一种低压线性电压调节器制造技术

一种低压线性电压调节器，包括：一误差放大器，该误差放大器反相输入端连接一基准电压源；一Ｐ型功率管，该功率管的栅极连接所述误差放大器的输出端，其漏极作为电压调节器的输出端，且连接一反馈网络，误差放大器的同相输入端与反馈网络的出端连接；还包括一动态控制单元，其输入端连接误差放大器的同相输入端，其输出端连接功率管的栅极或源极，该动态控制单元根据功率管漏极电压的变化，动态控制功率管栅源之间的电压，使功率管漏极电压朝着相反方向变化，导致电压调节器输出电压迅速趋于稳定。本发明专利技术的优点是，可以在几乎不增加芯片面积和功耗的同时，大大地提高ＬＤＯ的瞬态响应和电压调节能力。

A low voltage linear voltage regulator

A low voltage linear voltage regulator includes an error amplifier, the error amplifier inverting input connected to a reference voltage source; a P type power transistor, the gate of the power transistor is connected with the output end of the error amplifier, the drain voltage regulator as the output end is connected with a feedback network. The output end is connected with the non inverting input of the error amplifier and feedback network; also includes a dynamic control unit, the input end is connected with the error amplifier noninverting input, the output end is connected with the power transistor gate or source, the control unit according to the dynamic changes in drain voltage of the power tube, dynamic control of power tube voltage between gate and source the power of the drain voltage in the opposite direction of change, resulting in the voltage regulator output voltage rapidly stabilized. The advantage of the invention is that the transient response and voltage regulation capability of the LDO can be greatly improved without increasing the chip area and power consumption.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及低压降线性电压调节器(LDO-Low dropout voltageregulator)，尤其涉及一种适于集成电路的LDO。
技术介绍
LDO广泛应用于便携式电子设备(如手机，MP3等)的电源供给，其电路结构如图1所示，核心电路由基准电压源(Voltage Reference)、误差放大器(Error Amplifier)、反馈网络(Feedback Network)和功率管(Series-pass Element)组成。图中Vb是带隙参考提供的基准电压。其工作原理是若负载增加(负载阻值降低)造成输出电压Vout偏低，低于所需要的电压，则反馈电压Vref也与之成比例偏低，误差放大器输入电压减小，误差放大器输出电压Vampout降低，于是通过功率管M0的电流增加(功率管可以是PMOS管也可以是PNP通路元件)，从而使Vout增加，Vref增加，电路恢复平衡，稳定输出电压。LDO的评价指标一般包括以下几点(1)降(Dropout Voltage)VDropoutLDO输入电压大于输出电压一定数值时，系统具有保证输出电压稳定的能力，当输入电压减小到某一临界值时，系统失去对输出电压的调整能力，VDropout定义为临界点处输入电压和输出电压之间的差值。(2)静态电流Iq和效率η静态电流定义为输入输出电流之差，它反映了LDO内部电路消耗的功率。静态电流由偏置电流(提供给基准源、采样电阻和误差放大器)与调整管的驱动电流组成。效率η定义为η=IoVo(Io+Iq)VI×100%,]]>其中Io是输出电流；Vo是输出电压；Iq为静态电流；VI为输入电压。效率η与输入电压有关，在设计中应降低Iq和VDropout，在应用中应减小输入和输出电压之间的差值。同时为了得到最大的电流效率，减小内部电路的功耗，设计的静态电流值越小越好。(3)负载调整能力和线性调整能力负载调整能力是指当负载发生变化时，输出电压保持恒定的能力，定义为ΔVout/ΔILoad，线性调整能力是指当输入电压变化时，输出电压保持恒定的能力，定义为ΔVout/ΔVInput(4)负载瞬态响应负载瞬态响应由负载电流突变时引起输出电压的最大变化，即最大瞬态电压变化AVtr，max来表征。它是输出电容Co及其寄生电阻ESR和旁路电容Cb的函数。最大瞬态电压变化ΔVtr，max定义为ΔVtr,max=Io,maxCo+CbΔt1+ΔVESR,]]>ΔVESR为电阻ESR上的压降；Io，max为最大负载电流；Δt1与LDO的闭环带宽有关Δt1≈1/BWcl+tsr＝1/BWcl+CparΔV/Isr，tsr是误差放大器的压摆稳定时间，Cpar是功率管在误差放大器输出端的等效寄生电容，Isr是误差放大器的压摆限定电流。随着SOC芯片集成功能和规模的不断增加以及便携式应用的迅猛发展，人们期望LDO具有尽可能小的VDropout和静态电流，尽可能快的瞬态响应和对日益多变的系统负载优良的电压调节能力。然而静态电流的降低必然使误差放大器的驱动能力降低，进而使瞬态响应与电压调节能力恶化；而增加buffer无疑又增加了功耗。因此现有方案均是通过在误差放大器驱动和系统要求性能之间的折衷来达到设计要求，但是由于芯片中LDO系统的负载是动态变化的，这就对驱动能力和系统要求性能之间的折衷带来无法克服的困难，系统的灵活性很差。或者使用如图2所示的多模方式，通过用动态管理较小的LDO阵列组合来实现较大的LDO输出，以增加芯片面积和复杂度为代价来获取灵活性。但是芯片面积大大增加，同时在一定程度上增加了芯片的复杂度，成本上升。
技术实现思路
本专利技术的目的是，提供一种瞬态响应好并且电压调节能力极强的低压线性电压调节器。本专利技术的技术方案为一种低压线性电压调节器，包括一误差放大器，该误差放大器反相输入端连接一基准电压源；一P型功率管，该功率管的栅极连接所述误差放大器的输出端，其漏极作为电压调节器的输出端，且连接一反馈网络，所述误差放大器的同相输入端与反馈网络的出端连接；还包括一动态控制单元，所述动态控制单元的输入端连接误差放大器的同相输入端，动态控制单元的输出端连接功率管的栅极或源极，所述动态控制单元根据功率管漏极电压的变化，动态控制功率管栅源之间的电压，使功率管漏极电压朝着相反方向变化。所述的电压调节器，其中当所述动态控制单元的输出端与所述功率管的栅极连接时，设置该动态控制单元的输出端与输入端电压同方向变化。所述的电压调节器，其中所述动态控制单元包括一控制脉冲产生电路，该控制脉冲产生电路包括第一控制输出端和第二控制输出端，以及作为动态控制单元输入端的控制输入端； 一开关电路，所述开关电路包括一P型开关管和一N型开关管，所述P型开关管的栅极与第二控制输出端连接，其源极连接一预设高电位；所述N型开关管的栅极与第一控制输出端连接，其源极连接一预设低电位，所述P型开关管和N型开关管的漏极相连作为所述动态调控单元的输出端；当控制输入端电压降低时，第一控制输出端输出一正脉冲，控制所述N型开关管打开，使动态控制单元输出一低电位；当控制输入端电压升高时，第二控制输出端输出一负脉冲，控制所述P型开关管打开，使动态控制单元输出一高电位。所述的电压调节器，其中所述控制脉冲产生电路包括第一、第二P型管组成差分输入级，所述两管源极相连，接一电流源，所述两管漏极与地之间分别串接一N型管；第一P型管栅极作为控制脉冲产生电路的控制输入端，第二P型管栅极设置第一偏置电压；由第五、第六P型管组成电流镜，作为参考端的第五P型管漏极与地之间串接第三N型管，第三N型管栅极连接第一P型管漏极，作为镜像端的第六P型管漏极与地之间串接第八N型管，第八N型管栅极设置第二偏置电压，且第六P型管与第八N型管漏极相连，作为第一控制输出端；第七P型管与第四N型管漏极相连，串接在电源与地之间，第七P型管栅极设置第三偏置电压，第四N型管栅极连接第二P型管漏极，第四N型管漏极作为第二控制输出端。所述的电压调节器，其中所述控制脉冲产生电路还可以包括第三、第四N型管组成差分输入级，所述两管源极相连，接一电流源，所述两管漏极与电源之间分别串接一P型管；第四N型管栅极作为控制脉冲产生电路的控制输入端，第三N型管栅极设置第一偏置电压；由第七、第六N型管组成电流镜，作为参考端的第七N型管漏极与电源之间串接第十P型管，第十P型管栅极连接第四N型管漏极，作为镜像端的第六N型管漏极与电源之间串接第二P型管，第二P型管栅极设置第二偏置电压，且第二P型管漏极与第六N型管漏极相连，作为第二控制输出端；第一P型管与第五N型管串接在电源与地之间，第五N型管栅极设置第三偏置电压，第一P型管栅极连接第三N型管漏极，第一P型管与第五N型管漏极相连，作为第一控制输出端。所述的电压调节器，其中当所述动态控制单元的输出端与所述功率管的源极连接时，设置该动态控制单元的输出端与输入端电压反方向变化。一种低压线性电压调节器，包括一误差放大器，该误差放大器同相输入端连接一基准电压源；一N型功率管，该功率管的栅极连接所述误差放大器的输出端，其源极作为电压调节器的输出端，且连接一反馈本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种低压线性电压调节器，包括：一误差放大器，该误差放大器反相输入端连接一基准电压源；一Ｐ型功率管，该功率管的栅极连接所述误差放大器的输出端，其漏极作为电压调节器的输出端，且连接一反馈网络，所述误差放大器的同相输入端与反馈网络的出端连接；其特征在于：还包括一动态控制单元，所述动态控制单元的输入端连接误差放大器的同相输入端，动态控制单元的输出端连接功率管的栅极或源极，所述动态控制单元根据功率管漏极电压的变化，动态控制功率管栅源之间的电压，使功率管漏极电压朝着相反方向变化。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：索武生，李小明，刘志坚，郑士源，刘坚斌，
申请(专利权)人：深圳安凯微电子技术有限公司，
类型：发明
国别省市：94[中国|深圳]