1.本发明属于电源管理领域，特别涉及一种用于高性能电源管理带限流功能的稳压电路，主要应用在输入电压为高压域的dc/dc转换器中。
背景技术：2.用于高性能电源管理带限流功能的稳压电路是一种不受输入电源电压变化的稳压输出电路。目前大多数稳压电路的输入范围较窄，无法满足高耐压的要求。广泛的输入电压可以扩展稳压器的应用范围，使其不仅用于dc/dc调节器中，恒流稳压器和电池充电器中，还能够适用于工业产品。在一些恶劣的应用条件下，供电系统外部会产生瞬间的高压，因此对电源管理电路的可靠性就提出了严格的要求，高压稳压电路作为高压域电源管理芯片最常使用的模块，由于具有面积小、功耗低和输出纹波小等优点，已广泛应用于高压域电源管理芯片。因此在高压域电源管理电路中，一款能耐高压，能够实现稳定输出电压的稳压电路很有必要。用于高性能电源管理带限流功能的稳压电路因其易于实现，集成度高占用芯片面积小等特点被应用在集成电路芯片中。
技术实现要素：3.根据负反馈特性，设计出一种用于高性能电源管理的带限流功能的稳压电路，该电路可以实现在电源电压为高压时，产生一个稳定的输出电压，为低压域模块提供电源电压，限流功能能够防止稳压器输出cmos管因电流过大损坏。
4.本发明一种用于高性能电源管理带限流功能的稳压电路，包含四级，分别为限流级，放大级，缓冲级以及输出级。放大级的输出端为缓冲级的输入端，缓冲级的输出端为输出级的输入端，输出级的输出端经过分压电阻后连接到放大级的一端输入，放大级的另一端输入为外部基准电压，限流级的输出端连接到缓冲级的输入端。
5.限流级包含提供压降的p型mos管mp7、mp8、mp9，三极管q1和q2以及偏置电流i1、i2。放大级包含输入对管p型mos管mp1、mp2，用于镜像电流的p型mos管mp3、mp4，n型mos管mn1、mn2、mn5、mn6以及偏置电流i4、i5，用于减小沟道调制效应的n型mos管mn3、mn4。缓冲级包含偏置电流i6以及p型mos管mp5。输出级包含p型mos管mp6以及反馈电阻rf1以及rf2。同时在输出vreg端与x端之间有密勒补偿电容cc以及电阻rc。
6.所述的限流级包含p型mos管mp7、mp8、mp9，三极管q1和q2以及偏置电流i1、i2。p型mos管mp7的源极接电源vdd，栅极和漏极连接。p型mos管mp8的栅极和漏极连接，源极接mp7的栅极和漏极。p型mos管mp9的栅极和漏极连接，源极接mp8的栅极和漏极。p型mos管mp9的栅极和漏极接偏置电流源i1，并与三极管q的基极连接。三极管q1的集电极接电源vdd，发射极接偏置电流i2，并于三极管q2的基极连接。三极管q2的集电极接电源vdd，发射极接x端。
7.当输出电流小于限流值时，x点的电压较高，三极管q2的基极电压低于x点电压，三极管q2不导通。当输出电流高于设置的限流值时，x点电压较低，三极管q2导通，有电流进入环路中从而起到限流作用。
8.所述的放大级包含输入对管p型mos管mp1、mp2及偏置电流i3，用于镜像电流的p型mos管mp3、mp4，n型mos管mn1、mn2、mn5、mn6以及偏置电流i4、i5，用于减小沟道调制效应的n型mos管mn3、mn4。p型mos管mp1的源极与mp2的源极相连接，并与偏置电流源i3相连接。p型mos管mp1的栅极接反馈电压vfb，漏极与n型mos管mn2的漏极连接，与n型mos管mn3的源极连接。p型mos管mp2的栅极接外部基准电压ref，漏极与n型mos管mn5的漏极连接，与n型mos管mn4的源极连接。n型mos管mn4的栅极与mn3的栅极连接，与外部偏置电压vb相连接。p型mos管mp3的源极接电源vdd，栅极与漏极相连接，并与n型mos管mn3的漏极连接。p型mos管mp4的源极接电源vdd，栅极与mp3的栅极连接，漏极与n型mos管mn4的漏极连接，并与x端连接。n型mos管mn1的栅极与漏极连接，并与电源vdd之间连接偏置电流i4。n型mos管mn6的栅极与漏极连接，并与电源vdd之间连接偏置电流i5。
9.所述的缓冲级包含缓冲管p型mos管mp5以及与电源vdd之间连接的偏置电流源i6。p型mos管mp5的基极接x端，漏极接偏置电流i6，漏极接地。
10.所述的输出级包含输出管p型mos管mp6，分压电阻rf1及rf2，输出电容c
l
，补偿电阻rc及补偿电容cc。p型mos管mp6的源极接电源vdd，栅极接p型mos管mp5的源极，漏极接分压电阻rf1，为稳压输出端vreg，并接输出电容c
l
，输出电容c
l
的另一端接地。分压电阻rf1的另一端接为vfb端，并于分压电阻rf2的一端连接。分压电阻rf2的另一端接地。在vreg端与x端之间接补偿电阻rc及补偿电容cc。补偿电阻rc一端接x端，另一端与补偿电容cc端相连接，补偿电容cc的另一端与输出vreg端。
11.本发明功率输出级采用耐高压pmos管以实现低压差、低噪声,并且能够适应宽输入电压范围。本发明使用密勒补偿电容及补偿电阻实现了优异的相位裕度，实现了系统的稳定，能够在不同的电源电压下以及不同的负载电流下实现稳定的输出电压。本发明使用的限流电流主要应用于采用pmos做输出级的稳压电路中，在系统启动瞬间以及过流时对限制输出级的输出电流，从而保护了芯片不被损坏。
附图说明
12.图1是本发明的电路原理图
具体实施方式
13.参照附图所示，本发明包含四级，分别为限流级，放大级，缓冲级以及输出级。放大级的输出端为缓冲级的输入端，缓冲级的输出端为输出级的输入端，输出级的输出端经过分压电阻后连接到放大级的一端输入，放大级的另一端输入为外部基准电压，限流级的输出端连接到缓冲级的输入端。
14.本发明的稳压电路为一个负反馈电路。放大级电路对负向输入端反馈电压v
fb
和正向输入端基准电压ref的差值进行放大得到输出信号x，经过缓冲级再到输出级，输出级再将输出信号分压得到vfb，再反馈到放大级的输入端，构成负反馈系统。负反馈系统再经过频率补偿后能够产生稳定的输出。
15.密勒补偿电容cc及补偿电阻rc的作用为：密勒补偿电容cc的存在将环路的主极点移至x端，保证环路的稳定性。补偿电阻rc的存在将相位裕度调节在合理的范围内。
16.基准电源为ref，通过环路作用，则输出电压vreg可稳定在一定电压值，该电压值
为
[0017][0018]
所述的频率补偿，原理如下：由于放大级的输出阻抗较大，且功率级的输入寄生电容较大，因此会在放大级输出端产生一个低频极点，除此之外在稳压电路的输出端也会存在一个极点，且该极点随着负载的变化而变化。一个低频极点和一个变化的极点容易造成系统不稳定。因此，在放大级的输出端与功率级的输入端之间引入了缓冲级，缓冲级的输入寄生电容较小且输出阻抗也小，因此不会形成高频极点，且缓冲器能够更好的驱动功率级。加入缓冲级的系统只存在一个可能成为低频极点的输出极点。为了进一步保证负反馈系统的稳定性。加入了密勒补偿电容cc和密勒补偿电阻rc。密勒补偿电容cc与放大级输出阻抗构成了低频极点，同时密勒补偿电容cc的存在将输出极点推向高频，密勒补偿电阻rc引入零点用于补偿输出极点，从而实现优异的频率补偿，从而保证了稳压系统输出稳定。
技术特征：1.一种用于高性能电源管理带限流功能的稳压电路，其特征在于，包含四级，分别为限流级，放大级，缓冲级以及输出级，放大级的输出端为缓冲级的输入端，缓冲级的输出端为输出级的输入端，输出级的输出端经过分压电阻后连接到放大级的一端输入，放大级的另一端输入为外部基准电压，限流级的输出端连接到缓冲级的输入端。2.根据权利要求1所述的一种用于高性能电源管理带限流功能的稳压电路，其特征在于，限流级包含提供压降的p型mos管mp7、mp8、mp9，三极管q1和q2以及偏置电流i1、i2，所述的限流级包含p型mos管mp7、mp8、mp9，三极管q1和q2以及偏置电流i1、i2，p型mos管mp7的源极接电源vdd，栅极和漏极连接，p型mos管mp8的栅极和漏极连接，源极接mp7的栅极和漏极，p型mos管mp9的栅极和漏极连接，源极接mp8的栅极和漏极，p型mos管mp9的栅极和漏极接偏置电流源i1，并与三极管q的基极连接，三极管q1的集电极接电源vdd，发射极接偏置电流i2，并于三极管q2的基极连接，三极管q2的集电极接电源vdd，发射极接x端。3.根据权利要求1所述的一种用于高性能电源管理带限流功能的稳压电路，其特征在于，当输出电流小于限流值时，x点的电压较高，三极管q2的基极电压低于x点电压，三极管q2不导通，当输出电流高于设置的限流值时，x点电压较低，三极管q2导通，有电流进入环路中从而起到限流作用。4.根据权利要求1所述的一种用于高性能电源管理带限流功能的稳压电路，其特征在于，放大级包含输入对管p型mos管mp1、mp2，用于镜像电流的p型mos管mp3、mp4，n型mos管mn1、mn2、mn5、mn6以及偏置电流i4、i5，用于减小沟道调制效应的n型mos管mn3、mn4。5.根据权利要求1或4所述的一种用于高性能电源管理带限流功能的稳压电路，其特征在于，所述的放大级包含输入对管p型mos管mp1、mp2及偏置电流i3，用于镜像电流的p型mos管mp3、mp4，n型mos管mn1、mn2、mn5、mn6以及偏置电流i4、i5，用于减小沟道调制效应的n型mos管mn3、mn4，p型mos管mp1的源极与mp2的源极相连接，并与偏置电流源i3相连接，p型mos管mp1的栅极接反馈电压vfb，漏极与n型mos管mn2的漏极连接，与n型mos管mn3的源极连接，p型mos管mp2的栅极接外部基准电压ref，漏极与n型mos管mn5的漏极连接，与n型mos管mn4的源极连接，n型mos管mn4的栅极与mn3的栅极连接，与外部偏置电压vb相连接，p型mos管mp3的源极接电源vdd，栅极与漏极相连接，并与n型mos管mn3的漏极连接，p型mos管mp4的源极接电源vdd，栅极与mp3的栅极连接，漏极与n型mos管mn4的漏极连接，并与x端连接，n型mos管mn1的栅极与漏极连接，并与电源vdd之间连接偏置电流i4，n型mos管mn6的栅极与漏极连接，并与电源vdd之间连接偏置电流i5。6.根据权利要求1所述的一种用于高性能电源管理带限流功能的稳压电路，其特征在于，缓冲级包含偏置电流i6以及p型mos管mp5，所述的缓冲级包含缓冲管p型mos管mp5以及与电源vdd之间连接的偏置电流源i6，p型mos管mp5的基极接x端，漏极接偏置电流i6，漏极接地。7.根据权利要求1所述的一种用于高性能电源管理带限流功能的稳压电路，其特征在于，输出级包含p型mos管mp6以及反馈电阻rf1以及rf2，同时在输出vreg端与x端之间有密勒补偿电容cc以及电阻rc，所述的输出级包含输出管p型mos管mp6，分压电阻rf1及rf2，输出电容c
l
，补偿电阻r
c
及补偿电容c
c
，p型mos管mp6的源极接电源vdd，栅极接p型mos管mp5的源极，漏极接分压电阻rf1，为稳压输出端vreg，并接输出电容c
l
，输出电容c
l
的另一端接地，分压电阻rf1的另一端接为vfb端，并于分压电阻rf2的一端连接，分压电阻rf2的另一端接
地。在vreg端与x端之间接补偿电阻r
c
及补偿电容c
c
，补偿电阻r
c
一端接x端，另一端与补偿电容c
c
端相连接，补偿电容c
c
的另一端与输出vreg端。
技术总结本发明公开了一种用于高性能电源管理带限流功能的稳压电路，其包含限流级、放大级、缓冲级以及输出级；放大级的输出端为缓冲级的输入端，缓冲级的输出端为输出级的输入端，输出级的输出端经过分压电阻后连接到放大级的一端输入，放大级的另一端输入为外部基准电压，限流级的输出端连接到缓冲级的输入端。本发明利用反馈环路，实现稳定的低电压输出。在电源管理电路中，当电源电压为高压时，本发明的稳压电路可产生稳定的低压输出为其余模块提供电源电压，从而减小芯片尺寸，精简结构。精简结构。精简结构。
技术研发人员：董磊 孙权 夏雪 王勇 袁婷
受保护的技术使用者：西安航天民芯科技有限公司
技术研发日：2022.04.24
技术公布日：2022/7/5
