[發明專利]低電壓降落穩壓器

有效

• 申請號: 201810078019.6
• 申請日: 2018-01-26
• 公開（公告）號: CN108227816B
• 公開（公告）日: 2019-03-08
• 發明（設計）人: 唐原
• 申請（專利權）人: 武漢新芯集成電路制造有限公司
• 主分類號: G05F1/625
• 分類號: G05F1/625
• 代理公司: 上海思微知識產權代理事務所(普通合伙) 31237
• 代理人: 屈蘅;李時云

本發明提供了一種低電壓降落穩壓器，所述低電壓降落穩壓器包括第一運算放大器、第一晶體管、第二晶體管、電壓反饋電路和電荷泵，其中：所述第一晶體管和所述第二晶體管均耦合在電源電壓和輸出電壓之間；所述第一運算放大器輸出第一柵控電壓，以控制所述第一晶體管導通或關斷；一第二柵控電壓提供至所述第二晶體管，以控制所述第二晶體管的導通或關斷，所述電荷泵使所述第二柵控電壓等于所述輸出電壓、所述第二晶體管的閾值電壓與所述第二晶體管的驅動電壓之和；所述電壓反饋電路提供一反饋電壓至所述第一運算放大器，所述第一柵控電壓與所述反饋電壓為正相關關系；所述第一晶體管為P溝道場效應晶體管，所述第二晶體管為N溝道場效應晶體管。

技術領域

本發明涉及半導體技術領域，特別涉及一種低電壓降落穩壓器。

背景技術

傳統的線性穩壓器，如78XX系列的芯片都要求輸入電壓要比輸出電壓至少高出2V～3V，否則就不能正常工作。但是在一些情況下對于電源來說太苛刻了，如5V轉3.3V，輸入與輸出之間的壓差只有1.7V，不滿足傳統線性穩壓器的工作條件的。

針對這種情況，研發出了LDO類的電壓轉換芯片。LDO是一種線性穩壓器，使用在其線性區域內運行的晶體管或場效應管(FET)，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。低電壓降落穩壓器(LDO，即low drop outregulator)，相對于傳統的線性穩壓器來說成本低，噪音低，靜態電流小等突出優點。LDO線性穩壓器的性能之所以實現以上優點，主要原因在于其中的調整晶體管是P溝道MOSFET，而普通的線性穩壓器是使用PNP晶體管。P溝道MOSFET是電壓驅動的，不需要電流，所以大大降低了器件本身消耗的電流；另一方面，采用PNP晶體管的電路中，為了防止PNP晶體管進入飽和狀態而降低輸出能力，輸入和輸出之間的電壓降不可以太低；而P溝道MOSFET上的電壓降大致等于輸出電流與導通電阻的乘積。由于MOSFET的導通電阻很小，因而它上面的電壓降非常低。但由于P溝道MOSFET的驅動電壓等于其柵源極電壓減去閾值電壓，即電源電壓減去閾值電壓，若電源電壓較低，則為了達到PMOS的驅動能力，需要相應的較小閾值電壓，增大PMOS的尺寸。

發明內容

本發明的目的在于提供一種低電壓降落穩壓器，以減小現有的低電壓降落穩壓器的尺寸。

為解決上述技術問題，本發明提供一種低電壓降落穩壓器，所述低電壓降落穩壓器包括第一運算放大器、第一晶體管、第二晶體管、電壓反饋電路和電荷泵，其中：

所述第一晶體管和所述第二晶體管均耦合在電源電壓和輸出電壓之間；所述第一運算放大器輸出第一柵控電壓，以控制所述第一晶體管導通或關斷；

一第二柵控電壓提供至所述第二晶體管，以控制所述第二晶體管的導通或關斷，所述電荷泵使所述第二柵控電壓等于所述輸出電壓、所述第二晶體管的閾值電壓與所述第二晶體管的驅動電壓之和；

所述電壓反饋電路提供一反饋電壓至所述第一運算放大器，所述第一柵控電壓與所述反饋電壓為正相關關系；

所述第一晶體管為P溝道場效應晶體管，所述第二晶體管為N溝道場效應晶體管。

可選的，在所述的低電壓降落穩壓器中，所述第一運算放大器的反向輸入端輸入第一參考電壓，所述第一運算放大器的正向輸入端輸入所述反饋電壓。

可選的，在所述的低電壓降落穩壓器中，所述第一晶體管的柵極連接所述第一運算放大器的輸出端，所述第一晶體管的源極輸入所述電源電壓，所述第一晶體管的漏極連接所述電壓反饋電路，并耦合至所述輸出電壓；所述第二晶體管的柵極輸入第二柵控電壓，所述第二晶體管的漏極輸入所述電源電壓，所述第二晶體管的源極連接所述電壓反饋電路，并耦合至所述輸出電壓。