[發(fā)明專利]極低靜態(tài)電流的低壓降穩(wěn)壓器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110401427.9
• 申請日: 2011-12-07
• 公開（公告）號: CN103149962A
• 公開（公告）日: 2013-06-12
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 胡術(shù)云
• 申請（專利權(quán)）人: 深圳市匯春科技有限公司
• 主分類號: G05F1/56
• 分類號: G05F1/56
• 代理公司: 深圳市睿智專利事務(wù)所 44209
• 代理人: 林青

技術(shù)領(lǐng)域???本發(fā)明涉及低壓降穩(wěn)壓器，特別是涉及集電電路芯片中的低壓降穩(wěn)壓器，尤其是涉及一種極低靜態(tài)電流的低壓降穩(wěn)壓器。

背景技術(shù)????隨著半導(dǎo)體集成電路的發(fā)展，集成電路芯片所用工藝越來越先進，該芯片內(nèi)部電路所需電源電壓與芯片的輸入電源電壓通常不一致，大部分情況下該芯片內(nèi)部電路所需電源電壓低于芯片的輸入電源電壓，這就需要在芯片內(nèi)部集成一低壓降穩(wěn)壓器，將芯片的輸入電源電壓轉(zhuǎn)換成內(nèi)部其他電路需要的電源電壓。此類低壓降穩(wěn)壓器在給其他電路提供電源的同時需要自身消耗比較少的電流，特別是在芯片電路的睡眠期，低壓降穩(wěn)壓器消耗的電流越低越好。

現(xiàn)有技術(shù)低壓降穩(wěn)壓器在工作時出于穩(wěn)定性考慮，通常將其靜態(tài)電流設(shè)計比較大，通常在10μA以上，這么大的靜態(tài)電流使得該類低壓降穩(wěn)壓器在睡眠時不節(jié)能。為了達到節(jié)能的目的，有的低壓降穩(wěn)壓器采用一控制端來控制該低壓降穩(wěn)壓器的工作與關(guān)閉：芯片工作時通過低壓降穩(wěn)壓器的控制端將之開啟；芯片睡眠時將低壓降穩(wěn)壓器關(guān)閉。此類控制端由內(nèi)部數(shù)字電路控制，數(shù)字電路所用電源又由低壓降穩(wěn)壓器的輸出供給。當該數(shù)字電路關(guān)閉低壓降穩(wěn)壓器后，低壓降穩(wěn)壓器就不能給該數(shù)字電路供電，數(shù)字電路沒有電源則不能喚醒低壓降穩(wěn)壓器，這樣低壓降穩(wěn)壓器在睡眠和喚醒狀態(tài)之間存在一自鎖機制，如何打破這一自鎖機制是一件很復(fù)雜的事情，需要為此設(shè)計很多控制電路，當控制電路設(shè)計不好就會造成解鎖失敗；而且低壓降穩(wěn)壓器關(guān)閉后，記憶在數(shù)字電路中的狀態(tài)均會丟失，喚醒后這些狀態(tài)又需要重新設(shè)定。

使低壓降穩(wěn)壓器在睡眠時更節(jié)能的另一解決方案是，采用動態(tài)電流反饋裝置來實時監(jiān)測低壓降穩(wěn)壓器的輸出電流，并根據(jù)輸出電流的大小來調(diào)節(jié)低壓降穩(wěn)壓器的偏置電流。這樣使低壓降穩(wěn)壓器在重負載情況下驅(qū)動能力很強，在輕負載或睡眠時靜態(tài)電流極低。該解決方案的不足之處在于，由于動態(tài)電流反饋裝置的加入，低壓降穩(wěn)壓器將增加一個正反饋的環(huán)路，使得低壓降穩(wěn)壓器容易出現(xiàn)不穩(wěn)定狀態(tài)，具體以圖1的一種該方法實施例為例說明如下：

低壓降穩(wěn)壓器包括第一運放、第二運放及PMOS管M1所分別代表的輸入級、緩沖級和輸出級，其中反饋通路有兩條。一條是由電流反饋裝置組成的電流正反饋：對PMOS?M1的柵極電壓進行采樣并將之轉(zhuǎn)換為電流輸出給第一運放、第二運放。另一條是由電阻R1、R2組成的電壓負反饋，對低壓降穩(wěn)壓器的輸出電壓進行采樣并按一定比例系數(shù)反饋至第一運放的正輸入端。由于電流正反饋環(huán)路的存在，必須對所述低壓降穩(wěn)壓器進行特殊處理來保持系統(tǒng)穩(wěn)定。圖1方案在輸入級的輸出端與輸出級的輸出端之間串接一個電阻R3和電容C2所組成的串聯(lián)支路，來起到穩(wěn)定性補償作用，一定程度上抑制了低壓降穩(wěn)壓器出現(xiàn)不穩(wěn)定的工作狀態(tài)，但要設(shè)計一個穩(wěn)定的該低壓降穩(wěn)壓器系統(tǒng)并以集成電路來實現(xiàn)還是非常困難的。

發(fā)明內(nèi)容????本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于避免上述現(xiàn)有技術(shù)的不足之處而提供一種極低靜態(tài)電流的低壓降穩(wěn)壓器，解決現(xiàn)有技術(shù)低功耗低壓降穩(wěn)壓器系統(tǒng)不穩(wěn)及設(shè)計難度大的問題。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的基本構(gòu)思為：采用動態(tài)電流反饋裝置來降低低壓降穩(wěn)壓器的睡眠功耗是解決問題的方向，而保持系統(tǒng)穩(wěn)定的關(guān)鍵是讓系統(tǒng)保持負反饋，若有措施使低壓降穩(wěn)壓器的開環(huán)增益在0dB以上的頻段總是處于負反饋狀態(tài)，則可有效解決引入動態(tài)電流反饋裝置所帶來的穩(wěn)定性問題；在動態(tài)電流反饋裝置上安裝一低通濾波器來降低正反饋環(huán)路的主極點，同時電流反饋裝置的直流反饋電流不受低通濾波器的影響，無疑可以起到上述特定頻段內(nèi)讓系統(tǒng)保持負反饋的作用。

作為實現(xiàn)本發(fā)明構(gòu)思的技術(shù)方案是，提供一種極低靜態(tài)電流的低壓降穩(wěn)壓器，包括誤差放大電路、輸出電路、電壓反饋電路和電流反饋裝置；所述誤差放大電路將參考電壓V_ref與來自所述電壓反饋電路的反饋電壓之差值放大送至所述輸出電路的輸入端，電壓反饋電路根據(jù)所述輸出電路的輸出電壓V_out來產(chǎn)生所述反饋電壓往所述誤差放大電路，且所述誤差放大電路、輸出電路和電壓反饋電路共同組成一個負反饋環(huán)路，使所述輸出電壓V_out保持穩(wěn)定；所述電流反饋裝置的輸入端連接所述輸出電路的輸入端，將該輸出電路的輸入端電壓之變化轉(zhuǎn)換成送往所述誤差放大電路的反饋電流之變化，且所述誤差放大電路和電流反饋裝置共同組成一個正反饋環(huán)路，使該誤差放大電路的偏置電流隨所述低壓降穩(wěn)壓器的負載變重而增大，隨負載變輕而減??；還包括為該低壓降穩(wěn)壓器提供偏置電流的偏置電流源；尤其是，還包括低通濾波器，附加在所述電流反饋裝置上，用來降低所述正反饋環(huán)路的主極點。