CN106295073A - 一种基于电荷泵的抗电源干扰vr设计方法和电路 - Google Patents

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Abstract

VR(Voltage Regulation:电压调节)电路在金融卡系统中担负着为逻辑电路提供电源的功能，不仅需要具有低电源工作、稳定性好、负载响应速度快等性能外，还承担抗外部电源攻击和干扰的责任。本发明提供了一种基于Charge Pump的VR设计，它既能够很好的利用NMOS作为PASS管的速度快，稳定性好、抗电源干扰能力强等优点，又能够减小芯片面积，大幅改善芯片性能。

Description

一种基于电荷泵的抗电源干扰VR设计方法和电路
技术领域
本发明涉及一种基于电荷泵的抗电源干扰VR设计方法和电路。
背景技术
金融卡系统中VR担负着为逻辑电路提供电源的功能，不仅需要具有低电源工作、稳定性好、负载响应速度快等性能外，还承担抗外部电源攻击和干扰的责任。与传统的功率管为PMOS的VR相比，使用NMOS作为PASS管在抗电源攻击、干扰、输出稳定性及反应速度等方面优势明显，但缺点是功率管为NMOS的LDO，VCC必须大于Vout+Vthn，这严重制约了此类LDO在低电源下正常工作，本发明提供了一种基于Charge Pump的VR设计，它既能够很好的利用NMOS作为PASS管的速度快，稳定性好、抗电源干扰能力强等优点，又能够在低压下工作、减小芯片面积，大幅改善芯片性能。
本文提出了一种基于电荷泵的抗电源干扰VR设计方法和电路。
发明内容
本文提出了一种基于电荷泵的抗电源干扰VR设计方法和电路。
本方法中通过时钟电路+电荷泵电路方式，实现了在低电源电压下将电源升压到Vcpout，Vcpout电压大于电源电压VCC，OPA可以在Vcpout下克服NMOS作为驱动级Vthn的影响，从而使NMOS实现低压差线性稳压器。本发明主要攻克了NMOS作为功率管的实现低压差线性稳压器，从而使电路不仅在抵抗电源干扰方面性能优越，而且同等驱动能力下，大幅度减小了芯片尺寸。
本发明方法主要包括了图1中介绍的几个电路功能模块：
时钟电路1：时钟电路1产生电荷泵所需要的时钟，时钟电路1包括但不限于环形振荡器、RC振荡器；
电荷泵电路2：电荷泵电路可以在电源电压VCC比较低时将VCC升高至Vcpout，从而使OPA克服功率管NM1Vthn影响；
LDO电路3：包括OPA、NM1、R1、R2，以及输入信号VCC、VREF、Vcpout。LDO在VCC、VREF、Vcpout共同作用下实现了低压差线性稳压器，LDO电路3中OPA电路为通用运算放大器，包括但不限于折叠式共源共栅放大器、OTA。
附图说明
图1示意了一种基于电荷泵的抗电源干扰VR设计方法和电路结构图。
具体实施方式
如图1所示，包括了三个模块(时钟电路1、电荷泵电路2和LDO电路3)，其中时钟电路1和电荷泵电路2电源电压为Vd1，时钟电路1为电荷泵电路2提供时钟，电荷泵电路2输出Vcpout为LDO电路3中OPA部分提供电源电压；LDO电路3由OPA、NM1和电阻R1、R2构成，其中功率级NM1的漏极与VCC相连，OPA与NM1栅极连接B点，OPA负端与R1、R2连接与C点。
本方法中时钟电路频率和电荷泵电容选择决定了电荷泵的驱动能力，合理选择OPA结构及功耗，可以使电路达到最优的性能。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的设计原则、技术方案之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明保护范围内。

Claims (7)

1.一种基于电荷泵的抗电源干扰VR设计方法和电路，其特征在于，通过时钟电路1为电荷泵电路2提供时钟，电荷泵电路2在时钟的作用下将电源Vd1电压升高，电荷泵电路2的输出为LDO电路3中OPA提供电源，LDO电路3的功率管NM1的漏极电源是VCC。
2.根据权利要求1中所述的一种基于电荷泵的抗电源干扰VR设计方法和电路，其特征在于所述电路包括(1)时钟电路1；(2)电荷泵电路2；(3)LDO电路3，其中：时钟电路1产生时钟，此时钟作为电荷泵输入；
电荷泵电路2在时钟的作用下将Vd1电压升高，升高后的电压作为LDO中OPA的电源；
LDO电路3由OPA、NM1和电阻R1、R2构成，其中功率级NM1的漏极与VCC相连，OPA与NM1栅极连接B点，OPA负端与R1、R2连接与C点，其中的OPA为通用运算放大器，VREF为OPA输入参考电压。
3.如权利要求1中所述的一种基于电荷泵的抗电源干扰VR设计方法和电路，其特征在于所述LDO电路3中R1、R2可以没有，或者由MOS器件代替。
4.如权利要求1中所述的一种基于电荷泵的抗电源干扰VR设计方法和电路，其特征在于所述电荷泵电路2产生的电压Vcpout作为OPA电源电压。
5.如权利要求1中所述的一种基于电荷泵的抗电源干扰VR设计方法和电路，其特征在于所述LDO电路3中NMOS NM1漏极与VCC相连，或者连接其他固定电压。
6.如权利要求1中所述的一种基于电荷泵的抗电源干扰VR设计方法和电路，其特征在于所述LDO电路3的输出Vout可以作为芯片内部电源，或者作为引脚直接引出。
7.如权利要求1中所述的一种基于电荷泵的抗电源干扰VR设计方法和电路，其特征在Vd1可以为VCC，或者为其他固定电压。
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