[發明專利]一種適用于MEMS應用的超低功耗LDO電路

有效

• 申請號: 201410069762.7
• 申請日: 2014-02-27
• 公開（公告）號: CN104881070B
• 公開（公告）日: 2016-11-09
• 發明（設計）人: 遲青青;張威彥
• 申請（專利權）人: 無錫華潤上華半導體有限公司
• 主分類號: G05F1/56
• 分類號: G05F1/56
• 代理公司: 北京市磐華律師事務所 11336
• 代理人: 汪洋;高偉

技術領域

本發明涉及半導體制造工藝，具體而言涉及一種適用于MEMS應用的超低功耗LDO電路。

背景技術

低壓差穩壓器（LDO）電路使用在其線性區域內運行的雙極晶體管或MOSFET，從應用的輸入電壓中減去超額的電壓，產生經過調節的輸出電壓，從而為MEMS（微電子機械系統）電路提供穩定的工作電源。

如圖1A所示，現有的LDO包括偏置電路101、帶隙基準電壓產生電路（BGR）102、運算放大器103、輸出級、片外電容104五部分。偏置電路101為運算放大器103提供偏置電壓，BGR102為運算放大器103的同相輸入端提供基準電壓，運算放大器103將輸出電壓Vout經過取樣電阻R1、R2的分壓和基準電壓進行比較，將二者的差值放大后輸出到輸出級，控制輸出級中的串聯調整管P的壓降，從而穩定輸出電壓Vout。當輸出電壓Vout降低時，基準電壓與輸出電壓Vout經過取樣電阻R1、R2的分壓的差值增加，運算放大器103輸出的驅動電壓降低，從而使輸出電壓Vout升高。相反，若輸出電壓Vout超過所需要的設定值，運算放大器103輸出的驅動電壓升高，從而使輸出電壓Vout降低。所述輸出級還包括由取樣電阻R1和R2組成的串聯結構，該串聯結構的一端連接至串聯調整管P的漏極，另一端連接至接地端。運算放大器103的反饋回路的一端連接至取樣電阻R1和R2之間的反饋點，為其提供一個穩定電平。片外電容104的一端連接至電壓Vout的輸出端，另一端連接至接地端，其通常由電容C和等效寄生電阻R組成的串聯結構構成，起到穩定補償的作用。

對于BGR102而言，其包含一個運算放大電路，如圖1B所示，該運算放大電路包含一個運算放大器A，三個MOS管M1、M2和M3，以及三個雙極晶體管B1、B2和B3。因此，BGR102需要消耗大量電流。此外，LDO一般和MEMS形成在同一個芯片100中，LDO的高功耗特性不能滿足MEMS的低功耗要求。由于負載電流的不穩定，出于電路穩定性的考量，需要在芯片100之外形成片外電容104，根據不同的負載電流而采用不同的電容，因而與MEMS電路全集成（即整個電路的各個組成部分形成于同一個芯片）的要求不符。

因此，需要提出具有新型電路結構的LDO，以解決上述問題。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明提供一種適用于MEMS應用的超低功耗LDO電路，其特征在于，包括穩定電壓電路（201）、運算放大器（203）、米勒補償結構（202）、第一電容補償Cs、第二電容補償Co和輸出級，其中，所述輸出級包括串聯調整管P以及由取樣電阻R1和R2組成的串聯結構，所述串聯結構的一端連接至電壓Vout的輸出端，另一端連接至接地端，所述串聯調整管P的柵極連接至所述運算放大器（203）的輸出端，源極連接至電壓Vin的輸入端，漏極連接至所述電壓Vout的輸出端；所述穩定電壓電路（201）為所述運算放大器（203）提供偏置電壓，為運算放大器（203）的同相輸入端提供基準電壓；所述運算放大器（203）的反饋回路的一端連接至所述取樣電阻R1和R2之間的反饋點，提供一個穩定電平；所述米勒補償結構（202）的一端連接至所述運算放大器（203）的輸出端，另一端連接至所述電壓Vout的輸出端；所述第一電容補償Cs的一端連接至所述電壓Vout的輸出端，另一端連接至所述取樣電阻R1和R2之間的反饋點；所述第二電容補償Co的一端連接至所述電壓Vout的輸出端，另一端連接至所述接地端；所述第一電容補償Cs與所述取樣電阻R1并聯，所述第二電容補償Co與所述串聯結構并聯，所述第一電容補償Cs和所述第二電容補償Co與所述米勒補償結構（202）共同發揮作用，實現穩定所述LDO電路的目的。

進一步，所述米勒補償結構（202）由串聯的電容Cm和電阻Rm構成，所述電容Cm的一端連接至所述運算放大器（203）的輸出端，所述電阻Rm的一端連接至所述串聯調整管P的漏極。

進一步，在所述LDO電路通過大負載電流時，以所述米勒補償結構（202）和所述第二電容補償Co的穩定補償作用為主；在所述LDO電路通過小負載電流時，以所述第一電容補償Cs和所述第二電容補償Co的穩定補償作用為主。