[發明專利]自適應輸出超低靜態電流的低壓差線性穩壓器

有效

• 申請號: 201510076036.2
• 申請日: 2015-02-12
• 公開（公告）號: CN104656733A
• 公開（公告）日: 2015-05-27
• 發明（設計）人: 肖夏;張庚宇
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: G05F1/56
• 分類號: G05F1/56
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 劉國威

技術領域

本發明涉及大規模集成電路，低壓低功耗電路，低壓差線性穩壓器(LDO)。具體講，涉及自適應輸出超低靜態電流的低壓差線性穩壓器。

背景技術

現代高速發展的電源管理單元需要許多的電壓調制器來對每個功能模塊來供電。對于高性能、高靈敏度的數模或者混合信號的模塊，低壓差線性穩壓器(LDO)是非常理想的選擇。但是在驅動數百pf的負載電容情況下，LDO能夠保持穩定是很不容易的。無輸出電容LDO(OCL-LDO)的研究是非常熱門的方向，因為它能夠降低芯片上數百個I/O?pad的連線之間的寄生電容對芯片內部的影響。

另外對于手機電池這類便攜式的單元，低靜態供電電流時非常關鍵的，因為它可延長電池的壽命。無輸出電容LDO可以對電池的靜態功耗和LDO的環路穩定性以及暫態響應等性能進行折中考慮。

發明內容

為克服現有技術的不足，提供一種自適應輸出超低靜態電流的LDO。該LDO電路可以在寬范圍的負載情況下保持高度穩定，尤其是在無負載情況下，具有超低的靜態電流和快速響應的特點。本發明采取的技術方案是：自適應輸出超低靜態電流的低壓差線性穩壓器，由兩個增益放大級、兩個CMOS功率晶體管回路、一個反饋回路、減小過沖回路和一個頻率補償回路組成。輸入信號由第一增益放大級的反相輸入端輸入后依次經第二放大級、第一CMOS功率晶體管回路輸出；第一增益放大級的輸出還通過第二CMOS功率晶體管回路直接輸出到第一CMOS功率晶體管回路輸出端；反饋回路連接在第一增益放大級的同相輸入端、第一CMOS功率晶體管回路輸出端之間；頻率補償回路連接在第一增益放大級的輸出端、第一CMOS功率晶體管回路輸出端之間；減小過沖回路連接到第一CMOS功率晶體管回路輸出端。

所述LDO具體結構為：由第一至第十四PMOS晶體管M10、M11、M12、M15、M16、M101、M21、M22、M131、M23、M26、M27、MP1、MP2以及第一至第十六NMOS晶體管M13、M14、M132、M133、M17、M18、M171、M181、M19、M20、M24、M25、M28、M31、M321、M322共30個MOS晶體管、四個電容即補償電容Ca、Cm、Cz、CL以及五個電阻即電阻R1、R2、Rm、Rz、RL共同構成；其中：

第一至第十四PMOS晶體管M10、M11、M12、M15、M16、M101、M21、M22、M23、M26、M27、MP1、MP2的源極共同接供電電源VDD；除了第二至第三PMOS晶體管M11、M12外，第一、第四至第十四PMOS晶體管M10、M15、M16、M101、M21、M22、M23、M26、M27、MP1、MP2的襯底端接供電電源VDD；第一至第八、第十一至第十四、第十六NMOS晶體管M13、M14、M132、M133、M17、M18、M171、M181、M24、M25、M28、M31、M322的源極共同接地GND；第一至第十六NMOS晶體管M13、M14、M132、M133、M17、M18、M171、M181、M19、M20、M24、M25、M28、M31、M321、M322的襯底端接地GND；

第一PMOS晶體管M10的柵極共同接第一偏置電壓Vb1、漏極接第二至第三PMOS晶體管M11、M12的源極和襯底以及第四PMOS晶體管M15的漏極；第六PMOS晶體管M10、M101的柵極共同接第一偏置電壓Vb1；第一至第二PMOS晶體管M11、M12的柵極分別接共模輸入電壓Vcm和參考基準電壓Vref端；第一PMOS晶體管M11、第一、第五NMOS晶體管M13、M17的漏極、第七NMOS晶體管M171的柵極共同接第九NMOS晶體管M19的源極；第二PMOS晶體管M12、第二NMOS晶體管M14、第六NMOS晶體管M18的漏極、第八NMOS晶體管M181的柵極、第一電容Ca的左端共同接第十NMOS晶體管M20的源極；