一种用于SOC的快速瞬态响应全集成LDO电路的制作方法

一种用于soc的快速瞬态响应全集成ldo电路
技术领域
1.本实用新型涉及线性稳压器技术领域，具体涉及一种用于soc的快速瞬态响应全集成ldo电路。


背景技术：

2.随着片上系统(systemonachip，soc)的发展，要求尽可能地减少外围电路，因此对于给片上系统供电的线性稳压器(lowdropoutregulator，ldo)，其片外电容要求集成到芯片内部，全集成线性稳压器成为线性稳压器发展的新趋势。
3.线性稳压器瞬态响应原理是，当负载电流瞬时增大时，线性稳压器输出电压会出现跌落；当负载电流瞬时减小时，线性稳压器输出电压会出现过冲。跌落电压或过冲电压的大小由下式决定：
[0004][0005]
其中，δv
out
表示跌落电压或过冲电压，δi
load
表示线性稳压器输出负载电流的变化量，c
l
表示线性稳压器输出电容的大小，r
esr
表示线性稳压器输出电容的等效串联电阻，δt表示在负载跳变瞬间线性稳压器跌落电压的下降时间或过冲电压的上升时间。
[0006]
对于全集成线性稳压器来说，输出电容c
l
由于集成在芯片内部，其r
esr
非常小，几乎接近于零。因此，可以不考虑公式中第二项的影响。
[0007]
传统的线性稳压器由于外接的c
l
比较大，其瞬态响应较好。而全集成线性稳压器的输出电容c
l
集成到芯片内部，电容值较小，为了保证线性稳压器的整体性能，就需要增加快速响应电路来降低δt。目前降低δt的思路主要有：增大线性稳压器的环路带宽bw；增大功率管栅极的驱动电流等。增大线性稳压器的环路带宽bw，除了会增大线性稳压器的功耗，还会带来线性稳压器系统稳定性问题。


技术实现要素：

[0008]
本实用新型是为了解决现有片上系统供电的线性稳压器存在快速瞬态响应效果差，输出电压稳定性差的不足，提供一种快速瞬态响应效果好，输出电压稳定性也好的一种用于soc的快速瞬态响应全集成ldo电路。
[0009]
为了实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：
[0010]
一种用于soc的快速瞬态响应全集成ldo电路，误差放大器ea、电阻r0、电阻r1、电阻r2、电容c1、能产生偏置电流的偏置电路i1、功率管mn0、功率管mn1、功率管mp0、功率管mp1、功率管mp2、功率管mp3、一号节点、二号节点、三号节点、四号节点、五号节点、六号节点、七号节点、八号节点、信号电源vcc、信号地gnd和能产生带隙基准电压源的带隙基准；
[0011]
信号电源vcc、偏置电路i1的一端、功率管mp0的源极s、功率管mp1的源极s和功率管mp2的源极s都连接在一号节点上；
[0012]
偏置电路i1的另一端、功率管mp0的栅极g、功率管mp2的漏极d和功率管mp3的源极
s都连接在二号节点上；
[0013]
功率管mp1的漏极d、功率管mp1的栅极g、功率管mp2的栅极g和功率管mn1的漏极d都连接在三号节点上；
[0014]
误差放大器ea的信号输出端、电容c1的一端和功率管mp3的栅极g都连接在四号节点上；
[0015]
功率管mp0的漏极d、电容c1的另一端、电阻r0的一端和功率管mn0的栅极g都连接在五号节点上；
[0016]
误差放大器ea的同向输入端vfb、电阻r0的另一端和电阻r1的一端都连接在六号节点上；
[0017]
功率管mn1的栅极g、电阻r1的另一端和电阻r2的一端都连接在七号节点上；
[0018]
功率管mp3的漏极d、功率管mn1的源极s、电阻r2的另一端、功率管mn0的漏极d、功率管mn0的源极s和信号地gnd都连接在八号节点上；
[0019]
带隙基准的输出端连接在误差放大器ea的反向输入端vref上。
[0020]
功率管mp0是线性稳压器的功率管，电阻r0、电阻r1、电阻r2是线性稳压器输出电压的采样电阻，功率管mn0的栅极电容作为线性稳压器的输出电容。偏置电路i1和功率管mp3构成源极跟随器，用来驱动功率管mp0的栅极。
[0021]
增强线性稳压器的快速瞬态响应电路主要由电容c1以及功率管mn1、功率管mp1、功率管mp2构成。
[0022]
电容c1的作用：一方面是系统稳定性的补偿电容，另外一方面，也能增强线性稳压器快速瞬态响应。当负载电流i
l
迅速增大时，会引起输出电压下降δvout1，输出电压的变化会通过电容c1快速耦合到功率管mp3的栅极，通过由偏置电流i1和功率管mp3组成的源极跟随器，使得功率管mp0的栅极电压下降，那么功率管mp0的输出电流增大，以保持输出电压稳定。
[0023]
当负载电流i
l
迅速减小时，会引起输出电压上升δvout2，通过采样电阻r0、电阻r1、电阻r2，使得功率管mn1的栅极电压增大，功率管mn1的漏源极电流i
ds1
会跟着增大，电流经过功率管mp1放大后使得功率管mp2的电流增大，快速驱动功率管mp0的栅极，使得功率管mp0的栅极电压增大以减小功率管mp0的输出电流，来维持输出电压保持稳定。
[0024]
电路设计上，通过调整电阻r1和电阻r2的比例，使得正常工作时功率管mn1管工作于亚阈值区，因此该线性稳压器只需要增加非常小的功耗，就能获得很好的快速瞬态响应效果。
[0025]
作为优选，功率管mn0和功率管mn1都为n型功率管。
[0026]
作为优选，功率管mp0、功率管mp1、功率管mp2和功率管mp3都为p型功率管。
[0027]
作为优选，电容c1为有正负极的极性电容，并且电容c1的负极连接在四号节点上，电容c1的正极连接在五号节点上。
[0028]
本实用新型能够达到如下效果：
[0029]
本实用新型的用于s0c的快速瞬态响应全集成ldo电路，其快速瞬态响应效果好，输出电压稳定性也好，可靠性高。
附图说明
[0030]
图1是本实用新型实施例1的一种电路原理连接结构示意图。
[0031]
图2是本实用新型实施例2的一种电路原理连接结构示意图。
具体实施方式
[0032]
下面结合附图与实施例对本实用新型作进一步的说明。
[0033]
实施例1，一种用于soc的快速瞬态响应全集成ldo电路，参见图1所示，误差放大器ea、电阻r0、电阻r1、电阻r2、电容c1、能产生偏置电流的偏置电路i1、功率管mn0、功率管mn1、功率管mp0、功率管mp1、功率管mp2、功率管mp3、一号节点1、二号节点2、三号节点3、四号节点4、五号节点5、六号节点6、七号节点7、八号节点8、信号电源vcc、信号地gnd和能产生带隙基准电压源的带隙基准；
[0034]
信号电源vcc、偏置电路i1的一端、功率管mp0的源极s、功率管mp1的源极s和功率管mp2的源极s都连接在一号节点上；
[0035]
偏置电路i1的另一端、功率管mp0的栅极g、功率管mp2的漏极d和功率管mp3的源极s都连接在二号节点上；
[0036]
功率管mp1的漏极d、功率管mp1的栅极g、功率管mp2的栅极g和功率管mn1的漏极d都连接在三号节点上；
[0037]
误差放大器ea的信号输出端、电容c1的一端和功率管mp3的栅极g都连接在四号节点上；
[0038]
功率管mp0的漏极d、电容c1的另一端、电阻r0的一端和功率管mn0的栅极g都连接在五号节点上；
[0039]
误差放大器ea的同向输入端vfb、电阻r0的另一端和电阻r1的一端都连接在六号节点上；
[0040]
功率管mn1的栅极g、电阻r1的另一端和电阻r2的一端都连接在七号节点上；
[0041]
功率管mp3的漏极d、功率管mn1的源极s、电阻r2的另一端、功率管mn0的漏极d、功率管mn0的源极s和信号地gnd都连接在八号节点上；
[0042]
带隙基准的输出端连接在误差放大器ea的反向输入端vref上。
[0043]
其中，功率管mn0和功率管mn1都为n型功率管；功率管mp0、功率管mp1、功率管mp2和功率管mp3都为p型功率管；
[0044]
电容c1为有正负极的极性电容，并且电容c1的负极连接在四号节点上，电容c1的正极连接在五号节点上。
[0045]
电阻r0、电阻r1和电阻r2均为线性电阻。
[0046]
功率管mp0是线性稳压器的功率管，电阻r0、电阻r1、电阻r2是线性稳压器输出电压的采样电阻，功率管mn0的栅极电容作为线性稳压器的输出电容。偏置电流i1和功率管mp3构成源极跟随器，用来驱动功率管mp0的栅极。
[0047]
增强线性稳压器的快速瞬态响应电路主要由电容c1以及功率管mn1、功率管mp1、功率管mp2构成。
[0048]
电容c1的作用：一方面是系统稳定性的补偿电容，另外一方面，也能增强线性稳压器快速瞬态响应。使用时，负载连接在五号节点上。当负载电流i
l
迅速增大时，会引起输出
电压下降δvout1，输出电压的变化会通过电容c1快速耦合到功率管mp3的栅极，通过由偏置电流i1和功率管mp3组成的源极跟随器，使得功率管mp0的栅极电压下降，那么功率管mp0的输出电流增大，以保持输出电压稳定。
[0049]
当负载电流i
l
迅速减小时，会引起输出电压上升δvout2，通过采样电阻r0、电阻r1、电阻r2，使得功率管mn1的栅极电压增大，功率管mn1的漏源极电流ids1会跟着增大，电流经过功率管mp1放大后使得功率管mp2的电流增大，快速驱动功率管mp0的栅极，使得功率管mp0的栅极电压增大以减小功率管mp0的输出电流，来维持输出电压保持稳定。
[0050]
电路设计上，通过调整电阻r1和电阻r2的比例，使得正常工作时功率管mn1管工作于亚阈值区，因此该线性稳压器只需要增加非常小的功耗，就能获得很好的快速瞬态响应效果。
[0051]
实施例2与实施例1的不同在于，参见图2所示，将电阻r0、电阻r1和电阻r2都变成可变电阻，这样便于对线性稳压器输出电压的采样电阻大小与配合的调节控制，使用灵活方便，可靠性好。