CN208689463U - 低压差稳压器和快闪存储器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种低压差稳压器和快闪存储器。该低压差稳压器包括：第一级误差放大器；功率管，与所述第一级误差放大器连接，适于输出施加于负载上的调整后的输出信号；第一米勒电容，设置于所述第一级误差放大器的输出端和所述功率管的输出端之间；以及负载检测电路，适用于根据所述负载的当前负载状况生成控制信号；其中所述第一级误差放大器包括增益调整单元，用于根据所述控制信号而正相关地调整所述第一级误差放大器的增益。该低压差稳压器在空载或轻载时，具有良好的稳定性。
Description
技术领域
本实用新型主要涉及变压器件，尤其涉及一种低压差稳压器。
背景技术
现有的低压差稳压器(Low-dropout regulator，简称LDO)为了实现高增益以及良好的负载调制多采用三级放大器结构，这就需要进行多级米勒 (Miller)补偿。常见的是嵌套米勒补偿，这种方法通过分离主次极点从而实现稳定。但由于嵌套米勒补偿的主极点通常离原点较近，不可能为了满足负载电容较大且轻载这两个条件下的稳定性，再进一步将主极点向原点移动了。因此，在LDO空载或轻载(例如小于1mA)，且负载电容较大(例如大于1nf)时，实现LDO的稳定性是一个研究的热点。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题是提供一种低压差稳压器和快闪存储器，所述低压差稳压器在空载或轻载时，具有良好的稳定性。
为解决上述技术问题，本实用新型的一方面提供了一种低压差稳压器，包括：第一级误差放大器；功率管，与所述第一级误差放大器连接，适于输出施加于负载上的调整后的输出信号；第一米勒电容，设置于所述第一级误差放大器的输出端和所述功率管的输出端之间；以及负载检测电路，适用于根据所述负载的当前负载状况生成控制信号；其中所述第一级误差放大器包括增益调整单元，用于根据所述控制信号而正相关地调整所述第一级误差放大器的增益。
在本实用新型的一实施例中，所述低压差稳压器还包括第二级误差放大器，设置于所述第一级误差放大器的输出端和所述功率管的控制端之间。
在本实用新型的一实施例中，所述低压差稳压器还包括第二米勒电容，设置于所述第二级误差放大器的输出端和所述功率管的输出端之间。
在本实用新型的一实施例中，所述第二级误差放大器包括第三晶体管、第四晶体管、第五晶体管和第六晶体管，所述第三晶体管和第四晶体管的第一端均与电源的第一极连接，所述第三晶体管的控制端与所述第三晶体管的第二端和所述第四晶体管的控制端分别连接，所述第四晶体管的第二端适于输出经放大后的误差信号，所述第五晶体管的控制端适于接收所述第一级放大器的输出，所述第五晶体管的第一端与所述第三晶体管的第二端连接，所述第五晶体管的第二端与所述电源的第二极连接，所述第六晶体管的控制端与第二偏置电压连接，所述第六晶体管的第一端与所述第四晶体管的第二端连接，所述第六晶体管的第二端与所述电源的第二极连接。
在本实用新型的一实施例中，所述第一级误差放大器具有第一增益和第二增益，当所述负载检测电路检测到当前负载状况大于或等于预设值时，所述负载检测电路生成所述控制信号使得所述第一级误差放大器工作于所述第一增益，当所述负载检测电路检测到当前负载状况小于所述预设值时，所述负载检测电路生成所述控制信号使得所述第一级误差放大器工作于所述第二增益，其中所述第一增益大于所述第二增益。
在本实用新型的一实施例中，所述负载检测电路通过检测负载电流来判断当前负载状况为轻载或重载。
在本实用新型的一实施例中，所述第一级误差放大器包括第一输入端和第二输入端，所述第一输入端适于接收第一参考信号，所述第二输入端适于接收反馈信号，所述第一级误差放大器根据所述第一参考信号和所述反馈信号生成误差信号。
在本实用新型的一实施例中，所述增益调整单元包括并联的第一开关管和第一电阻、以及并联的第二开关管和第二电阻，所述第一开关管的控制端和所述第二开关管的控制端适于接收所述控制信号，所述第一电阻的第一端与所述第一开关管的第一端连接，所述第一电阻的第二端与所述第一开关管的第二端连接，所述第二电阻的第一端与所述第二开关管的第一端连接，所述第二电阻的第二端与所述第二开关管的第二端连接。
在本实用新型的一实施例中，所述第一级误差放大器具有第一增益和第二增益，当所述当前负载状况大于或等于预设值时，所述负载检测电路生成所述控制信号，以打开所述第一开关管和所述第二开关管，使得所述第一级误差放大器工作于所述第一增益；当所述负载电流小于所述预设值时，所述负载检测电路生成所述控制信号，以关闭所述第一开关管和所述第二开关管，使得所述第一级误差放大器工作于所述第二增益，其中所述第一增益大于所述第二增益。
在本实用新型的一实施例中，所述第一级误差放大器还包括尾电流管、第一差分输入管、第二差分输入管、第一负载管和第二负载管，所述尾电流管的控制端与第一偏置电压连接，所述尾电流管的第一端与电源的第一极连接，所述第一开关管的第一端与所述尾电流管的第二端连接，所述第二开关管的第一端与所述尾电流管的第二端连接，所述第一差分输入管的控制端适于接收反馈信号，所述第一差分输入管的第一端与所述第一开关管的第二端连接，所述第二差分输入管的控制端与第一参考信号连接，所述第二差分输入管的第一端与所述第二开关管的第二端连接，所述第二差分输入管的第二端适于输出误差信号，所述第一负载管的控制端和第一端与所述第一差分输入管的第二端连接，所述第一负载管的第二端与所述电源的第二极连接，所述第二负载管的控制端与所述第一负载管的控制端连接，所述第二负载管的第一端与所述第二差分输入管的第二端连接，所述第二负载管的第二端与所述电源的第二极连接。
在本实用新型的一实施例中，所述负载检测电路包括第七晶体管、第八晶体管和比较器，所述第七晶体管的控制端适于接收输出给所述功率管的误差信号，所述第七晶体管的第一端与电源的第一极连接，所述第八晶体管的第一端与所述第七晶体管的第二端连接，所述第八晶体管的控制端与第三偏置电压连接，所述第八晶体管的第二端与所述电源的第二极连接，所述比较器的第一输入端与所述第七晶体管的所述第二端连接，所述比较器的第二输入端与第二参考信号连接，所述比较器的输出端适于输出所述控制信号。
在本实用新型的一实施例中，所述低压差稳压器还包括反馈电路，适用于根据所述输出信号生成反馈信号。
在本实用新型的一实施例中，所述反馈电路包括第三电阻和第四电阻，所述第三电阻的第一端与所述功率管的输出端连接，所述第三电阻的第二端适于输出所述反馈信号，所述第四电阻的第一端与所述第三电阻的第二端连接，所述第四电阻的第二端与所述电源的第二极连接。
本实用新型的另一方面提供了一种快闪存储器，包括电荷泵和低压差稳压器，所述低压差稳压器适于为所述电荷泵提供电源电压。与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：
本实用新型的低压差稳压器的第一级误差放大器的增益是可调的，且能够根据负载的电流正相关地调整第一级误差放大器的增益。在低压差稳压器空载或轻载时，能够降低第一级误差放大器的增益，使增益带宽(GBW)变小，进而使次极点P2和/或输出极点POUT位于GBW外，从而使低压差稳压器不容易产生振荡，在全负载范围内能够具有良好的稳定性。
附图说明
图1是一典型的具有米勒补偿电容的低压差稳压器的电路示意图。
图2是典型的具有米勒补偿电容的低压差稳压器的频率-增益关系示意图。
图3是本实用新型一些实施例的低压差稳压器的电路示意图。
图4是本实用新型一些实施例的低压差稳压器的频率-增益关系示意图。
图5是本实用新型一些实施例的低压差稳压器的电路示意图。
图6是本实用新型一些实施例的低压差稳压器的频率-增益关系示意图。
图7是本实用新型一些实施例的低压差稳压器的电路示意图。
图8是本实用新型一些实施例的低压差稳压器的电路示意图。
图9是本实用新型一些实施例的增益可调的差分放大器的原理示意图。
图10是本实用新型一些实施例的快闪存储器的示意性框图。
具体实施方式
为让本实用新型的上述目的、特征和优点能更明显易懂，以下结合附图对本实用新型的具体实施方式作详细说明。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型，但是本实用新型还可以采用其它不同于在此描述的其它方式来实施，因此本实用新型不受下面公开的具体实施例的限制。
如本申请和权利要求书中所示，除非上下文明确提示例外情形，“一”、“一个”、“一种”和/或“该”等词并非特指单数，也可包括复数。一般说来，术语“包括”与“包含”仅提示包括已明确标识的步骤和元素，而这些步骤和元素不构成一个排它性的罗列，方法或者设备也可能包含其他的步骤或元素。
应当理解，当一个元件被称为“在另一个元件上”、“连接到另一个元件”、“耦合于另一个元件”或“接触另一个元件”时，它可以直接在该另一个元件之上、连接于或耦合于、或接触该另一个元件，或者可以存在插入元件。相比之下，当一个元件被称为“直接在另一个元件上”、“直接连接于”、“直接耦合于”或“直接接触”另一个元件时，不存在插入元件。同样的，当第一个元件被称为“电接触”或“电耦合于”第二个元件，在该第一元件和该第二元件之间存在允许电流流动的电路径。该电路径可以包括电容器、耦合的电感器和/或允许电流流动的其它元件，甚至在导电元件之间没有直接接触。
虽然术语第一、第二等在这里用于描述各种的元件、部件、区域和/或部分，但是这些元件、部件、区域和/或部分并不被这些术语所限制。这些术语仅用于将一个元件、部件、区域或部分与另一元件、部件、区域或部分相区别。因此，下面讨论的第一元件、部件、区域或部分可以被称为第二元件、部件、区域或部分，而不背离本实用新型的教导。
图1是一典型的具有米勒补偿电容的低压差稳压器的电路示意图。参考图1所示，低压差稳压器10包括误差放大器11、功率管12和米勒电容13。误差放大器11具有用于接收参考信号REF的第一输入端、用于接收反馈信号FB的第二输入端和用于输出误差信号ERR的输出端。误差放大器11适用于根据参考信号REF和反馈信号FB生成误差信号ERR。其中，所述反馈信号FB可以根据功率管12的输出信号OUT生成。功率管12的控制端与误差放大器11的输出端连接。功率管12可以在误差信号的控制下输出经调整后的，适于施加到负载30上的输出信号。米勒电容13设置于误差放大器11的输出端和功率管12的输出端之间，以构成米勒补偿。
低压差稳压器10的主极点可以通过下式计算：
其中，Cm1为米勒电容13的电容值，gmp为功率管12的跨导，ROUT为低压差稳压器10的输出电阻，RO1为误差放大器11的输出电阻。
低压差稳压器10的输出极点可以通过下式计算：
其中，gmp为功率管12的跨导，CL为负载30的等效电容值。
低压差稳压器10的增益带宽(Gain Band-Width，GBW)可以通过下式计算：
其中，gm1为误差放大器11的跨导，Cm1为补偿电容13的电容值，β为与反馈信号FB和输出信号有关的增益系数。
图2是典型的具有米勒补偿电容的低压差稳压器的频率-增益关系示意图。参考图2所示，当低压差稳压器10在空载或轻载(例如小于1mA)时，其输出电阻ROUT很大，根据式(1)可知，此时主极点P-3dB离原点很近，大概在几赫兹，GBW特别小。当低压稳压器10空载或轻载，且负载电容较大时(例如大于1nf)，根据式(2)可知，输出极点POUT也较小，此时输出极点POUT就会进入到GBW内，从而导致低压稳压器10容易产生振荡，不稳定。
在低压差稳压器10中，误差放大器11和功率管12之间还可以设置有一级或多级放大器，并相应设置有米勒电容。可以理解，这种具有多级放大器的低压差稳压器10在轻载或空载，且负载电容较大时，同样容易产生振荡，不稳定。
为克服低压稳压器10在空载或轻载时，容易产生振荡，不稳定的缺陷，本实用新型提出了一种在轻载或空载时仍具有良好稳定性的低压差稳压器。
图3是本实用新型一些实施例的低压差稳压器的电路示意图。参考图 3所示，低压差稳压器100包括第一级误差放大器110、功率管120、第一米勒电容130和负载检测电路140。
第一级误差放大器110可以用于根据反馈信号FB和第一参考信号REF 生成误差信号ERR。误差信号ERR可以用于调整功率管120的控制端120a 的电压，进而调整低压差稳压器100的输出信号OUT。在一些实施例中，第一级误差放大器110可以包括第一输入端110a和第二输入端110b。第一输入端110a适于接收第一参考信号REF，第二输入端110b适于接收反馈信号FB。第一级误差放大器110可以根据第一参考信号REF和反馈信号 FB生成误差信号ERR，并可以通过输出端110c输出该误差信号ERR。其中，所述反馈信号FB可以根据功率管120的输出信号OUT生成。需要说明的是，在本实施例中第一级误差放大器110的增益是可调的。
功率管120可以与第一级误差放大器110连接，且能够输出施加于负载 400上的调整后的输出信号OUT。在一些实施例中，功率管120的控制端120a 与第一级误差放大器110的输出端110c连接，功率管120的第一端120b可以与输入电源Vin连接，功率管120的第二端120c(即输出端)可以输出输出信号OUT。在一些实施例中，功率管120可以是双极性结型晶体管(bipolar junction transistor,BJT)、场效应管(field-effect transistor,FET)或绝缘栅双极晶体管 (Insulated Gate Bipolar Transistor,IGBT)等，或其任意组合。双极性结型晶体管可以是P型的或N型的。场效应管可以包括结型场效应管(JFET)或金属氧化物半导体场效晶体管(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor,MOSFET)。结型场效应管可以包括N沟道结型场效应管(NJFET)、P沟道结型场效应管(PJFET)等。金属氧化物半导体场效晶体管可以包括N型金属氧化物半导体场效晶体管(NMOSFET)、P型金属氧化物半导体场效晶体管 (PMOSFET)等。
第一米勒电容130可以设置于第一级误差放大器110的输出端110c和功率管120的第二端120c(即输出端)之间。可以理解，第一米勒电容130的大小、类型(例如片内的普通通用电容)等的具体设定可以根据补偿的需要进行确定，这部分不属于本实用新型的重点，因此在此不展开描述。
负载检测电路140可以根据负载400的当前负载状况(例如，基于负载 400的电流、电压、功率值)生成控制信号。第一级误差放大器110可包括增益调整单元，用于根据控制信号而正相关地调整第一级误差放大器110的增益。控制信号可以是电压信号、电流信号、数字信号、模拟信号、经调制的信号、未经调制的信号等，或其组合，本实用新型对此并不加以限制。请注意，下文示例地描述为负载检测电路140通过检测负载电流来判断当前负载状况为轻载或重载，但其并非本实用新型的限制。
低压差稳压器100的主极点可以通过下式计算：
其中，Cm1为第一米勒电容130的电容值，gmp为功率管120的跨导，ROUT为低压差稳压器100的输出电阻，RO1为第一级误差放大器110的输出电阻。
低压差稳压器100的输出极点可以通过下式计算：
其中，gmp为功率管120的跨导，CL为负载400的等效电容值。
低压差稳压器100的增益带宽(Gain Band-Width，GBW)可以通过下式计算：
其中，gm1为第一级误差放大器110的跨导，Cm1为第一米勒电容130的电容值，β为与反馈信号FB和输出信号OUT有关的增益系数。
由式(4)、式(5)可知，主极点P-3dB和输出极点POUT都与第一级误差放大器110的增益(跨导gm1)无关，因此第一级误差放大器110的增益(跨导gm1)的改变，并不改变主极点P-3dB和输出极点POUT的位置。由式(6)可知，GBW与第一级误差放大器110的增益(跨导gm1)正相关，其会随着第一级误差放大器110的增益(跨导gm1)的减小而减小。
负载检测电路140可以根据负载400的当前负载状况(例如，电流)生成控制信号，使得正相关地调整第一级误差放大器110的增益。也就是说，负载400的电流减小时，第一级误差放大器110的增益可以随之减小。此时，低压差稳压器100的GBW也会相应地变小。当负载400的电流减小到一定程度时，可以使GBW减小到使输出极点POUT位于GBW外，从而使低压差稳压器100不容易产生振荡，实现稳定。特别是在低压稳压器100空载或轻载(例如小于1mA)，且负载电容较大时(例如大于1nf)，可以使低压差稳压器100实现稳定。
图4是本实用新型一些实施例的低压差稳压器的频率-增益关系示意图。其中，虚折线表示第一级误差放大器110的增益减小后的低压差稳压器100 的频率-增益关系，实折线表示第一级误差放大器110的增益未减小时的低压差稳压器100的频率-增益关系。参考图4所示，第一级误差放大器110 的增益减小后的低压差稳压器100的增益带宽GBW’比第一级误差放大器 110的增益未减小时的低压差稳压器100的GBW小，且输出极点POUT位于 GBW’之外。此时，低压差稳压器100不容易产生振荡，实现稳定。
可以理解，在第一级误差放大器110和功率管120之间还可以设置有一级或多级误差放大器，并相应地设置有米勒电容，从而实现对误差信号ERR的多级放大。
图5是本实用新型一些实施例的低压差稳压器的电路示意图。参考图 5所示，低压差稳压器200包括第一级误差放大器110、第二级误差放大器 150、功率管120、第一米勒电容130、第二米勒电容160和负载检测电路 140。低压差稳压器200是一种三级放大器结构的低压差稳压器。与低压差稳压器100相比，低压差稳压器200还包括第二级误差放大器150和第二米勒电容160。低压差稳压器200所具有的第一级误差放大器110、功率管 120、第一米勒电容130和负载检测电路140与低压差稳压器100相同，在此部分不再重复描述。下面主要对低压差稳压器200与低压差稳压器100 的不同进行描述。
第二级误差放大器150可以设置于第一级误差放大器110的输出端和功率管120的控制端之间，以对第一级误差放大器110输出的误差信号ERR 进行再次放大。
第二米勒电容160可以设置于第二级误差放大器160的输出端和功率管120的输出端之间，以实现米勒补偿。同样地，第二米勒电容160的大小、 (例如片内的普通通用电容)等的具体设定可以根据补偿的需要进行确定，这部分不属于本实用新型的重点，因此在此不展开描述。
低压差稳压器200的主极点可以通过下式计算：
其中，Cm1为第一米勒电容130的电容值，gm2为第二级误差放大器150的跨导，RO2为第二级误差放大器150的输出电阻，gmp为功率管120的跨导， ROUT为低压差稳压器100的输出电阻，RO1为第一级误差放大器110的输出电阻。
低压差稳压器200的次极点可以通过下式计算：
其中，Cm2为第二米勒电容160的电容值，gmp为功率管120的跨导，ROUT为低压差稳压器100的输出电阻，RO2为第二级误差放大器150的输出电阻。
低压差稳压器200的输出极点可以通过下式计算：
其中，gmp为功率管120的跨导，CL为负载400的等效电容值。
低压差稳压器200的增益带宽(Gain Band-Width，GBW)可以通过下式计算：
其中，gm1为第一级误差放大器110的跨导，Cm1为第一米勒电容130的电容值，β为与反馈信号FB和输出信号OUT有关的系数。
由式(7)至式(9)可知，主极点P-3dB、次极点P2和输出极点POUT都与第一级误差放大器110的增益(跨导gm1)无关，因此第一级误差放大器110 的增益(跨导gm1)的改变，并不改变主极点P-3dB、次极点P2和输出极点POUT的位置。由式(10)可知，GBW与第一级误差放大器110的增益(跨导gm1) 正相关，其会随着第一级误差放大器110的增益(跨导gm1)的减小而减小。
负载检测电路140可以根据负载400的当前负载状况(例如，基于负载 400的电流、电压、功率值)生成控制信号。第一级误差放大器110可包括增益调整单元，用于根据控制信号而正相关地调整第一级误差放大器110的增益。也就是说，负载400的电流减小时，第一级误差放大器110的增益可以随之减小。此时，低压差稳压器200的GBW也会相应地变小。当负载400 的电流减小到一定程度时，可以使GBW减小到使次极点P2和输出极点POUT位于GBW外，从而使低压差稳压器200不容易产生振荡，实现稳定。特别是在低压稳压器200空载或轻载(例如小于1mA)，且负载电容较大时(例如大于1nf)，可以使低压差稳压器200实现稳定。
图6是本实用新型一些实施例的低压差稳压器的频率-增益关系示意图。其中，虚折线表示第一级误差放大器110的增益减小后的低压差稳压器200 的频率-增益关系，实折线表示第一级误差放大器110的增益未减小时的低压差稳压器200的频率-增益关系。参考图6所示，第一级误差放大器110 的增益减小后的低压差稳压器100的增益带宽GBW’比第一级误差放大器 110的增益未减小时的低压差稳压器100的GBW小，且次极点P2和输出极点POUT位于GBW’之外。此时，低压差稳压器200不容易产生振荡，实现稳定。
图7是本实用新型一些实施例的低压差稳压器的电路示意图。参考图 7所示，低压差稳压器300包括第一级误差放大器110、功率管120、第一米勒电容130、负载检测电路140和反馈电路170。与低压差稳压器100相比，低压差稳压器300还包括反馈电路170。低压差稳压器300所具有的第一级误差放大器110、功率管120、第一米勒电容130和负载检测电路140与低压差稳压器100相同，在此部分不再重复描述。下面主要对低压差稳压器300与低压差稳压器100的不同进行描述。
反馈电路170可以用于根据输出信号OUT生成反馈信号FB。该反馈信号FB可以被输入到第一级误差放大器110中以生成误差信号ERR。在一些实施例中，反馈电路170可以包括电阻171和电阻172。电阻171和电阻172串联连接，并整体串接于功率管120的输出端和电源的一极(例如负极、地)之间。更具体来说，电阻171的第一端与功率管120的输出端连接，电阻171的第二端与电阻172的第一端连接，电阻172的第二端与电源的一极连接。其中，电阻171的第二端可以适于输出反馈信号FB。
在本实施例中，与反馈信号FB和输出信号OUT有关的系数β可以通过下式确定：
其中，RF1为电阻171的电阻值，RF2为电阻172的电阻值。
可以理解，在低压差稳压器300的第一级误差放大器110和功率管120 之间同样可以设置有一级或多级误差放大器，并相应地设置有米勒电容，从而实现对误差信号ERR的多级放大。
在一些实施例中，第一级误差放大器110可以具有第一增益和第二增益。当负载检测电路140检测到当前负载状况大于或等于预设值，例如负载400 的电流大于或等于预设值时，负载检测电路140可以生成所述控制信号使得第一级误差放大器110工作于第一增益。当负载检测电路140检测到当前负载状况小于预设值，例如负载400的电流小于预设值时，负载检测电路140可以生成所述控制信号使得第一级误差放大器110工作于第二增益。其中，第一增益大于第二增益。如此，可以使低压差稳压器100、200和300实现全负载范围内的稳定。具体来说，低压差稳压器100、200和300在轻载(例如小于1mA)时，输出电阻ROUT很大，减小第一级误差放大器110的增益，可以使次极点P2和/或输出极点POUT位于GBW外，实现稳定，且整体上并不影响总的增益；低压差稳压器100、200和300在重载(例如，大于或等于1mA) 时，输出电阻ROUT比在轻载时小，此时通常而言次极点P2和/或输出极点POUT已位于GBW外，不需要再减小第一级误差放大器110的增益，即已稳定。
图8是本实用新型一些实施例的低压差稳压器的电路示意图。参考图8所示，低压差稳压器500包括第一级误差放大器110、第二级误差放大器 150、功率管120、第一米勒电容130、第二米勒电容160、负载检测电路 140和反馈电路170。
第一级误差放大器110可以包括增益可调的差分放大器，其包括增益调整单元。该差分放大器可以包括尾电流管111、开关管112、开关管113、差分输入管114、差分输入管115、负载管116、负载管117、电阻118和电阻119。尾电流管111的控制端(例如栅极)与第一偏置电压Vb1连接，尾电流管111 的第一端(例如源极)与电源的第一极Vdd(例如正极)连接。尾电流管111 可以为PMOS管。开关管112的控制端(例如栅极)由控制信号CTR(该控制信号CTR由比较器143输出，将在后续部分说明)控制，开关管112的第一端(例如源极)与尾电流管111的第二端(例如漏极)连接。开关管112可以为PMOS管。开关管113的控制端(例如栅极)由控制信号CTR控制，开关管113的第一端(例如源极)与尾电流管111的第二端(例如漏极)连接。开关管113可以为PMOS管。电阻118的第一端与开关管112的第一端(例如源极)连接，电阻118的第二端与开关管112的第二端(例如漏极)连接。电阻119的第一端与开关管113的第一端(例如源极)连接，电阻119的第二端与开关管113的第二端(例如漏极)连接。差分输入管114的控制端(例如栅极)适于接收反馈信号FB，差分输入管114的第一端(例如源极)与开关管 112的第二端(例如漏极)连接。差分输入管114可以为PMOS管。差分输入管115的控制端(例如栅极)与第一参考信号REF连接，差分输入管115的第一端(例如源极)与开关管113的第二端(例如漏极)连接，差分输入管115 的第二端(例如漏极)适于输出误差信号ERR。差分输入管115可以为PMOS 管。负载管116的控制端(例如栅极)和第一端(例如漏极)与差分输入管114 的第二端(例如漏极)连接，负载管116的第二端(例如源极)与电源的第二极(例如负极、地)连接。负载管116可以为NMOS管。负载管117的控制端(例如栅极)与负载管116的控制端(例如栅极)连接，负载管117的第一端(例如漏极)与差分输入管115的第二端(例如漏极)连接，负载管117的第二端(例如源极)与电源的第二极(例如负极、地)连接。负载管117可以为NMOS管。
下面简要介绍增益可调的差分放大器的原理。图9是本实用新型一些实施例的增益可调的差分放大器的原理示意图。参考图9所示，MOS管、电阻Rd和电阻Rs构成一具有源极负反馈的共源极电路。该共源极电路的跨导输出电阻Rout＝Rd||(ro+gmroRd)≈Rd。其中，gm为没有电阻 Rs时的跨导，ro为MOS管的阻抗。可以看出，当电阻Rs接入该共源极电路时，跨导变为原来的而输出电阻Rout基本不变。因此，可以利用是否接入电阻Rs来调整该共源极电路的增益。
回到图8，增益调整单元包括并联的开关管112和电阻118、以及并联的开关管113与电阻119。增益调整单元可以通过控制信号CTR来控制开关管112和开关管113的通断，以控制电阻118和电阻119是否被短路，即相当于控制电阻118和电阻119是否被接入到该增益可调的差分放大器中。更具体来说，当控制信号CTR为高电平时，开关管112和开关管113关断，电阻118和电阻119未被短路(相当于接入电阻118和电阻119)，此时该增益可调的差分放大器处于低增益模式；当控制信号CTR为低电平时，开关管112和开关管113导通，电阻118和电阻119被短路(相当于未接入电阻118和电阻119)，此时该增益可调的差分放大器处于高增益模式。
第二级误差放大器150可以包括晶体管151、晶体管152、晶体管153和晶体管154。晶体管151和晶体管152的第一端(例如源极)均与电源的第一极Vdd(例如正极)连接。晶体管151的控制端(例如栅极)与晶体管151的第二端(例如漏极)和晶体管152的控制端(例如栅极)分别连接。晶体管151 可以为PMOS管。晶体管152的第二端(例如漏极)适于输出经放大后的误差信号ERR。晶体管152可以为PMOS管。晶体管153的控制端(例如栅极) 适于接收第一级放大器110的输出，晶体管153的第一端(例如漏极)与151 晶体管的第二端(例如漏极)连接，晶体管153的第二端(例如源极)与电源的第二极(例如负极、地)连接。晶体管153可以为NMOS管。晶体管154 的控制端(例如栅极)与第二偏置电压Vb2连接，晶体管154的第一端(例如漏极)与晶体管152的第二端(例如漏极)连接，晶体管154的第二端(例如源极)与电源的第二极(例如负极、地)连接。晶体管154可以为NMOS管。
在一些实施例中，第二级差分放大器150还可以包括晶体管155。晶体管 155的控制端(例如栅极)和第一端(例如漏极)分别与晶体管152的第二端 (例如漏极)连接。晶体管154的第一端(例如漏极)与晶体管155的第二端 (例如源极)连接。晶体管155可以为NMOS管。
功率管120的控制端(例如栅极)与晶体管152的第二端(例如漏极)连接。功率管120的第一端(例如源极)与与电源的第一极Vdd(例如正极)连接。功率管120的第二端(例如漏极)适于输出输出信号OUT。功率管120 可以是双极性结型晶体管(bipolar junctiontransistor,BJT)、场效应管 (field-effect transistor,FET)或绝缘栅双极晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor,IGBT)等，或其任意组合。双极性结型晶体管可以是P型的或N型的。场效应管可以包括结型场效应管(JFET)或金属氧化物半导体场效晶体管(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor,MOSFET)。结型场效应管可以包括N沟道结型场效应管(NJFET)、P沟道结型场效应管(PJFET) 等。金属氧化物半导体场效晶体管可以包括N型金属氧化物半导体场效晶体管 (NMOSFET)、P型金属氧化物半导体场效晶体管(PMOSFET)等。
第一米勒电容130的一端与晶体管115的第二端(例如漏极)连接，另一端与功率管120的第二端(例如漏极)连接。
第二米勒电容160的一端与晶体管152的第二端(例如漏极)连接，另一端与功率管120的第二端(例如漏极)连接。在第二误差放大器150包含晶体管155的实施例中，第二米勒电容160的一端与晶体管155的第二端(例如源极)连接，另一端与功率管120的第二端(例如漏极)连接。
负载检测电路140可以包括晶体管141、晶体管142和比较器143。晶体管141的控制端(例如栅极)适于复制功率管120的电流。晶体管141 的第一端(例如源极)与电源的第一极Vdd(例如正极)连接。晶体管141 可以为PMOS管。晶体管142的第一端(例如漏极)与晶体管141的第二端(例如漏极)连接，晶体管142的控制端(例如栅极)与第三偏置电压 Vb3连接，晶体管142的第二端(例如源极)与电源的第二极(例如负极、地)连接，以充当一个恒流源。晶体管142可以为NMOS管。比较器143 的第一输入端与晶体管141的第二端(例如漏极)连接，比较器143的第二输入端与第二参考信号REF1连接，比较器143的输出端适于输出控制信号CTR。当低压差稳压器500处于空载或轻载(例如，负载电流小于1mA) 时，晶体管141的控制端(例如栅极)的电压较高，从而使输入至比较器 143的电压(例如，晶体管141的漏极)低于第二参考信号REF1，此时比较器143输出高电平的控制信号CTR，以关闭开关管112和113，接入电阻Rs，跨导减小至使得第一级误差放大器110处于低增益模式。反之，当低压差稳压器500处于重载(例如，负载电流大于或等于 1mA)时，比较器143输出低电平的控制信号CTR，以打开开关管112和 113，使第一级误差放大器110处于高增益模式。
反馈电路170可以包括电阻171和电阻172。电阻171和电阻172串联连接，并整体串接于功率管120的输出端和电源的一极(例如负极、地)之间。更具体来说，电阻171的第一端与功率管120的输出端连接，电阻171的第二端与电阻172的第一端连接，电阻172的第二端与电源的一极连接。其中，电阻171的第二端可以适于输出反馈信号FB。
需要说明的是，前述的尾电流管、开关管、差分输入管、负载管、晶体管的具体类型，本领域技术人员可以根据实际设计进行选择，例如可以是双极性结型晶体管(bipolarjunction transistor,BJT)、场效应管(field-effect transistor, FET)或绝缘栅双极晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor,IGBT)等，或其任意组合，本实用新型对此并不加以限制。
图10是本实用新型一些实施例的快闪存储器的示意性框图。参考图10 所示，快闪存储器600包括低压差稳压器610和电荷泵620。低压差稳压器610 可以适于为电荷泵620提供电源电压Vout。可以理解低压差稳压器610可以是前述的低压差稳压器200、300、500中的一者或多者。
虽然本实用新型已参照当前的具体实施例来描述，但是本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本实用新型，在没有脱离本实用新型精神的情况下还可作出各种等效的变化或替换，因此，只要在本实用新型的实质精神范围内对上述实施例的变化、变型都将落在本申请的权利要求书的范围内。
Claims (14)
1.一种低压差稳压器，其特征在于，包括：
第一级误差放大器；
功率管，与所述第一级误差放大器连接，适于输出施加于负载上的调整后的输出信号；
第一米勒电容，设置于所述第一级误差放大器的输出端和所述功率管的输出端之间；以及
负载检测电路，适用于根据所述负载的当前负载状况生成控制信号；
其中所述第一级误差放大器包括增益调整单元，用于根据所述控制信号而正相关地调整所述第一级误差放大器的增益。
2.根据权利要求1所述的低压差稳压器，其特征在于，还包括第二级误差放大器，设置于所述第一级误差放大器的输出端和所述功率管的控制端之间。
3.根据权利要求2所述的低压差稳压器，其特征在于，还包括第二米勒电容，设置于所述第二级误差放大器的输出端和所述功率管的输出端之间。
4.根据权利要求2所述的低压差稳压器，其特征在于，所述第二级误差放大器包括第三晶体管、第四晶体管、第五晶体管和第六晶体管，所述第三晶体管和第四晶体管的第一端均与电源的第一极连接，所述第三晶体管的控制端与所述第三晶体管的第二端和所述第四晶体管的控制端分别连接，所述第四晶体管的第二端适于输出经放大后的误差信号，所述第五晶体管的控制端适于接收所述第一级误差放大器的输出，所述第五晶体管的第一端与所述第三晶体管的第二端连接，所述第五晶体管的第二端与所述电源的第二极连接，所述第六晶体管的控制端与第二偏置电压连接，所述第六晶体管的第一端与所述第四晶体管的第二端连接，所述第六晶体管的第二端与所述电源的第二极连接。
5.根据权利要求1所述的低压差稳压器，其特征在于，所述第一级误差放大器具有第一增益和第二增益，当所述负载检测电路检测到当前负载状况大于或等于预设值时，所述负载检测电路生成所述控制信号使得所述第一级误差放大器工作于所述第一增益，当所述负载检测电路检测到当前负载状况小于所述预设值时，所述负载检测电路生成所述控制信号使得所述第一级误差放大器工作于所述第二增益，其中所述第一增益大于所述第二增益。
6.根据权利要求1所述的低压差稳压器，其特征在于，所述负载检测电路通过检测负载电流来判断当前负载状况为轻载或重载。
7.根据权利要求1所述的低压差稳压器，其特征在于，所述第一级误差放大器包括第一输入端和第二输入端，所述第一输入端适于接收第一参考信号，所述第二输入端适于接收反馈信号，所述第一级误差放大器根据所述第一参考信号和所述反馈信号生成误差信号。
8.根据权利要求1所述的低压差稳压器，其特征在于，所述增益调整单元包括并联的第一开关管和第一电阻、以及并联的第二开关管和第二电阻，所述第一开关管的控制端和所述第二开关管的控制端适于接收所述控制信号，所述第一电阻的第一端与所述第一开关管的第一端连接，所述第一电阻的第二端与所述第一开关管的第二端连接，所述第二电阻的第一端与所述第二开关管的第一端连接，所述第二电阻的第二端与所述第二开关管的第二端连接。
9.根据权利要求8所述的低压差稳压器，其特征在于，所述第一级误差放大器具有第一增益和第二增益，
当所述当前负载状况大于或等于预设值时，所述负载检测电路生成所述控制信号，以打开所述第一开关管和所述第二开关管，使得所述第一级误差放大器工作于所述第一增益；
当所述负载电流小于所述预设值时，所述负载检测电路生成所述控制信号，以关闭所述第一开关管和所述第二开关管，使得所述第一级误差放大器工作于所述第二增益，
其中所述第一增益大于所述第二增益。
10.根据权利要求8所述的低压差稳压器，其特征在于，所述第一级误差放大器还包括尾电流管、第一差分输入管、第二差分输入管、第一负载管和第二负载管，所述尾电流管的控制端与第一偏置电压连接，所述尾电流管的第一端与电源的第一极连接，所述第一开关管的第一端与所述尾电流管的第二端连接，所述第二开关管的第一端与所述尾电流管的第二端连接，所述第一差分输入管的控制端适于接收反馈信号，所述第一差分输入管的第一端与所述第一开关管的第二端连接，所述第二差分输入管的控制端与第一参考信号连接，所述第二差分输入管的第一端与所述第二开关管的第二端连接，所述第二差分输入管的第二端适于输出误差信号，所述第一负载管的控制端和第一端与所述第一差分输入管的第二端连接，所述第一负载管的第二端与所述电源的第二极连接，所述第二负载管的控制端与所述第一负载管的控制端连接，所述第二负载管的第一端与所述第二差分输入管的第二端连接，所述第二负载管的第二端与所述电源的第二极连接。
11.根据权利要求1所述的低压差稳压器，其特征在于，所述负载检测电路包括第七晶体管、第八晶体管和比较器，所述第七晶体管的控制端适于接收输出给所述功率管的误差信号，所述第七晶体管的第一端与电源的第一极连接，所述第八晶体管的第一端与所述第七晶体管的第二端连接，所述第八晶体管的控制端与第三偏置电压连接，所述第八晶体管的第二端与所述电源的第二极连接，所述比较器的第一输入端与所述第七晶体管的所述第二端连接，所述比较器的第二输入端与第二参考信号连接，所述比较器的输出端适于输出所述控制信号。
12.根据权利要求1所述的低压差稳压器，其特征在于，还包括反馈电路，适用于根据所述输出信号生成反馈信号。
13.根据权利要求12所述的低压差稳压器，其特征在于，所述反馈电路包括第三电阻和第四电阻，所述第三电阻的第一端与所述功率管的输出端连接，所述第三电阻的第二端适于输出所述反馈信号，所述第四电阻的第一端与所述第三电阻的第二端连接，所述第四电阻的第二端与电源的第二极连接。
14.一种快闪存储器，包括电荷泵和如权利要求1至13任一项所述的低压差稳压器，所述低压差稳压器适于为所述电荷泵提供电源电压。
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