一种宽输入电压范围自基准线性稳压器制造技术

本发明专利技术属于电子电路技术领域，具体涉及一种宽输入电压范围自基准线性稳压器电路。包括带补偿网络的自基准运算放大器电路、启动电路、分压偏置电路、片外电容以及含调整管的高压电流镜电路。本发明专利技术提出一种宽输入电压范围自基准线性稳压器电路，将基准电压源与运算放大器功能整合集成，大幅度节省了芯片面积与芯片功耗。用输出自供电技术及高压电流镜，省去预降压模块，在简化电路结构的同时降低功耗，进一步实现电源轨低功耗。用带电流缓冲器的弥勒补偿实现轻载以及重载下的环路稳定性。稳压器电路集成三极管基准，线性稳压器电路输出在全工艺角下变化小，稳定性高。稳定性高。稳定性高。

【技术实现步骤摘要】
一种宽输入电压范围自基准线性稳压器


[0001]本专利技术属于电源管理
，具体涉及一种宽输入电压范围自基准线性稳压器电路。

技术介绍

[0002]低压差线性稳压器(Low Dropout Regulator,LDO)是电源管理芯片中重要的一类电路。具有低成本、低噪声、低功耗、电路结构简单和占用芯片面积小等优点，广泛应用在消费电子、医疗电子以及航空航天等领域。如图1所示，传统的片外大电容LDO包含了运算放大器、调整管、基准电压源、分压电阻网络、偏置电路、片外电容等主要模块。在应用高压场景时，内部模块的供电成为问题，往往需要预降压技术对输入电压进行处理再对内部模块供电，或使用浮动轨技术，这增大了芯片面积。
[0003]在传统高压片外大电容LDO中，预降压、内部基准与运算放大器模块消耗了主要功耗。用浮动轨技术可以代替预降压模块，但会增加版图面积。将传统三极管基准替换为亚阈区MOS基准可以有效降低功耗，但PVT(Process,Voltage,Temperature)稳定性会显著降低。运算放大器是LDO的核心部分，其性能与功耗存在折衷关系。因此传统片外大电容低功耗高压LDO的设计仍具有挑战性。

技术实现思路

[0004]本专利技术所要解决的，就是针对上述问题，提出一种用于宽输入电压范围自基准线性稳压器，该电路将基准电压源模块与运算放大器模块整合，以节省功耗同时减小芯片面积，用高压电流镜实现宽输入电压范围，省去传统，预降压模块。增加简单的辅助启动电路使LDO系统路正常启动上电。
[0005]为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0006]一种宽输入电压范围自基准线性稳压器电路，包括带补偿网络的自基准运算放大器电路、启动电路、分压偏置电路、片外电容以及含调整管的高压电流镜电路；
[0007]所述带补偿网络的自基准运算放大器由稳压器输出供电，输入端与分压偏置电路产生的反馈电压VFB相连，输出端连接到含调整管的高压电流镜电路。分压偏置电路一端连接至线性稳压器输出端VOUT，一端连接至地电位VSS。启动电路一端连接至线性稳压器输入端VIN，另一端连接至含调整管的高压电流镜电路。含调整管的高压电流镜电路由高压LDMOS组成，一端产生线性稳压器的输出电压，且与片外电容CL相连接。
[0008]所述分压偏置模块将LDO的输出电压经过分压后得到反馈电压VFB连接到自基准运算放大器输入端，并为自基准运算放大器提供偏置电压。
[0009]具体的，所述分压偏置模块包含第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4。第一电阻R1的上端连接到LDO的输出电压VOUT，下端与第二电阻R2上端相连，记该节点为VBP2。第二电阻R2下端与第三电阻R3上端相连接，记该节点为VBP1。第三电阻R3下端与第四电阻R4上端相连，记该节点为VFB，第四电阻R4下端连接地电位VSS。
[0010]所述带补偿网络的自基准运算放大器模块为LDO电路提供不随温度变化的基准电压且将反馈电压VFB的变化进行比例放大以调节调整管栅极电压，实现LDO稳定的输出。
[0011]具体的，所述带补偿网络的自基准运算放大器模块包含第一三极管Q1、第二三极管Q2、第五电阻R5、第六电阻R6、第一NMOS管M1、第二NMOS管M2、第三PMOS管M3、第四PMOS管M4、第五PMOS管M5、第六PMOS管M6、补偿网络子模块。
[0012]第五电阻R5的下端连接到地电位VSS，上端与第六电阻R6下端以及第二三极管Q2的发射极相连。第六电阻R6的上端与第一三极管Q1的发射极相连。第一三极管与第二三极管的基极相连并连接到反馈电压VFB。第一MOS管M1与第二MOS管M2的栅极相连并连接到第一MOS管M1的漏极，M1与M2的源极均连接到地电位VSS。M1的漏极连接到第三PMOS管M3的漏极，M2的漏极连接到第四PMOS管M4的漏极。M3管与M4管的栅极相连并连接到VBP1节点。M3管的漏极与第一三极管Q1的集电极以及第五PMOS管M5的漏极相连，M4管的漏极与第二三极管Q2的集电极以及第六PMOS管的漏极相连。M5与M6管的源极相连并连接到LDO的输出节点VOUT。M5与M6的栅极相连并连接到VBP2电压节点。补偿网络子模块上端连接到LDO输出节点VOUT，下端连接到第一MOS管M1的栅极。
[0013]所述含调整管的高压电流镜模块包含第七MOS管M7、第八MOS管M8、调整管MP。
[0014]具体的，第七MOS管M7的栅极连接到第二MOS管M2的漏极，M7的源极连接到地电位VSS，M7的漏极连接到第八PMOS管M8的漏极与栅极。M8的源极连接到LDO的输入电压节点VIN。M8的栅极与调整管MP的栅极相连。MP的源极连接到LDO的输入电压节点VIN，漏极连接到LDO的输出节点VOUT
[0015]具体的，所述功率管MP的源极连接输入电压VIN，其漏极输出所述LDO的输出电压VOUT；所述LDO的输出电压VOUT经过分压偏置电路分压后得到反馈电压VFB连接到自基准运算放大器的输入端。
[0016]具体的，所述第七MOS管M7、第八MOS管M8、调整管MP为高压LDMOS。
[0017]所述启动电路模块包含第九NMOS管M9、第十PMOS管M10、第十一NMOS管M11、第七电阻R7、第一电容C1。
[0018]具体的，第九NMOS管M9的源极连接到地电位VSS，漏极连接到第十PMOS管M10的漏极，M9与M10的栅极相连并连接到VBP1电压节点，M10的漏极连接到第七电阻R7的下端，第七电阻R7的上端连接到LDO的输入节点VIN。第十一NMOS管M11的栅极与第二电容C2的上端以及M9的漏极相连，第一电容C1的下端连接到地电位VSS。M11的漏极连接到M8管的漏极。
[0019]具体的，第九NMOS管M9、第十PMOS管M10、第十一NMOS管M11为高压LDMOS。
[0020]所述片外电容包含电容CL，其上端连接至LDO的输出节点VOUT，下端连接至地电位VSS。
[0021]本专利技术的有益效果为，本专利技术提出一种宽输入电压范围自基准线性稳压器电路，将基准电压源与运算放大器功能整合集成，大幅度节省了芯片面积与芯片功耗。用输出自供电技术及高压电流镜，省去预降压模块，在简化电路结构的同时降低功耗，进一步实现电源轨低功耗。用带电流缓冲器的弥勒补偿实现轻载以及重载下的环路稳定性。稳压器电路集成三极管基准，线性稳压器电路输出在全工艺角下变化小，稳定性高。
附图说明
[0022]图1为传统片外大电容LDO电路整体框图；
[0023]图2为本专利技术提出的一种宽输入电压范围自基准线性稳压器电路整体框图；
[0024]图3为本专利技术提出的一种宽输入电压范围自基准线性稳压器电路在实施例中的晶体管级电路图；
[0025]图4为本专利技术的自基准运算放大器基准电压V
ref
温度特性示意图；
[0026]图5为本专利技术提出的一种宽输入本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种宽输入电压范围自基准线性稳压器电路，包括带补偿的自基准运算放大器电路、启动电路、分压偏置电路、片外电容以及含调整管的高压电流镜电路；所述带补偿网络的自基准运算放大器由稳压器输出供电，输入端与分压偏置电路产生的反馈电压VFB相连，输出端连接到含调整管的高压电流镜电路；分压偏置电路连接至线性稳压器输出端VOUT，分压偏置电路为带补偿网络的自基准运算放大器电路以及启动电路提供偏置电压；启动电路一端连接至线性稳压器输入端VIN，另一端连接至含调整管的高压电流镜电路；含调整管的高压电流镜电路由高压LDMOS组成，一端产生线性稳压器的输出电压，且与片外电容CL相连接；所述带补偿的自基准运算放大器，包含第一三极管Q1、第二三极管Q2、第五电阻R5、第六电阻R6、第一NMOS管M1、第二NMOS管M2、第三PMOS管M3、第四PMOS管M4、第五PMOS管M5、第六PMOS管M6、补偿网络子模块；第五电阻R5的下端连接到地电位VSS，上端与第六电阻R6下端以及第二三极管Q2的发射极相连；第六电阻R6的上端与第一三极管Q1的发射极相连；第一三极管与第二三极管的基极相连并连接到反馈电压VFB；第一MOS管M1与第二MOS管M2的栅极相连并连接到第一MOS管M1的漏极，第一MOS管M1与第二MOS管M2的源极均连接到地电位GND；第一MOS管M1的漏极连接到第三PMOS管M3的漏极，第二MOS管M2的漏极连接到第四PMOS管M4的漏极；第三PMOS管M3与第四PMOS管M4的栅极相连；第三PMOS管M3的漏极与第一三极管Q1的集电极以及第五PMOS管M5的漏极...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗萍，吴泉澳，吴乾锋，王浩，陈俊林，龚正，辛相文，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：