基于衬底调制复用和自适应功率管的超低压差LDO电路制造技术

本公开提供了一种基于衬底调制复用和自适应功率管的超低压差LDO电路，包括：运算放大器的第一输入端与电路的输出端连接，运算放大器的第二输入端输入参考电压，输出端与单位增益缓冲器的输入端以及副功率管的栅极连接；单位增益缓冲器的输出端与主功率管的栅极和衬底连接；主副功率管的第一极均输入第一工作电压，主副功率管的第二极均与电路的输出端连接，电路的输出端接入负载。本公开通过调整功率管的衬底电压，从而达到对功率管阈值电压的调整，保证电路在超低压条件下的正常工作；同时利用主副功率管的自适应设计，在负载发生跳变的时候使电路根据负载电流调整自适应开启或关闭主副功率管，提高带载能力，使电路的性能得到提高。能得到提高。能得到提高。

【技术实现步骤摘要】
基于衬底调制复用和自适应功率管的超低压差LDO电路


[0001]本公开涉及集成电路
，尤其涉及一种基于衬底调制复用和自适应功率管的超低压差LDO电路。

技术介绍

[0002]能量采集技术可将环境中的微弱能量收集转换为电能。近年来，能量采集技术已经运用于物联网(IoT，Internet of Things)、可穿戴设备、无线传感器等众多领域。而能量采集后的输出电压不稳定，经常需要通过低压差线性稳压器(LDO，Low dropout regulator)输出稳定的直流电压，为后级负载稳定供电。LDO由于其结构简单，需要的片外器件很少，输出纹波和噪声均较小，被广泛应用在各种中、低功率场合，特别是能量采集系统中。由于能量来源非常微弱，收集效率低，能量采集存在输出电压低和功耗高的痛点，相当于LDO的输入电压低，并且在负载发生变化时，LDO电流输出的负载电压稳定性会受到较大的影响。

技术实现思路

[0003]本公开实施例提供了一种超低压差LDO电路，包括：运算放大器、单位增益缓冲器、主功率管和副功率管；其中，所述运算放大器的第一输入端与超低压差LDO电路的输出端连接，所述运算放大器的第二输入端输入参考电压，所述运算放大器的输出端与所述单位增益缓冲器的输入端以及所述副功率管的栅极连接；所述单位增益缓冲器的输出端与所述主功率管的栅极以及所述主功率管的衬底连接；所述主功率管和所述副功率管的第一极均输入第一工作电压，所述主功率管和所述副功率管的第二极均与所述超低压差LDO电路的输出端连接，所述超低压差LDO电路的输出端接入负载。
[0004]进一步，在所述负载小于负载阈值的情况下，所述副功率管开启，所述主功率管关断；在所述负载大于或等于所述负载阈值的情况下，所述副功率管关断，所述主功率管开启。
[0005]进一步，所述主功率管和所述副功率管均为P型晶体管。
[0006]进一步，所述运算放大器至少包括：第一晶体管、第二晶体管、第三晶体管、第四晶体管、第五晶体管、第六晶体管、第七晶体管、第八晶体管、第九晶体管以及第十晶体管；其中，所述第一晶体管的栅极接入所述参考电压，所述第一晶体管的第一极与所述第三晶体管的第二极、所述第四晶体管的栅极、所述第五晶体管的栅极、所述第五晶体管的第二极以及所述第七晶体管的第二极连接，所述第一晶体管的第二极接入偏置电流；所述第二晶体管的栅极接入所述超低压差LDO电路的输出端所输出的负载电压，所述第二晶体管的第一极与所述第三晶体管的栅极、所述第四晶体管的第二极、所述第六晶体管的第二极、所述第六晶体管的栅极以及所述第八晶体管的栅极连接，所述第二晶体管的第二极接入所述偏置电流；所述第三晶体管的第一极、所述第四晶体管的第一极、所述第五晶体管的第一极、所述第六晶体管的第一极、所述第七晶体管的第一极、所述第八晶体管的第一极均输入所述
第一工作电压；所述第七晶体管的第二极与所述第九晶体管的第一极、所述第九晶体管的栅极、所述第十晶体管的栅极连接，所述第八晶体管的第二极与所述第十晶体管的第一极连接，所述第八晶体管的第二极为所述运算放大器的输出端；所述第九晶体管的第二极和所述第十晶体管的第二极接地。
[0007]进一步，所述第一晶体管、所述第二晶体管、所述第九晶体管和所述第十晶体管均为N型晶体管；所述第二晶体管、所述第三晶体管、所述第四晶体管、所述第五晶体管、所述第六晶体管、所述第七晶体管以及所述第八晶体管均为P型晶体管。
[0008]进一步，所述单位增益缓冲器至少包括：第十一晶体管、第十二晶体管、第十三晶体管、第十四晶体管、第十五晶体管以及第十六晶体管；其中，所述第十一晶体管的栅极与所述运算放大器的输出端连接，所述第十一晶体管的第一极输入所述第一工作电压，所述第十一晶体管的第二极与所述第十五晶体管的第一极、所述第十五晶体管的栅极以及所述第十六晶体管的栅极连接；所述第十二晶体管的栅极与所述运算放大器的输出端连接，所述第十二晶体管的第一极与所述第十三晶体管的第二极连接，所述第十三晶体管的第一极和所述第十四晶体管的第一极均输入所述第一工作电压，所述第十三晶体管的第二极与所述第十三晶体管的栅极和所述第十四晶体管的栅极连接，所述第十四晶体管的第二极与所述第十一晶体管的衬底、所述第十六晶体管的第一极连接，所述第十四晶体管的第二极作为所述单位增益缓冲器的输出端；所述第十二晶体管的第二极、所述第十五晶体管的第二极以及所述第十六晶体管的第二极接地。
[0009]进一步，所述第十一晶体管、所述第十三晶体管和所述第十四晶体管均为P型晶体管；所述第十二晶体管、所述第十五晶体管M15以及所述第十六晶体管均为N型晶体管。
[0010]进一步，还包括运放电流偏置电路，所述运放电流偏置电路的第一输入端输入所述第一工作电压，所述运放电流偏置电路的第二输入端与所述运算放大器的输出端连接，所述运放电流偏置电路的输出端向所述运算放大器输出偏置电流。
[0011]进一步，所述运放电流偏置电路至少包括：第十七晶体管、第十八晶体管、第十九晶体管、第二十晶体管、第二十一晶体管以及第二十二晶体管；其中，所述第十七晶体管的第一极、所述第十八晶体管的第一极以及所述第二十二晶体管的第一极均输入所述第一工作电压，所述第十七晶体管的第二极与所述第十七晶体管的栅极、所述第十八晶体管的栅极以及所述第十九晶体管的第一极连接，所述第十八晶体管的第二极与所述第二十晶体管的第一极连接，所述第十八晶体管的第二极作为所述运放电流偏置电路的输出端；所述第十九晶体管的第二极、所述第二十晶体管的第二极以及所述第二十一晶体管的第二极均接地，所述第二十二晶体管的栅极与所述运算放大器的输出端连接，所述第二十二晶体管的第二极与所述第二十一晶体管的第一极、所述第二十一晶体管的栅极、所述第二十晶体管的栅极以及第十九晶体管的栅极连接。
[0012]进一步，所述第十七晶体管、所述第十八晶体管和所述第二十二晶体管均为P型晶体管；所述第十九晶体管、所述第二十晶体管和所述第二十一晶体管均为N型晶体管。
[0013]进一步，还包括补偿电路，所述补偿电路至少包括补偿电容和调零电阻，所述补偿电容的第一端与所述运算放大器的输出端连接，所述补偿电容的第二端与所述调零电阻的第一端连接，所述调零电阻的第二端与所述超低压差LDO电路的输出端连接。
[0014]本公开实施例的有益效果在于：通过在电路中增加单位增益缓冲器来调整功率管
的衬底电压，从而达到对功率管阈值电压的调整，保证电路在超低压条件下的正常工作；同时利用主功率管和副功率管的自适应设计，在负载发生跳变的时候使电路根据负载电流调整自适应开启或关闭主功率管或副功率管，提高带载能力，从而提高电路在不同负载条件下的稳定性，使电路的性能得到提高。
附图说明
[0015]为了更清楚地说明本说明书一个或多个实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本说明书中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于衬底调制复用和自适应功率管的超低压差LDO电路，其特征在于，包括：运算放大器、单位增益缓冲器、主功率管和副功率管；其中，所述运算放大器的第一输入端与超低压差LDO电路的输出端连接，所述运算放大器的第二输入端输入参考电压，所述运算放大器的输出端与所述单位增益缓冲器的输入端以及所述副功率管的栅极连接；所述单位增益缓冲器的输出端与所述主功率管的栅极以及所述主功率管的衬底连接；所述主功率管和所述副功率管的第一极均输入第一工作电压，所述主功率管和所述副功率管的第二极均与所述超低压差LDO电路的输出端连接，所述超低压差LDO电路的输出端接入负载。2.根据权利要求1所述的超低压差LDO电路，其特征在于，在所述负载小于负载阈值的情况下，所述副功率管开启，所述主功率管关断；在所述负载大于或等于所述负载阈值的情况下，所述副功率管关断，所述主功率管开启。3.根据权利要求1所述的超低压差LDO电路，其特征在于，所述主功率管和所述副功率管均为P型晶体管。4.根据权利要求1所述的超低压差LDO电路，其特征在于，所述运算放大器至少包括：第一晶体管、第二晶体管、第三晶体管、第四晶体管、第五晶体管、第六晶体管、第七晶体管、第八晶体管、第九晶体管以及第十晶体管；其中，所述第一晶体管的栅极接入所述参考电压，所述第一晶体管的第一极与所述第三晶体管的第二极、所述第四晶体管的栅极、所述第五晶体管的栅极、所述第五晶体管的第二极以及所述第七晶体管的第二极连接，所述第一晶体管的第二极接入偏置电流；所述第二晶体管的栅极接入所述超低压差LDO电路的输出端所输出的负载电压，所述第二晶体管的第一极与所述第三晶体管的栅极、所述第四晶体管的第二极、所述第六晶体管的第二极、所述第六晶体管的栅极以及所述第八晶体管的栅极连接，所述第二晶体管的第二极接入所述偏置电流；所述第三晶体管的第一极、所述第四晶体管的第一极、所述第五晶体管的第一极、所述第六晶体管的第一极、所述第七晶体管的第一极、所述第八晶体管的第一极均输入所述第一工作电压；所述第七晶体管的第二极与所述第九晶体管的第一极、所述第九晶体管的栅极、所述第十晶体管的栅极连接，所述第八晶体管的第二极与所述第十晶体管的第一极连接，所述第八晶体管的第二极为所述运算放大器的输出端；所述第九晶体管的第二极和所述第十晶体管的第二极接地。5.根据权利要求4所述的超低压差LDO电路，其特征在于，所述第一晶体管、所述第二晶体管、所述第九晶体管和所述第十晶体管均为N型晶体管；所述第二晶体管、所述第三晶体管、所述第四晶体管、所述第五晶体管、所述第六晶体管、所述第七晶体管以及所述第八晶体管均为P型晶体管。6.根据权利要求1所述的超低压差LDO电路，其特征在于，所述单位增益缓冲器至少包括：第十一晶体管、第十二晶体管、第十三晶体管、第十四晶体管、第十五晶体管以及第十六晶体管；其中，所述第十一晶体管的栅...

【专利技术属性】
技术研发人员：曾衍瀚，张妤婷，葛千惠，
申请(专利权)人：广州大学，
类型：发明
国别省市：