CN102364407B - 一种低压差线性稳压器 - Google Patents

一种低压差线性稳压器 Download PDF

Info

Publication number
CN102364407B
CN102364407B CN 201110279091 CN201110279091A CN102364407B CN 102364407 B CN102364407 B CN 102364407B CN 201110279091 CN201110279091 CN 201110279091 CN 201110279091 A CN201110279091 A CN 201110279091A CN 102364407 B CN102364407 B CN 102364407B
Authority
CN
China
Prior art keywords
field effect
effect transistor
switch
voltage regulator
linear voltage
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN 201110279091
Other languages
English (en)
Other versions
CN102364407A (zh
Inventor
李宝骐
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
SUZHOU PANCHIP MICROELECTRONICS CO Ltd
Original Assignee
SUZHOU PANCHIP MICROELECTRONICS CO Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by SUZHOU PANCHIP MICROELECTRONICS CO Ltd filed Critical SUZHOU PANCHIP MICROELECTRONICS CO Ltd
Priority to CN 201110279091 priority Critical patent/CN102364407B/zh
Publication of CN102364407A publication Critical patent/CN102364407A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN102364407B publication Critical patent/CN102364407B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Continuous-Control Power Sources That Use Transistors (AREA)
  • Amplifiers (AREA)

Abstract

本发明揭示了一种新型低压差线性稳压器，基于典型LDO电路构建，该低压差线性稳压器包含由场效应管M1～M8、电容C0、开关S0、开关S1以及设于典型LDO电路电阻R2与接地端之间的开关S2构成的调制模块。本发明提出的低压差线性稳压器通过引入调制模块，并在LDO电路不同的工作状态下切换开关S0～S2的开闭状态，能在低压差线性稳压器的不同工作状态下对其中各能耗器件进行管理，实现了待机状态下的超低功率损耗以及运作状态下输出电流大小的可选性设计，满足低功率无线通信***的电源管理所需。

Description

一种低压差线性稳压器
技术领域
本发明涉及一种低功率无线通信***的电源管理装置，尤其涉及一种结合了高输出电流与超低能耗的低压差线性稳压器的电路结构设计，属于集成电路设计领域。
背景技术
在低功率无线通信***的电源管理中，低压差线性稳压器（Low dropout regulator，以下便以其简写LDO简称）是一种常见常用的电路装置。如图1所示，是典型LDO电路在传统低功率无线***中的应用连接示意图。在图示的常规应用电路结构中，特别是在低功率无线通信***中，***级LDO电路在90%的时间内处于待机模式，以等待接收或调制数据。在待机模式下的所有数字模块都必须为电源开路状态，以等待数字接口接收来自于MCU的指令或数据，其中数字接口的形式可包括I2C或SPI。而LDO电路则通常用于从外部电池（锂电池或AA电池）向数字接口提供电压。为实现超低功率的无线通信***，该LDO电路自身必须工作于低功耗状态。然而，在传统的实施过程中，该LDO电路需要向数字电路、时钟电路和射频电路提供相对高的电流（10mA～100mA）和低噪声的调制电压。对于典型LDO电路来说满足两个极端要求是一个重大的挑战。
而典型LDO电路的模块架构如图2所述，可见该典型LDO电路包含用于提供参考电压Vref的带隙基准电路，用于将反馈电压向参考电压Vref等值转化的运算放大器A0，用于将输出电压Vout分隔成为反馈电压的串联电阻R1和电阻R2，以及用于补偿使反馈信号匹配不同输出阻抗的串联电容Cc和电阻Rc，其中带隙基准电路所提供的参考电压Vref取决于环境温度及电源电压，反馈信号取自电阻R1和电阻R2之间，且与带隙基准电路的参考电压Vref一并接入运算放大器A0，运算放大器A0的输出连至场效应管M0的栅极，所述串联电容Cc和电阻Rc相接于场效应管M0的栅极于漏极之间，该场效应管的漏极为电性LDO电路的Vout端如果忽略放大器的增益误差，可以得到输出电压：                                                
Figure 2011102790913100002DEST_PATH_IMAGE001
                 （1）。
为了实现在无线通信***中的低噪声输出Vout，***电路中的所有设备均必须工作于一个良好的操作条件。因此，典型LDO电路所消耗的电流范围便介于50μA～1mA。可见该典型LDO电路不可能被使用在超低功耗的状态下。
发明内容
鉴于上述现有技术典型LDO电路存在的缺陷，本发明的目的是提出一种新型低压差线性稳压器，实现LDO电路在待机状态下超低功耗和在运作状态下较大电流输出的兼具性能。
本发明的上述目的，将通过以下技术方案得以实现：
一种新型低压差线性稳压器，基于典型LDO电路构建，其特征在于：所述低压差线性稳压器包含由场效应管M1～M8、电容C0、开关S0、开关S1以及设于典型LDO电路电阻R2与接地端之间的开关S2构成的调制模块，所述调制模块中，场效应管M1的源极、开关S1的一端、场效应管M2的源极、场效应管M4的漏极、场效应管M3的源极与场效应管M0的源极连至典型LDO电路的Vdd端；场效应管M1的漏极、场效应管M4的栅极与场效应管M0的漏极连至典型LDO电路的Vout端；场效应管M1的栅极、开关S1的另一端、场效应管M2的漏极、电容C0的一端与场效应管M5的漏极和栅极相接；场效应管M5的源极与场效应管M6的源极相接；场效应管M4的源极通过开关S0与场效应管M7的漏极和栅极、场效应管M8的栅极相接；场效应管M3的栅极和漏极与场效应管M2的栅极、场效应管M8的漏极相接；且电容C0的另一端、场效应管M6的栅极和漏极、场效应管M7和场效应管M8的源极均接地。
进一步地，所述场效应管M0～M3与场效应管M6为PMOS管；且所述场效应管M4、M5、M7、M8为NMOS管。
进一步地，所述典型LDO电路包含用于提供参考电压Vref的带隙基准电路，用于将反馈电压向参考电压Vref等值转化的运算放大器A0，用于将输出电压Vout分隔成为反馈电压的串联电阻R1和电阻R2，以及用于补偿使反馈信号匹配不同输出阻抗的串联电容Cc和电阻Rc，其中反馈信号取自电阻R1和电阻R2之间，且与带隙基准电路的参考电压Vref一并接入运算放大器A0，运算放大器A0的输出连至场效应管M0的栅极，所述串联电容Cc和电阻Rc相接于场效应管M0的栅极于漏极之间，所述场效应管的漏极为电性LDO电路的Vout端。
进一步地，在低损待机模式及正常运作模式下，所述低压差线性稳压器的开关S0为断开状态，且开关S1和开关S2为闭合状态；在相对正常运作模式的大电流运作模式下，所述低压差线性稳压器的开关S0为闭合状态，且开关S1和开关S2为断开状态。
本发明新型低压差线性稳压器的实施，其较之于典型LDO的突出效果为：通过引入调制模块，能在低压差线性稳压器的不同工作状态下对其中各能耗器件进行管理，实现了待机状态下的超低功率损耗以及运作状态下输出电流大小的可选性设计，满足低功率无线通信***的电源管理所需。
以下便结合实施例附图，对本发明的具体实施方式作进一步的详述，以使本发明技术方案更易于理解、掌握。
附图说明
图1是现有典型LDO电路在传统低功率无线***中的应用连接示意图；
图2是典型LDO电路的模块架构示意图；
图3是本发明新型LDO电路的模块架构图。
具体实施方式
如图3所示，是本发明提出的一种新型低压差线性稳压器的模块架构图。从图示可见，该新型低压差线性稳压器是基于图2所示的典型LDO电路并引入调制模块构建而成的。该调制模块则由场效应管M1～M8、电容C0、开关S0、开关S1和开关S2构成。其中该开关S2设于典型LDO电路的电阻R2与接地端之间；且该场效应管M0～M3与场效应管M6为PMOS管；且所述场效应管M4、M5、M7、M8为NMOS管。
从图示可见其电路的具体连接结构为：场效应管M1的源极、开关S1的一端、场效应管M2的源极、场效应管M4的漏极、场效应管M3的源极与场效应管M0的源极连至典型LDO电路的Vdd端；场效应管M1的漏极、场效应管M4的栅极与场效应管M0的漏极连至典型LDO电路的Vout端；场效应管M1的栅极、开关S1的另一端、场效应管M2的漏极、电容C0的一端与场效应管M5的漏极和栅极相接；场效应管M5的源极与场效应管M6的源极相接；场效应管M4的源极通过开关S0与场效应管M7的漏极和栅极、场效应管M8的栅极相接；场效应管M3的栅极和漏极与场效应管M2的栅极、场效应管M8的漏极相接；且电容C0的另一端、场效应管M6的栅极和漏极、场效应管M7和场效应管M8的源极均接地。
以下从本发明新型低压差线性稳压器的应用实施，具体介绍其应用中所具有的高输出电流与超低能耗的突出效果。
在正常运作模式下，该低压差线性稳压器的开关S0为断开状态，且开关S1和开关S2为闭合状态。此时，PMOS管M1处于关断状态，新加的调制模块对典型LDO电路部分的常规运作不产生任何影响，其输出Vout依然复合公式（1）的形式。只是由于相串联的NMOS管M5和PMOS管M6所设计的W/L非常小，因而从NMOS管M5和PMOS管M6的漏电电流都很小（小于200nA）。而在低损待机模式下，低压差线性稳压器只向数字接口电路供能开启，且该数字接口电路应占用很少的电流。为了进一步降低功耗，将PMOS管M0出于关闭状态，不提供任何电流输出，同时带隙基准电路和运算放大器A0也被关断至相同的电流。可见在新加了调制模块后，该新型的低压差线性稳压器能够执行与典型LDO电路相同的功能。
另一方面在相对正常运作模式的大电流运作模式下，该低压差线性稳压器的开关S0为闭合状态，且开关S1和开关S2为断开状态。此时，场效应管M1～M7工作于适当的偏压工作条件下，形成一放大器。该放大器使得输出Vout满足
Figure 2011102790913100002DEST_PATH_IMAGE002
                      （2）；
其中场效应管M4为电源跟踪设备，场效应管M7和场效应管M8构成NMOS的电流镜像，场效应管M2和场效应管M3构成PMOS的电流镜像，场效应管M5和场效应管M6此时起到短路电阻的作用，场效应管M1为增益设备以保持Vout包含VGS(M4)+VGS(M7)，由此为新型LDO的大电流输出提供了必要的基础。
通过以上对于新型稳压器电路结构及运作模式的全面而详细的描述，已对本发明技术方案消除了认识上的不清楚之处。本发明通过引入调制模块及开关S2，能在低压差线性稳压器的不同工作状态下对其中各能耗器件进行管理，实现了待机状态下的超低功率损耗以及运作状态下输出电流大小的可选性设计，满足低功率无线通信***的电源管理所需。

Claims (4)

1.一种低压差线性稳压器，基于LDO电路构建，所述LDO电路包含用于提供参考电压Vref的带隙基准电路，用于将反馈电压向参考电压Vref等值转化的运算放大器A0，用于将输出电压Vout分隔成为反馈电压的串联电阻R1和电阻R2，以及用于补偿使反馈信号匹配不同输出阻抗的串联电容Cc和电阻Rc，其中反馈信号取自电阻R1和电阻R2之间，且与带隙基准电路的参考电压Vref一并接入运算放大器A0，运算放大器A0的输出连至场效应管M0的栅极，所述串联电容Cc和电阻Rc相接于场效应管M0的栅极与漏极之间，所述场效应管M0的漏极为LDO电路的Vout端，其特征在于：所述低压差线性稳压器包含由场效应管M1-M8、电容C0、开关S0、开关S1以及设于LDO电路电阻R2与接地端之间的开关S2构成的调制模块，所述调制模块中场效应管M1的源极、开关S1的一端、场效应管M2的源极、场效应管M4的漏极、场效应管M3的源极与场效应管M0的源极连至LDO电路的Vdd端；场效应管M1的漏极、场效应管M4的栅极与场效应管M0的漏极连至LDO电路的Vout端；场效应管M1的栅极、开关S1的另一端、场效应管M2的漏极、电容C0的一端与场效应管M5的漏极和栅极相接；场效应管M5的源极与场效应管M6的源极相接；场效应管M4的源极通过开关S0与场效应管M7的漏极和栅极、场效应管M8的栅极相接；场效应管M3的栅极和漏极与场效应管M2的栅极、场效应管M8的漏极相接；且电容C0的另一端、场效应管M6的栅极和漏极、场效应管M7的源极和场效应管M8的源极均接地。
2.根据权利要求1所述的一种低压差线性稳压器，其特征在于：所述场效应管M0-M3与场效应管M6为PMOS管；且所述场效应管M4、M5、M7、M8为NMOS管。
3.根据权利要求1所述的一种低压差线性稳压器，其特征在于：在低损待机模式及正常运作模式下，所述低压差线性稳压器的开关S0为断开状态，且开关S1和开关S2为闭合状态。
4.根据权利要求1所述的一种低压差线性稳压器，其特征在于：在相对正常运作模式的大电流运作模式下，所述低压差线性稳压器的开关S0为闭合状态，且开关S1和开关S2为断开状态。
CN 201110279091 2011-09-20 2011-09-20 一种低压差线性稳压器 Active CN102364407B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN 201110279091 CN102364407B (zh) 2011-09-20 2011-09-20 一种低压差线性稳压器

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN 201110279091 CN102364407B (zh) 2011-09-20 2011-09-20 一种低压差线性稳压器

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN102364407A CN102364407A (zh) 2012-02-29
CN102364407B true CN102364407B (zh) 2013-06-26

Family

ID=45690975

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN 201110279091 Active CN102364407B (zh) 2011-09-20 2011-09-20 一种低压差线性稳压器

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN102364407B (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI570534B (zh) * 2015-11-18 2017-02-11 世界先進積體電路股份有限公司 穩壓電路
US9733655B2 (en) 2016-01-07 2017-08-15 Vanguard International Semiconductor Corporation Low dropout regulators with fast response speed for mode switching
CN108541309A (zh) * 2016-11-22 2018-09-14 深圳市汇顶科技股份有限公司 低压差稳压装置

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102609023B (zh) * 2012-03-12 2013-11-20 北京经纬恒润科技有限公司 一种内建模拟电源电路
CN103474951B (zh) * 2013-08-28 2016-05-04 北京空间飞行器总体设计部 一种输出可控低压差过流保护电路
US9170591B2 (en) 2013-09-05 2015-10-27 Stmicroelectronics International N.V. Low drop-out regulator with a current control circuit
CN106557106B (zh) * 2015-09-30 2018-06-26 意法半导体(中国)投资有限公司 用于调节器电路的补偿网络
CN108334147B (zh) * 2017-12-25 2021-06-11 南京中感微电子有限公司 改进的电压调节器
CN108334148B (zh) * 2017-12-25 2021-06-11 南京中感微电子有限公司 改进的电压比较器
US10579084B2 (en) * 2018-01-30 2020-03-03 Mediatek Inc. Voltage regulator apparatus offering low dropout and high power supply rejection
CN108322041B (zh) * 2018-04-17 2023-10-31 福州大学 一种智能调度的高效率电源管理器及其控制方法
CN111596118B (zh) * 2020-06-23 2020-12-11 上海安路信息科技有限公司 电流检测电路及低压差稳压器电路
CN112068627B (zh) * 2020-09-11 2021-04-09 杭州万高科技股份有限公司 一种电压输出调节模块
CN112511144A (zh) * 2020-12-15 2021-03-16 京微齐力(北京)科技有限公司 一种动态调节功耗的电路

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3071612B2 (ja) * 1993-07-15 2000-07-31 日本電気株式会社 Ｃｍｏｓ型半導体集積回路
US7449872B2 (en) * 2005-08-31 2008-11-11 Broadcom Corporation Low-power programmable low-drop-out voltage regulator system
WO2009027467A1 (en) * 2007-08-30 2009-03-05 Texas Instruments Deutschland Gmbh Ldo with large dynamic range of load current and low power consumption
CN101763131A (zh) * 2008-12-24 2010-06-30 东部高科股份有限公司 低压差稳压器及其操作方法
CN101825909A (zh) * 2009-03-03 2010-09-08 旺玖科技股份有限公司 电压稳压电路

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3071612B2 (ja) * 1993-07-15 2000-07-31 日本電気株式会社 Ｃｍｏｓ型半導体集積回路
US7449872B2 (en) * 2005-08-31 2008-11-11 Broadcom Corporation Low-power programmable low-drop-out voltage regulator system
WO2009027467A1 (en) * 2007-08-30 2009-03-05 Texas Instruments Deutschland Gmbh Ldo with large dynamic range of load current and low power consumption
CN101763131A (zh) * 2008-12-24 2010-06-30 东部高科股份有限公司 低压差稳压器及其操作方法
CN101825909A (zh) * 2009-03-03 2010-09-08 旺玖科技股份有限公司 电压稳压电路

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI570534B (zh) * 2015-11-18 2017-02-11 世界先進積體電路股份有限公司 穩壓電路
US9733655B2 (en) 2016-01-07 2017-08-15 Vanguard International Semiconductor Corporation Low dropout regulators with fast response speed for mode switching
CN108541309A (zh) * 2016-11-22 2018-09-14 深圳市汇顶科技股份有限公司 低压差稳压装置

Also Published As

Publication number Publication date
CN102364407A (zh) 2012-02-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102364407B (zh) 一种低压差线性稳压器
CN202486643U (zh) 高带宽低压差线性稳压源及***级芯片
CN103186158B (zh) 改善响应和减少电压降的电压稳压器
CN108241396A (zh) 一种提高瞬态响应速度的低压差线性稳压器
CN101097456B (zh) 电压调节器
CN102929322A (zh) 一种低成本低压差线性稳压器
CN104793672A (zh) 一种高电源抑制比的低压差线性稳压器
CN113741261B (zh) 一种上下电控制电路及信号输出装置
CN107544613A (zh) 一种基于fvf控制的ldo电路
CN111930173A (zh) 低静态电流快速响应ldo电路及soc***
CN109871059A (zh) 一种超低电压ldo电路
CN104950976A (zh) 一种基于摆率增强的稳压电路
CN106325346B (zh) Ldo电路
CN104881072A (zh) 低压差电压调节器及供电***
CN204631670U (zh) 低压差电压调节器及供电***
CN106249795A (zh) 一种浮动输出的ldo电路
CN212989976U (zh) Ldo电路、ldo及soc***
CN109194126A (zh) 一种电源切换电路
CN108808841B (zh) 一种电源切换***及智能电能表
Zhou et al. An output-capacitorless low-dropout regulator with high slew rate and unity-gain bandwidth
CN203590028U (zh) 一种电荷泵装置及使用该装置的电源管理电路
CN107422773B (zh) 数字低压差稳压器
CN203405751U (zh) 一种新型的稳压器电路结构
CN112595886B (zh) 一种低功耗自适应过零检测电路
CN115378411A (zh) 一种无电源式宽摆幅电压控制高性能射频集成开关

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant