[發(fā)明專利]一種具有低電壓紋波輸出的數(shù)字LDO電路

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202111267589.8
• 申請日: 2021-10-29
• 公開（公告）號: CN114003081B
• 公開（公告）日: 2022-07-05
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉政林;汪釗旭;于潤澤
• 申請（專利權(quán)）人: 華中科技大學(xué)
• 主分類號: G05F1/625
• 分類號: G05F1/625
• 代理公司: 華中科技大學(xué)專利中心 42201
• 代理人: 尹麗媛;李智

本發(fā)明屬于數(shù)字LDO電路技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種具有低電壓紋波輸出的數(shù)字LDO電路，包括：時鐘比較器，雙向移位寄存器，開關(guān)陣列，電壓紋波降低電路及控制其開關(guān)的模式控制電路；雙向移位寄存器的并行輸出端連接電壓紋波降低電路的輸入端；電壓紋波降低電路的輸出端連接開關(guān)陣列；模式控制電路用于在接收到負載發(fā)送的電阻未發(fā)生變化的信號時控制電壓紋波降低電路開啟；開啟的電壓紋波降低電路用于保持開啟時刻開關(guān)陣列中各個開關(guān)的開關(guān)狀態(tài)，鎖存并行輸出端中各個輸出端向開關(guān)陣列的輸入電壓。本發(fā)明使用附加電路停止數(shù)字LDO中開關(guān)陣列的變化，使其近似成為一個恒流源，這樣當負載較為穩(wěn)定時，可以完全消除電壓紋波。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于數(shù)字LDO電路技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種具有低電壓紋波輸出的數(shù)字LDO電路。

背景技術(shù)

隨著數(shù)字LDO的出現(xiàn)，它所具備的優(yōu)勢逐漸引起了人們的關(guān)注。數(shù)字LDO具有低壓工作特性良好、精度高、輸出穩(wěn)定、工藝可變性等優(yōu)點，使得數(shù)字LDO在低輸入電壓、高精度的高效率電源管理系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。

傳統(tǒng)數(shù)字LDO由比較器、雙向移位寄存器和PMOS開關(guān)陣列組成。時鐘比較器用來將輸出電壓VOUT與參考電壓VREF比較，并將比較結(jié)果提供給雙向移位寄存器，控制寄存器的移位方向。雙向移位寄存器控制PMOS開關(guān)陣列導(dǎo)通的數(shù)目，起到調(diào)節(jié)輸出電壓的作用。開關(guān)陣列由尺寸一樣的PMOS管組成，在正常工作下，導(dǎo)通的開關(guān)管工作在線性區(qū)，實現(xiàn)數(shù)字LDO的低壓工作特性。

傳統(tǒng)數(shù)字LDO在穩(wěn)定狀態(tài)下會在輸出信號中產(chǎn)生鋸齒狀紋波，而紋波會導(dǎo)致電壓不穩(wěn)定，影響器件的正常工作。為了解決電壓紋波這一問題，目前通常采用在傳統(tǒng)數(shù)字LDO結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)之上，在電壓輸出端通過添加電容的方式將紋波降低。這個方案可以降低紋波的幅度，而且結(jié)構(gòu)簡單。但是這種降低電壓紋波方式的缺點是：第一，在芯片上實現(xiàn)電容需要付出較大的面積，并引入額外的功耗。第二，傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)只能降低電壓紋波，電容面積受限的時候效果并不明顯，更不能將電壓紋波徹底消除。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)的缺陷和改進需求，本發(fā)明提供了一種具有低電壓紋波輸出的數(shù)字LDO電路，其目的在于解決目前在傳統(tǒng)數(shù)字LDO中通過在負載端添加電容的模式降低電壓紋波時需要較大的片上面積且效果不明顯的技術(shù)問題。

為實現(xiàn)上述目的，按照本發(fā)明的一個方面，提供了一種具有低電壓紋波輸出的數(shù)字LDO電路，包括：時鐘比較器，雙向移位寄存器，開關(guān)陣列，電壓紋波降低電路及控制其開關(guān)的模式控制電路；

所述時鐘比較器的負向輸入端用于輸入?yún)⒖茧妷海鰰r鐘比較器的正向輸入端用于輸入LDO電路輸出電壓，所述時鐘比較器輸出端用于連接所述雙向移位寄存器的輸入端；所述雙向移位寄存器的并行輸出端連接所述電壓紋波降低電路的輸入端；所述電壓紋波降低電路的輸出端連接所述開關(guān)陣列；

所述模式控制電路用于在接收到負載發(fā)送的電阻未發(fā)生變化的信號時控制電壓紋波降低電路開啟；開啟的所述電壓紋波降低電路用于保持所述開啟的時刻所述開關(guān)陣列中各個開關(guān)的開關(guān)狀態(tài)，鎖存所述并行輸出端中各個輸出端向所述開關(guān)陣列的輸入電壓。

進一步，所述模式控制電路還用于在接收到負載發(fā)送的電阻發(fā)生變化的信號時控制電壓紋波降低電路關(guān)斷，關(guān)斷的所述電壓紋波降低電路不控制所述并行輸出端向所述開關(guān)陣列輸入信號。

進一步，所述電壓紋波降低電路包括數(shù)量與所述雙向移位寄存器的輸出端口相同的鎖存器；各個鎖存器的輸入端分別一一對應(yīng)地連接所述雙向移位寄存器的并行的各個輸出端口，各個鎖存器的輸出端分別一一對應(yīng)地連接開關(guān)陣列中的各個開關(guān)，各個鎖存器的控制端統(tǒng)一連接到所述模式控制電路的輸出端。