内嵌基准高环路增益的低压差线性稳压器、稳压方法技术

技术编号:44838050 阅读:16 留言:0更新日期:2025-04-01 19:37
本申请提供一种内嵌基准高环路增益的低压差线性稳压器、稳压方法,包括:调整功率管,其源极连接用于提供输入电压的电压输入端,且其漏极连接用于输出电压的电压输出端;第一环路,与所述调整功率管的栅极电性连接,用于形成伪推挽级;第二环路,与所述调整功率管的漏极电性连接,用于对所述调整功率管形成由所述输出电压构成的偏置电路。本发明专利技术通过第二环路,使得电路整体的高直流增益,从而提高线性、负载调整率与低频PSR,且在调整功率管栅极处实现伪推挽输出级,使整体电路的静态电流仅为nA级,具有结构紧凑、无放大器、低功耗以及高增益的特点。

【技术实现步骤摘要】

本申请属于电子,尤其涉及一种内嵌基准高环路增益的低压差线性稳压器、稳压方法


技术介绍

1、日益增长的物联网(iot)需求要求使用自供电的、完全集成的基于片上系统(soc)的设计,以确保在单个芯片上实现感知和计算,故在低电源电压的系统1v以下(sub-1v)的设计中传感器节点应具有较长的工作寿命。低压差线性稳压器(ldo)一直是电源管理系统的组成部分。对于完全集成的soc,要求ldo具有零到数百pf量级的片上负载电容。同时大多数先进的或传统的ldo架构需要电压基准(vr)(基于带隙或cmos)、差分到单端误差放大器(ea)和功率管来支持不同大小的负载电流。但是由于低的电源电压,在sub-1v电源电压下很难设计紧凑且高环路增益的ldo,导致其线性与负载调节能力以及电源抑制比(psr)较弱,故为了确保sub-1v ldo优异的直流性能,架构的改变是必不可少的。而传统的内嵌基准的ldo环路增益仅由基准提供,不足以保证优良的直流性能。

2、因此,研究一种紧凑的内嵌基准无放大器低功耗高增益的ldo是很有必要的。


技术实现思路

1、本申请的目的在于提供一种内嵌基准高环路增益的低压差线性稳压器、稳压方法,用以至少解决现有技术中的一个技术问题。

2、本申请的技术方案是:

3、一种内嵌基准高环路增益的低压差线性稳压器,包括:

4、调整功率管,其源极连接用于提供输入电压的电压输入端,且其漏极连接用于输出电压的电压输出端;

5、第一环路,与所述调整功率管的栅极电性连接,用于形成伪推挽级,能够对小阶跃负载电流,实现快速瞬态响应,且提供直流增益;

6、第二环路,与所述调整功率管的漏极电性连接,用于对所述调整功率管形成由所述输出电压构成的偏置电路。

7、所述第一环路,包括:

8、第八功率管;

9、共栅模块,设置在所述第八功率管的漏极与所述调整功率管的栅极之间;

10、第十一功率管,设置在所述第八功率管的源极与所述调整功率管的栅极之间;

11、所述第十一功率管的源极与所述连接所述调整功率管的源极并联后连接所述电压输入端;

12、所述第十一功率管的漏极与所述调整功率管的栅极连接。

13、所述共栅模块,包括:

14、第九功率管,其漏极与所述第八功率管的漏极电性连接;

15、第十功率管,其漏极与所述调整功率管的栅极连接;

16、所述第九功率管与所述第十功率管的栅极电性连接,且与所述第八功率管的漏极电性连接;

17、所述第九功率管与所述第十功率管的源极均与所述调整功率管的漏极电性连接。

18、所述第十功率管的源极与所述调整功率管的漏极之间还设置有共漏模块;

19、所述共漏模块,包括:

20、第十二功率管,其源极与所述调整功率管的漏极电性连接;

21、第十三功率管,其漏极与所述第十二功率管的漏极电性连接;

22、所述第十二功率管的栅极与电压输入端连接;

23、所述第十三功率管的栅极均与电压输出端连接。

24、所述第十二功率管的栅极与所述电压输入端之间设置有串联模块;

25、所述串联模块,包括:

26、第一功率管,其漏极与电源输入端电性连接;

27、第二功率管,其漏极与所述第一功率管的源极电性连接;

28、第三功率管,其源极与所述第十二功率管的栅极电性连接;

29、所述第一功率管、第二功率管以及第三功率管的栅极并联后与所述第十二功率管的栅极电性连接。

30、所述第十三功率管的栅极与第五功率管的栅极电性连接;

31、所述第五功率管的源极连接所述电压输出端,且其漏极连接第六功率管的漏极;

32、所述第六功率管的源极连接电压输入端,且所述第六功率管的栅极与第七功率管的栅极连接;

33、所述第七功率管的漏极与第八功率管的栅极电性连接,且所述第七功率管的源极连接所述电压输入端。

34、所述第二环路,包括:

35、负载串联模块,与所述电压输出端电性连接;

36、第四功率管,其源极与所述负载串联模块的输出端连接;

37、所述第四功率管的栅极连接所述电压输出端;

38、所述第四功率管的漏极与所述负载串联模块电性连接,用于对所述调整功率管形成由所述输出电压构成的偏置电路。

39、所述负载串联模块,包括:

40、第一负载管,其源极与所述调整功率管的漏极电性连接;

41、第二负载管,其漏极与所述第一负载管的漏极电性连接;

42、所述第二负载管的源极连接所述电压输出端。

43、一种内嵌基准高环路增益的低压差线性稳压方法,基于上述的内嵌基准高环路增益的低压差线性稳压器,包括:

44、通过内嵌基准高环路增益的低压差线性稳压器中的第八功率管、第九功率管、第十功率管以及第十一功率管,在调整功率管的栅极处形成伪推挽级形成第一环路,增加了压摆率;

45、通过内嵌基准高环路增益的低压差线性稳压器中的第一负载管、第二负载管以及第四功率管构建第二环路,使所述第二环路直接偏置输出电压,使所述输出电压对pvt变化不敏感;

46、对于global loop的传输函数如下:

47、

48、其中整体的直流增益为:

49、

50、极点为:

51、

52、

53、零点为:

54、

55、其中,ωp1为主极点,ωp2为次极点,ωp3与ωp4为带宽外的其他极点,z1为零点,ωp3与ωp4位于带宽之外不影响相位裕度;其中β为反馈电阻分压系数,gmi为mos管mi的跨导,gdi为mos管mi的电导,cout为输出电容,cx为补偿电容,cp为功率管mp的栅极电容,cm为米勒补偿电容,ans为伪推挽级增益,rb为偏置电流源等效电阻,ro2为伪推挽级等效输出电阻,rl为负载电阻,s为拉普拉斯变换参数。

56、一种如上述的内嵌基准高环路增益的低压差线性稳压器在物联网设备上的应用。

57、本申请的有益效果至少包括:

58、本申请所述的内嵌基准高环路增益的低压差线性稳压器,通过第八功率管、第九功率管、第十功率管以及第十一功率管,在调整功率管的栅极处形成伪推挽级形成第一环路,并且低压差线性稳压器中的第一负载管、第二负载管以及第四功率管构建第二环路,使得整体的高直流增益,从而提高线性、负载调整率与低频psr,且在功率管栅极处实现伪推挽输出级,使整体电路的静态电流仅为na级,具有结构紧凑、无放大器、低功耗以及高增益的特点。

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【技术保护点】

1.一种内嵌基准高环路增益的低压差线性稳压器,其特征在于,包括:

2.根据权利要求1所述的内嵌基准高环路增益的低压差线性稳压器,其特征在于,所述第一环路,包括:

3.根据权利要求2所述的内嵌基准高环路增益的低压差线性稳压器,其特征在于,所述共栅模块,包括:

4.根据权利要求3所述的内嵌基准高环路增益的低压差线性稳压器,其特征在于,所述第十功率管的源极与所述调整功率管的漏极之间还设置有共漏模块;

5.根据权利要求4所述的内嵌基准高环路增益的低压差线性稳压器,其特征在于:

6.根据权利要求4所述的内嵌基准高环路增益的低压差线性稳压器,其特征在于:

7.根据权利要求1所述的内嵌基准高环路增益的低压差线性稳压器,其特征在于,所述第二环路,包括:

8.根据权利要求4所述的内嵌基准高环路增益的低压差线性稳压器,其特征在于,所述负载串联模块,包括:

9.一种内嵌基准高环路增益的低压差线性稳压方法,基于权利要求1-8任一权利要求所述的内嵌基准高环路增益的低压差线性稳压器,其特征在于,包括:

>10.一种如权利要求1-8任一权利要求所述的内嵌基准高环路增益的低压差线性稳压器在物联网设备上的应用。

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【技术特征摘要】

1.一种内嵌基准高环路增益的低压差线性稳压器,其特征在于,包括:

2.根据权利要求1所述的内嵌基准高环路增益的低压差线性稳压器,其特征在于,所述第一环路,包括:

3.根据权利要求2所述的内嵌基准高环路增益的低压差线性稳压器,其特征在于,所述共栅模块,包括:

4.根据权利要求3所述的内嵌基准高环路增益的低压差线性稳压器,其特征在于,所述第十功率管的源极与所述调整功率管的漏极之间还设置有共漏模块;

5.根据权利要求4所述的内嵌基准高环路增益的低压差线性稳压器,其特征在于:

6.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员:余凯陈梓龙李思臻
申请(专利权)人:广东工业大学
类型:发明
国别省市:

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