—般在5V-6V左右。當(dāng)電源電壓VDD高于Vzener時，D1的陰極電壓Vz = Vzener。穩(wěn)壓電路的輸出電壓Vout與Vz之間的任何差值(或稱之為誤差)都將被由肌，12，13，14和此組成的誤差放大器放大，再通過由1^和1^組成的反饋回路消減，最終結(jié)果是Vout ? ^^。此時由于^^^“^^^…口處于飽和區(qū)，所以環(huán)路增益較大，容易保證在負載電流大或小的情況下Vout總是很接近Vz，達到穩(wěn)壓的作用。但是當(dāng)VDD低于Vzener時，D1處于高阻狀態(tài)，幾乎沒有電流流過R1，故Vz ? VDD。此時由于Vz和Vout都很接近VDD，Mp和Ml將處于線性區(qū)，環(huán)路增益嚴重下降，為了達到一定的負載電流能力又不讓Vout太低，只能增加輸出器件Mp的寬長比(W/L)，結(jié)果是大大地增加了芯片的面積。圖2的曲線顯示了傳統(tǒng)穩(wěn)壓電路在低壓電源時，由于Mp的輸出能力不足引起的輸出電壓Vout嚴重下降的問題。
[0004]有鑒于此，如今迫切需要設(shè)計一種新的穩(wěn)壓電路，以便克服現(xiàn)有穩(wěn)壓電路存在的上述缺陷。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是:提供一種帶低壓檢測的穩(wěn)壓電路，可保證整個穩(wěn)壓電路能在超寬的電源電壓范圍內(nèi)穩(wěn)定工作。
[0006]此外，本發(fā)明還提供一種帶低壓檢測穩(wěn)壓電路的穩(wěn)壓方法，可保證整個穩(wěn)壓電路能在超寬的電源電壓范圍內(nèi)穩(wěn)定工作。
[0007]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
[0008]—種帶低壓檢測的穩(wěn)壓電路，所述穩(wěn)壓電路包括:低壓檢測電路、回路控制電路、第一匪0S管Ml、第二 NM0S管M2、第三PM0S管M3、第四PM0S管M4、第五PM0S管Mp、二極管D1、第一電阻R1、第二電阻Rb、第三電阻Rf;所述第一 NM0S管Ml、第二 NM0S管M2、第三PM0S管M3、第四PM0S管M4、第五PM0S管Mp、二極管D1、第一電阻R1、第二電阻Rb、第三電阻Rf組成了用齊納二極管做參考的線性反饋穩(wěn)壓電路；
[0009]電源電壓VDD連接低壓檢測電路、第一電阻R1的第一端、第三PM0S管M3的源極、第四PM0S管M4的源極、第五PM0S管Mp的源極；
[0010]所述低壓檢測電路連接回路控制電路、二極管D1的負極，二極管D1的負極連接第一電阻R1的第二端、第一 NM0S管Ml的柵極，二極管D1的正極接地；
[0011 ] 所述第三PM0S管M3的漏極連接第一 NM0S管Ml的漏極、第五PM0S管Mp的柵極；
[0012]所述第四PM0S管M4的柵極連接第三PM0S管M3的柵極、第四PM0S管M4的漏極、第二NM0S管M2的漏極;第二 NM0S管M2的柵極連接回路控制電路;第一 NM0S管Ml的源極、第二 NM0S管M2的源極連接第二電阻Rb的第一端，第二電阻Rb的第二端接地；
[0013]所述第五PM0S管Mp的漏極連接第三電阻Rf的第一端、回路控制電路，第三電阻Rf的第二端接地;回路控制電路的一端接地；
[0014]所述低壓檢測電路包括第四電阻Rd、第六NM0S管Md 1、第七NM0S管Md2、第八NM0S管Md3;所述回路控制電路為回路開關(guān)，或包括第九PM0S管Ms 1、第十NM0S管Ms2;
[0015]所述第四電阻Rd的第一端連接電源電壓VDD，第四電阻Rd的第二端連接第六NM0S管Mdl的漏極、第九PM0S管Msl的柵極、第十NM0S管Ms2的柵極；
[0016]所述第六匪0S管Mdl的柵極連接二極管D1的負極，第六NM0S管Mdl的源極連接第七匪0S管Md2的漏極、第七匪0S管Md2的柵極;第七匪0S管Md2的源極連接第八NM0S管Md3的漏極、第八NM0S管Md3的柵極;第八NM0S管Md3的源極接地；
[0017]所述第九PM0S管Ms1的源極連接第二 NM0S管M2的柵極、第十NM0S管Ms2的漏極，第九PM0S管Msl的漏極連接第三電阻Rf的第一端;第十NM0S管Ms2的源極接地；
[0018]當(dāng)電源電壓VDD過低時，將線性反饋電路的回路斷開，把M2的柵極強制接地，使M3和M4失去偏置電流而處于關(guān)閉狀態(tài);所述線性反饋電路指從輸出端Vout到誤差放大器輸入端、即M2柵極的反饋回路;此時，Ml仍導(dǎo)通，并將Mp的柵極電位拉至很接近0V，使其最大限度的導(dǎo)通，導(dǎo)通電阻最小化，輸出電源能力最大化;回路控制電路由低壓檢測電路LVD來控制；LVD的作用是檢測VDD的高低，當(dāng)VDD較高時讓回路連，當(dāng)VDD較低時斷開回路，輸出級變成開路控制；
[0019]當(dāng)VDD>Vzener時，Vz的電位足夠高使得Mdl、Md2、Md3導(dǎo)通，將Vctrl拉至較低的電平，PM0S管Ms 1導(dǎo)通而NM0S管Ms2關(guān)閉，反饋回路處于正常工作狀態(tài)；當(dāng)VDD〈Vzener時，由于Vz電位較低，Vctrl被Rd拉至接近VDD的電平，使得Msl關(guān)閉而Ms2導(dǎo)通，反饋回路斷開，M2的柵極接地，實現(xiàn)前述的對Mp的開路控制，使其導(dǎo)通電阻最小化;Vzener指二極管D1的反向擊穿電壓，Vz指的是二極管D1的陰極電位，二極管D1為齊納二極管。
[0020]一種帶低壓檢測的穩(wěn)壓電路，所述穩(wěn)壓電路包括:低壓檢測電路、回路控制電路、第一匪0S管Ml、第二 NM0S管M2、第三PM0S管M3、第四PM0S管M4、第五PM0S管Mp、二極管D1、第一電阻R1、第二電阻Rb、第三電阻Rf;
[0021]電源電壓VDD連接低壓檢測電路、第一電阻R1的第一端、第三PM0S管M3的源極、第四PM0S管M4的源極、第五PM0S管Mp的源極；
[0022]所述低壓檢測電路連接回路控制電路、二極管D1的負極，二極管D1的負極連接第一電阻R1的第二端、第一 NM0S管Ml的柵極，二極管D1的正極接地；
[0023]所述第三PM0S管M3的漏極連接第一 NM0S管Ml的漏極、第五PM0S管Mp的柵極；
[0024]所述第四PM0S管M4的柵極連接第三PM0S管M3的柵極、第四PM0S管M4的漏極、第二NM0S管M2的漏極;第二 NM0S管M2的柵極連接回路控制電路;第一 NM0S管Ml的源極、第二 NM0S管M2的源極連接第二電阻Rb的第一端，第二電阻Rb的第二端接地；
[0025]所述第五PMOS管Mp的漏極連接第三電阻Rf的第一端、回路控制電路，第三電阻Rf的第二端接地;回路控制電路的一端接地。
[0026]作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述第一匪0S管Ml、第二匪OS管M2、第三PM0S管M3、第四PM0S管M4、第五PM0S管Mp、二極管D1、第一電阻R1、第二電阻Rb、第三電阻Rf組成了用齊納二極管做參考的線性反饋穩(wěn)壓電路。
[0027]作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，所述低壓檢測電路包括第四電阻Rd、第六匪0S管Mdl、第七 NM0S 管 Md2、第八 NM0S 管 Md3 ；
[0028]所述回路控制電路為回路開關(guān)，或包括第九PMOS管Msl、第十NM0S管Ms2;
[0029 ] 所述第四電阻Rd的第一端連接電源電壓VDD，第四電阻Rd的第二端連接第六NM0S管Mdl的漏極、第九PM0S管Msl的柵極、第十NM0S管Ms2的柵極；
[0030]所述第六匪0S管Mdl的柵極連接二極管D1的負極，第六NM0S管Mdl的源極連接第七匪0S管Md2的漏極、第七匪0S管Md2的柵極;第七匪0S管Md2的源極連接第八NM0S管Md3的漏極、第八NM0S管Md3的柵極;第八NM0S管Md3的源極接地；
[0031]所述第九PM0S管Msl的源極連接第二NM0S管M2的柵極、第十NM0S管Ms2的漏極，第九PM0S管Ms 1的漏極連接第三電阻Rf的第一端;第十NM0S管Ms 2的源極接地。
[0032]作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，當(dāng)電源電壓VDD過低時，將線性反饋電路的回路斷開，把M2的柵極強制接地，使M3和M4失去偏置電流而處于關(guān)閉狀態(tài);此時，Ml仍導(dǎo)通，并將Mp的柵極電位拉至很接近0V，使其最大限度的導(dǎo)通，導(dǎo)通電阻最小化，輸出電源能力最大化；回路控制電路由低壓檢測電路LVD來控制;LVD的作用是檢測VDD的高低，當(dāng)VDD較高時讓回路連，當(dāng)VDD較低時斷開回路，輸出級變成開路控制。
[0033]作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，當(dāng)VDD>Vzener時，Vz的電位足夠高使得Mdl、Md2、Md3導(dǎo)通，將Vctrl拉至較低的電平，PM0S管Msl導(dǎo)通而匪OS管Ms2關(guān)閉，反饋回路處于正常工作狀態(tài)；當(dāng)VDD〈Vzener時，由于Vz電位較低，Vctrl被Rd拉至接近VDD的電平，使得Msl關(guān)閉而Ms2導(dǎo)通，反饋回路斷開，M2的柵極接地，實現(xiàn)前述的對Mp的開路控制，使其導(dǎo)通電阻最小化;Vzener指二極管D1的反向擊穿電壓，Vz指的是二極管D1的陰極電位，二極管D1為齊納二極管。
[0034]—種上述帶低壓檢測的穩(wěn)壓電路的穩(wěn)壓方法，所述方法:
[0035]當(dāng)電源電壓VDD過低時，將線性反饋電路的回路斷開，把M2的柵極強制接地，使M3和M4失去偏置電流而處于關(guān)閉狀態(tài)；
[0036]此時，Ml仍導(dǎo)通，并將Mp的柵極電位拉至很接近0V，使其最大限度的導(dǎo)通，