一种电压产生电路制造技术

本发明专利技术提供了一种电压产生电路，包括运算放大电路、补偿网络、驱动级及分压电路和瞬态响应加强电容，运算放大电路的输出端与补偿网络的输入端连接，补偿网络的输出端与驱动级及分压电路的输入端连接，驱动级及分压电路的输出端通过等效负载电阻及等效负载电容输出电压，瞬态响应加强电容分别与所述运算放大电路和驱动级及分压电路连接。本发明专利技术可以兼容无电容及有电容应用，即负载电容不受约束，在瞬态响应要求不严苛的场合，可以选用无电容应用，节省成本；在瞬态响应要求严苛的应用场合，可以外挂电容；在使用无电容结构时，设计增加了瞬态响应加强电路，提高无电容应用时的瞬态响应时间；无电容应用时，降低启动过程中产生的故障。故障。故障。

【技术实现步骤摘要】
一种电压产生电路


[0001]本专利技术涉及电源电路
，特别是涉及一种电压产生电路。

技术介绍

[0002]电源是电子产品中必不可少的组成部分，电路应用中使用的电源类型主要分为低压差线性稳压电源(LDO)及开关电源，LDO电路不会使用到面积开销大的电感且具有输出纹波小等特点被广泛应用。LDO按照负载电容分类可以分为有电容LDO及无电容LDO，其各自特点如下：
[0003]有电容LDO：外挂电容一般1uF及以上，瞬态响应好，启动故障小，但输出需要独立封装PIN脚，且需要PCB版级外挂电容，增加成本；
[0004]无电容LDO：无外挂电容，不需要封装PIN脚，内部直接连接，节省成本，负载电容一般pF～nF级，瞬态响应较差，设计不好，启动容易产生故障小。
[0005]所以有必要提出一种兼容性强能够适应电容LDO及无电容LDO的电压产生电路。

技术实现思路

[0006]针对现有技术中存在的缺陷，本专利技术的目的在于提供一种电压产生电路，兼容性强能够适应电容LDO及无电容LDO。
[0007]为了达到上述目的，本专利技术所采用的具体技术方案如下：
[0008]一种电压产生电路，包括运算放大电路、补偿网络、驱动级及分压电路和瞬态响应加强电容，所述运算放大电路的输出端与所述补偿网络的输入端连接，所述补偿网络的输出端与所述驱动级及分压电路的输入端连接，所述驱动级及分压电路的输出端通过等效负载电阻及等效负载电容输出电压，所述瞬态响应加强电容分别与所述运算放大电路和驱动级及分压电路连接。
[0009]优选的，所述运算放大电路包括电流源IS、NMOS管NM1～NM4和PMOS管PM1～PM4， PMOS管PM1与PM2为输入对管，电流源IS分别与PM1和PM2连接，NM1与NM3，NM2 与NM4，PM3与PM4为镜像对管。
[0010]优选的，PMOS管PM1与PM2的宽长比比值为1:1，NM1与NM3、NM2与NM4、 PM3与PM4的宽长比比值分别1:1、1:N、1:N。
[0011]优选的，所述补偿网络包括电阻R0、电容C0、电容C1，电阻R0的一端与PM4和 NM4的公共端连接，另一端与电容C0的一端连接，电容C0的另一端接地，电容C1的一端 PM4和NM4的公共端连接，另一端接地。
[0012]优选的，所述驱动级及分压电路包括NMOS管NM5、电阻R1、电阻R2，NMOS管 NM5的栅极与补偿网络连接，NMOS管NM5的源极与电阻R1的一端连接，电阻R1的另一端与电阻R2的一端连接，电阻R2的另一端接地，电阻R1和电阻R2的公共端与瞬态响应加强电容C3的一端连接，瞬态响应加强电容C3的另一端与NM2与NM4的公共端连接。
[0013]优选的，所述等效负载电容在无电容应用时由内部集成电路的寄生电容构成。
PMOS管PM1与PM2为输入对管，电流源IS分别与PM1和PM2连接，NM1与NM3，NM2 与NM4，PM3与PM4为镜像对管。PMOS管PM1与PM2的宽长比比值为1:1，NM1与NM3、 NM2与NM4、PM3与PM4的宽长比比值分别1:1、1:N、1:N。VREF为运算放大器的正向端，连接基准电压源的输出，VDIV为运放放大器的反向端，接R1、R2的分压输出，电路中设计宽长比(W/L)
PM4
＝N*(W/L)
PM3
，(W/L)
NM4
＝N*(W/L)
NM2
，使得流经PM4源级的电流为流经PM3 源级电流的N倍，目的是提高VOA点的摆率，提高瞬态响应能力。
[0029]优选的，所述补偿网络包括电阻R0、电容C0、电容C1，电阻R0的一端与PM4和 NM4的公共端连接，另一端与电容C0的一端连接，电容C0的另一端接地，电容C1的一端 PM4和NM4的公共端连接，另一端接地。主要目的是保证LDO的稳定性，保证正常工作时，环路稳定不振荡。
[0030]优选的，所述驱动级及分压电路包括NMOS管NM5、电阻R1、电阻R2，NMOS管 NM5的栅极与补偿网络连接，NMOS管NM5的源极与电阻R1的一端连接，电阻R1的另一端与电阻R2的一端连接，电阻R2的另一端接地，电阻R1和电阻R2的公共端与瞬态响应加强电容C3的一端连接，瞬态响应加强电容C3的另一端与NM2与NM4的公共端连接。
[0031]优选的，所述等效负载电容在无电容应用时由内部集成电路的寄生电容构成。无电容 LDO电路的CL的等效电容为nF量级。
[0032]优选的，所述等效负载电容在有电容应用时由外挂电容、封装电容，内部电路寄生电容构成。有电容LDO电路的CL的等效电容为μF量级。
[0033]瞬态响应加强电容C3主要作用是通过R1及R2电阻的分压点检测VOUT输出电压的瞬态变化，通过反馈环路，是VOA能够快速响应VOUT的瞬态变化趋势，从而提高在无电容应用时LDO瞬态响应能力；
[0034]驱动级及分压电路主要有NOMS驱动级NM5、电阻R1、R2构成，主要作用是结合运算放大电路产生LDO的输出电压，在整个环路稳定建立时，VREF＝VDIV，输出电压大小如下：
[0035]以下对本专利技术提出的电压产生电路进行分析：
[0036]1)、电路稳定性分析：
[0037]电路中的零极点具体如下：
[0038][0039][0040][0041]其中ω
Z
为电路零点，ω
p1
、ω
p2
为电路主要的两个极点，r
OP4
及r
ON4
分别为MOS管PM4 及NM4小信号漏源等效阻抗，g
mN5
为驱动管NM5的跨导,其他的极点都在单位增益带宽外。
[0042]当无电容应用时，负载CL的等效电容由内部电路的寄生电容组成，一个较大规模的 SOC电路，无电容LDO电路的CL的等效电容为nF量级，此时ω
p1
<ω
p2
<ω
Z
，而其他的极点在单位增益带宽外，可以保证LDO的稳定性。
[0043]当有电容应用时，CL的等效电容在μF量级，此时ω
p2
<ω
p1
<ω
Z
，同样其他极点在单位增益带宽外，同样可以保证LDO的稳定性。
[0044]2)、瞬态响应分析：
[0045]在有电容应用时，外挂电容在μF量级，其大的电容电荷量可以保证瞬态响应的良好效果，本专利主要针对无电容应用时的瞬态响应加以说明，具体工作原理如下：
[0046]如果等效负载RL瞬态变化为重载，即RL等效阻抗瞬态变小，此时VOUT会由于整个环路带宽不够，造成瞬态下降，经过分压后的VDIV也会瞬态下降，此时运算放大器电路的VDIV<VREF，电流i1对电容C0及C1充电，从而使得驱动管NM5的栅本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电压产生电路，其特征在于，包括运算放大电路、补偿网络、驱动级及分压电路和瞬态响应加强电容，所述运算放大电路的输出端与所述补偿网络的输入端连接，所述补偿网络的输出端与所述驱动级及分压电路的输入端连接，所述驱动级及分压电路的输出端通过等效负载电阻及等效负载电容输出电压，所述瞬态响应加强电容分别与所述运算放大电路和驱动级及分压电路连接。2.根据权利要求1所述的一种电压产生电路，其特征在于，所述运算放大电路包括电流源IS、NMOS管NM1～NM4和PMOS管PM1～PM4，PMOS管PM1与PM2为输入对管，电流源IS分别与PM1和PM2连接，NM1与NM3，NM2与NM4，PM3与PM4为镜像对管。3.根据权利要求2所述的一种电压产生电路，其特征在于，PMOS管PM1与PM2的宽长比比值为1:1，NM1与NM3、NM2与NM4、PM3与PM4的宽长比比值分别1:1、1:N、1:N。4.根据权利要求2所述的一种电压产生电路，其特征在于，所述补偿网络包括电阻R0、电容C0、电容C1，电阻R0的一端与PM4和NM4的公共端连...

【专利技术属性】
技术研发人员：邹勇贤，
申请(专利权)人：迈科微电子深圳有限公司，
类型：发明
国别省市：