[發明專利]一種集成欠壓鎖定功能的功耗可調低壓差線性穩壓器

在審

• 申請號: 201710416741.1
• 申請日: 2017-06-06
• 公開（公告）號: CN107102679A
• 公開（公告）日: 2017-08-29
• 發明（設計）人: 朱宇璋;李威
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: G05F1/575
• 分類號: G05F1/575
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及模擬集成電路技術領域，具體是涉及一種集成欠壓鎖定功能的功耗可調線性穩壓器。

背景技術

近年來，隨著便攜式電子設備的普及，對電源管理芯片的需求量也越來越高。電源管理芯片中，為了保證系統供電的穩定性與可靠性，需要使用低壓差線性穩壓器LDO(Low Dropout Linear Regulator)產生新的電源信號為后級電路進行供電；同時也是出于電路工作穩定性的考慮，當電源電壓低于我們要求的閾值時，需要一個使能控制信號將后級電路進行關斷，使得電路不會進入邏輯混亂的不穩定狀態。可以說這兩個模塊在現代電源管理芯片中必不可少。

傳統的電源管理芯片中，LDO與欠壓鎖定往往是作為兩個模塊分別單獨設計，且往往沒有考慮對功耗進行優化，如圖2所示，傳統LDO無法控制當電路處于睡眠狀態時尾電流的大小，對能量造成了一定的浪費。當然，這種設計方式可以完成設定功能，但是卻存在著以下幾點問題：

首先芯片占用面積較大。模塊分開進行設計雖然設計起來較為簡單，但是，芯片面積占用較大是必然的，而在現如今芯片微型化的今天，設計過程中盡量減小電路的占用面積是很有必要的。另一方面是沒有對功耗進行優化控制。常見的電源管理芯片在輕載模式時，電路會間歇性的進入睡眠狀態，此時，芯片中會有大量的模塊暫停工作，部分模塊仍繼續工作，因此LDO在電路進入睡眠狀態時不能關斷，仍要為部分后級電路供電，但是此時，后級電路對前級電源帶載能力的要求會大幅降低，但如圖2所示的傳統LDO無法控制當電路處于睡眠狀態時尾電流的大小，會浪費很大部分的能量，增大功耗。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種集成欠壓鎖定功能的功耗可調線性穩壓器，通過將欠壓鎖定模塊與一個功耗可調的LDO進行集成設計，能夠達到減小電路面積，降低電路功耗的目的。

一種集成欠壓鎖定功能的功耗可調線性穩壓器，其特征在于包括以下模塊：功耗可調LDO以及欠壓鎖定產生電路。其中功耗可調LDO包括：誤差放大器，電阻分壓反饋網絡以及功耗控制的控制模塊?；鶞孰妷狠斎胝`差放大器，運用負反饋的原理產生不隨輸入電源及負載變化的穩定的輸出電壓。當電源管理芯片處于睡眠狀態時，功耗控制模塊啟動，降低LDO功耗。帶有遲滯的欠壓鎖定電路包括：簡易的比較電路以及遲滯產生電路。比較電路用產生欠壓鎖定控制信號，遲滯產生電路用于產生遲滯，防止在Vin處于臨界狀態時欠壓鎖定模塊反復開啟關斷使電路進入不穩定狀態

所述功耗可調LDO電路包括，七個NMOS管，兩個PMOS管，一個NPN管：

PMOS管M1、M2，M1、M2柵極相連，源極接Vin；M1柵漏短接。NMOS管M3柵接Vref，漏端接M1漏極，源極接NMOS管M4源極；M4柵極接分壓網絡NMOS管M11的源極與M12的漏極；M11、M12分別柵漏短接，M11源極接M12漏極。NMOS管M5漏極接M3源極，柵極接睡眠控制信號CTRL，源極接M6漏極。NMOS管M6、M7柵極相接，源極都分別接地，M7漏極與M4源極相連。NPN管Q2管基極接M2漏極，集電極接Vin，發射極接M11漏極，此處輸出VDD。

所述帶有遲滯的欠壓鎖定電路包括，一個PNP管，六個NMOS管，一個PMOS管，兩個反相器，一個與非門：

PNP管Q1，其發射極接Q2管基極，即Vb電位處，基極接M1管漏極，即Va電位處，集電極接NMOS管M8漏極，NMOS管M10的漏極及反相器I1的輸入端，即Vc電位處。M8柵極接反相器I1的輸出端與與非門I3的輸入端，即Vd電位處，源極接M9的漏極，與NMOS管M9、M10共同構成遲滯區間引入電路。M9、M10源極分別接地，柵極相接，與M6、M7共同使用BIAS電壓進行偏置。PMOS管M13，其源極接輸入電壓Vin，柵極接偏置電壓BIAS1，漏極接M14漏極與反相器I2的輸入端，即Ve電位處。NMOS管M14柵極接Q2發射極，即VDD電位處，源極接地。與非門I3輸入級分別接反相器I2的輸出與反相器I1的輸出，輸出級產生UVLO控制信號。

本發明的創造性在于將常見電源管理芯片中必不可少的LDO模塊以及欠壓鎖定模塊進行集成設計，減小了電路所占面積；優化了對LDO功耗的設計，使得當芯片處于睡眠狀態時，通過降低尾電流的大小，減小LDO功耗。

附圖說明

圖1為一種集成欠壓鎖定功能的功耗可調低壓差線性穩壓器整體電路圖；

圖2為傳統的LDO中誤差放大器尾電流源設計方法。

具體實施方式