一种瞬时响应线性稳压器制造技术

本发明专利技术涉及一种瞬时响应线性稳压器，属于集成电路设计技术领域，解决了现有技术中线性稳压器功耗高、输出端电压稳定性差和响应不及时的问题。稳压器包括误差放大器、功率开关管、电压调节电路、瞬时响应电路和稳定环路；误差放大器，用于对接收的基准电压和采样电压的差值进行增益放大，得到增益放大后的差值电压；以及，用于根据接收的采样电压的变化输出反馈电压至瞬时响应电路；功率开关管，用于根据增益放大后的差值电压调节负载电流，根据负载电流输出线性稳压器的输出电压；瞬时响应电路，根据反馈电压和采样电压控制瞬时响应电路是否与功率开关管形成充放电回路，以使功率开关管的负载电流瞬时响应线性稳压器的输出电压的变化。

【技术实现步骤摘要】
一种瞬时响应线性稳压器
本专利技术涉及集成电路设计
，尤其涉及一种瞬时响应线性稳压器。
技术介绍
随着现代电子设备的快速发展，电子设备已成为人们日常生活和工作中不可或缺的一部分。电源管理电路通过将外部电源进行转换向电子设备提供稳定可靠的电压，是电子设备的重要组成部分。线性稳压器是一种经典的电源管理电路，已被广泛应用到许多先进的便携设备以及电池供电系统中，具有结构简单、转换效率高、集成度高、低噪声等优点。现有的无片外电容线性稳压器，负载的变化依靠功率开关管的快速响应。当负载变化时，功率开关管在短时间内无法快速调节自身负载电流，会导致输出电压变化后恢复缓慢的问题。因此，需要对线性稳压器进行额外的频率补偿和瞬态增强，以满足环路稳定性和瞬时响应。但现有的无片外电容线性稳压器，往往取输出电压或输出电压经过电阻分压后的电压，通过一个比较器与额外的参考电压进行比较得出输出电压的变化，并将该变化转变为电流反馈到原电路中，通过调节功率开关管电流，使输出电压恢复稳定，该方式结构复杂、电路面积大、功耗高和稳定性差。综上，现有的线性稳压器功耗高、输出端电压稳定性差以及响应不及时。
技术实现思路
鉴于上述的分析，本专利技术实施例旨在提供一种瞬时响应线性稳压器，用以解决现有的线性稳压器功耗高、输出端电压稳定性差和响应不及时的问题。本专利技术实施例提供了一种瞬时响应线性稳压器，包括误差放大器、功率开关管、电压调节电路、瞬时响应电路和稳定环路；所述误差放大器，用于对接收的基准电压和采样电压的差值进行增益放大，得到增益放大后的差值电压；以及，用于根据接收的所述采样电压的变化输出反馈电压至所述瞬时响应电路；其中，所述采样电压根据所述线性稳压器的输出电压分压采样得到；所述功率开关管，用于根据所述增益放大后的差值电压调节负载电流，根据所述负载电流输出所述线性稳压器的输出电压；所述瞬时响应电路，根据所述反馈电压和所述采样电压控制所述瞬时响应电路是否与所述功率开关管形成充放电回路，以使所述功率开关管的负载电流瞬时响应所述线性稳压器的输出电压的变化；所述电压调节电路，用于将电源电压进行压降，并将压降后的电压施加给所述误差放大器，以供所述误差放大器降低电压输出摆幅；所述稳定环路，用于连接所述误差放大器与所述功率开关管进行频率补偿以提升相位裕度。在上述方案的基础上，本专利技术还做出了如下改进：进一步的，所述误差放大器包括PMOS管MP1-MP4，NMOS管MN1-MN7；所述NMOS管MN1的栅极接收所述基准电压，漏极连接所述PMOS管MP1的漏极，漏级还连接所述稳定环路，源极连接所述NMOS管MN2源极及所述NMOS管MN3漏极，源极输出所述反馈电压；所述NMOS管MN2的栅极接收所述采样电压，漏极连接PMOS管MP2的漏极；所述NMOS管MN3的源极接地，栅极连接一级偏置尾电流源；所述PMOS管MP1的栅漏短接，并连接所述PMOS管MP3的栅极，源极连接所述PMOS管MP2、MP3和MP4的源极，源极还连接电源电压；所述PMOS管MP2的栅漏短接，并连接所述PMOS管MP4的栅极；所述NMOS管MN5的漏极连接所述PMOS管MP4的漏极，漏级输出所述误差放大器的差值电压，漏级还连接所述稳压环路，栅极连接所述NMOS管MN4的栅极，源极连接所述NMOS管MN4的源极及所述NMOS管MN6的漏极，源极还连接所述电压调节电路；所述NMOS管MN4的漏极连接所述PMOS管MP3的漏极；所述NMOS管MN6的源极连接所述NMOS管MN7的漏极，栅极接二级偏置尾电流源；所述NMOS管MN7的源极接地，栅极接一级偏置尾电流源。进一步的，所述电压调节电路包括稳压二极管D1、电阻R1和NMOS管MN13；所述稳压二极管D1的负极连接电源电压，正极连接所述误差放大器，正极还连接所述电阻R1的一端；所述电阻R1的另一端连接所述NMOS管MN13的漏极；所述NMOS管MN13的源极接地，栅极接二级偏置尾电流源。进一步的，所述瞬时响应电路包括充电响应电路和放电响应电路；所述充电响应电路，用于根据接收的所述误差放大器的反馈电压控制所述瞬时响应电路是否与所述功率开关管形成充电回路；所述放电响应电路，用于根据所述采样电压和基准电压控制所述瞬时响应电路是否与所述功率开关管形成放电回路。进一步的，所述充电响应电路包括PMOS管MP9、MP10和NMOS管MN12；所述NMOS管MN12的栅极接收所述误差放大器的反馈电压，源极接地，漏极连接PMOS管MP9的漏极；所述PMOS管MP9的栅漏短接，并连接所述PMOS管MP10的栅极，源极连接所述PMOS管MP10的源极，并连接电源电压；所述PMOS管MP10的漏极连接所述功率开关管的栅极。进一步的，所述充电响应电路还包括NPN管NPN1，所述NPN管NPN1的基极与集电极短接，并连接所述PMOS管MP10的漏极，发射极连接所述功率开关管的栅极。进一步的，所述放电响应电路包括NMOS管MN8-MN11，PMOS管MP7、MP8；所述NMOS管MN10的栅极接收所述采样电压，漏级连接所述PMOS管MP8的漏极，漏级还连接所述NMOS管MN11的栅极，源极连接所述NMOS管MN9的源极连接，源极还连接所述NMOS管MN8的漏极；所述NMOS管MN8的源极接地，栅极连接一级偏置尾电流源；所述NMOS管MN9的栅极接收基准电压，漏级连接所述PMOS管MP7的漏极；所述PMOS管MP7的栅漏短接，并连接所述PMOS管MP8的栅极，源极连接所述PMOS管MP8的源级，并接电源电压；所述MN11的源级接地，漏极连接所述功率开关管的栅极。进一步的，所述放电响应电路还包括电容C4、电阻R4和稳压二极管D3；所述电容C4的一端连接所述NMOS管MN11的栅极，另一端连接所述NMOS管MN10的漏极；所述电阻R4的一端连接所述NMOS管MN11的栅极，另一端连接所述稳压管D3的负极；所述稳压管D3的正极接地。进一步的，所述采样电压根据所述线性稳压器的输出电压分压采样得到的电路包括反馈电阻R2、反馈电阻R3和电容C4；所述反馈电阻R2的一端接收所述线性稳压器的输出电压，并连接所述电容C4的一端，另一端输出所述采样电压，并连接所述反馈电阻R3一端；所述反馈电阻R3的另一端和所述电容C4的另一端接地；还包括电容C2、稳压二极管D2；所述电容C2并联在所述反馈电阻R2两端；所述稳压二极管D2负极连接在所述反馈电阻R2的一端，正极接地。进一步的，所述稳定环路包括电容C1和电容C3；所述电容C3的一端连接所述功率开关管，另一端接收所述线性稳压器的输出电压，另一端还连接所述电容C1的一端；所述电容C1的另一端连接所述误差放大器。与现有技术相比本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种瞬时响应线性稳压器，其特征在于，包括误差放大器、功率开关管、电压调节电路、瞬时响应电路和稳定环路；/n所述误差放大器，用于对接收的基准电压和采样电压的差值进行增益放大，得到增益放大后的差值电压；以及，用于根据接收的所述采样电压的变化输出反馈电压至所述瞬时响应电路；其中，所述采样电压根据所述线性稳压器的输出电压分压采样得到；/n所述功率开关管，用于根据所述增益放大后的差值电压调节负载电流，根据所述负载电流输出所述线性稳压器的输出电压；/n所述瞬时响应电路，根据所述反馈电压和所述采样电压控制所述瞬时响应电路是否与所述功率开关管形成充放电回路，以使所述功率开关管的负载电流瞬时响应所述线性稳压器的输出电压的变化；/n所述电压调节电路，用于将电源电压进行压降，并将压降后的电压施加给所述误差放大器，以供所述误差放大器降低电压输出摆幅；/n所述稳定环路，用于连接所述误差放大器与所述功率开关管进行频率补偿以提升相位裕度。/n

【技术特征摘要】
1.一种瞬时响应线性稳压器，其特征在于，包括误差放大器、功率开关管、电压调节电路、瞬时响应电路和稳定环路；
所述误差放大器，用于对接收的基准电压和采样电压的差值进行增益放大，得到增益放大后的差值电压；以及，用于根据接收的所述采样电压的变化输出反馈电压至所述瞬时响应电路；其中，所述采样电压根据所述线性稳压器的输出电压分压采样得到；
所述功率开关管，用于根据所述增益放大后的差值电压调节负载电流，根据所述负载电流输出所述线性稳压器的输出电压；
所述瞬时响应电路，根据所述反馈电压和所述采样电压控制所述瞬时响应电路是否与所述功率开关管形成充放电回路，以使所述功率开关管的负载电流瞬时响应所述线性稳压器的输出电压的变化；
所述电压调节电路，用于将电源电压进行压降，并将压降后的电压施加给所述误差放大器，以供所述误差放大器降低电压输出摆幅；
所述稳定环路，用于连接所述误差放大器与所述功率开关管进行频率补偿以提升相位裕度。


2.根据权利要求1所述的瞬时响应线性稳压器，其特征在于，所述误差放大器包括PMOS管MP1-MP4，NMOS管MN1-MN7；
所述NMOS管MN1的栅极接收所述基准电压，漏极连接所述PMOS管MP1的漏极，漏级还连接所述稳定环路，源极连接所述NMOS管MN2源极及所述NMOS管MN3漏极，源极输出所述反馈电压；
所述NMOS管MN2的栅极接收所述采样电压，漏极连接PMOS管MP2的漏极；
所述NMOS管MN3的源极接地，栅极连接一级偏置尾电流源；
所述PMOS管MP1的栅漏短接，并连接所述PMOS管MP3的栅极，源极连接所述PMOS管MP2、MP3和MP4的源极，源极还连接电源电压；
所述PMOS管MP2的栅漏短接，并连接所述PMOS管MP4的栅极；
所述NMOS管MN5的漏极连接所述PMOS管MP4的漏极，漏级输出所述误差放大器的差值电压，栅极连接所述NMOS管MN4的栅极，源极连接所述NMOS管MN4的源极及所述NMOS管MN6的漏极，源极还连接所述电压调节电路；
所述NMOS管MN4的漏极连接所述PMOS管MP3的漏极；
所述NMOS管MN6的源极连接所述NMOS管MN7的漏极，栅极接二级偏置尾电流源；
所述NMOS管MN7的源极接地，栅极接一级偏置尾电流源。


3.根据权利要求1所述的瞬时响应线性稳压器，其特征在于，所述电压调节电路包括稳压二极管D1、电阻R1和NMOS管MN13；
所述稳压二极管D1的负极连接电源电压，正极连接所述误差放大器，正极还连接所述电阻R1的一端；所述电阻R1的另一端连接所述NMOS管MN13的漏极；所述NMOS管MN13的源极接地，栅极接二级偏置尾电流源。


4.根据权利要求1所述的瞬时响应线性稳压器，其特征在于，所述瞬时响应电路包括充电响应电路和放电响应电路；
所述充电响应电路，用于根据接收的所述误差放大器的反馈电压控制所述瞬时响应电路是否与所述功率开关管形成充电回路；
所述放电响...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴飞彤，蔡小五，刘海南，赵海涛，卜建辉，赵发展，
申请(专利权)人：中国科学院微电子研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11