本发明专利技术公开一种瞬态响应增强型片上电容LDO电路。包括基准（VREF）产生电路、误差放大器（AMP）、功率管、电阻串分压单元、以及充电通路、放电通路、耦合电容Cc1和Cc2。在负载电流突变时，利用设计的充电通路或者放电通路对功率管的栅电容（Cg）进行快速冲放电。本发明专利技术设计的新颖、有效的快速瞬态响应补偿通路，在实现瞬态响应补偿的同时，很好地实现了频率补偿，能够保证片上LDO在整个负载电流变化范围内保持稳定。本发明专利技术的LDO电路的功率管可以工作在线性区，其输入输出压差可以控制到0.1V以内。不需外接输出电容，应用电路简单，成本低。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开一种瞬态响应增强型片上电容LDO电路。包括基准（VREF）产生电路、误差放大器（AMP）、功率管、电阻串分压单元、以及充电通路、放电通路、耦合电容Cc1和Cc2。在负载电流突变时，利用设计的充电通路或者放电通路对功率管的栅电容（Cg）进行快速冲放电。本专利技术设计的新颖、有效的快速瞬态响应补偿通路，在实现瞬态响应补偿的同时，很好地实现了频率补偿，能够保证片上LDO在整个负载电流变化范围内保持稳定。本专利技术的LDO电路的功率管可以工作在线性区，其输入输出压差可以控制到0.1V以内。不需外接输出电容，应用电路简单，成本低。【专利说明】-种瞬态响应増强型片上电容LDO电路
本专利技术设及一种集成电路，特别设及片上电容结构的低压差线性稳压器（CAP_ less LDO)的一种瞬态响应增强技术。
技术介绍
由于具有电路简单、噪声小、压差小、功耗低等特点，在电池供电的射频S0C巧片 中，低压差线性稳压器化OW Drop-out voltage Regulator,简称LD0)得到了广泛的应用。 [000引 由于集成电路工艺的限制，传统LD0需要的uF量级的大输出电容只能通过外接电 容实现。而电池供电的射频S0C巧片可能需要多组电源电压，分别给射频接收部分、发送部 分、数字电路部分提供各自独立的电源，所W-颗S0C巧片可能需要多组电源管脚，多个外 接大电容。该些都增加了系统成本，加大了应用复杂度。为降低成本，片上电容（CAP_less) LDO设法去除片外大电容，仅利用巧片内部集成的lOOpF量级电容，实现频率补偿。 当LD0的输出电容被降低几个数量级时，其瞬态响应能力将受到很大影响。当负 载电流发生突变的阶跃时间小于LD0的单位增益带宽的倒数时，传统LD0的反馈环路来不 及反应，只能利用外接大电容对负载提供瞬间充放电能力，稳定输出电压。举例说明；有该 样一个LD0系统，具有IMHz的带宽，功率管栅极寄生电容Cg=2化F，栅极电压变化AV=1V， LDO对栅极电容的充放电电流Isr=20uA，外接电容取Co=4. 7uF，寄生等效串联电阻RESR=0 ; 负载电流在lus内阶跃变化的幅值Iload-max=50mA，则可W通过如下公式计算LDO输出端 电压最大变化值大约为20mV，很容易满足指标要求(其中为栅极电容电压的反应时间)。 。 1 ' Ar A t.巧 --+ C ^ --- 五深:]r 由于输出电容被降低了几个数量级，片上电容LDO的瞬态响应特性将受到很大影 响。同样的系统，当Co减小为InF时，同样的公式计算得到LD0输出端电压最大变化已经 达到100V，所W未采取任何瞬态响应补偿措施的片上LD0将根本无法达到快速响应负载电 流变化的指标要求。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术公开一种瞬态响应增强型片上电容LD0电路。本专利技术的目 的是，去除巧片外接的大电容，改为内部集成l(K)pF小电容，实现电压调整，频率补偿，同时 具有较好的瞬态响应能力。为了实现本专利技术的专利技术目的，专利技术人是通过如下技术方案实现 的。 本专利技术公开的一种瞬态响应增强型片上电容LD0电路，包括基准（VREF)产生电 路、误差放大器(AMP)、电阻串分压单元、功率管W及充电通路、放电通路、禪合电容Ccl和 Cc2。通过建立一条在负载发生快速瞬态变化时能够迅速改变功率管栅极电压从而改变功 率管的电流驱动能力的通路，提升功率管栅极电压的瞬态响应能力，从而增强片上电容LDO 的瞬态响应能力。 [000引具体的瞬态响应增强功能描述如下：当负载电流向上突变时，采样电容Ccl采样 到输出电压的减小，从而导致NMOS管的源极电压减小，NMOS管Mf的栅源电压VGS的增大 立刻引起电流的变化，形成对功率管栅极的大的瞬间放电电流。因此采样电路和禪合电路 结合形成的反馈通路的延迟非常小，可W构成快速的单向反馈通路，使功率管的栅电压迅 速响应LDO输出的变化；当负载电流向下突变时，利用采样电容Cc2感应输出电压的上升并 转化为电流，该电流经过电流镜结构倍乘放大后作为功率管栅极的充电电流，实现快速瞬 态响应的目的。 本专利技术的优点及效果在于： (1)本专利技术的片上LDO能够去除片外电容，节省巧片管脚资源，节省PCB面积。 (2)本专利技术的快速瞬态响应补偿通路，在实现瞬态响应补偿的同时，很好地实现了 频率补偿，能够保证片上LDO在整个负载电流变化范围内保持稳定。 (3)本专利技术的LDO电路具有较小的功率管，节省巧片面积，可W工作在线性区，压 差小，转换效率高，延长电池使用时间。 附图简述 通过附图中的图形，W示例方式，而非限制方式来图解本专利技术的实施例，在该些附图中 相同的参考数字指代相似的元件。 图1是传统的片外大电容LDO结构示意图。 图2是本专利技术的瞬态响应增强型片上电容LDO电路的图示。 图3是本专利技术的用于图2中片上电容LDO的功率管栅极放电通路图示。 图4是本专利技术的用于图2中片上电容LDO的功率管栅极充电通路图示。 图5是本专利技术的用于图2中瞬态响应增强型片上电容LDO电路的交流小信号等效 电路的图示。 图6是本专利技术的用于图2中瞬态响应增强型片上电容LDO电路的零极点分布图。 具体实施方法 图1示出了传统的片外大电容LDO结构图。通常包括基准（VREF)产生电路、误差放大 器(AMP)、电阻串分压单元、功率管W及外接陶瓷电容Co。ROUT代表负载电路。另外，传统 LD0利用片外粗电容的等效串联电阻形成零点或者内部另设专口的相位补偿电路实现LD0 环路稳定性补偿。 基准电压产生电路作为误差放大器的输入之一，用于提供参考电压。但负载电流 缓慢变化时，电容Co输出端电压变化，电阻串分压单元产生输出电压V0UT的分压信号，反 馈给误差放大器的另一个输入端。在反馈电压的控制下，误差放大器产生相应的输出信号， 调整功率管电流，实现调整输出电压（V0UT)的目的。当负载电流发生突变的阶跃时间小于 LD0的单位增益带宽的倒数时，传统LD0的反馈环路来不及反应，只能利用外接大电容Co对 负载提供瞬间充放电能力，稳定输出电压。由于外接电容Co较大，很容易满足指标要求。 图2示出了本专利技术中瞬态响应增强型片上电容LD0电路的实施例。包括包括基准 (VREF)产生电路、误差放大器(AMP)、电阻串分压单元、功率管W及充电通路、放电通路、禪 合电容Ccl和Cc2。同传统LDO结构一样，基准（VREF)产生电路提供误差放大器的参考输 入，电阻串分压单元、误差放大器、功率管接成反馈环路。反馈环路保证稳态下LD0输出电 压符合理论值。由于输出电容被降低了几个数量级，片上电容LD0的瞬态响应特性将受到 很大影响。
技术介绍
中已经讲到；当Co减小为lOOpF量级时，未采取任何瞬态响应 补偿措施的片上LD0将无法达到快速响应负载电流变化的指标要求。 图3示出了本专利技术的用于图2中片上电容LD0的功率管栅极放电通路的实施例。 放电通路主要由上、下电流源11，放大电路AMP 1，反馈管Mf和禪合电容Cc 1构成。由于NM0S 管Mf的源极为低阻抗输入节点，电容Ccl采样到的反映L本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种瞬态响应增强型片上电容LDO电路，包括基准(VREF)产生电路、误差放大器(AMP)、电阻串分压单元、功率管以及充电通路、放电通路、耦合电容Cc1和Cc2。通过一种新颖、有效的快速瞬态响应补偿通路，在实现瞬态响应补偿的同时，很好地实现了频率补偿，能够保证片上LDO在整个负载电流变化范围内保持稳定。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：王本川，范涛，
申请(专利权)人：北京华强智连微电子有限责任公司，
类型：发明
国别省市：北京;11
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