低压差线性稳压器和稳压方法与流程

专利2025-08-05  25


本发明涉及电子电路,尤其涉及一种低压差线性稳压器和稳压方法。


背景技术:

1、随着集成电路技术的发展,片上系统逐渐向低电压域,超低功耗方向发展。传统cap l ess型低压差线性稳压器(low dropout regu l aor,ldo)为带误差放大器环路的p型金属-氧化物-半导体(pos it i ve channe l meta l oxi de semi conductor,pmos)功率输出结构,实现面积较大,且功耗不优化,还存在输出极点在不同工况下偏移较大造成补偿困难的问题。

2、目前片上ldo的实现方式主要有以下几种:(1)采用误差放大器的nmos作为输出级。虽然可以解决输出极点对环路稳定性的影响。但不设计电荷泵作为n型金属-氧化物-半导体(n-meta l-oxi de-semi conductor,nmos)栅极驱动的前提下无法实现低压差输出,功耗方面也并不优化。(2)采用片外anycap结构,通过将环路主极点外移至输出极点的方式,解决环路的补偿问题,同时降低电源噪声。但这种设计方式需要增加片外p i n接口,对引脚较多同时电压域较多的芯片并不优化。(3)改进倒置电压跟随(f l i pped vo l tagefo l l ower,fvf)型ldo,通过串联的两只mos的源极实现对指定电压偏置的跟随输出。该种设计方式可实现纯片内电源,可实现重载输出,合理选择器件尺寸将实现单极点稳定。但需要在芯片启动阶段提供较为精准的电压及电流偏置,从设计成本上并不优化。因此,如何实现片上ldo,成为急需解决的问题。


技术实现思路

1、本发明的目的是针对现有技术所存在的缺陷,提供一种低压差线性稳压器,以解决现有技术中所存在的问题。

2、为实现上述目的,本发明第一方面提供了一种低压差线性稳压器,包括:

3、钳位电路,所述钳位电路具有第一支路,所述钳位电路的输入端和系统电压输入端相连接,用于对系统输入电压进行钳位,以使所述第一支路的电压保持在预设电压范围内;

4、输出电压感测电路,所述输出电压感测电路的第一端和所述钳位电路相连接后接地连接,所述输出电压感测电路的第二端和系统输出电压端相连接,用于对系统输出电压进行检测,在系统输出电压大于预设电压阈值时,控制输出的电压上升;在系统输出电压小于预设电压阈值时,控制输出的电压下降;

5、转换电路,所述转换电路的第一端和所述钳位电路的输入端相连接,所述转换电路的第二端和所述输出电压感测电路相连接,用于在所述输出电压感测电路的电压上升时,转换电路的电流增大,在所述输出电压感测电路的电压下降时,电流减小;

6、输出级电路,所述输出级电路的第一端和所述转换电路的第三端相连接,所述输出级电路的第二端和系统输出电压端相连接,用于在所述转换电路的电流增大时,控制所述系统输出电压下降,在所述转换电路的电流减小时,控制所述系统输出电压上升。

7、在一种可能的实现方式中,所述钳位电路包括钳位二极管、第一电阻和第一mos管;

8、所述钳位二极管的第一端和系统电压输入端相连接,所述钳位二极管的第二端和所述第一电阻的第一端、所述第一mos管的栅极相连接;所述第一电阻的第二端分别与所述第一mos管的漏极和接地端相连接。

9、在一种可能的实现方式中,所述预设电压范围包括第一电平和第二电平,所述第一mos管的栅极和所述第一电阻的第一端之间的支路为第一支路;所述第一支路具有第一支路电压;

10、当所述系统输入电压小于钳位电平时,所述第一支路电压被下拉至预设第一电平;

11、当所述系统输入电压大于钳位电平时,所述第一支路电压被抬升至预设第二电平。

12、在一种可能的实现方式中,所述转换电路包括:第二mos管、第三mos管、第四mos管;

13、所述第二mos管的源极分别与所述钳位二极管的第一端和所述系统电压输入端相连接,所述第二mos管的栅极分别与所述第二mos管的漏极和所述第三mos管的漏极相连接,所述第三mos管的栅极和系统电压输出端相连接,所述第三mos管的源极和所述第四mos管的漏极相连接,所述第四mos管的源极分别与所述第一电阻的第二端和接地端相连接。

14、在一种可能的实现方式中,所述第三mos管和第四mos管之间为第二支路,所述第二支路具有第二支路电压。

15、在一种可能的实现方式中,所述输出电压感测电路包括第五mos管、第六mos管、第七mos管、第八mos管、第九mos管和第二电阻;

16、所述第五mos管的源极分别与第七mos管的源极和系统输出端相连接,所述第五mos管的栅极分别与第七mos管的栅极、第七mos管的漏极和第八mos管的源极相连接,所述第五mos管的漏极分别与所述第六mos管的漏极和所述第四mos管的栅极相连接;所述第八mos管的栅极分别与所述第八mos管的漏极和所述第九mos管的源极相连接;所述第九mos管的栅极分别与所述第九mos管的漏极和所述第二电阻的第一端相连接;所述第二电阻的第二端分别与所述第六mos管的源极、所述第一mos管的漏极、所述第四mos管的源极、所述第一电阻的第二端和接地端相连接。

17、在一种可能的实现方式中,所述输出级电路包括第十mos管、第十一mos管和第三电阻;

18、所述第十mos管的源极分别与所述第十一mos管的源极、所述第二mos管的源极和系统电源输入端相连接,所述第十mos管的栅极和所述第二mos管的栅极相连接,所述第十mos管的漏极和所述第三电阻的第一端相连接;所述第三电阻的第二端与所述第一mos管的源极相连接;所述第十一mos管的漏极分别与所述第五mos管的源极、所述第七mos管的源极和系统电压输出端相连接。

19、本发明第二方面提供了一种基于低压差线性稳压器的稳压方法,所述方法包括:

20、钳位电路具有第一支路,所述钳位电路对系统输入电压进行钳位,以使所述第一支路的电压保持在预设电压范围内;

21、输出电压感测电路在系统输出电压大于预设电压阈值时,输出的电压上升;在系统输出电压小于预设电压阈值时,输出的电压下降;

22、转换电路在所述输出电压感测电路的电压上升时,转换电路的电流增大,在所述输出电压感测电路的电压下降时,电流减小;

23、输出级电路在所述转换电路的电流增大时,控制所述系统输出电压下降,在所述转换电路的电流减小时,控制所述系统输出电压上升。

24、在一种可能的实现方式中,所述预设电压范围包括第一电平和第二电平,所述第一支路具有第一支路电压;

25、当所述系统输入电压小于钳位电平时,所述第一支路电压被下拉至预设第一电平;

26、当所述系统输入电压大于钳位电平时,所述第一支路电压被抬升至预设第二电平。

27、通过应用本发明实施例提供的低压差线性稳压器,在系统输入电压上升时,如果系统输出电压高于预设电压阈值,则通过低压差线性稳压器控制输出电压下降完成负反馈环路,在系统输出电压低于预设电压阈值时,控制系统输出电压上升至与系统输入电压相等,从而实现了低压差线性稳压,本技术的的系统输入电压一般较高,通过低压差线性稳压器,可以将系统输入电压保持在较低的电压,且功耗较低,电路结构简单,稳压效果好。


技术特征:

1.一种低压差线性稳压器,其特征在于,所述低压差线性稳压器包括:

2.根据权利要求1所述的低压差线性稳压器,其特征在于,所述钳位电路包括钳位二极管、第一电阻和第一mos管;

3.根据权利要求2所述的低压差线性稳压器,其特征在于,所述预设电压范围包括第一电平和第二电平,所述第一mos管的栅极和所述第一电阻的第一端之间的支路为第一支路;所述第一支路具有第一支路电压;

4.根据权利要求2所述的低压差线性稳压器,其特征在于,所述转换电路包括:第二mos管、第三mos管、第四mos管;

5.根据权利要求4所述的低压差线性稳压器,其特征在于,所述第三mos管和第四mos管之间为第二支路,所述第二支路具有第二支路电压。

6.根据权利要求5所述的低压差线性稳压器,其特征在于,所述输出电压感测电路包括第五mos管、第六mos管、第七mos管、第八mos管、第九mos管和第二电阻;

7.根据权利要求6所述的低压差线性稳压器,其特征在于,所述输出级电路包括第十mos管、第十一mos管和第三电阻;

8.一种基于低压差线性稳压器的稳压方法,其特征在于,所述方法包括:

9.根据权利要求8所述的方法,其特征在于,所述预设电压范围包括第一电平和第二电平,所述第一支路具有第一支路电压;


技术总结
本发明实施例涉及一种低压差线性稳压器,包括:钳位电路,具有第一支路,对系统输入电压进行钳位,以使第一支路的电压保持在预设电压范围内;输出电压感测电路在系统输出电压大于预设电压阈值时,输出的电压上升;在系统输出电压小于预设电压阈值时,输出的电压下降;转换电路在输出电压感测电路的电压上升时,转换电路的电流增大,在输出电压感测电路的电压下降时,电流减小;输出级电路,在转换电路的电流增大时,控制系统输出电压下降,在转换电路的电流减小时,控制系统输出电压上升。

技术研发人员:曾小光,迟京一,蒋荟林,胡坚珉,肖龙光,张立明
受保护的技术使用者:忆月启函(成都)科技有限公司
技术研发日:
技术公布日:2024/11/11
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