应用于LDO的快速瞬态响应增强电路制造技术

本发明专利技术公开了一种应用于LDO的快速瞬态增强电路，该结构改善了传统LDO负载发生瞬态时，过冲及下冲电压过大，稳定时间过长的问题。通过引入push

【技术实现步骤摘要】
应用于LDO的快速瞬态响应增强电路


[0001]本专利技术属于模拟电源管理
，涉及一种应用于LDO的快速瞬态响应增强电路。

技术介绍

[0002]随着手机，电脑等便携式电子产品的普及，对电源管理芯片的输出精度和负载瞬态能力提出了要求。低压差线性稳压器(LDO)在电源管理芯片中具有结构简单，规模小，成本低，抗噪声强的特点，在小型电子产品中得到了广泛应用。
[0003]图1为传统的LDO，由基准电压源，误差放大器，功率管和反馈电路构成，当负载发生变化时，通过负反馈回路调节功率管栅极电压，为负载提供相应电流的同时，保证输出电压的稳定性。但在传统电路中，负载调整能力有限，不能及时的做出响应，从而产生过冲或下冲时钟的现象，经过一段时间才能恢复输出值。
[0004]当负载电流在很短的时间内发生瞬态变化时，由轻载变为重载时，由于功率管的栅极没有办法立刻做出响应进行电压的调整，此时由负载电容为负载提供相应的电流，从而使得输出电压降低，经过反馈回路栅极电压响应进行降低时，提供负载电流后，输出电压升高到稳定输出电压值，输出电压瞬态呈现先降低在升高的情况；相应地，由重载变为轻载时，由于功率管的栅极没有办法立刻做出响应升高，输出电压会先升高再降低，最终稳定。当负载发生瞬态变化时，功率管栅极没有办法通过误差放大器立即升高，从而出现过冲和下冲的现象。由于功率管用于驱动后级电路，宽长比很大，栅极电容也随之增大，当负载发生瞬态变化时，栅极的摆率较小，导致电路的瞬态响应较差。而其它一些通过增强功率管栅极摆率的方式提升瞬态响应的电路，往往只是通过控制充放电MOS管的开通与关断进行瞬态改善，并不能控制瞬态增强电路充放电电流的大小，从而改善能力有限，且不易控制。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是提供一种应用于LDO的快速瞬态响应增强电路，解决了传统LDO电路瞬态响应差以及现有增强功率管栅极摆率的瞬态增强电路无法控制充放电电流大小的问题。
[0006]本专利技术所采用的技术方案是，应用于LDO的快速瞬态响应增强电路，包括push
‑
pull结构的误差放大器电路，误差放大器电路通过功率管驱动电路连接瞬态增强电路。
[0007]本专利技术的特点还在于：
[0008]push
‑
pull结构的误差放大器电路包括输入对管NMOS管M
N1
和M
N2
，NMOS管M
N1
和M
N2
的源极相接并连接电流源I，NMOS管M
N1
的漏极连接PMOS管M
P2
的栅极和漏极以及PMOS管M
P1
的栅极，PMOS管M
P1
的漏极连接NMOS管M
N3
的栅极和漏极以及NMOS管M
N4
的栅极；NMOS管M
N2
的漏极连接PMOS管M
P3
的栅极和漏极以及PMOS管M
P4
的栅极，PMOS管M
P4
的漏极连接M
N4
的漏极作为误差放大器的输出。
[0009]功率管驱动电路包括PMOS管M
P
，PMOS管M
P
的漏极依次连接电阻R1和R2，PMOS管M
P
的
漏极为整个LDO的输出极。
[0010]瞬态增强电路包括放电通路和充电通路；
[0011]放电通路包括电流减法电路I、电流镜复制电路I和功率管栅极放电MOS；
[0012]PMOS管M2的漏极连接NMOS管M
10
的栅极和漏极以及NMOS管M9的栅极，PMOS管M1的漏极连接NMOS管M9和M8的漏极，从而构成电流减法电路I；NMOS管M7的栅极连接M8的栅极和漏极，使得M7和M8构成电流镜复制电路I；M7作为功率管栅极放电MOS管；
[0013]充电通路由电流减法电路II、电流镜复制电路II和功率管栅极充电MOS；
[0014]PMOS管M3的漏极连接NMOS管M
11
的栅极和漏极以及NMOS管M
12
的栅极，PMOS管M4的漏极连接NMOS管M
12
的漏极，NMOS管M
13
的漏极，从而构成电流减法电路II；M
13
的栅极和漏极连接NMOS管M
14
的栅极，M
14
的漏极连接PMOS管M5的栅极和漏极以及PMOS管M6的栅极，构成电流镜复制电路II；M6作为功率管栅极充电MOS管。
[0015]负载发生瞬态变化时，提高功率管栅端的摆率，具体包括如下过程：当电路处于稳态时，记流过M
P2
和M
N1
的电流为I1，流过M
P3
和M
N2
的电流为I2，I1与I2相等，两路瞬态增强电路检测不到电流差值，均不工作；当负载由轻载向重载发生变化时，V
FB
下降导致放电支路检测到n(I1‑
I2)的电流变化，控制放电MOS管M7对功率管栅极进行放电，V
FB
上升，此时充电通路由于n(I2‑
I1)电流小于0，充电MOS管M6不工作；当负载由重载向轻载发生变化时，V
FB
上升导致充电通路检测到n(I2‑
I1)的电流变化，控制放电MOS管M6对功率管栅极进行充电，V
FB
下降此时放电支路由于n(I1‑
I2)电流小于0，放电MOS管M7不工作。
[0016]本专利技术的有益效果是，由于LDO为芯片提供一个稳定电压，芯片工作时容易使得LDO的负载发生瞬态变化，而传统的LDO负载瞬态调整能力有限。本专利技术提出的一种应用于LDO的瞬态增强电路，结构比较简单，采用push
‑
pull为误差放大器，在LDO负载瞬态发生变化时，功率管栅端的充放电电流变化量加倍，另外利用push
‑
pull结构两路电流可复制的特点，将电流成倍复制到两路电流减法电路，利用电流减法电路控制增强电路充放电MOS的开通与关断的同时，能够控制充放点电流的大小，在很大程度上改善了LDO的瞬态响应。
附图说明
[0017]图1为传统的低压差线性稳压器(LDO)的结构；
[0018]图2为本专利技术应用于LDO的快速瞬态响应增强电路的结构示意图；
[0019]图3为瞬态发生变化时，相较于传统LDO，本专利技术应用于LDO的快速瞬态响应增强电路的瞬态增强效果的仿真结果图。
具体实施方式
[0020]下面结合附图和具体实施方式对本专利技术进行详细说明。
[0021]图1为传统的LDO电路，LDO电路在稳态下正常工作时，输入为V
IN
，LDO的输出端电压V
OUT1
通过电阻R
11
和R
12
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.应用于LDO的快速瞬态响应增强电路，其特征在于：包括push
‑
pull结构的误差放大器电路，误差放大器电路通过功率管驱动电路连接瞬态增强电路。2.根据权利要求1所述的应用于LDO的快速瞬态响应增强电路，其特征在于：所述push
‑
pull结构的误差放大器电路包括输入对管NMOS管M
N1
和M
N2
，NMOS管M
N1
和M
N2
的源极相接并连接电流源I，NMOS管M
N1
的漏极连接PMOS管M
P2
的栅极和漏极以及PMOS管M
P1
的栅极，PMOS管M
P1
的漏极连接NMOS管M
N3
的栅极和漏极以及NMOS管M
N4
的栅极；NMOS管M
N2
的漏极连接PMOS管M
P3
的栅极和漏极以及PMOS管M
P4
的栅极，PMOS管M
P4
的漏极连接M
N4
的漏极作为误差放大器的输出。3.根据权利要求2所述的应用于LDO的快速瞬态响应增强电路，其特征在于：所述功率管驱动电路包括PMOS管M
P
，PMOS管M
P
的漏极依次连接电阻R1和R2，PMOS管M
P
的漏极为整个LDO的输出极。4.根据权利要求3所述的应用于LDO的快速瞬态响应增强电路，其特征在于：所述瞬态增强电路包括放电通路和充电通路；所述放电通路包括电流减法电路I、电流镜复制电路I和功率管栅极放电MOS；PMOS管M2的漏极连接NMOS管M
10
的栅极和漏极以及NMOS管M9的栅极，PMOS管M1的漏极连接NMOS管M9和M8...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭仲杰，白若楷，杨佳乐，石昊，吕楠，
申请(专利权)人：西安理工大学，
类型：发明
国别省市：