一种超低电压LDO电路制造技术

本发明专利技术涉及一种超低电压LDO电路，包括LDO电路和电源电路；电源电路外接输入电源，用于接收输入电源的输入电压，当输入电压低于第一预设参考电压时对输入电压进行升压，得到目标电压；当输入电压高于第一预设参考电压时对输入电压依次进行稳压、升压得到目标电压，最后将目标电压输入至LDO电路；LDO电路外接输入电源和负载，用于接收并基于输入电压和目标电压，得到所需电压并输入至负载。本发明专利技术在LDO电路中引入轻量级本地生成电源，当输入电源电压较低时对电源电压升压，当输入电源电压较高时对电源电压稳压，实现了LDO电路可在超低或宽电压范围的工作环境下工作，在提高能量转换效率的同时保证了低纹波与高电源抑制比。

A Ultra-Low Voltage LDO Circuit

The invention relates to an ultra-low voltage LDO circuit, which includes an LDO circuit and a power supply circuit. The power supply circuit is connected with an external input power supply for receiving the input voltage of the input power supply. When the input voltage is lower than the first preset reference voltage, the input voltage is boosted to obtain the target voltage; when the input voltage is higher than the first preset reference voltage, the input voltage is regulated and boosted to obtain the target voltage in turn. Finally, the target voltage is input to the LDO circuit, and the LDO circuit is connected with an external input power supply and load to receive and input the required voltage to the load based on the input voltage and the target voltage. The invention introduces a lightweight locally generated power supply in the LDO circuit, boosts the voltage of the power supply when the input power supply voltage is low, stabilizes the voltage of the power supply when the input power supply voltage is high, realizes that the LDO circuit can work in a working environment of ultra-low or wide voltage range, and ensures low ripple and high power supply rejection ratio while improving the energy conversion efficiency.

【技术实现步骤摘要】
一种超低电压LDO电路
本专利技术涉及LDO
，特别是涉及一种超低电压LDO电路。
技术介绍
随着消费类电子设备和物联网的高速发展，更高效率、更小面积、更低功耗的电源管理芯片具有很大的需求。由于，对电源管理芯片的更低的供电电压可以使电路工作在近阈值电压与亚阈值电压区，大量的设计可以证明，在低于0.5V供电时，动态功耗与静态功耗都将减少，从而使得电路获得最大的能量转换效率。因此，这就意味着减小这些芯片的供电电压，即LDO(lowdropoutregulator，低压差线性稳压器)的输出电压，变得十分有必要。减小LDO的输出电压是集成电路工艺制程不断发展的必然趋势。根据国际半导体产业技术路线(ITRS)的报告，额定片上系统(SOC)设计供电电压到6nm工艺时，将会下降到0.6V。要保证LDO的能量转换效率，在降低芯片供电电压(LDO的输出电压)的同时降低LDO的输入电源电压是十分必要的。在传统电源管理系统中，LDO与DC-DC具有不同的特性扮演着不同的角色。LDO相对于DC-DC而言，具有更小的纹波与更高的电源抑制比，更加适用于电平敏感的模块，如模拟模块、射频模块、数模转换器、模数转换器，特别的，数字芯片在供电电压低于0.5V时也会变得对电平敏感。而传统的模拟LDO，其内的误差放大器难以工作在较低的输入电源电压下，在采用满足性能的输入电源电压时若继续降低输出电压，这将会大幅降低能量转换效率。近年来国内外有大量数字LDO设计，针对这个问题提出了用比较器和移位寄存器取代误差放大器的设计，此举解决了输入电源电压的问题，但是同时又带来了纹波增大，电源抑制比降低的新问题，这与使用LDO给芯片供电的初衷是不符合的。如何在降低LDO输入电压的同时保证小的纹波与高的电源抑制比，是目前需要研究的一个问题。
技术实现思路
本专利技术提供一种超低电压LDO电路，用以解决现有LDO电路在低压输出时不能兼容低波纹、高电源抑制比与能量转化效率的问题。本专利技术解决上述技术问题的技术方案如下：一种超低电压LDO电路，其特征在于，包括：LDO电路和电源电路；所述电源电路的输入端和所述LDO电路的第一输入端均用于外接输入电源，所述电源电路的输出端与所述LDO电路的第二输入端连接；所述电源电路用于判断其接收的输入电压是否小于第一预设参考电压，若是，对所述输入电压进行多倍升压处理，得到第一目标电压并输入至所述LDO电路；若否，对所述输入电压依次进行稳压、多倍升压处理，得到第二目标电压并输入至所述LDO电路，其中，所述第一目标电压和所述第二目标电压均用于为所述LDO电路供电；所述LDO电路用于基于第二预设参考电压，对其第一输入端接收的所述输入电压处理得到所需电压并输入至负载。本专利技术的有益效果是：本专利技术在LDO电路中引入轻量级本地生成电源，采用两路供电，一路是直接向LDO输入电压，另一路是输入电压经轻量级本地生成电源稳压、升压后给LDO供电，即当输入电源的电压较低时，对电源电压升压，当输入电源电压较高时，对电源电压稳压，实现了LDO电路可在超低或宽电压范围的工作环境下工作，即便在LDO电路的负载为超低电压数字模块或其他对供电电平敏感的模块(例如超低电压模拟模块、超低电压射频模块、超低电压DAC/ADC等)，也可正常工作，在提高能量转换效率的同时保证了低纹波与高电源抑制比。在上述技术方案的基础上，本专利技术还可以做如下改进。进一步，所述电源电路包括：稳压调节电路和升压电路；所述稳压调节电路，其输入端为所述电源电路的输入端，用于判断其接收的输入电压是否小于第一预设参考电压，若是，将所述输入电压输入至所述升压电路；若否，对所述输入电压的值稳压至所述第一预设参考电压的值，得到新的输入电压并输入至所述升压电路；所述升压电路，其输出端为所述电源电路的输出端，用于对所述稳压调节电路输入的所述输入电压进行多倍升压，得到所述第一目标电压或所述第二目标电压并输入至所述LDO电路。进一步，所述稳压调节电路包括：第一误差放大器，第一功率管，以及第一反馈电阻网络；所述第一误差放大器用于外接所述输入电源，输出端与所述第一功率管的栅极连接；所述第一误差放大器的负极连接所述第一反馈电阻网络或用于外接所述第一预设参考电压的电源，正极用于外接所述第一预设参考电压的电源或连接所述第一反馈电阻网络；所述第一功率管的源极或漏极用于外接所述输入电源，漏极或源极连接所述第一反馈电阻网络及所述升压电路；所述第一反馈电阻网络还连接所述升压电路。进一步，所述第一功率管为弱输出功率管。本专利技术的进一步有益效果是：由于LDO中的控制部分工作电流要求较小，而弱输出功率管可使得电源电路输出到LDO电路的电流较小，保证LDO电流稳定。进一步，当所述第一功率管为PMOS管时，所述第一误差放大器的负极外接所述第二预设参考电压的电源，正极连接所述第一反馈电阻网络；所述第一功率管的源极用于外接所述输入电源，漏极连接所述第一反馈电阻网络并用于外接所述升压电路；所述第一反馈电阻网络还连接所述升压电路；当所述第一功率管为NMOS管时，所述第一误差放大器的负极连接所述第一反馈电阻网络，正极用于外接所述第一预设参考电压的电源；所述第一功率管的漏极用于外接所述输入电源，源极连接所述第一反馈电阻网络及所述升压电路；所述第一反馈电阻网络还连接所述升压电路。进一步，所述升压电路具体用于对所述稳压调节电路输入的所述输入电压进行二倍升压，得到所述第一目标电压或所述第二目标电压并输入至所述LDO电路。本专利技术的进一步有益效果是：稳压电路可以根据第一预设参考电压控制升压电路输入，从而控制输出的目标电压，防止目标电压高于LDO电路的额定工作电压导致的电路击穿。第一预设参考电压的值与额定工作电压有关。另外，采用二倍升压，可提高能量转换效率。进一步，所述升压电路包括：两倍皮里克利电荷泵，以及分别与所述两倍皮里克利电荷泵连接的第一储能电容、第二储能电容和滤波电容；所述两倍皮里克利电荷泵的第一输入端与所述稳压调节电路连接、第二输入端为所述电源电路的输出端，用于对所述稳压调节电路输入的所述输入电压进行二倍升压，得到所述第一目标电压或所述第二目标电压并输入至所述LDO电路；所述第一储能电容和所述第二储能电容，其还用于外接异步方波脉冲调制电路，以存储所述异步方波脉冲调制电路输入的两个异步脉冲方波的方波信息，辅助所述两倍皮里克利电荷泵进行升压操作；所述滤波电容还与所述LDO电路连接，用于消除所述第一目标电压和所述第二目标电压的毛刺和纹波。本专利技术的进一步有益效果是：采用皮里克利电荷泵，可以降低最低输入电压标准，提高工作电压范围。进一步，所述两个异步脉冲方波的峰值均与所述输入电源的输入电压的值相等。进一步，所述LDO电路包括：第二误差放大器，第二功率管，以及第二反馈电阻网络；所述第二误差放大器的输入端为所述LDO电路的第二输入端，输出端与所述第二功率管的栅极连接；所述第二误差放大器的负极连接所述第二反馈电阻网络并用于外接第二预设参考电压的电源，正极用于外接第二预设参考电压的电源或连接所述第一反馈电阻网络；所述第二功率管的源极或漏极为所述LDO电路的第一输入端，漏极或源极连接所述第二反馈电阻网络并用于外接所述负载；所述第二反馈电阻网络还用于外接所述负载。进一步，当所述本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种超低电压LDO电路，其特征在于，包括：LDO电路和电源电路；所述电源电路的输入端和所述LDO电路的第一输入端均用于外接输入电源，所述电源电路的输出端与所述LDO电路的第二输入端连接；所述电源电路用于判断其接收的输入电压是否小于第一预设参考电压，若是，对所述输入电压进行多倍升压处理，得到第一目标电压并输入至所述LDO电路；若否，对所述输入电压依次进行稳压、多倍升压处理，得到第二目标电压并输入至所述LDO电路，其中，所述第一目标电压和所述第二目标电压均用于为所述LDO电路供电；所述LDO电路用于基于第二预设参考电压，对其第一输入端接收的所述输入电压处理得到所需电压并输出。

【技术特征摘要】
1.一种超低电压LDO电路，其特征在于，包括：LDO电路和电源电路；所述电源电路的输入端和所述LDO电路的第一输入端均用于外接输入电源，所述电源电路的输出端与所述LDO电路的第二输入端连接；所述电源电路用于判断其接收的输入电压是否小于第一预设参考电压，若是，对所述输入电压进行多倍升压处理，得到第一目标电压并输入至所述LDO电路；若否，对所述输入电压依次进行稳压、多倍升压处理，得到第二目标电压并输入至所述LDO电路，其中，所述第一目标电压和所述第二目标电压均用于为所述LDO电路供电；所述LDO电路用于基于第二预设参考电压，对其第一输入端接收的所述输入电压处理得到所需电压并输出。2.根据权利要求1所述的一种超低电压LDO电路，其特征在于，所述电源电路包括：稳压调节电路和升压电路；所述稳压调节电路，其输入端为所述电源电路的输入端，用于判断其接收的输入电压是否小于第一预设参考电压，若是，将所述输入电压输入至所述升压电路；若否，对所述输入电压的值稳压至所述第一预设参考电压的值，得到新的输入电压并输入至所述升压电路；所述升压电路，其输出端为所述电源电路的输出端，用于对所述稳压调节电路输入的所述输入电压进行多倍升压，得到所述第一目标电压或所述第二目标电压并输入至所述LDO电路。3.根据权利要求2所述的一种超低电压LDO电路，其特征在于，所述稳压调节电路包括：第一误差放大器，第一功率管，以及第一反馈电阻网络；所述第一误差放大器用于外接所述输入电源，输出端与所述第一功率管的栅极连接；所述第一误差放大器的负极连接所述第一反馈电阻网络或用于外接所述第一预设参考电压的电源，正极用于外接所述第一预设参考电压的电源或连接所述第一反馈电阻网络；所述第一功率管的源极或漏极用于外接所述输入电源，漏极或源极连接所述第一反馈电阻网络及所述升压电路；所述第一反馈电阻网络还连接所述升压电路。4.根据权利要求3所述的一种超低电压LDO电路，其特征在于，所述第一功率管为弱输出功率管。5.根据权利要求3所述的一种超低电压LDO电路，其特征在于，当所述第一功率管为PMOS管时，所述第一误差放大器的负极外接所述第二预设参考电压的电源，正极连接所述第一反馈电阻网络；所述第一功率管的源极用于外接所述输入电源，漏极连接所述第一反馈电阻网络并用于外接所述升压电路；所述第一反馈电阻网络还连接所述升压电路；当所述第一功率管为NMOS管时，所述第一误差放大器的负极连接所述第一反馈电阻网络，正极用于外接所述第一预设参考电压的电源；所述第一功率管的漏极用于外接所述输入电源，源极...

【专利技术属性】
技术研发人员：谭旻，杨超，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42