一种适用于大容量SIM卡芯片的新型LDO电路制造技术

本发明专利技术提供了一种适用于大容量SIM卡芯片的新型LDO电路，所述LDO电路包括误差放大器、第一采样电阻、第二采样电阻、第一功率管、电流源VCC、核心电压VDD、控制信号、参考电流、参考电压和状态转换控制电路，其中，状态转换控制电路包括脉冲发生电路和辅助偏置电路；本发明专利技术的状态转换控制电路利用控制信号，在转换瞬间，控制第一功率管MP1的栅端电压，让第一功率管持续输出足够大的电流，直到所述新型LDO电路状态切换完成，维持核心电压VDD的稳定，规避系统复位的风险。同时，本发明专利技术的新型LDO电路有效规避了核心电压VDD复位问题，保障了所述新型LDO电路能够快速、及时地响应外部的唤醒命令。令。令。

【技术实现步骤摘要】
一种适用于大容量SIM卡芯片的新型LDO电路


[0001]本专利技术涉及SIM卡的集成电路
，尤其涉及一种适用于大容量SIM卡芯片的新型LDO电路。

技术介绍

[0002]在大容量SIM卡芯片中，LDO(Low Drop Out Regulator)电路，完成将输入电源VCC转换成核心电压VDD的功能。实际工作中，LDO电路存在两种工作状态：1)激活(Active)状态；2)睡眠(Sleep)状态。在激活(Active)状态下，LDO电路功耗大，驱动能力强，可以为数字电路输出大的电流，协助系统完成数据通信、处理及存储等功能。在睡眠(Sleep)状态下，LDO电路功耗小，驱动能力弱，只提供系统处于待机状态的电流，满足系统对睡眠状态下功耗的要求。
[0003]从待机到正常工作的转换中，系统要求LDO电路在维持核心电压稳定的同时快速转换工作状态，恢复驱动能力，提供大的电流给数字系统做出处理，让系统能够及时响应唤醒命令。但在Sleep状态下LDO电路功耗极低，响应很慢，如何在状态转换过程中提供大的电流的同时维持输出电压的稳定性，成为LDO电路设计的难点。
[0004]图1为现有的LDO电路结构，该LDO电路由误差放大器、第一采样电阻R1、第二采样电阻R2和功率管MP1构成，IB和Vref分别为LDO电路提供的参考电流和参考电压。
[0005]LDO电路工作状态受到控制信号Vsleep的控制。当控制信号Vsleep＝“0”时，LDO电路工作在激活(Active)状态，误差放大器功耗约40uA，环路响应快；当Vsleep＝“1”时，LDO电路工作在睡眠(Sleep)状态，误差放大器功耗约1uA，环路响应慢。
[0006]LDO电路处于稳态时，无论是激活(Active)状态，还是睡眠(Sleep)状态，LDO电路的环路工作原理是：当核心电压VDD下降时，采样电阻R1和采样电阻R2的采样信号Vsample下降，误差放大器输出信号到第一功率管MP1，第一功率管MP1的栅端电压VC下降，第一功率管MP1输出电流增大，核心电压VDD升高；反之，第一功率管MP1的栅端电压VC电压升高，功率管MP1输出电流减小，核心电压VDD下降，最终VDD＝Vref*((R1+R2)/R2)。
[0007]但是，从睡眠(Sleep)状态向激活(Active)状态切换时，存在两个因素会使得输出核心电压VDD过低导致系统复位。
[0008]1)由于系统需要快速响应唤醒命令，在转换瞬间，系统中的振荡器、时钟树、RAM、ROM等模块会同时启动，核心电压VDD存在瞬间大电流负载；
[0009]2)在切换时，误差放大器的偏置电流发生了变化，工作点需要重新建立，LDO电路环路短暂失效，第一功率管MP1的栅端电压VC有可能会瞬间被拉高，减小了功率管的输出电流，进一步加剧了核心电压VDD的降低；
[0010]图2为现有LDO电路结构的具体实施例。图2虚线框中为误差放大器电路，第八功率管MP8与功第九率管MP9构成输入放大对；第六NMOS晶体管MN6、第七NMOS晶体管MN7、第八NMOS晶体管MN8和第九NMOS晶体管MN9以及第六功率管MP6和第七功率管MP7构成1：4电流放大器，提供4倍跨导增益；第四功率管MN4和第五功率管MN5构成Cascode管，增加误差放大器
的输出阻抗；第三NMOS晶体管MN3为二极管连接，为第四NMOS晶体管MN4和第五NMOS晶体管MN5提供偏置电压；第一NMOS晶体管MN1和第二NMOS晶体管MN2及第二功率管MP2、第三功率管MP3、第四功率管MP4、第五功率管MP5为电流镜电路，提供不同方向、不同大小的电流源；控制信号Vsleep控制电流源第五功率管MP5的输出，切换LDO电路的工作状态。当Vsleep＝“1”时，开关断开，LDO电路工作在睡眠(Sleep)状态；当Vsleep＝“0”时，开关导通，LDO电路工作在激活(Active)状态。
[0011]CM为米勒电容，采用了消除零点的连接方式，连接在第五NMOS晶体管MN5的源端，确保了LDO电路的稳定性。
[0012]基准电流输入IB＝0.5uA；第一NMOS晶体管MN1与第二NMOS晶体管MN2镜像比例为1∶1；第二功率管MP2、第三功率管MP3、第四功率管MP4及第五功率管MP5的镜像比例为1∶1∶0.5∶20。可以得到：
[0013]在激活(Active)状态下，Vsleep＝“0”，第一开关S1导通，误差放大器电流消耗电流为35.875uA，其中，第七功率管MP7、第五NMOS晶体管MN5及第九NMOS晶体管MN9支路电流为20.5uA；在睡眠(Sleep)状态下，Vsleep＝“1”，开关S1关闭，误差放大器功耗为0.875uA，其中第七功率管MP7、第五NMOS晶体管MN5及第九NMOS晶体管MN9支路电流为0.5uA。
[0014]LDO电路从睡眠(Sleep)状态向激活(Active)状态切换时，核心电压VDD存在瞬时大功耗，第一功率管MP1的栅端电压VC被暂态拉高，两者共同造成核心电压VDD的快速下降，产生了芯片复位的风险。
[0015]图3为现有LDO电路切换状态变化图。现有LDO电路转换过程中，第九NMOS晶体管MN9的输入电流isink以及第七功率管MP7的输出电流isource，同时从0.5uA瞬间上升到20.5uA；由于米勒电容CM在瞬态条件下相当于交流电阻，因此，存在核心电压VDD到第九NMOS晶体管MN9漏端的瞬态电流i
cm
；由欧姆定律可得：此刻电流Δi(Δi＝i
source-i
cm
)对第一功率管MP1管栅端充电，拉高第一功率管MP1的栅端电压VC，降低了第一功率管MP1的输出电流。同时，此刻核心电压VDD负载存在瞬时大功耗i
load
，核心电压VDD被瞬间拉低，很容易触发系统复位。

技术实现思路

[0016]针对上述现有技术中存在的不足，本专利技术的目的是提供一种适用于大容量SIM卡芯片的新型LDO电路，该新型LDO电路包括状态转换控制电路，状态转换控制电路在LDO电路转换过程中输出较大电流，维持VDD电压的稳定性，规避系统复位的风险。
[0017]为了达到上述技术目的，本专利技术所采用的技术方案是：
[0018]一种适用于大容量SIM卡芯片的新型LDO电路，所述LDO电路包括误差放大器、第一采样电阻、第二采样电阻、第一功率管、电流源VCC、核心电压VDD、控制信号、参考电流、参考电压和状态转换控制电路，其中，状态转换控制电路包括脉冲发生电路和辅助偏置电路；
[0019]脉冲发生电路连接控制信号，并产生脉冲信号，脉冲信号连接并控制辅助偏置电路，辅助偏置电路连接误差放大器的输出端，第一功率管的栅端连接辅助偏置电路；
[0020]脉冲发生电路利用控制信号在切换时由低到高的变换，产生脉冲信号，辅助偏置电路在脉冲信号控制下，迫使第一功率管栅端电压在所述LDO电路状态切换本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种适用于大容量SIM卡芯片的新型LDO电路，其特征在于，所述LDO电路包括误差放大器、第一采样电阻、第二采样电阻、第一功率管、电流源VCC、核心电压VDD、控制信号、参考电流、参考电压和状态转换控制电路，其中，状态转换控制电路包括脉冲发生电路和辅助偏置电路；脉冲发生电路连接控制信号，并产生脉冲信号，脉冲信号连接并控制辅助偏置电路，辅助偏置电路连接误差放大器的输出端，第一功率管的栅端连接辅助偏置电路；脉冲发生电路利用控制信号在切换时由低到高的变换，产生脉冲信号，辅助偏置电路...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱永成，霍俊杰，孙志亮，
申请(专利权)人：北京紫光青藤微系统有限公司，
类型：发明
国别省市：