[發明專利]一種能夠實現寬輸入范圍和快速穩態的低壓差線性穩壓器

有效

• 申請號: 202110296546.6
• 申請日: 2021-03-19
• 公開（公告）號: CN113050750B
• 公開（公告）日: 2021-11-23
• 發明（設計）人: 張波;朱杰;王世杰;周澤坤
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: G05F3/26
• 分類號: G05F3/26
• 代理公司: 成都點睛專利代理事務所(普通合伙) 51232
• 代理人: 葛啟函

一種能夠實現寬輸入范圍和快速穩態的低壓差線性穩壓器，包括偏置模塊、瞬態增強模塊和LDO主環路模塊，偏置模塊用于產生內部參考電壓以及為瞬態增強模塊和LDO主環路模塊提供偏置電流；LDO主環路模塊包括誤差放大器、功率調整管、密勒補償和零點補償單元，誤差放大器將內部參考電壓和LDO的輸出電壓反饋值進行誤差放大后控制功率調整管，從而控制LDO的輸出電壓，誤差放大器的輸入對管采用能夠承受高壓的N型LDMOS管來實現擴大LDO輸入電壓范圍的目的；密勒補償和零點補償使本發明的LDO在低功耗應用中負載較小時，仍然能夠保證LDO環路的穩定性，達到穩定輸出電壓的目的；瞬態增強模塊直接作用于LDO的輸出端，使LDO可以在瞬態響應中可以達到快速穩態。

技術領域

本發明屬于模擬集成電路技術領域，涉及一種能夠實現寬輸入范圍和快速穩態的低壓差線性穩壓器(low dropout regulator,LDO)。

背景技術

近些年來，手機、平板電腦等以電池供電的便攜式電子產品在生活中扮演著重要角色。這些便攜式電子產品在性能、體積和成本等方面的提高與改進日新月異，因此對便攜式電子設備中至關重要的電源管理系統的要求也逐漸提高。

優良的電源管理系統能夠提高電源供電效率、延長電源供電時間、提高電源使用壽命，這種便攜式電子市場需要LDO具有低靜態電流特征，因此低功耗LDO成為目前研究熱點。芯片的輸入輸出范圍決定其應用的領域，較寬的芯片輸入范圍，不僅僅能夠適用于電池電源，還可以用于電源適配器的輸出電壓，使得芯片可以把電壓直接從高壓降下來，簡化了電路結構并提高了系統的穩定性。工作環境復雜時，外部電源輸入到電子系統的電壓和電流都有很大不確定性；并且對于很可能伴有一定抖動和噪聲的汽車電子系統而言，寬范圍、快速穩態的LDO可以將外部電源能量進行合理轉化，保證電子系統內不同模塊的正常工作。

傳統的擴大LDO輸入電壓范圍的方法是通過額外的預降壓電路給誤差放大器供電；或者是設計兩種LDO主體電路，分別可以應用在高輸入電壓范圍和低輸入電壓范圍，然后通過選通電路來進行檢測并切換。但上述方法的主要缺點是需要設計附加電路，增加了電路的復雜度，芯片面積和芯片應用成本增大。

發明內容

針對傳統LDO中在擴大輸入電壓范圍時會增加附件電路，導致電路復雜度增加、芯片面積和成本增大的問題，本發明提出一種能夠實現寬輸入范圍并且不增加復雜的附加電路的低壓差線性穩壓器，采用能夠承受高壓的N型LDMOS作為LDO中誤差放大器的輸入對管，實現了擴大LDO輸入電壓范圍，并且設計了瞬態增強模塊使LDO可以在瞬態響應中達到快速穩態。

本發明的技術方案為：

一種能夠實現寬輸入范圍和快速穩態的低壓差線性穩壓器，包括偏置模塊、瞬態增強模塊和LDO主環路模塊；

所述偏置模塊包括偏置電流源、第一NMOS管、第二NMOS管、第一PMOS管、第二PMOS管、第一P型LDMOS管、第二P型LDMOS管、第三P型LDMOS管、第二電阻和第三電阻；

第一P型LDMOS管的柵漏短接并連接第二P型LDMOS管的柵極、第三P型LDMOS管的柵極和所述偏置電流源，其源極連接第二P型LDMOS管的源極和第三P型LDMOS管的源極并連接低壓差線性穩壓器的輸入電壓；

第一PMOS管的柵極連接外部基準電壓，其源極連接第一NMOS管的源極，其漏極連接第二PMOS管的源極；

第二電阻的一端連接第一NMOS管的柵極和漏極并產生內部參考電壓，其另一端連接第二P型LDMOS管的漏極；

第二NMOS管的柵漏短接并通過第三電阻后連接第三P型LDMOS管的漏極，其源極連接第二PMOS管的柵極和漏極并接地；