一種具有過溫和短路保護(hù)的低壓LDO設(shè)計

比較器的作用是比較兩個模擬輸入信號而產(chǎn)生一個二進(jìn)制的輸出。當(dāng)正負(fù)輸入差值為正時，輸出為高電平；當(dāng)正負(fù)輸入差值為負(fù)時，輸出為低電平。比較器的兩個重要參數(shù)是精度和速度。精度決定了實現(xiàn)輸出狀態(tài)改變所需要的最小輸入變化量，它主要由比較器的開環(huán)增益決定；速度反應(yīng)的是輸入激勵到輸出響應(yīng)之間的時延。比較器的具體電路如圖6所示。

1．3．2 LDO的穩(wěn)定性和補(bǔ)償
LDO是一個負(fù)反饋的系統(tǒng)，往往存在穩(wěn)定性的問題。在LDO應(yīng)用過程中，為了得到穩(wěn)定可靠的輸出，LDO的環(huán)路必須要被仔細(xì)的設(shè)計，避免輸出產(chǎn)生振蕩。在環(huán)路中加入幾個被精心設(shè)計的極點(diǎn)以及零點(diǎn)，使LDO在環(huán)路在不同的使用條件下都能滿足足夠的相位裕度。
圖7(a)中節(jié)點(diǎn)1，2，3處都存在一個極點(diǎn)。如果誤差放大器由多極構(gòu)成，其內(nèi)部也存在極點(diǎn)，但一般可以通過放大器內(nèi)部的miller補(bǔ)償解決。為了提供足夠的電流，導(dǎo)通部件的面積一般較大，相應(yīng)地，節(jié)點(diǎn)1處的寄生電容也較大，所以節(jié)點(diǎn)1處的極點(diǎn)wp1在低頻。節(jié)點(diǎn)3處的寄生電容較小，節(jié)點(diǎn)3處的極點(diǎn)wp3在高頻，可以不考慮。

本文采用的是ESR補(bǔ)償，通過外接的電容Cout和電容上等效串聯(lián)電阻RESR產(chǎn)生的零點(diǎn)進(jìn)行補(bǔ)償，如圖7(b)所示。
只要將零點(diǎn)放置在合適的位置，系統(tǒng)即可穩(wěn)定，如圖8所示。

1．3．3 短路保護(hù)電路
短路保護(hù)電路的作用是當(dāng)LDO發(fā)生意外短路時，能夠及時提高導(dǎo)通管的柵壓，限制輸出電流急劇變化，防止造成器件過熱而損壞，使LDO能夠在各種環(huán)境下都能安全可靠地工作。也正因為如此，本文設(shè)計了短路保護(hù)電路，如圖9所示。
M2，M4的柵壓由誤差放大器的偏置電壓提高。所有管子都工作在飽和區(qū)。當(dāng)LDO正常工作時，輸出電壓Vout的采樣信號VN的電壓值大于VP信號的電壓值，比較器輸出低電平信號控制M8管關(guān)斷，此時，電阻R上有較大的壓降，VSP信號的電壓比較低，約為0．2V，當(dāng)電路出現(xiàn)輸出端短路或過度超載情況時，輸出電壓會突然降低導(dǎo)致VN小于VP，此時，比較器輸出由低電平轉(zhuǎn)向高電平，M8導(dǎo)通。由于電阻被大管子M8短路，VSP將升高至1．4 V左右。