一種具有大輸出電流范圍的低壓差線性穩壓器制造技術

本發明專利技術涉及一種具有大輸出電流范圍的低壓差線性穩壓器，屬于集成電路設計領域，對LDO的輸出電壓分壓取樣后，得到反饋電壓，與參考電壓輸入誤差放大器，電壓差被放大后提供給數字電路實現的控制器，控制器輸出控制字調整各支路電流的通斷，使得LDO輸出穩定的電流，所述各支路均由開關管和電流源串聯組成，各支路之間并聯，連接在電源和輸出電壓之間；具體地，控制器將輸入的模擬信號經過數模變換器后轉換為數字信號，再經過數字邏輯控制電路處理得到控制字，控制由電流源和開關組成的多條電流支路的通斷，從而得到所需的輸出電流；本發明專利技術由多條并聯電流支路提供輸出電流，具有較大的輸出電壓范圍；每條支路包含串聯的電流源和開關，輸出電流穩定。

A low dropout linear regulator with large output current range

The present invention relates to a large range of output current low dropout linear regulator, which belongs to the field of integrated circuit design, the output voltage of the partial pressure of LDO after sampling, get the feedback voltage and the reference voltage input error amplifier, the controller gives the digital circuit is the voltage difference is amplified, the controller outputs a control word to adjust each branch the current on-off, makes the current LDO stable output, wherein each branch is composed by the switch and current source in series, parallel branches, connected between the power supply and the output voltage; specifically, the controller will input analog signal through the digital analog converter converted to digital signal, and then through the digital logic the control circuit to get the control words, control a plurality of current branch is composed of current source and switch off, so as to obtain the output current required by the invention; A plurality of parallel current branches provide output current with a larger output voltage range, each branch contains a series current source and switch, and the output current is stable.

【技術實現步驟摘要】
一種具有大輸出電流范圍的低壓差線性穩壓器
本專利技術屬于集成電路設計
，特別涉及一種具有大輸出電流范圍的低壓差線性穩壓器。
技術介紹
低壓差線性穩壓器(LowDropoutRegulator,LDO)具有輸入、輸出電壓差值小，輸出電壓穩定、噪聲低等優點，在集成電路中具有廣泛的應用。圖1是經典的模擬低壓差線性穩壓器原理圖。VOUT為LDO的輸出電壓，在反饋環路的作用下保持穩定。當負載RL、CL變化時，誤差放大器輸出的控制電壓VC隨之改變，控制調整管M1的輸出電流，供負載使用。當LDO處于輕負載狀態時，調整管M1輸出電流需要很小；當LDO處于重負載狀態時，調整管M1輸出電流需要很大。然而對于單個MOS管而言，最大和最小輸出電流范圍是有限的，難以同時實現既能輸出小電流、提高LDO的效率，又能輸出大電流、驅動重負載。圖2是數字低壓差線性穩壓器原理圖。LDO的輸出電壓為VOUT；電阻RF1、RF2對VOUT分壓取樣后，得到反饋電壓VF；VF和參考電壓VREF通過比較器進行比較，其輸出的數字信號DO提供給數字電路實現的控制器；控制器內部經過運算確定LDO所需的輸出電流，并給出對應的控制字；該控制字控制MOS管MS1～MSN的通斷，從而輸出相應的電流。在該電路中MOS管MS1～MSN打開時作為電流源提供電流，然而其輸出電流容易受到電源電壓和控制電壓的干擾，使得LDO的輸出電流不準確。
技術實現思路
為了克服上述現有技術的缺點，本專利技術的目的在于提供一種具有大輸出電流范圍的低壓差線性穩壓器，該電路采用多條支路并聯的結構，每條支路包含串聯的電流源和開關，多條電流支路可以提供較大的輸出電流，每條支路中的電流源保證了支路電流的穩定性。為了實現上述目的，本專利技術采用的技術方案是：一種具有大輸出電流范圍的低壓差線性穩壓器，LDO的輸出電壓為VOUT，電阻RF1、RF2對VOUT分壓取樣后，得到反饋電壓VF，VF和參考電壓VREF輸入誤差放大器，電壓差被放大后提供給數字電路實現的控制器，控制器輸出控制字調整各支路電流的通斷，使得LDO輸出穩定的電流，所述各支路均由開關管和電流源串聯組成，各支路之間并聯，連接在電源VDD和輸出VOUT之間。所述電壓差被放大為控制信號VC，VC提供給控制器，所述控制器包含數模轉換器(ADC)、數字邏輯控制電路和時鐘電路，ADC將VC轉換成數字信號；數字邏輯控制電路根據ADC提供的信號確定LDO需要提供的輸出電流，并輸出對應的控制字；時鐘電路則給ADC和數字邏輯控制電路提供時鐘信號。所述電流源和開關管均為MOS管，各開關管由數字邏輯控制電路輸出的控制字調節通斷，開關打開則該支路的電流提供給負載；開關關斷則該支路無電流輸出。本專利技術還包括為電流源提供適當偏置電壓的偏置電路。和模擬LDO相比，原單個調整管改為多條并聯的電流支路。各支路的電流可獨立調節，這樣當LDO空載的時候能夠輸出很小的電流；當LDO負載很重的時候，可以多開電流支路輸出很大的電流。所以本專利技術提出的LDO具有較大的輸出電流范圍。和數字LDO相比，原各支路中的單個開關管改為開關管和電流源的串聯，由于電流源具有穩定的輸出電流，因此即使電源電壓或開關管的控制電壓發生變化也不會影響支路電流的大小，LDO的輸出具有穩定的電流。因此，本專利技術通過使用多條電流源串聯開關管的支路代替傳統LDO中的調整管，可以使得LDO具有較大的輸出電流范圍，且輸出電流穩定，不受電源電壓、開關管控制電壓的影響。附圖說明圖1是模擬低壓差線性穩壓器原理圖。圖2是數字低壓差線性穩壓器原理圖。圖3是具有大輸出電流范圍的低壓差線性穩壓器原理圖。圖4是采用數字控制電路的具有大輸出電流范圍的低壓差線性穩壓器原理圖。圖5是數字控制數字邏輯控制電路的工作流程圖。具體實施方式下面結合附圖，對優選實施例作詳細說明。應該強調的是，下述說明僅僅是示例性的，而不是為了限制本專利技術的范圍及其應用。本專利技術一種具有大輸出電流范圍的低壓差線性穩壓器原理如圖3所示，LDO的輸出電壓為VOUT，電阻RF1、RF2對VOUT分壓取樣后，得到反饋電壓VF，VF和參考電壓VREF輸入誤差放大器，電壓差被放大后提供給數字電路實現的控制器，控制器輸出控制字調整各支路電流的通斷，使得LDO輸出穩定的電流，所述各支路均由開關管和電流源串聯組成，各支路之間并聯，連接在電源VDD和輸出VOUT之間。具體采用數字控制電路的具有大輸出電流范圍的低壓差線性穩壓器原理圖如圖4所示。VOUT為LDO的輸出電壓；RL、CL為等效負載電阻和電容；RF1、RF2為輸出取樣電壓，對VOUT分壓取樣得到反饋電壓VF；VF和參考電壓VREF共同輸入誤差放大器，其電壓差被放大為控制信號VC；VC提供給數字控制器。控制器包含數模轉換器(ADC)、數字邏輯控制和時鐘等電路。ADC將VC轉換成數字信號；數字邏輯控制根據ADC提供的信號確定LDO需要提供的輸出電流，并輸出對應的控制字；時鐘則給ADC和數字邏輯控制電路提供時鐘信號。在電源VDD和輸出VOUT之間有多條并聯的支路，每條支路包含作為電流源的MOS管(M1…MN)和作為開關的MOS管(MS1…MSN)的串聯。開關MS1～MSN由數字邏輯控制電路輸出的控制字調節通斷，開關打開則該支路的電流提供給負載；開關關斷則該支路無電流輸出。偏置電路為作為電流源的M1～MN管提供適當的偏置電壓。數字控制數字邏輯控制電路(以下簡稱數字邏輯控制電路)的工作流程圖如圖5所示。ADC將誤差放大器給出的控制電壓VC轉換成數字信號提供給數字邏輯控制電路；數字邏輯控制電路對其處理形成誤差電壓編碼；根據誤差電壓編碼和控制電壓編碼確定是否要改變LDO的輸出電流：如果不需要改變輸出電流，則保持控制電壓編碼，并將其作為新的控制電壓編碼；如果需要改變輸出電流，則根據誤差電壓編碼和控制電壓編碼產生新的控制電壓編碼；輸出新的控制電壓編碼(即控制字)，并刷新現有控制電壓編碼狀態，為下一次處理做好準備。以上所述，僅為本專利技術較佳的具體實施方式，但本專利技術的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本
的技術人員在本專利技術揭露的技術范圍內，可輕易想到的變化或替換，都應涵蓋在本專利技術的保護范圍之內。因此，本專利技術的保護范圍應該以權利要求的保護范圍為準。本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種具有大輸出電流范圍的低壓差線性穩壓器，LDO的輸出電壓為V

【技術特征摘要】
1.一種具有大輸出電流范圍的低壓差線性穩壓器，LDO的輸出電壓為VOUT，電阻RF1、RF2對VOUT分壓取樣后，得到反饋電壓VF，VF和參考電壓VREF輸入誤差放大器，電壓差被放大后提供給數字電路實現的控制器，控制器輸出控制字調整各支路電流的通斷，使得LDO輸出穩定的電流，其特征在于，所述各支路均由開關管和電流源串聯組成，各支路之間并聯，連接在電源VDD和輸出VOUT之間。2.根據權利要求1所述具有大輸出電流范圍的低壓差線性穩壓器，其特征在于，所述電壓差被放大為控制信號VC，VC提供給控制器，所述控制器包含數模轉換器(ADC)、數字邏輯控制電路和時鐘電路，ADC將VC轉換成數字信號；數字邏輯控制電路根據ADC提供的信號確定LDO需要提供的輸出電流，并輸出對應的控制字；時鐘電路則給ADC和數字邏輯控制電路提供時鐘信號。3.根據權利要求2所述具有大輸出電流范圍的低...

【專利技術屬性】
技術研發人員：周宇星，王自強，張春，王志華，李福樂，
申請(專利權)人：清華大學，
類型：發明
國別省市：北京,11