本发明专利技术公开了一种宽耐压范围的自适应低压差线性稳压器，包括电源电压跟踪器、电压电流转换器、误差放大器、电流镜电路以及动态分压器；电源电压跟踪器一端连接电源电压，一端连接电压电流转换器，电压电流转换器连接电流镜输入端，电流镜电路的输出端连接误差放大器中两个输入场效应管的源极；误差放大器中两个负载场效应管的源极连接电源电压；每个输入场效应管与其相应的负载场效应管之间连接动态分压器。本发明专利技术还公开了采用上述自适应低压差线性稳压器的集成电路芯片。本发明专利技术能够随着电源电压改变而自动改变其偏置条件，进而保证每个器件端口间的电压差不超出自身工艺标称电压值，最终使产品能应用于高出标称电源电压的系统或芯片中。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种低压差线性稳压器，尤其涉及一种宽耐压范围的自适应低压差线性稳压器，同时也涉及采用该自适应低压差线性稳压器的集成电路芯片，属于集成电路
技术介绍
集成电路的工艺集成度在不断提高，但电路单元的耐压等级却是越来越低。例如，集成电路工艺为0.18um的电路单元，耐压值通常都在2.5V左右。然而在电池供电的系统中，电源电压大多维持在3?5V或者甚至更高，因此在高电压的系统中，直接使用没有经过特殊设计处理的低压工艺电路会被烧毁。LDO(low dropout regulator,低压差线性稳压器)通常用于电源管理系统中，一般直接取电于电源电压。其功能就是把电源电压调整到适用于内部芯片的适用电压范围。众所周知，一般低压差线性稳压器中放大器采用恒定偏置电流的方式，使得放大器的增益和速度保持基本恒定。然而随着电源电压的不断升高，可能会致使晶体管源、漏两端电压达到甚至超过其自身标称的耐压值，使器件面临烧毁的危险。参见图1，传统的低压差线性稳压器通常采用5管OTA运算放大器。偏置电流I_b恒定，节点Vcom电压基本保持不变。而随着电源电压Vdd的升高，偏置电流恒定进而得出PMOS管M4的偏置压差保持不变，从而使得节点Vbp随着电源电压同步升高。这样，输入对管M1、M2的源、漏两端压差Vds_pair可以由公式(I)计算得出Vds_pair = Vdd-Vbp-Vcom = Vdd - Vtp - Vdsat ^ Vdd-1.1V (I)其中，Vtp为PMOS管的开启电压；假设|Vtp| =Vtn = 0.7V，电流镜管子102B源、漏极饱和电压Vdsat = 0.4V。由公式(I)可见，输入对管Ml和M2的源、漏两端压差Vds_pair将随着电源电压Vdd而同步变化，而且变化幅度和Vdd的变化幅度基本一致。进一步地，由上面公式(I)可知，以0.1Sum工艺下2.5V的标称安全耐压值为例，电路设计就必须保证Vds_pair不能超过管子安全耐压值2.5V，这样可以推算出Vdd不能超过3.6V。所以，3.6V就是保证图1中电路安全工作的电源电压上限值。该上限值还远不能满足5V系统电源电压的应用要求。因此，如何通过合理的电路设计，使得由低压工艺器件制造出来的电路能工作在远高于其自身工艺器件的标称的电源电压，是目前设计低压差线性稳压器电路所面临的挑战。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术所要解决的首要技术问题在于提供一种在低压工艺条件下自适应调整、具有宽耐压范围的低压差线性稳压器。本专利技术所要解决的另一技术问题在于提供一种采用上述自适应低压差线性稳压器的集成电路芯片。为实现上述专利技术目的，本专利技术采用下述的技术方案:一种宽耐压范围的自适应低压差线性稳压器，包括电源电压跟踪器、电压电流转换器、误差放大器、电流镜电路以及动态分压器；其中，所述电源电压跟踪器一端连接电源电压，一端连接所述电压电流转换器，用于跟随电源电压变化；所述电压电流转换器将所述电源电压跟踪器电压变化转换成电流变化，，并将所述电流作为参考电流输入至所述电流镜电路所述电流镜电路的输出端连接所述误差放大器中两个输入场效应管的源极，用于提供偏置电流；所述误差放大器中两个负载场效应管的源极连接电源电压；每个所述输入场效应管与其相应的负载场效应管之间连接所述动态分压器，用于动态承担电源电压施加于所述误差放大器的压降。其中较优地，所述电源电压跟随器采用PMOS管，所述PMOS管的源极连接电源电压，漏极连接栅极和所述电压电流转换器。其中较优地，所述电压电流转换器采用动态电流源。其中较优地，所述电压电流转换器采用电阻元件。其中较优地，所述动态分压器两端的压降随自身电流线性变化。其中较优地，所述动态分压器采用电阻分压器。其中较优地，所述电流镜电路将所述参考电流按镜像倍数镜像给所述误差放大器。其中较优地，当所述参考电流给定时，所述低压差线性稳压器最高耐压值由所述动态分压器的参数值与所述电流镜电路的镜像倍数的乘积所决定。其中较优地，所述电压电流转换器的参数根据所述参考电流以及所述低压差线性稳压器最高耐压值获得。一种集成电路芯片，其中采用上述的自适应低压差线性稳压器。本专利技术所提供的自适应低压差线性稳压器能随着电源电压改变而自动改变其偏置条件，动态调整误差放大器中场效应管的耐压范围，保证每个场效应管所有不同端口间的电压差不超出自身工艺标称电压值，最终使产品能应用于高出标称电源电压的系统或芯片中。【附图说明】图1为传统低压差线性稳压器的电路原理图；图2为本专利技术中，低压差线性稳压器的原理结构框图；图3为本专利技术中，第一实施例的电路原理图；图4为第一实施例中电流镜电路采用多级管子的电路原理图；图5为本专利技术中，第二实施例的电路原理图。【具体实施方式】下面结合附图和具体实施例对本专利技术的
技术实现思路
进行详细说明。参见图1，传统的低压差线性稳压器包括基准电压Vref、误差放大器、反馈线路以及过通元件。过通元件(203)是LDO的核心之一，通常为PMOS管组成。该PMOS管M6的源极直接连到电源电压Vdd上，其栅极连接误差放大器(201)的输出端Vp，漏极为LDO的输出端Vout (306)。漏极与地之间连接负载与反馈电路的并联通路，漏极与栅极之间有频率补偿的补偿电路。补偿电路包括米勒电容和电阻。反馈电路采用两个串联的电阻Rl和R2。两个电阻的连接点电压为误差放大器输入端的反馈电压Vref。通过过通元件(203)，才得以把误差放大器的输出端Vout (306)和电源电压Vdd(301)隔离开，从而使得LDO的输出端Vout的电压值与Vdd的数值无关。Vout取决于输入参考电压Vref和反馈线路Rl及R2 (202)的数值，即Vout = Vref* (1+R1/R2) (2)。参见图2，本专利技术所提供的宽耐压范围的自适应低压差线性稳压器在传统的低压差线性稳压器的基础上增加了自适应动态调整电路。该自适应动态调整电路包括电源电压跟踪器、电压电流转换器、电流镜电路以及动态分压器。其中，电源电压跟踪器一端连接电源电压，一端连接电压电流转换器，用于跟随电源电压变化；电压电流转换器连接电流镜电路输入端，用于将变化的电源电压转化成变化的电流；电流镜电路的输出端连接误差放大器中两个输入场效应管的源极，用于提供偏置电流；误差放大器中两个负载场效应管的源极连接电源电压；每个输入场效应管与其对应的负载场效应管之间连接动态分压器，用于动态承担电源电压施加于误差放大器的压降。在低压差线性稳压器进行工作时，电源电压跟踪器跟随电源电压VDD的变化。电压电流转换器将变化的电压转换成变化的电流，然后经过电流镜电路镜像传导给误差放大器，并作为误差放大器的偏置尾电流。动态分压器串联与误差放大器输入对管的漏极和其负载管之间，当电源电VDD升高时，动态分压器将分担掉由于电源电压VDD增加带来的那部分压降，且分担的电压与电源电压的变化成比例，进而保证误差放大器中的所有管子不同端口间电压差维持在其工艺所规定的安全额定工作电压范围内。第一实施例参见图3，自适应动态调整电路包括电源电压跟随器、动态电流源101，电流镜电路102和动态分压器103(103A/103B)。其中，电源电压跟随器采用PMOS管Pl ；PM0S管P本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种宽耐压范围的自适应低压差线性稳压器，其特征在于包括电源电压跟踪器、电压电流转换器、误差放大器、电流镜电路以及动态分压器；其中，所述电源电压跟踪器一端连接电源电压，一端连接所述电压电流转换器，用于跟随电源电压变化；所述电压电流转换器将所述电源电压跟踪器电压变化转换成电流变化，并将所述电流作为参考电流输入至所述电流镜电路所述电流镜电路的输出端连接所述误差放大器中两个输入场效应管的源极，用于提供偏置电流；所述误差放大器中两个负载场效应管的源极连接电源电压；每个所述输入场效应管与其相应的负载场效应管之间连接所述动态分压器，用于动态承担电源电压施加于所述误差放大器的压降。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：林升，
申请(专利权)人：唯捷创芯天津电子技术有限公司，
类型：发明
国别省市：天津;12
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。