CN211478985U - 无电容电压稳压器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开无电容电压稳压器，包括比较器、PMOS管、采样电路和开关，还包括有第一比较器、第二比较器、第一高通滤波器、第二高通滤波器、第一晶体管和第二晶体管，第一比较器与第一高通滤波器电连接，第二比较器与第二高通滤波器电连接，第一晶体管的栅级与第一比较器的输出端与连接、漏极外接3.3V的电源、源极与SPI NAND闪存连接，第二晶体管的栅级连接与第二比较器连接、漏极接地、源极与SPI NAND闪存连接，第一高通滤波器的输入端和第二高通滤波器接入开关。与现有技术相比，利用三个比较器来检测不同情况的输出电压，能始终产生稳定的电压，进而保证SPI NAND闪存的稳定工作状态，无需额外的片外电容器。

Description

无电容电压稳压器

技术领域

本实用新型涉及电压稳压器,特别涉及一种应用于SPI NAND闪存中的电压稳压器。

背景技术

LDO是一种线性稳压器，使用在其线性区域内运行的晶体管或场效应管，从应用的输入电压中减去超额的电压，产生经过调节的输出电压，则LDO结构已广泛应用于电子设备，如手机、SPI NAND闪存等。现有LDO结构如图1所示，其主要由比较器、采样电路、PMOS管组成，采样电路由二个采样电组构成，比较器的反向输入端为参考电压输入端(VREF端)、正向输入端为回馈电压输入端(VFB端)，比较器的输出端与PMOS管的栅极连接，PMOS管的漏极接电源电压VDD，PMOS管的的源极经采样电路和开关SW1与比较器的回馈电压输入端连接，同时，PMOS管的的源极还与SPI NAND闪存电连接，应用时，当SPI NAND闪存省电模式，图1中的开关SW2闭合，当SPI NAND闪存省电模式工作模式时，图1中的开关SW1闭合，稳压器工作，因SPI NAND闪存在工作时较为不稳态，快速响应时会需要大频宽，而传统的LDO结构无法适应大电流的提供，因此传统的LDO结构在SPI NAND闪存设计中需要一个大的片外电容来降低主极(点)以保证环路的稳定性，并在负载瞬态时维持稳定的输出电压，但是该片外电容的增设造成成本高，由此，需要去掉这个片外电容，在芯片上产生最大电容，然而这一项操作较不易实现，则传统的LDO结构普遍存在其在SPI NAND闪存应用时因SPI NAND闪存的瞬态响应而无法产生稳定电压，使SPI NAND闪存的工作较为不稳定。

有鉴于此，本发明人对上述问题进行深入研究，遂由本案产生。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种能保证输出稳定电压，并无需片外电容，使SPI NAND闪存的工作稳定的无电容电压稳压器。

为了达成上述目的，本实用新型的解决方案是：无电容电压稳压器，包括比较器、PMOS管、采样电路和开关，比较器的输出端与PMOS管的栅极连接，PMOS管的源极分成二路，一路与SPI NAND闪存连接，另一路依次经采样电路和开关接入比较器的正向输入端；还包括有第一比较器、第二比较器、第一高通滤波器、第二高通滤波器、第一晶体管和第二晶体管，上述比较器的反向输入端、第一比较器的反向输入端和第二比较器的反向输入端均接入基准电压，上述第一比较器的正向输入端与上述第一高通滤波器的输出端电连接，上述第二比较器的正向输入端与上述第二高通滤波器的输出端电连接，上述第一比较器的输出端与第一晶体管的栅级连接，上述第一晶体管的漏极外接3.3V的电源，上述第一晶体管的源极与SPI NAND闪存连接，上述第二比较器的输出端通过反相器与第二晶体管的栅级连接，上述第二晶体管的漏极接地，上述第二晶体管的源极与SPI NAND闪存连接，上述开关分支成三路，一路与比较器的VFB输入端连接、另一路与第一高通滤波器的输入端连接，再一路与第二高通滤波器的输入端连接。

上述第一高通滤波器和第二高通滤波器均由一个电阻和一个电容组成。

采用上述技术方案后，本实用新型的无电容电压稳压器，当处于稳态时第一高通滤波器和第二高通滤波器处于开路状态，比较器输入之间没有差异，第一晶体管和第二晶体管断开，当电压稳压器的输出电压VCC12突然低于VREF时意味着输出电流比平常大，此时第一高通滤波器检测至LDO回馈电压VFB，并将检测的电压通过第一比较器与基准电压比较，第一比较器开始减小输出，此时，第一晶体管因外界的电源的加入而产生瞬间大电流，让电压稳压器输出的VCC12得到补偿额外电流，使电压稳压器输出较为稳压；当输出电压VCC12突然高于VREF时，第二高通滤波器工作，检测到LDO回馈电压VFB，并将检测的电压通过第二比较器与基准电压比较，第二比较器开始增大输出，此时输出的瞬间大电流经第二晶体管对地放电，让额外电流流失，无法流至SPI NAND闪存，保证电压稳压器输出稳定的电压；与现有技术相比，利用三个比较器来检测不同的情况输出电压，以保证电压稳压器能的输出始终产生稳定的电压，进而保证SPI NAND闪存的稳定工作状态，整个电路能够嵌入芯片中以用于SPI NAND闪存的应用，无需额外的片外电容器。

附图说明

图1为传统LDO结构应用在SPI NAND闪存上的电路图；

图2为本实用新型应用在SPI NAND闪存上的电路图；

图3为本实用新型正常模式下的电路图；

图4为本实用新型在正常模式下负载逐增的电路图；

图5为本实用新型在正常模式下具有降压负载的电路图。

具体实施方式

为了进一步解释本实用新型的技术方案，下面通过具体实施例来对本实用新型进行详细阐述。

本实用新型的无电容电压稳压器，如图2所示，包括比较器CP1、PMOS管、采样电路和开关SW1，比较器CP1的反向输入端接基准电压VREF，比较器CP1的输出端与PMOS管的栅极连接，PMOS管的源极分成二路，一路与SPI NAND闪存连接，另一路依次经采样电路和开关SW1接入比较器CP1的正向输入端。该比较器CP1、PMOS管、采样电路和开关SW1的接线方式和工作原理采用的是传统LDO结构的接线方式和工作原理，该采样电路采用的是两个采样电阻，此采样电阻在LDO结构中的接线方式是传统的接线方式，在此不再累述。

本实用新型的创新之处在于，该无电容电压稳压器还包括有第一比较器CM1、第二比较器CM2、第一高通滤波器、第二高通滤波器、第一晶体管MU和第二晶体管MD，第一高通滤波器由电阻R1和电容C1组成，电阻R1和电容C1的接线方式为公知技术，第二高通滤波器由电阻R2和电容C2组成，电阻R2和电容C2的接线方式为公知技术。

所述第一比较器CM1的反向输入端接入基准电压VREF1，第二比较器CM1的反向输入端接入基准电压VREF2，第一比较器CM1的正向输入端与第一高通滤波器的输出端电连接，第二比较器CM2的正向输入端与第二高通滤波器的输出端电连接，第一比较器CM1的输出端与第一晶体管MU的栅级连接，第一晶体管MU的漏极外接3.3V的电源，第一晶体管MU的源极与SPI NAND闪存连接，第二比较器CM2的输出端通过反相器与第二晶体管MD的栅级连接，利用此反相器能避免第一晶体管和第二晶体管同时导通,第二晶体管MD的漏极接地，第二晶体管MD的源极与SPI NAND闪存连接，即PMOS管的源极、第一晶体管MU的源极及第二晶体管MD的源极均为电压稳压器的输出端，输出电压为VCC12。

所述的开关SW1分支成三路，一路与比较器OP1的正向输入端连接、另一路与第一高通滤波器的输入端连接，再一路与第二高通滤波器的输入端连接，即采样电压采样到的电压(即LDO的回馈电压VFB要不接入比较器OP1的正向输入端处，要不经第一高通滤波器接入第一比较器CM1的正向输入端，要不经第二高通滤波器接入第二比较器CM2的正向输入端。

本实用新型的无电容电压稳压器，如图3所示，当处于稳态时即正常模式下无加载时，第一高通滤波器和第二高通滤波器处于开路状态，即电容C1和电容C2处于开路状态，比较器输入之间没有差异，第一比较器CM1输出高信号，第一晶体管MU断开，第二比较器CM2输出低信号，第二晶体管MD断开；如图4、5所示，动态偏置仅在负载短暂的瞬变增加静态电流，使整个电压稳压器使用第一高通滤波器或第二高通滤波器来检测回馈电压VFB，并与参考电压进行比较；具体的是，如图4所示，当电压稳压器的输出电压VCC12突然低于VREF1时意味着输出电流比平常大，此时第一高通滤波器检测至LDO回馈电压VFB，并将检测的电压输入第一比较器CM1的正向输入端内，此时回馈电压VFB与基准电压VREF1比较，第一比较器CM1检测到该差异，后开始减小第一比较器CM1的输出，第一比较器CM1的输出低信号，产生窄脉冲，此时，第一晶体管MU导通，第一晶体管MU因外界3.3V的电源VDD的加入而产生瞬间大电流，对电压稳压器输出的VCC12进行补偿额外电流，使输出节点进行充电行为，从而使电压稳压器输出的VCC12将在短时间内恢复，输出稳定的电压；如图5所示，当VCC12电压突然高于VREF时，第二高通滤波器工作，检测到LDO回馈电压VFB，并将检测的电压输入第二比较器CM2的正向输入端内，使检测到的回馈电压VFB与基准电压VREF2比较，第二比较器CM2检测到该差异后开始增大输出，此时输出的瞬间大电流经第二晶体管MD的漏极进行对地放电，让额外电流流失，从而使产生的瞬间多余电流无法流至SPI NAND闪存，保证电压稳压器输出稳定的电压；与现有技术相比，本新型的LDO电路可以嵌入芯片中以用于SPI NAND闪存应用，无输出电容，当输出负载瞬态发生时，通过通过增设的二个比较器、二个高通滤波器和二个晶体管构成动态偏置电路在高摆率模式下能驱动60MHz电流脉冲20mA，采用多路方式提供额外的瞬态电流来维持输出电压，在挂起模式下静态电池低，在正常模式下汲取高频负载电流时输出电压变化小，并能够灵活地调整参数，使整个电压稳压器在正常模式下，若负载逐步增加或负载降压时均能保证电压稳压器始终产生稳定的输出电压，进而保证SPI NAND闪存的稳定工作状态。

上述实施例和附图并非限定本实用新型的产品形态和式样，任何所属技术领域的普通技术人员对其所做的适当变化或修饰，皆应视为不脱离本实用新型的专利范畴。

Claims (2)

1.无电容电压稳压器，包括比较器、PMOS管、采样电路和开关，比较器的输出端与PMOS管的栅极连接，PMOS管的源极分成二路，一路与SPI NAND闪存连接，另一路依次经采样电路和开关接入比较器的正向输入端；其特征在于：还包括有第一比较器、第二比较器、第一高通滤波器、第二高通滤波器、第一晶体管和第二晶体管，上述比较器的反向输入端、第一比较器的反向输入端和第二比较器的反向输入端均接入基准电压，上述第一比较器的正向输入端与上述第一高通滤波器的输出端电连接，上述第二比较器的正向输入端与上述第二高通滤波器的输出端电连接，上述第一比较器的输出端与第一晶体管的栅级连接，上述第一晶体管的漏极外接3.3V的电源，上述第一晶体管的源极与SPI NAND闪存连接，上述第二比较器的输出端通过反相器与第二晶体管的栅级连接，上述第二晶体管的漏极接地，上述第二晶体管的源极与SPI NAND闪存连接，上述开关分支成三路，一路与比较器的VFB输入端连接、另一路与第一高通滤波器的输入端连接，再一路与第二高通滤波器的输入端连接。

2.根据权利要求1所述的无电容电压稳压器，其特征在于：上述第一高通滤波器和第二高通滤波器均由一个电阻和一个电容组成。

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