[發明專利]一種通用型LDO瞬態響應增強電路

有效

• 申請號: 202110582920.9
• 申請日: 2021-05-27
• 公開（公告）號: CN113485518B
• 公開（公告）日: 2022-11-25
• 發明（設計）人: 況立雪;余力瀾;馬小龍;董釗;韓春杰;劉躍;梁欣
• 申請（專利權）人: 北京博瑞微電子科技有限公司
• 主分類號: G05F3/26
• 分類號: G05F3/26
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產權代理有限公司 11246
• 代理人: 李全旺

本發明公開了一種通用型LDO瞬態響應增強電路，包括快速誤差電壓放大、快速閾值比較、功率管控制、單次觸發控制和狀態更新五個模塊。本發明所述電路，在LDO輸出電壓屬于正常范圍時不參與LDO環路控制，僅消耗少量靜態電流，在LDO輸出電壓下降超過閾值時，觸發瞬態響應增強機制，使得輸出電壓迅速恢復正常。為避免輸出電壓在瞬態響應增強電路的作用下來回跳變，在一段可配置的時間內，瞬態響應增強機制僅能被觸發一次，瞬態響應增強電路的強度也可配置。

技術領域

本發明屬于集成電路設計領域，具體涉及一種通用型LDO瞬態響應增強電路。

背景技術

隨著集成電路的發展，SoC芯片復雜程度提高，對電源管理電路提出了更高的要求，如為芯片提供多個不同的輸出電壓值，不同輸出電壓之間需要噪聲隔離等。低壓差線性穩壓電路(LDO)是電源管理電路的重要組成部分，一顆芯片往往需要包含多個LDO電路。

LDO的功率管通常由一個帶寬有限的環路控制，對負載電流的高頻波動響應過慢，導致LDO輸出電壓出現瞬態抖動。在輸出端接一個uF量級的片外濾波電容是濾除輸出電壓高頻瞬態抖動的有效方法。但出于SoC芯片管腳和成本的考慮，往往會用到全集成LDO。全集成LDO輸出端的片上電容僅在100pF 量級，無法利用片外濾波電容來提供好的瞬態響應性能。

現有的無片外電容的LDO瞬態響應增強電路如圖1中所示。電容Cf作為微分器，用于感知LDO輸出電壓的變化趨勢。Cf一端連接LDO輸出電壓，另一端連接電流放大器。在輸出電壓發生跳變時，由于Cf兩端的電壓不能突變，從而產生前饋電流if。前饋電流經過電流放大器放大后，對功率管Mp的柵端電壓進行補償，從而改變LDO輸出電壓。這種LDO瞬態響應增強電路在基本的LDO電路中引入了新的快速控制環路，即使是微小的輸出端電壓變化，也會引起環路狀態的變化。一方面，新增的零極點使得LDO穩定性變差，設計難度增加；另一方面，對已有的不同LDO電路應用這種技術時，需要針對其負載電流和零極點的配置情況，重新設計瞬態增強型LDO的電路參數，可移植性較差。

發明目的

發明目的就是為了解決現有技術中所存在的問題，提出一種通用型LDO 瞬態響應增強電路，使得LDO在負載電流的高速正向跳變下，輸出電壓的抖動幅度減小，響應時間變短。通過提出一種通用型LDO瞬態響應增強電路，在LDO輸出電壓屬于正常范圍時不參與LDO環路控制，僅消耗少量靜態電流，在LDO輸出電壓下降超過閾值時，觸發瞬態響應增強機制，使得輸出電壓迅速恢復正常。為避免輸出電壓在瞬態響應增強電路的作用下來回跳變，在一段可配置的時間內，瞬態響應增強機制僅能被觸發一次，瞬態響應增強電路的強度也可配置。

發明內容

本發明提供了一種通用型LDO瞬態響應增強電路，包括快速誤差電壓放大、快速閾值比較、功率管控制、單次觸發控制和狀態更新五個模塊，其中：

所述快速誤差電壓放大模塊的一端與LDO輸出端連接，另一端與所述所述快速閾值比較模塊連接；所述快速誤差電壓放大模塊對LDO輸出端電壓的變化量進行實時檢測和放大；

快速閾值比較模塊一端與快速誤差電壓放大模塊連接，接收其所輸出的誤差電壓信號，另一端分別與功率管控制模塊和單次觸發控制模塊連接；快速閾值比較模塊將放大后的誤差電壓與設定的閾值進行比較，并將比較結果分別輸入功率管控制模塊和單次觸發控制模塊，作為它們的輸入信號；

所述功率管控制模塊連接至LDO功率管的柵端，通過調節LDO功率管的柵端電壓，快速補償輸出電壓的負向變化，補償的強度可根據需要進行配置；

所述單次觸發控制模塊分別與快速閾值比較模塊和狀態更新模塊連接，在輸出電壓回調后，關閉所述快速閾值比較模塊；

所述狀態更新模塊以一定的周期對所述快速閾值比較模塊的狀態進行更新，更新周期可根據需求配置。