低压差稳压电路和低压差稳压器制造技术

本发明专利技术公开了低压差稳压电路和低压差稳压器，其中，输入端口用于输入待稳压电压，输出端口接入外部负载并输出稳压电压至外部负载，放大单元用于将待稳压电压转换为具有高阻抗差分特性的输出电流；下峰单元用于抑制当稳压电压突然下降时，稳压电压的下冲电压峰值；上峰单元用于降低当输出端口输出的稳压电压突然上升时，稳压电压的上冲电压峰值；传输单元用于依据流经外部负载的输出电流的变化控制静态电流呈比例地同步变化；缓冲单元用于缓冲当稳压电压突变时，流经外部负载的输出电流的变化幅度；本发明专利技术有效地减少并控制了负载突然变化而引起的过冲和下冲电压尖峰，有效增强电流驱动能力。流驱动能力。流驱动能力。

【技术实现步骤摘要】
低压差稳压电路和低压差稳压器


[0001]本专利技术涉及稳压器制造
，尤其涉及低压差稳压电路和低压差稳压器。

技术介绍

[0002]随着电子移动产品的强大需求与电池密度的快速发展，电子产品使用电池供电的比例不断增加，甚至乎汽车也趋向于使用电池作为驱动源。所有这些电子产品都需要设计并集成一套电源管理系统来满足稳定供电的要求。其中，低压差LDO(low dropout voltage)稳压器具有良好的电源效率，瞬态响应和抗扰性，是较为常用的一种电路。
[0003]低压差稳压器是一种直流线性稳压器，即使电源电压非常接近输出电压，也可以调节输出电压。低压差稳压器相对于其他DC
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DC稳压器的优势包括：没有开关噪声；器件尺寸更小；电路更简单；缺点是线性直流稳压器必须通过调节电路耗散功率，散发热量，才得以调节输出电压。低压差稳压器的关键性能指标包括线性调整率(line regulation)，负载调节率(load regulation)，最大负载电流，瞬态响应，片上电容值，稳定性，静态电流幅度和电源抑制比(power supply rejection ratio)等。它们之间都有相互取舍关系，如降低静态电流时，瞬态响应会受到影响。近年出现出了不少新的低压差稳压器架构和设计优化方案，然而，现有的各种架构及设计均都具有一些局限，如使用局部共模反馈技术来增加传输特性的阶数，令在低静态电流下可以实现更好的调节，该方法虽然可以改善线性调整率和负载调节率，但负载过渡期间的电压尖峰却很高。又如使用多个小增益级，以避免稳压器的负载分配在两个传输晶体管之间和片上电容，但线性调整率和负载调节率并不理想。再如使用一个翻转的电压跟随器输出级来改善响应时间并减少负载转换期间的电压尖峰，但是输出电流不高。
[0004]另外，采用集成片上电容是一种低压差稳压器的常见设计手段，所以低压差稳压器占用的芯片面积在很大程度上取决于片上电容器的尺寸，但是，如果为减小电容值来减小芯片面积，则瞬态响应和稳定性会下降。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是提供低压差稳压电路和低压差稳压器，能够有效地减少并控制了负载突然变化而引起的过冲和下冲电压尖峰，且能够有效增强电流驱动能力。
[0006]为了实现上有目的，本专利技术公开了一种低压差稳压电路，其包括输入端口、输出端口、放大单元、下峰单元、上峰单元、传输单元和缓冲单元，所述输入端口用于输入待稳压电压，所述输出端口接入外部负载并输出稳压电压至所述外部负载，所述放大单元用于将所述待稳压电压转换为具有高阻抗差分特性的输出电流；所述下峰单元用于抑制当所述稳压电压突然下降时，所述稳压电压的下冲电压峰值；所述上峰单元用于降低当所述输出端口输出的稳压电压突然上升时，所述稳压电压的上冲电压峰值；所述传输单元用于依据所述流经所述外部负载的输出电流的变化控制静态电流呈比例地同步变化；所述缓冲单元用于缓冲当所述稳压电压突变时，流经所述外部负载的输出电流的变化幅度。
[0007]与现有技术相比，本专利技术通过设置放大单元、下峰单元、上峰单元、传输单元和缓冲单元，下峰单元抑制当所述稳压电压突然下降时，所述稳压电压的下冲电压峰值，上峰单元降低当所述输出端口输出的稳压电压突然上升时，所述稳压电压的上冲电压峰值，而传输单元依据所述流经所述外部负载的输出电流的变化控制静态电流呈比例地同步变化，使得本专利技术能够有效地减少并控制了负载突然变化而引起的过冲和下冲电压尖峰，且能够有效增强电流驱动能力，另外，本专利技术所采用的电容均为皮发拉级别的电容，有效减小芯片的集成面积，适于制成小型化的低压差稳压器。
[0008]较佳地，所述放大单元为一压控电流源，所述放大单元设有具有高阻抗差分特性的高阻抗差分输入级，所述待稳压电压接入所述高阻抗差分输入级。
[0009]较佳地，所述放大单元包括第四场效应管M4和第七场效应管M7，所述第四场效应管M4和第七场效应管M7的源极分别接所述输入端口，所述第四场效应管M4和第七场效应管M7的漏极之间短接。
[0010]较佳地，所述下峰单元包括第一场效应管M1、第一电阻R1、第一电容C1和第一恒流源I1，所述第一电阻R1的一端接所述第一场效应管M1的栅极，另一端分别接所述第一电容C1和第四场效应管M4的栅极，所述第一场效应管M1的源极接所述输入端口，所述第一恒流源I1的输入端接所述第一场效应管M1的漏极，输出端接地，所述第一电阻R1和第一电容C1共同构成第一微分器，以在所述第四场效应管M4的VGS值瞬时增加时，通过提供较大的静态电流并对寄生电容充电，以降低所述稳压电压的下冲电压峰值。
[0011]较佳地，所述上峰单元包括第十二场效应管M12、第十三场效应管M13、第十四场效应管M14、第二电阻R2、第二电容C2、第三电容C3和第二恒流源I2，所述十二场效应管M12的栅极接所述第七场效应管M7的栅极，源极接所述输入端口，漏极接所述第十三场效应管M13的漏极，所述第十三场效应管M13的栅极通过所述第二电阻R2接所述第十四场效应管M14的栅极，所述第十三场效应管M13和第十四场效应管M14的源极分别接地，所述第十四场效应管M14的栅极和漏极之间短接，所述第二恒流源I2的输入端接所述输入端口，输出端接所述第十四场效应管M14的漏极，所述第二电容C2和第三电容C3串联，所述输出端口接于所述第二电容C2和第三电容C3之间，所述第一电容C1远离所述第一电阻R1的一端接于所述第二电容C2和第三电容C3之间，所述第三电容C3远离所述第二电容C2的一端接于所述第十三场效应管M13的栅极和第二电阻R2之间，所述第二电阻R2和第三电容C3共同构成第二微分器，以通过所述第十三场效应管M13、第十二场效应管M12和第七场效应管M7反馈并调节静态电流，以降低所述稳压电压的上冲电压峰值。
[0012]较佳地，所述传输单元包括第十五场效应管M15、第十六场效应管M16、第十七场效应管M17、第十八场效应管M18、第十九场效应管M19、第二十场效应管M20、第三恒流源I3和肖特基二极管D1，所述肖特基二极管D1集成于芯片上，所述第十五场效应管M15的栅极接所述第二电容C2远离所述第三电容C3的一端，漏极接所述输入端口，源极接所述第十六场效应管M16的源极，衬底接所述肖特基二极管D1的输出端，所述第十八场效应管M18的栅极接所述第十五场效应管M15的栅极，漏极接所述输入端口，源极接所述输出端口，衬底接所述肖特基二极管D1的输出端，所述第十六场效应管M16的栅极接所述第十九场效应管M19的栅极，漏极接所述第十七场效应管M17的漏极，所述第十九场效应管M19的漏极接所述第三恒流源I3的输入端，所述第十九场效应管M19的漏极还与所述第十九场效应管M19的栅极短
接，所述第三恒流源I3的输出端接地，所述第十七场效应管M17的源极接地，栅极接所述第二十场效应管M20的栅极，所述第二十场效应管M20的漏极接所述肖特基二极管D1的输出端，源极接地，所述肖特基二极管D1的输入端接所述输入端口，所述第十六场效应管M16和第本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种低压差稳压电路，其特征在于，包括输入端口、输出端口、放大单元、下峰单元、上峰单元、传输单元和缓冲单元，所述输入端口用于输入待稳压电压，所述输出端口接入外部负载并输出稳压电压至所述外部负载，所述放大单元用于将所述待稳压电压转换为具有高阻抗差分特性的输出电流；所述下峰单元用于抑制当所述稳压电压突然下降时，所述稳压电压的下冲电压峰值；所述上峰单元用于降低当所述输出端口输出的稳压电压突然上升时，所述稳压电压的上冲电压峰值；所述传输单元用于依据所述流经所述外部负载的输出电流的变化控制静态电流呈比例地同步变化；所述缓冲单元用于缓冲当所述稳压电压突变时，流经所述外部负载的输出电流的变化幅度。2.如权利要求1所述的低压差稳压电路，其特征在于，所述放大单元为一压控电流源，所述放大单元设有具有高阻抗差分特性的高阻抗差分输入级，所述待稳压电压接入所述高阻抗差分输入级。3.如权利要求2所述的低压差稳压电路，其特征在于，所述放大单元包括第四场效应管M4和第七场效应管M7，所述第四场效应管M4和第七场效应管M7的源极分别接所述输入端口，所述第四场效应管M4和第七场效应管M7的漏极之间短接。4.如权利要求3所述的低压差稳压电路，其特征在于，所述下峰单元包括第一场效应管M1、第一电阻R1、第一电容C1和第一恒流源I1，所述第一电阻R1的一端接所述第一场效应管M1的栅极，另一端分别接所述第一电容C1和第四场效应管M4的栅极，所述第一场效应管M1的源极接所述输入端口，所述第一恒流源I1的输入端接所述第一场效应管M1的漏极，输出端接地，所述第一电阻R1和第一电容C1共同构成第一微分器，以在所述第四场效应管M4的VGS值瞬时增加时，通过提供较大的静态电流并对寄生电容充电，以降低所述稳压电压的下冲电压峰值。5.如权利要求4所述的低压差稳压电路，其特征在于，所述上峰单元包括第十二场效应管M12、第十三场效应管M13、第十四场效应管M14、第二电阻R2、第二电容C2、第三电容C3和第二恒流源I2，所述十二场效应管M12的栅极接所述第七场效应管M7的栅极，源极接所述输入端口，漏极接所述第十三场效应管M13的漏极，所述第十三场效应管M13的栅极通过所述第二电阻R2接所述第十四场效应管M14的栅极，所述第十三场效应管M13和第十四场效应管M14的源极分别接地，所述第十四场效应管M14的栅极和漏极之间短接，所述第二恒流源I2的输入端接所述输入端口，输出端接所述第十四场效应管M14的漏极，所述第二电容C2和第三电容C3串联，所述输出端口接于所述第二电容C2和第三电容C3之间，所述第一电容C1远离所述第一电阻R1的一端接于所述第二电容C2和第三电容C3之间，所述第三电容C3远离所述第二电容C2的一端接于所述第十三场效应管M13的栅极和第二电阻R2之间，所述第二电阻R2和第三电容C3共同构成第二微分器，以...

【专利技术属性】
技术研发人员：邝国华，
申请(专利权)人：广东合微集成电路技术有限公司，
类型：发明
国别省市：