適用于低壓差線性穩(wěn)壓器的瞬態(tài)增強(qiáng)電路的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了適用于低壓差線性穩(wěn)壓器的瞬態(tài)增強(qiáng)電路，屬于集成電路的【技術(shù)領(lǐng)域】，為緩沖器，輸出電壓瞬態(tài)變化感應(yīng)電路、輸出MOS管組成的閉環(huán)控制電路。以緩沖器的輸入端為瞬態(tài)增強(qiáng)電路的輸入端，輸出電壓瞬態(tài)變化感應(yīng)電路的輸入端為瞬態(tài)增強(qiáng)電路的輸出端。利用本發(fā)明公開(kāi)的瞬態(tài)增強(qiáng)電路可以實(shí)現(xiàn)無(wú)外接電容、自適應(yīng)負(fù)載變化的低壓差線性穩(wěn)壓器，瞬態(tài)增強(qiáng)電路利用電流鏡電路原理將輸出MOS管電流鏡像反映到輸出MOS管柵極的控制信號(hào)中，增強(qiáng)了低壓差線性穩(wěn)壓器對(duì)負(fù)載變化的適應(yīng)度。
【專利說(shuō)明】適用于低壓差線性穩(wěn)壓器的瞬態(tài)增強(qiáng)電路
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明公開(kāi)了適用于低壓差線性穩(wěn)壓器的瞬態(tài)增強(qiáng)電路，屬于集成電路的【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]電源管理單元是所有電池供電設(shè)備所必要的模塊，它在便攜式電池電子設(shè)備中越來(lái)越多的被使用，例如，它能降低蜂窩電話和PDA等便攜式設(shè)備待機(jī)功耗，延長(zhǎng)電池的運(yùn)行時(shí)間。隨著電池容量越來(lái)越大，用戶需求越來(lái)越高，電源管理單元的應(yīng)用越來(lái)越重要。低壓差穩(wěn)壓器(LDO, Low Dropout Regulator)是最重要的電源管理模塊,它能為對(duì)噪聲敏感的模擬模塊提供低噪聲、高精度的電源電壓。隨著現(xiàn)代便攜式設(shè)備的廣泛應(yīng)用，它們對(duì)低壓差穩(wěn)壓器(LDO)的性能要求越來(lái)越嚴(yán)格。首先，低壓差電壓通過(guò)LDO的裝置后需要提供較高的功率效率。此外，集成在便攜式設(shè)備中的低壓差穩(wěn)壓器(LD0)，不僅要求它能提供高負(fù)載電流，也需要它的空載靜態(tài)電流盡可能的達(dá)到最小以便使電流效率達(dá)到最高。良好的負(fù)載應(yīng)具有小的輸出電壓變化，包括小的瞬態(tài)響應(yīng)上沖和下沖，防止開(kāi)關(guān)在至關(guān)重要的時(shí)候意外關(guān)閉。
[0003]因而針對(duì)性的提出一種具有輸出瞬態(tài)響應(yīng)速度快，自適應(yīng)負(fù)載電流變化,無(wú)外接電容，靜態(tài)功耗低的低壓差線性穩(wěn)壓器將顯得尤為重要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是針對(duì)上述【背景技術(shù)】的不足，提供了適用于低壓差線性穩(wěn)壓器的瞬態(tài)增強(qiáng)電路。
[0005]本發(fā)明為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的采用如下技術(shù)方案:
適用于低壓差線性穩(wěn)壓器的瞬態(tài)增強(qiáng)電路，包括:
緩沖器，具有三個(gè)輸入端以及輸出端，第一輸入端接誤差信號(hào)，第二輸入端接偏置電壓，輸出控制信號(hào)至輸出MOS管的柵極；
輸出電壓瞬態(tài)變化感應(yīng)電路，其輸入端接輸出MOS管的漏極，輸出端與所述緩沖器的第三輸入端連接；
所述緩沖器第一輸入端為瞬態(tài)增強(qiáng)電路的輸入端，輸出電壓瞬態(tài)變化感應(yīng)電路的輸入端為瞬態(tài)增強(qiáng)電路的輸出端；控制信號(hào)隨著輸出MOS管電流的增大而鏡像地增大，拉低輸出MOS管柵極電壓，增大輸出MOS管電流；控制信號(hào)隨著輸出MOS管電流的減小而鏡像地減小，拉高輸出MOS管柵極電壓，減小輸出MOS管電流。
[0006]作為所述瞬態(tài)增強(qiáng)電路的進(jìn)一步優(yōu)化方案，輸出電壓瞬態(tài)變化感應(yīng)電路包括:第三MOS管，第五、第六MOS管組成的第一共柵差分對(duì)，第七、第八MOS管組成的第二共柵差分對(duì)，第九MOS管，所述第六MOS管源極作為所述輸出電壓瞬態(tài)變化感應(yīng)電路的輸入端，所述第九MOS管漏極作為所述輸出電壓瞬態(tài)變化感應(yīng)電路的輸出端，其中:
所述第三MOS管，其源極接電源正輸入端，柵極接所述輸出MOS管柵極；所述第五MOS管，其源極接所述第三MOS管漏極，
所述第六MOS管，其源極與所述輸出MOS管漏極連接，漏極與柵極連接；
所述第七M(jìn)OS管，其漏極與柵極、所述第五MOS管漏極連接，源極與電源負(fù)輸入端連
接；
所述第八MOS管，其漏極與所述第六MOS管漏極連接，源極與電源負(fù)輸入端連接；
所述第九MOS管，其柵極與所述第七M(jìn)OS管漏極連接，源極與電源負(fù)輸入端連接；
所述第三、第五、第六MOS管為PMOS管，所述第七、第八MOS管為NMOS管。
[0007]作為所瞬態(tài)增強(qiáng)電路的進(jìn)一步優(yōu)化方案，所述緩沖器包括:第一、第二 MOS管組成的第三共柵差分對(duì)，第十、第十一 MOS管，所述第十一 MOS管柵極作為所述緩沖器的第一輸入端，所述第十MOS管柵極作為所述緩沖器的第二輸入端，所述第二 MOS管漏極作為緩沖器的第三輸入端，其中:
所述第一 MOS管，其源極接電源正輸入端，漏極接所述輸出MOS管柵極；
所述第二 MOS管，其源極接電源正輸入端，漏極與柵極連接；
所述第十MOS管，其漏極與所述第二 MOS管漏極連接，源極與電源負(fù)輸入端連接；
所述第十一 MOS管，其源極與所述第一 MOS管漏極連接，漏極接電源負(fù)輸入端；
所述第一、第二、第十一 MOS管為PMOS管，第十MOS管為NMOS管。
[0008]進(jìn)一步的，包括運(yùn)算放`大器、瞬態(tài)增強(qiáng)電路的低壓差線性穩(wěn)壓器中，運(yùn)算放大器的第一輸入端接參考電壓，所述運(yùn)算放大器的第二輸入端接所述瞬態(tài)增強(qiáng)電路的輸出端，所述運(yùn)算放大器的輸出端接所述瞬態(tài)增強(qiáng)電路的輸入端。
[0009]本發(fā)明采用上述技術(shù)方案，具有以下有益效果:利用本發(fā)明公開(kāi)的瞬態(tài)增強(qiáng)電路可以實(shí)現(xiàn)無(wú)外接電容、自適應(yīng)負(fù)載變化的低壓差線性穩(wěn)壓器，瞬態(tài)增強(qiáng)電路利用電流鏡電路原理將輸出MOS管電流鏡像反映到輸出MOS管柵極的控制信號(hào)中，增強(qiáng)了低壓差線性穩(wěn)壓器對(duì)負(fù)載變化的適應(yīng)度。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0010]圖1為利用利用本發(fā)明瞬態(tài)增強(qiáng)電路實(shí)現(xiàn)穩(wěn)壓輸出的低壓差線性穩(wěn)壓器框圖。圖中標(biāo)號(hào)說(shuō)明=Ml-Mll為第一至第^^一 MOS管。
[0011]圖2為利用本發(fā)明瞬態(tài)增強(qiáng)電路具體電路圖。
[0012]圖3為利用本發(fā)明瞬態(tài)增強(qiáng)電路實(shí)現(xiàn)穩(wěn)壓輸出的低壓差線性穩(wěn)壓器的電流輸出波形。
[0013]圖4為利用本發(fā)明瞬態(tài)增強(qiáng)電路實(shí)現(xiàn)穩(wěn)壓輸出的低壓差線性穩(wěn)壓器的電壓輸出波形。
【具體實(shí)施方式】
[0014]下面結(jié)合附圖對(duì)發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
[0015]現(xiàn)有技術(shù)中低壓線性穩(wěn)壓器包括運(yùn)算放大器、緩沖器以及輸出MOS管，對(duì)于【背景技術(shù)】中提及的瞬態(tài)響應(yīng)差的缺陷:本發(fā)明利用輸出電壓瞬態(tài)變化感應(yīng)電路與緩沖器、輸出MOS管組成的閉環(huán)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)瞬態(tài)增強(qiáng)的功能；再結(jié)合低壓線性穩(wěn)壓器輸出端與輸入端連接組成的閉環(huán)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)輸出量跟蹤輸入量。[0016]適用于低壓差線性穩(wěn)壓器的瞬態(tài)增強(qiáng)電路，如圖1所示包括:緩沖器(buffer)，具有三個(gè)輸入端以及輸出端，第一輸入端接誤差信號(hào)Vop,第二輸入端接偏置電壓Vibias,輸出控制信號(hào)至輸出MOS管(即為第四MOS管)的柵極；
輸出電壓瞬態(tài)變化感應(yīng)電路，其輸入端接輸出MOS管的漏極，輸出端與緩沖器的第三輸入端連接；
緩沖器第一輸入端為瞬態(tài)增強(qiáng)電路的輸入端，輸出電壓瞬態(tài)變化感應(yīng)電路的輸入端為瞬態(tài)增強(qiáng)電路的輸出端；控制信號(hào)隨著輸出MOS管電流的增大而鏡像地增大，拉低輸出MOS管柵極電壓，增大輸出MOS管電流；控制信號(hào)隨著輸出MOS管電流的減小而鏡像地減小，拉高輸出MOS管柵極電壓，減小輸出MOS管電流。
[0017]一種低壓差線性穩(wěn)壓器，包括運(yùn)算放大器、所述瞬態(tài)增強(qiáng)電路的，運(yùn)算放大器的第一輸入端接參考電壓Vref，運(yùn)算放大器的第二輸入端接瞬態(tài)增強(qiáng)電路的輸出端Vout，運(yùn)算放大器的輸出端接瞬態(tài)增強(qiáng)電路的輸入端。
[0018]如圖2所示的瞬態(tài)增強(qiáng)電路，輸出電壓瞬態(tài)變化感應(yīng)電路包括:第三MOS管M3，第五MOS管M5、第六MOS管M6組成的第一共柵刪差分對(duì)，第七M(jìn)OS管M7、第八MOS管M8組成的第二共柵差分對(duì)，第九MOS管M9，第六MOS管M6源極作為輸出電壓瞬態(tài)變化感應(yīng)電路的輸入端，第九MOS管M9漏極作為輸出電壓瞬態(tài)變化感應(yīng)電路的輸出端。第三MOS管M3，其源極接電源正輸入端Vdd，柵極接 輸出MOS管M4柵極；第五MOS管M5，其源極接第三MOS管M3漏極，第六MOS管M6，其源極與輸出MOS管M4漏極連接，漏極與柵極連接。第七M(jìn)OS管M7，其漏極與柵極、第五MOS管M5漏極連接，源極與電源負(fù)輸入端GND連接。第八MOS管M8，其漏極與第六MOS管M6漏極連接，源極與電源負(fù)輸入端GND連接。第九MOS管M9，其柵極與第七M(jìn)OS管M7漏極連接，源極與電源負(fù)輸入端GND連接。第三MOS管M3、第五MOS管M5、第六MOS管M6為PMOS管，第七M(jìn)OS管M7、第八MOS管M8為匪OS管。緩沖器包括:第一 MOS管Ml、第二 MOS管M2組成的第三共柵差分對(duì)，第十MOS管M10、第十一 MOS管M11，第十一 MOS管Mll柵極作為緩沖器的第一輸入端，第十MOS管MlO柵極作為緩沖器的第二輸入端，第二 MOS管M2漏極作為緩沖器的第三輸入端。第一 MOS管Ml，其源極接電源正輸入端Vdd，漏極接輸出MOS管M4柵極。第二 MOS管M2，其源極接電源正輸入端Vdd，漏極與柵極連接。第十MOS管M10，其漏極與第二 MOS管M2漏極連接，源極與電源負(fù)輸入端GND連接。第H^一 MOS管Mll，其源極與第一 MOS管Ml漏極連接，漏極接電源負(fù)輸入端GND。第一MOS 管 Ml、第二 MOS 管 M2、第^^一 MOS 管 Mll 為 PMOS 管，第十 MOS 管 MlO 為 NMOS 管。
[0019]瞬態(tài)增強(qiáng)電路的工作原理:靜態(tài)小電流情況下(比如負(fù)載電流小于1mA)，輸出電壓瞬態(tài)變化感應(yīng)電路基本保持休眠狀態(tài)(不工作狀態(tài))，當(dāng)輸出負(fù)載電流有突變(比如負(fù)載電流從ImA突然變成50mA)，也就是流過(guò)輸出MOS管M4的電流突然變成50mA，此時(shí)流過(guò)輸出MOS管M4的電流是原來(lái)的50倍。由于第三MOS管M3是輸出MOS管M4的鏡像，也就是說(shuō)第三MOS管M3此時(shí)流過(guò)的電流也是原來(lái)的50倍，這樣導(dǎo)致第五、第六、第七、第八MOS管M5、M6、M7、M8組成的環(huán)路的電流也激增為原來(lái)50倍，由于第九MOS管M9是第七M(jìn)OS管M7的鏡像，那么流過(guò)第九MOS管M9的電流也激增為原來(lái)的50倍，第二 MOS管M2的電流為第十MOS管MlO電流和第九MOS管M9電流之和，第一 MOS管Ml是第二 MOS管M2的鏡像，所以此時(shí)第一 MOS管Ml的電流會(huì)迅速加大，導(dǎo)致第一 MOS管Ml的漏端(也就是輸出MOS管M4的柵端)電位降低，這也就意味著輸出MOS管M4可以輸出更大的電流,輸出Vout也更穩(wěn)定。圖3、圖4為利用本發(fā)明瞬態(tài)增強(qiáng)電路實(shí)現(xiàn)穩(wěn)壓輸出的低壓差線性穩(wěn)壓器的輸出電流、輸出電壓的波形圖，輸出電流參數(shù)的變化范圍lmA-50mA，從圖中可以看出上升沿和下降沿都是
0.lluS，輸出電壓波形的瞬態(tài)波動(dòng)不超過(guò)0.2mV，恢復(fù)時(shí)間小于0.2uS?？刂菩盘?hào)隨著輸出MOS管M4電流的增大而鏡像地增大，拉低輸出MOS管M4柵極電壓，增大輸出MOS管M4電流，控制信號(hào)隨著輸出MOS管M4電流的減小而鏡像地減小，拉高輸出MOS管M4柵極電壓，減小輸出MOS管M4電流。
[0020]綜上所述，利用本發(fā)明公開(kāi)的瞬態(tài)增強(qiáng)電路可以實(shí)現(xiàn)無(wú)外接電容、自適應(yīng)負(fù)載變化的低壓差線性穩(wěn)壓器，瞬態(tài)增強(qiáng)電路利用電流鏡電路原理將輸出MOS管電流鏡像反映到輸出MOS管柵極的控制信號(hào)中，增強(qiáng)了低壓差線性穩(wěn)壓器對(duì)負(fù)載變化的適應(yīng)度。
【權(quán)利要求】
1.適用于低壓差線性穩(wěn)壓器的瞬態(tài)增強(qiáng)電路，其特征在于包括: 緩沖器，具有三個(gè)輸入端以及輸出端，第一輸入端接誤差信號(hào)，第二輸入端接偏置電壓，輸出控制信號(hào)至輸出MOS管的柵極； 輸出電壓瞬態(tài)變化感應(yīng)電路，其輸入端接輸出MOS管的漏極，輸出端與所述緩沖器的第三輸入端連接； 所述緩沖器第一輸入端為瞬態(tài)增強(qiáng)電路的輸入端，所述輸出電壓瞬態(tài)變化感應(yīng)電路的輸入端為瞬態(tài)增強(qiáng)電路的輸出端；所述控制信號(hào)隨著輸出MOS管電流的增大而鏡像地增大，拉低輸出MOS管柵極電壓，增大輸出MOS管電流；所述控制信號(hào)隨著輸出MOS管電流的減小而鏡像地減小，拉高輸出MOS管柵極電壓，減小輸出MOS管電流。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的瞬態(tài)增強(qiáng)電路，其特征在于:所述輸出電壓瞬態(tài)變化感應(yīng)電路包括:第三MOS管，第五、第六MOS管組成的第一共柵差分對(duì)，第七、第八MOS管組成的第二共柵差分對(duì)，第九MOS管，所述第六MOS管源極作為所述輸出電壓瞬態(tài)變化感應(yīng)電路的輸入端，所述第九MOS管漏極作為所述輸出電壓瞬態(tài)變化感應(yīng)電路的輸出端，其中: 所述第三MOS管，其源極接電源正輸入端，柵極接所述輸出MOS管柵極； 所述第五MOS管，其源極接所述第三MOS管漏極， 所述第六MOS管，其源極與所 述輸出MOS管漏極連接，漏極與柵極連接； 所述第七M(jìn)OS管，其漏極與柵極、所述第五MOS管漏極連接，源極與電源負(fù)輸入端連接； 所述第八MOS管，其漏極與所述第六MOS管漏極連接，源極與電源負(fù)輸入端連接； 所述第九MOS管，其柵極與所述第七M(jìn)OS管漏極連接，源極與電源負(fù)輸入端連接； 所述第三、第五、第六MOS管為PMOS管，所述第七、第八MOS管為NMOS管。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的瞬態(tài)增強(qiáng)電路，其特征在于:所述緩沖器包括:第一、第二MOS管組成的第三共柵差分對(duì)，第十、第十一 MOS管，所述第十一 MOS管柵極作為所述緩沖器的第一輸入端，所述第十MOS管柵極作為所述緩沖器的第二輸入端，所述第二 MOS管漏極作為緩沖器的第三輸入端，其中: 所述第一 MOS管，其源極接電源正輸入端，漏極接所述輸出MOS管柵極； 所述第二 MOS管，其源極接電源正輸入端，漏極與柵極連接； 所述第十MOS管，其漏極與所述第二 MOS管漏極連接，源極與電源負(fù)輸入端連接； 所述第十一 MOS管，其源極與所述第一 MOS管漏極連接，漏極接電源負(fù)輸入端； 所述第一、第二、第十一 MOS管為PMOS管，第十MOS管為NMOS管。
4.低壓差線性穩(wěn)壓器，其特征在于包括:運(yùn)算放大器、如權(quán)利要求1或2或3所述的瞬態(tài)增強(qiáng)電路，所述運(yùn)算放大器的第一輸入端接參考電壓，所述運(yùn)算放大器的第二輸入端接所述瞬態(tài)增強(qiáng)電路的輸出端，所述運(yùn)算放大器的輸出端接所述瞬態(tài)增強(qiáng)電路的輸入端。
【文檔編號(hào)】G05F1/56GK103760942SQ201410005594
【公開(kāi)日】2014年4月30日 申請(qǐng)日期:2014年1月7日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月7日
【發(fā)明者】李瑋, 周燁, 陸俊嘉, 黃剛, 楊凡, 楊文昊 申請(qǐng)人:無(wú)錫芯響電子科技有限公司