一种无片外电容的LDO稳压器电路制造技术

本发明专利技术公开了一种无片外电容的LDO稳压器电路，应用于片上系统，当输出模块的输出电压上冲或下冲时，通过充电模块和放电模块可以对功率调整管的栅极进行充放电以增强瞬态响应；且当输出电压下冲时，如果输出电压未下冲至基准模块输出的基准电压，则可以令开关电容电路处于导通状态以增大功率调整管的栅极电容，起到降低输出电压的跳变速度，减小输出电压的进一步下冲的作用，而在输出电压下冲至基准电压之后，则又可以令开关电容断路关断以增强功率调整管的栅电压摆率，起到缩短瞬态响应后的建立时间，加快系统恢复到稳态的作用。可见，应用本LDO稳压器电路，能够消除抑制输出电压跳变和缩短瞬态响应后的建立时间之间的制约关系。

A LDO voltage regulator circuit without off chip capacitor

The invention discloses a LDO voltage regulator circuit without on-chip capacitor, which is applied to on-chip system. When the output voltage of the output module is up or down, the grid of the power regulator tube can be charged and discharged by the charging module and the discharging module to enhance the transient response; and when the output voltage is down, if the output voltage is not down. When the reference voltage is impulsed to the output of the reference module, the switched-capacitor circuit can be turned on to increase the gate capacitance of the power-regulated transistor, thus reducing the jump rate of the output voltage and further impulse of the output voltage. After the output voltage is impulsed to the reference voltage, the switched-capacitor can be made. To increase the swing ratio of the gate voltage of the power regulator, the circuit is cut off, which shortens the setup time after transient response and speeds up the return of the system to steady state. It can be seen that the LDO regulator circuit can eliminate the restriction between suppressing the output voltage jump and shortening the setup time after transient response.

【技术实现步骤摘要】
一种无片外电容的LDO稳压器电路
本专利技术涉及电路领域，特别涉及一种无片外电容的LDO稳压器电路。
技术介绍
集成化是半导体行业的发展趋势之一，各种功能的电路模块均将越来越微型化和高频化，并最终集成到片上系统(SOC)。其中，LDO稳压器(低压线性稳压器)用于为SOC的各个电路模块提供高精度电压，其性能的好坏直接影响着SOC的性能。而由于无片外电容型的LDO稳压器具有体积小和外部接口少而便于集成的优点，所以，目前对于片上集成LDO稳压器的研究，多数均基于无片外电容型的LDO稳压器。在现有技术中，为了提高无片外电容型的LDO稳压器的频率特性和瞬态响应特性，往往在误差放大器输出端增加缓冲器或增大功率调整管的栅漏电容以增强功率调整管的栅电压摆率。可是，在主干路上增加缓冲器的方案虽然能够提高瞬间动态响应特性，但是不仅会增加静态功耗，降低LDO稳压器效率，还会影响频率响应，当负载突变时，LDO稳压器的输出电压跳变严重，稳定性较差；而增大功率调整管的栅漏电容的方案虽然能够提升频率特性，但不仅会延长瞬态响应后的建立时间(从输出电压上冲到最高或下冲到最低起到输出电压恢复到稳态值的时间)，瞬间动态响应性能较差，还会增大版图面积，增加集成难度。可见，现有的提高LDO稳压器的瞬间动态响应特性的技术方案，很难抑制LDO稳压器输出电压的跳变，频率特性差；现有的提升LDO稳压器的频率特性的技术方案，延长了瞬态响应后的建立时间，瞬间动态响应特性差。也就是说，在现有的技术方案中，抑制LDO稳压器的输出电压跳变和缩短瞬态响应后的建立时间存在制约关系。因此，如何消除抑制LDO稳压器的输出电压跳变和缩短瞬态响应后的建立时间之间的制约关系是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种无片外电容的LDO稳压器电路，能够消除抑制LDO稳压器的输出电压跳变和缩短瞬态响应后的建立时间之间的制约关系。为了解决上述技术问题，本专利技术提供的一种无片外电容的LDO稳压器电路，应用于片上系统，包括带隙基准源和误差放大器、输出模块，还包括：连接于功率调整管的栅极和所述输出模块的电压输出端之间，用于当所述输出模块的输出电压上冲时，对所述功率调整管的栅极进行充电的充电模块；第一输入端与所述带隙基准源的基准电压输出端连接，第二输入端与所述电压输出端连接，输出端与所述功率调整管的栅极连接，用于当所述输出模块的输出电压下冲时，降低所述功率调整管的栅极电流的放电模块；与所述电压输出端、所述放电模块和所述功率调整管的栅极连接，当自身导通时用于增大所述功率调整管的栅极电容和当自身关断时用于增强所述功率调整管的栅电压摆率的开关电容电路。优选地，所述充电模块具体包括：电流源；与所述电压输出端和所述电流源连接的微分器；与所述微分器、电源电压供电端和所述功率调整管的栅极连接的电流放大器。优选地，所述微分器具体包括：第一端与所述电压输出端连接的电容；第一端与所述电容的第二端和所述电流放大器连接，第二端与所述电流放大器和所述电流源连接的电阻。优选地，所述电流放大器具体包括：栅极与所述电容的第二端连接、源极与所述电源电压供电端连接、漏极与所述电阻的第二端连接的第一PMOS场效应管；栅极与所述电阻的第二端连接、源极与所述电源电压供电端连接，漏极与所述功率调整管的栅极连接的第二PMOS场效应管。优选地，所述放电模块具体包括比较器和第一NMOS场效应管；所述比较器的同向输入端与所述基准电压输出端连接，所述比较器的反向输入端与所述电压输出端连接，所述比较器的输出端与所述第一NMOS场效应管的栅极连接，所述第一NMOS场效应管的漏极与所述功率调整管的栅极连接，所述第一NMOS场效应管的源极接地。优选地，所述开关电容电路具体包括：输入端与所述比较器的输出端连接的反相器；栅极与所述反相器的输出端连接的第二NMOS场效应管；栅极与所述比较器的输入端连接的第三PMOS场效应管；第一端与所述第二NMOS场效应管和所述第三PMOS场效应管连接，第二端与所述功率调整管的栅极连接的开关电容。优选地，所述开关电容具体为pF级电容。优选地，还包括：与所述误差放大器和所述输出模块连接，用于消除所述误差放大器和所述功率调整管之间的前馈路径的电容通路。优选地，所述电容通路具体为：一端与所述误差放大器连接，另一端与所述电压输出端连接的补偿电容。优选地，所述补偿电容具体为pF级电容。本专利技术提供的无片外电容的LDO稳压器电路，应用于片上系统，当输出模块的输出电压上冲或下冲时，通过充电模块和放电模块可以对功率调整管的栅极进行充放电以增强瞬态响应；且当输出电压下冲时，如果输出电压未下冲至基准模块输出的基准电压，则可以令开关电容电路处于导通状态以增大功率调整管的栅极电容，起到降低输出电压的跳变速度，减小输出电压的进一步下冲的作用，而在输出电压下冲至基准电压之后，则又可以令开关电容断路关断以增强功率调整管的栅电压摆率，起到缩短瞬态响应后的建立时间，加快系统恢复到稳态的作用。可见，应用本LDO稳压器电路，通过合理地控制开关电容电路的导通与关断，能够消除抑制输出电压跳变和缩短瞬态响应后的建立时间之间的制约关系。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例，下面将对实施例中所需要使用的附图做简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。图1为本专利技术实施例提供的一种无片外电容的LDO稳压器电路的结构示意图；图2为本专利技术实施例提供的一种瞬态增强电路的电路图；图3为本专利技术实施例提供的一种LDO稳压器电路的小信号等效电路图；图4为本专利技术实施例提供的一种误差放大器的内部电路图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动的前提下，所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护范围。本专利技术的目的是提供一种无片外电容的LDO稳压器电路，能够消除抑制LDO稳压器的输出电压跳变和缩短瞬态响应后的建立时间之间的制约关系。为了使本领域的技术人员更好的理解本专利技术技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步的详细说明。图1为本专利技术实施例提供的一种无片外电容的LDO稳压器电路的结构示意图。本实施例提供的无片外电容的LDO稳压器电路应用于片上系统，如图1所示，包括带隙基准源10、误差放大器11、输出模块12，还包括：连接于功率调整管Mp的栅极和输出模块12的电压输出端之间，用于当输出模块12的输出电压Vout上冲时，对功率调整管Mp的栅极进行充电的充电模块13；第一输入端与带隙基准源10的基准电压输出端连接，第二输入端与电压输出端连接，输出端与功率调整管Mp的栅极连接，用于当输出模块12的输出电压Vout下冲时，降低功率调整管Mp的栅极电流的放电模块14；与所述电压输出端、所述放电模块14和所述功率调整管Mp的栅极连接，当自身导通时用于增大所述功率调整管Mp的栅极电容和当自身关断时用于增强所述功率调整管Mp的栅电压摆率的开关电容电路15。需要说明的是，LDO稳压器适用本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种无片外电容的LDO稳压器电路，应用于片上系统，包括带隙基准源、误差放大器和输出模块，其特征在于，还包括：连接于功率调整管的栅极和所述输出模块的电压输出端之间，用于当所述输出模块的输出电压上冲时，对所述功率调整管的栅极进行充电的充电模块；第一输入端与所述带隙基准源的基准电压输出端连接，第二输入端与所述电压输出端连接，输出端与所述功率调整管的栅极连接，用于当所述输出模块的输出电压下冲时，降低所述功率调整管的栅极电流的放电模块；与所述电压输出端、所述放电模块和所述功率调整管的栅极连接，当自身导通时用于增大所述功率调整管的栅极电容和当自身关断时用于增强所述功率调整管的栅电压摆率的开关电容电路。

【技术特征摘要】
1.一种无片外电容的LDO稳压器电路，应用于片上系统，包括带隙基准源、误差放大器和输出模块，其特征在于，还包括：连接于功率调整管的栅极和所述输出模块的电压输出端之间，用于当所述输出模块的输出电压上冲时，对所述功率调整管的栅极进行充电的充电模块；第一输入端与所述带隙基准源的基准电压输出端连接，第二输入端与所述电压输出端连接，输出端与所述功率调整管的栅极连接，用于当所述输出模块的输出电压下冲时，降低所述功率调整管的栅极电流的放电模块；与所述电压输出端、所述放电模块和所述功率调整管的栅极连接，当自身导通时用于增大所述功率调整管的栅极电容和当自身关断时用于增强所述功率调整管的栅电压摆率的开关电容电路。2.根据权利要求1所述的无片外电容的LDO稳压器电路，其特征在于，所述充电模块具体包括：电流源；与所述电压输出端和所述电流源连接的微分器；与所述微分器、电源电压供电端和所述功率调整管的栅极连接的电流放大器。3.根据权利要求2所述的无片外电容的LDO稳压器电路，其特征在于，所述微分器具体包括：第一端与所述电压输出端连接的电容；第一端与所述电容的第二端和所述电流放大器连接，第二端与所述电流放大器和所述电流源连接的电阻。4.根据权利要求3所述的无片外电容的LDO稳压器电路，其特征在于，所述电流放大器具体包括：栅极与所述电容的第二端连接、源极与所述电源电压供电端连接、漏极与所述电阻的第二端连接的第一PMOS场效应管；栅极与所述电阻的第二端连接、源极与所述电源电压供电端连接，漏极...

【专利技术属性】
技术研发人员：周盼，李思臻，余凯，章国豪，
申请(专利权)人：广东工业大学，
类型：发明
国别省市：广东,44