CN111522383A - 一种应用于超低功耗ldo中的动态偏置电流提升方法 - Google Patents

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姚和平
唐威
董振斌
汪西虎
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Shanghai Wei'an Semiconductor Co ltd
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    • G05F—SYSTEMS FOR REGULATING ELECTRIC OR MAGNETIC VARIABLES
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    • G05F1/10—Regulating voltage or current
    • G05F1/46—Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is dc
    • G05F1/56—Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is dc using semiconductor devices in series with the load as final control devices

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Abstract

本发明公开了一种应用于超低功耗LDO中的动态偏置电流提升方法，以解决超低功耗和瞬态响应之间的矛盾，使LDO在稳定工作时只消耗很少的静态电流，仅在瞬态响应期间提供大的静态电流，提升功率管栅极的转换速率。本发明优化了LDO的瞬态响应，对于重载下LDO的频率稳定性有极大改善。本发明电路结构简单、响应速度快，占用很小的芯片面积。

Description

一种应用于超低功耗LDO中的动态偏置电流提升方法
技术领域
本发明属于集成电路设计领域，主要涉及一种应用于超低功耗LDO中的动态偏置电流提升方法，以解决超低功耗LDO产品的设计中如何解决超低功耗和快速瞬态响应之间的矛盾。
背景技术
近些年来，手机、平板电脑、掌上电脑等以电池供电的便携式电子产品在生活中扮演着重要角色。这些便携式电子产品在性能、体积和成本等方面的提高与改进日新月异，因此对便携式电子设备中至关重要的电源管理系统的要求也逐渐提高。优良的电源管理系统能够提高电源供电效率、延长电源供电时间、提高电源使用寿命。作为电源管理芯片一个重要组成部分，LDO的低功耗设计成为目前研究热点。
LDO结构如图1所示，VIN为LDO输入电压，VO为LDO输出电压，GND为地信号。C0为LDO输入电容，C1为LDO输出电容，容值一般都是1µF~10µF数量级。
目前，芯片上LDO的功耗都可做到1µA级别。但对于超低功耗LDO来说，当负载电流在轻载和重载之间切换时，1µA以下的静态电流对于功率管栅极pF级电容充放电，转换速率过慢，严重影响了LDO的大信号响应性能。为了提升功率管栅极转换速率，一般需要增大运算放大器或者输出缓冲级的驱动能力，以及采用额外的瞬态响应增强电路。因此如何很好地解决超低功耗和快速瞬态响应之间的矛盾是本领域的一个难题。
发明内容
本发明的目的在于：提供一种应用于超低功耗LDO中的动态偏置电流提升方法，以提升超低功耗LDO引入的瞬态响应速度。
本发明目的通过下述技术方案实现：
一种应用于超低功耗LDO中的动态偏置电流提升方法，在LDO结构基础上，包括：运算放大器EA，初级分压电阻R0和第一分压电阻R1组成的反馈分压电阻，功率管PMOS管MP2，功率管PMOS管MP2的漏极接输入端OUT，在运算放大器EA和功率PMOS管MP2之间加入一级缓冲器，通过采样负载电流变化，动态调整缓冲器偏置电流，来改善LDO的瞬态响应，
所述的一级缓冲器包括第一NMOS管MN1、电流采样管PMOS管M3、第四PMOS管MP4和第二电阻R2，其中，
第一NMOS管MN1栅极接运算放大器EA的输出端OUT，源极接地GND，漏极接第二电阻R2的一端、功率管PMOS管M2栅极、电流采样管PMOS管MP3栅极和漏极；
电流采样管PMOS管M3的源极接电源VDD；
第四PMOS管MP4的栅极和漏极接电源VDD，源极接第二电阻R2的另一端，即电流采样管PMOS管MP3和第四PMOS管MP4均采用二极管连接。
本发明原理是：LDO的输出电压VO信号通过反馈电阻R0和R1分压，产生VFB信号，与基准电压VREF比较，经运算放大器EA输出放大信号控制第一NMOS管MN1栅极，形成负反馈环路来稳定LDO输出电压；电流采样管MP3管为二极管连接形式，检测负载电流变化，当LDO处于空载或轻载时，电流采样管MP3和第一NMOS管MN1支路电流，由于电流采样管MP3和功率管MP2的比例设计，占用很小的静态电流；当LDO处于带载状态，该支路电流随负载电流增加而变大，功率管MP2的栅极电位随着负载电流增大而变低，当处于重载状态时栅极电位足够低时，第四PMOS管MP4和第二电阻R2形成的二极管正向导通，进一步增大该支路电流，提升功率管MP2栅极转换速率，从而提升了重载下的瞬态响应速度。与此同时，电流采样管MP3形成的二极管连接形式大大减小功率管MP2栅极阻抗，使得重载下将功率管栅极频率处于高频位置，提升了不同负载下的频率稳定性。本发明优越性在于：提升了超低功耗LDO引入的瞬态响应速度，有效解决了超低功耗和快速瞬态响应之间的矛盾。
附图说明
图1 LDO结构示意图；
图2本实施例示意图。
具体实施方式
本发明一种应用于超低功耗LDO中的动态偏置电流提升方法，在LDO结构基础上，包括：运算放大器EA，第初级分压电阻R0和第一分压电阻R1组成的反馈分压电阻，功率管PMOS管MP2的漏极接输入端OUT，其中，在运算放大器EA和功率PMOS管MP2之间加入一级缓冲器，通过采样负载电流变化，动态调整缓冲器偏置电流，来改善LDO的瞬态响应。
本实施例中，如图2所示，VDD为LDO输入电压，OUT为LDO输出信号，GND为地信号，所述的缓冲器电路包括第一NMOS管MN1、电流采样管PMOS管MP3、第四PMOS管MP4和第二电阻R2，其中：
第一运算放大器EA一个输入端接基准电压VREF，另一个输入端连接由第一电阻R0和第二电阻R1分压的反馈电压VFB，第一运算放大器EA的输出端OUT接第一NMOS管MN1栅极；
第一NMOS管MN1源极接地GND，漏极接第二电阻R2的一端、功率管PMOS管M2栅极、电流采样管PMOS管MP3的栅极和漏极；
电流采样管PMOS管MP3的源极接电源VDD，形成二极管连接；
功率管PMOS管MP2源极接电源VDD，漏极为输出端OUT接反馈分压电阻中的初级分压电阻R0；
第四PMOS管MP4栅极和漏极接电源VDD，源极经第三电阻R2与第一NMOS管MN1漏极连接，即第四PMOS管MP4也采用了二极管连接形成正偏二极管。
图2中，第一分压电阻R1一端接地，另一端与初级分压电阻R0的连接端输出反馈电压VFB，运算放大器EA一端接基准电压VREF，一端接第一电阻R0和第二电阻R1。
在运算放大器EA和功率PMOS管MP2之间加入了一级缓冲器，通过采样负载电流变化，适时动态调整缓冲器偏置电流，来改善LDO的瞬态响应，LDO的输出电压OUT信号通过反馈电阻R0和R1分压，产生VFB信号，与基准电压VREF比较产生的误差信号经运算放大器EA放大，输出放大信号通过一级NMOS管MN1形成的共源极控制功率管MP2栅极，从而形成负反馈环路来稳定LDO输出电压。电流采样管MP3管为二极管连接形式，检测负载电流变化。
当LDO处于空载或轻载时，电流采样管MP3和MN1支路电流通过MP3和MP2的比例设计，占用很小的静态电流，具有超低功耗特性。
当LDO处于一定的带载状态，电流采样管MP3和MN1支路电流随负载电流增加而变大，功率管MP2的栅极电位随着负载电流增大而变低，当处于重载状态时，栅电位足够低时，MP4和R2形成的二极管正向导通，进一步增大该支路电流，提升功率管栅极转换速率，具有了快速瞬态特性。
除此之外，采样管MP3形成的二极管连接形式大大减小了功率管MP2栅极阻抗，使得重载下，将功率管MP2栅极频率处于高频位置，提升了不同负载下的频率稳定性。

Claims (2)

1.一种应用于超低功耗LDO中的动态偏置电流提升方法，在LDO结构基础上，包括：运算放大器EA，初级分压电阻R0和第一分压电阻R1组成的反馈分压电阻，功率管PMOS管MP2的漏极接输入端OUT，其特征在于：在运算放大器EA和功率PMOS管MP2之间加入一级缓冲器，通过采样负载电流变化，动态调整缓冲器偏置电流，来改善LDO的瞬态响应。
2.根据权利要求1所述的应用于超低功耗LDO中的动态偏置电流提升方法，其特征在于：所述的缓冲器电路包括第一NMOS管MN1、电流采样管PMOS管MP3、第四PMOS管MP4和第二电阻R2，其中，
第一NMOS管MN1栅极接运算放大器EA的输出端OUT，源极接地GND，漏极接第二电阻R2的一端、功率管PMOS管M2栅极、电流采样管PMOS管MP3栅极和漏极；
电流采样管PMOS管MP3的源极接电源VDD；
第四PMOS管MP4的栅极和漏极接电源VDD，源极接第二电阻R2的另一端，即电流采样管PMOS管MP3和第四PMOS管MP4均采用二极管连接。
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113253792A (zh) * 2021-06-22 2021-08-13 南京微盟电子有限公司 一种控制ldo压降状态静态功耗的电路
CN113741609A (zh) * 2021-08-30 2021-12-03 西安电子科技大学 一种输出电压可调及瞬态响应快速的ldo电路
CN115857604A (zh) * 2023-03-03 2023-03-28 上海维安半导体有限公司 一种适用于低压差线性稳压器的自适应电流跃变电路
WO2023155579A1 (zh) * 2022-02-15 2023-08-24 Oppo广东移动通信有限公司 供电装置、供电控制方法、电子设备和可读存储介质
CN117590890A (zh) * 2024-01-18 2024-02-23 江苏云途半导体有限公司 一种基于车规ldo的双向快速响应方法及电路

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101122804A (zh) * 2007-09-07 2008-02-13 北京时代民芯科技有限公司 一种低压差线性稳压器
CN102566634A (zh) * 2010-12-13 2012-07-11 联芯科技有限公司 一种线性稳压电路
CN103389763A (zh) * 2012-05-09 2013-11-13 快捷半导体(苏州)有限公司 一种低压差线性稳压器及其电源抑制比提高方法
US20140191739A1 (en) * 2013-01-07 2014-07-10 Samsung Electronics Co., Ltd. Low drop-out regulator
CN104777871A (zh) * 2015-05-08 2015-07-15 苏州大学 一种低压差线性稳压器
CN105446403A (zh) * 2014-08-14 2016-03-30 登丰微电子股份有限公司 低压差线性稳压器
CN105652945A (zh) * 2016-04-01 2016-06-08 电子科技大学 一种低压差线性稳压器
CN107797599A (zh) * 2017-10-31 2018-03-13 中国电子科技集团公司第五十八研究所 具有动态补偿和快速瞬态响应的ldo电路

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101122804A (zh) * 2007-09-07 2008-02-13 北京时代民芯科技有限公司 一种低压差线性稳压器
CN102566634A (zh) * 2010-12-13 2012-07-11 联芯科技有限公司 一种线性稳压电路
CN103389763A (zh) * 2012-05-09 2013-11-13 快捷半导体(苏州)有限公司 一种低压差线性稳压器及其电源抑制比提高方法
US20140191739A1 (en) * 2013-01-07 2014-07-10 Samsung Electronics Co., Ltd. Low drop-out regulator
CN105446403A (zh) * 2014-08-14 2016-03-30 登丰微电子股份有限公司 低压差线性稳压器
CN104777871A (zh) * 2015-05-08 2015-07-15 苏州大学 一种低压差线性稳压器
CN105652945A (zh) * 2016-04-01 2016-06-08 电子科技大学 一种低压差线性稳压器
CN107797599A (zh) * 2017-10-31 2018-03-13 中国电子科技集团公司第五十八研究所 具有动态补偿和快速瞬态响应的ldo电路

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113253792A (zh) * 2021-06-22 2021-08-13 南京微盟电子有限公司 一种控制ldo压降状态静态功耗的电路
CN113741609A (zh) * 2021-08-30 2021-12-03 西安电子科技大学 一种输出电压可调及瞬态响应快速的ldo电路
CN113741609B (zh) * 2021-08-30 2022-09-16 西安电子科技大学 一种输出电压可调及瞬态响应快速的ldo电路
WO2023155579A1 (zh) * 2022-02-15 2023-08-24 Oppo广东移动通信有限公司 供电装置、供电控制方法、电子设备和可读存储介质
CN115857604A (zh) * 2023-03-03 2023-03-28 上海维安半导体有限公司 一种适用于低压差线性稳压器的自适应电流跃变电路
CN117590890A (zh) * 2024-01-18 2024-02-23 江苏云途半导体有限公司 一种基于车规ldo的双向快速响应方法及电路
CN117590890B (zh) * 2024-01-18 2024-04-09 江苏云途半导体有限公司 一种基于车规ldo的双向快速响应方法及电路

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