[發明專利]一種簡單有效的瞬態增強型LDO電路

在審

• 申請號: 201810967413.5
• 申請日: 2018-08-23
• 公開（公告）號: CN110858081A
• 公開（公告）日: 2020-03-03
• 發明（設計）人: 豆玉嬌;況立雪;霍俊杰
• 申請（專利權）人: 紫光同芯微電子有限公司
• 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

本發明提供了一種簡單有效的瞬態增強型LDO電路，所述LDO電路包括誤差放大器、負載電容、功率管、第一電阻、第二電阻、第三電阻和第一開關，第一開關一端接輸出端Vout，第一開關的另一端接第三電阻，第三電阻的另一端連接地；其中，外部參考電壓Vref接入誤差放大器的輸入端，誤差放大器的另一個輸入端連接第一電阻與第二電阻相連節點；本發明的瞬態增強型LDO電路，由于采用了上述新增一電阻連接新增一開關的結構，所獲得的有益效果是，新增一電阻為了給功率管偏置一個基礎負載電流，新增一電阻的大小根據功率管的尺寸來定，讓流過新增一電阻的電流保證功率管在外部最小負載電流時仍然工作在臨界飽和區，以達到提高LDO電路瞬態響應速度的目的。同時，當所述LDO電路處在休眠模式時，新增一開關斷開，新增一電阻上沒有電流流過，滿足芯片休眠小功耗的需求。

技術領域

本發明屬于集成電路設計技術領域， 涉及一種簡單有效的瞬態增強型LDO電路。

背景技術

現今，消費類電子產品越來越成為人們生活的必需品。而這類電子產品例如sim卡，銀行卡，UJKey等都離不開電源管理電路，電源管理電路性能的好壞，往往決定了電子產品的壽命和性能。電源管理芯片將各種外部電源（電池，市電）經過變化之后為電子產品提供穩定可靠的電壓。除了穩定可靠的基本要求外，現代電子產品對電源芯片提出了更多的要求，例如：低功耗，面積小，高效率，速度快，高電源抑制比等等。

LDO（Low Dropout Regulator，線性穩壓器）電路，LDO電路是電源管理芯片之一，因為它面積小，應用簡單，因此越來越廣泛的應用在便攜式消費類電子產品中。從基本原理來說，LDO電路是根據負載的變化情況來調節自身的輸出電阻，從而保證輸出端的電壓恒定不變。

由于現今市場競爭非常激烈，SIM卡，銀行卡，UKey等產品對LDO電路提出了更高的要求。要設計滿足系統要求的LDO電路，需要考慮各項指標的折衷關系。例如：所設計的LDO電路要功耗小，面積小，具有足夠的負載能力，良好的穩定性和快速的瞬態響應等。

常用LDO電路結構，如圖1所示，主要有參考電壓Vref，誤差放大器Ae，調整功率管MP1，以及采樣電阻R1和采樣電阻R2組成。實際芯片中一般還有過壓過溫保護電路，輸出端與地之間接穩壓電容C1，Iload是負載電流。

常用LDO電路通過電阻反饋網絡構成一個負反饋閉環系統。當LDO電路輸出端電壓增大時，通過電阻反饋網絡提供反饋信號，誤差放大器同向輸入端電壓上升，并通過和誤差放大器反向輸入端的基準電壓進行比較，調整誤差放大器的輸出信號，增大功率管的柵電壓，降低LDO電路的輸出電壓；反之，當LDO電路輸出端電壓下降時，通過電阻反饋網絡提供反饋信號，誤差放大器同向輸入端電壓下降，并通過跟誤差放大器反向輸入端的基準電壓進行比較，調整誤差放大器的輸出信號，減小功率管的柵電壓，抬高LDO電路的輸出電壓。LDO電路的穩定輸出電壓Vout的為：Vout=（1+R1/R2）Vref。

常用LDO電路的傳統指標中，最重要的指標是輸出電壓的穩定程度、電壓精度、負載調整率和電壓調整率，而現代電子產品還要求LDO電路具有盡可能高的瞬態響應速度。

如圖2所示，為常用的LDO電路瞬態響應波形示意圖。當常用的LDO電路輸出端賦予一個負載電流從最小（例如1uA）階躍到最大輸出電流，輸出電壓的瞬態響應依次是：輸出電壓瞬態下降Vdip，輸出電壓穩定恢復，輸出電壓恒定。

當負載電流從很小階躍到最大值時，負載突然需要從LDO電路抽取大量電流，如果LDO電路提供的電流不足以維持負載電流時，輸出電壓將被拉低產生一個下沖Vdip。因為在負載為1uA這種量級的小電流時，尺寸非常大的功率管不再工作在飽和區，而是工作在亞閾值區，速度慢，加上功率管柵極的大電容，環路的相應速度也較慢，壓擺率較低，功率管的柵極電壓未能及時響應，負載電流主要由輸出端的電容放電提供。通常當輸出電壓瞬態下降Vdip超過輸出電壓的10%時，會導致LDO電路輸出的電壓太低，引發系統復位。