[實用新型]一種瞬態響應增強型片上電容LDO電路

有效

• 申請號: 201520041773.4
• 申請日: 2015-01-21
• 公開（公告）號: CN204833032U
• 公開（公告）日: 2015-12-02
• 發明（設計）人: 王本川;范濤
• 申請（專利權）人: 北京華強智連微電子有限責任公司
• 主分類號: G05F1/56
• 分類號: G05F1/56
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本實用新型涉及一種集成電路，特別涉及片上電容結構的低壓差線性穩壓器（CAP_lessLDO）的一種瞬態響應增強技術。背景技術

由于具有電路簡單、噪聲小、壓差小、功耗低等特點，在電池供電的射頻SOC芯片中，低壓差線性穩壓器（LowDrop-outvoltageRegulator，簡稱LDO）得到了廣泛的應用。

由于集成電路工藝的限制，傳統LDO需要的uF量級的大輸出電容只能通過外接電容實現。而電池供電的射頻SOC芯片可能需要多組電源電壓，分別給射頻接收部分、發送部分、數字電路部分提供各自獨立的電源，所以一顆SOC芯片可能需要多組電源管腳，多個外接大電容。這些都增加了系統成本，加大了應用復雜度。為降低成本，片上電容（CAP_less）LDO設法去除片外大電容，僅利用芯片內部集成的100pF量級電容，實現頻率補償。

當LDO的輸出電容被降低幾個數量級時，其瞬態響應能力將受到很大影響。當負載電流發生突變的階躍時間小于LDO的單位增益帶寬的倒數時，傳統LDO的反饋環路來不及反應，只能利用外接大電容對負載提供瞬間充放電能力，穩定輸出電壓。舉例說明：有這樣一個LDO系統，具有1MHz的帶寬，功率管柵極寄生電容Cg=20pF，柵極電壓變化ΔV=1V，LDO對柵極電容的充放電電流I_sr=20uA，外接電容取Co=4.7uF，寄生等效串聯電阻R_ESR=0；負載電流在1us內階躍變化的幅值I_load-max=50mA，則可以通過如下公式計算LDO輸出端電壓最大變化值大約為20mV，很容易滿足指標要求（其中為柵極電容電壓的反應時間）。

由于輸出電容被降低了幾個數量級，片上電容LDO的瞬態響應特性將受到很大影響。同樣的系統，當Co減小為1nF時，同樣的公式計算得到LDO輸出端電壓最大變化已經達到100V，所以未采取任何瞬態響應補償措施的片上LDO將根本無法達到快速響應負載電流變化的指標要求。

發明內容

針對上述問題，本實用新型公開一種瞬態響應增強型片上電容LDO電路。本實用新型的目的是，去除芯片外接的大電容，改為內部集成100pF小電容，實現電壓調整，頻率補償，同時具有較好的瞬態響應能力。本實用新型是通過如下技術方案實現的。

本實用新型公開的一種瞬態響應增強型片上電容LDO電路，其特征在于，包括基準電壓源、誤差放大器、功率管、電阻串分壓單元、充電通路、放電通路、耦合電容Cc1和Cc2以及100pF的片上電容CINT；誤差放大器的負端接基準電壓源，誤差放大器的正端接由R1和R2組成的電阻串分壓單元的中間抽頭，誤差放大器的輸出端接功率管的柵極，功率管的漏極接電阻串分壓單元的輸入端；充電通路與耦合電容Cc2串聯，跨接在功率管的柵極和漏極之間，放電通路與耦合電容Cc1串聯，跨接在功率管的柵極和漏極之間；所述LDO電路的輸出端接100pF的片上電容。

進一步的，所述充電通路，其特征在于，耦合電容Cc2一端接LDO輸出電壓端，另一端接NMOS管Mc1的漏極，NMOS管Mc1和NMOS管Mc2接成電流鏡單元，PMOS管Mc3和PMOS管Mc4接成電流鏡單元，NMOS管Mc2的漏極接PMOS管Mc3的柵極和漏極，PMOS管Mc4的漏極接功率管的柵極，電流源I2為充電通路提供偏置電流。

進一步的，所述放電通路，其特征在于，耦合電容Cc1一端接LDO輸出電壓端，另一端接NMOS管Mf的源極和NMOS管Mb的柵極，NMOS管Mb的漏極接NMOS管Mf的柵極，電流源Ib和I1為放電通路提供偏置電流。

本實用新型的優點及效果在于：

（1）本實用新型的片上LDO能夠去除片外電容，節省芯片管腳資源，節省PCB面積。

（2）本實用新型的快速瞬態響應補償通路，在實現瞬態響應補償的同時，很好地實現了頻率補償，能夠保證片上LDO在整個負載電流變化范圍內保持穩定。

（3）本實用新型的LDO電路具有較小的功率管，節省芯片面積，可以工作在線性區，壓差小，轉換效率高，延長電池使用時間。

附圖說明

通過附圖中的圖形，以示例方式，而非限制方式來圖解本實用新型的實施例，在這些附圖中相同的參考數字指代相似的元件。

圖1是傳統的片外大電容LDO結構示意圖。

圖2是本實用新型的瞬態響應增強型片上電容LDO電路的圖示。