專利名稱：極低靜態(tài)電流的低壓降穩(wěn)壓器的制作方法
極低靜態(tài)電流的低壓降穩(wěn)壓器技術(shù)領(lǐng)域 本發(fā)明涉及低壓降穩(wěn)壓器，特別是涉及集電電路芯片中的低壓降穩(wěn)壓器，尤其是涉及一種極低靜態(tài)電流的低壓降穩(wěn)壓器。
背景技術(shù)：
隨著半導(dǎo)體集成電路的發(fā)展，集成電路芯片所用工藝越來越先進(jìn)，該芯片內(nèi)部電路所需電源電壓與芯片的輸入電源電壓通常不一致，大部分情況下該芯片內(nèi)部電路所需電源電壓低于芯片的輸入電源電壓，這就需要在芯片內(nèi)部集成一低壓降穩(wěn)壓器，將芯片的輸入電源電壓轉(zhuǎn)換成內(nèi)部其他電路需要的電源電壓。此類低壓降穩(wěn)壓器在給其他電路提供電源的同時(shí)需要自身消耗比較少的電流，特別是在芯片電路的睡眠期，低壓降穩(wěn)壓器消耗的電流越低越好。現(xiàn)有技術(shù)低壓降穩(wěn)壓器在工作時(shí)出于穩(wěn)定性考慮，通常將其靜態(tài)電流設(shè)計(jì)比較大，通常在10 μ A以上，這么大的靜態(tài)電流使得該類低壓降穩(wěn)壓器在睡眠時(shí)不節(jié)能。為了達(dá)到節(jié)能的目的，有的低壓降穩(wěn)壓器采用一控制端來控制該低壓降穩(wěn)壓器的工作與關(guān)閉:芯片工作時(shí)通過低壓降穩(wěn)壓器的控制端將之開啟；芯片睡眠時(shí)將低壓降穩(wěn)壓器關(guān)閉。此類控制端由內(nèi)部數(shù)字電路控制，數(shù)字電路所用電源又由低壓降穩(wěn)壓器的輸出供給。當(dāng)該數(shù)字電路關(guān)閉低壓降穩(wěn)壓器后，低壓降穩(wěn)壓器就不能給該數(shù)字電路供電，數(shù)字電路沒有電源則不能喚醒低壓降穩(wěn)壓器，這樣低壓降穩(wěn)壓器在睡眠和喚醒狀態(tài)之間存在一自鎖機(jī)制，如何打破這一自鎖機(jī)制是一件很復(fù)雜的事情，需要為此設(shè)計(jì)很多控制電路，當(dāng)控制電路設(shè)計(jì)不好就會(huì)造成解鎖失??；而且低壓降穩(wěn)壓器關(guān)閉后，記憶在數(shù)字電路中的狀態(tài)均會(huì)丟失，喚醒后這些狀態(tài)又需要重新設(shè)定。使低壓降穩(wěn)壓器在睡眠時(shí)更節(jié)能的另一解決方案是，采用動(dòng)態(tài)電流反饋裝置來實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)低壓降穩(wěn)壓器的輸出電流，并根據(jù)輸出電流的大小來調(diào)節(jié)低壓降穩(wěn)壓器的偏置電流。這樣使低壓降穩(wěn)壓器在重負(fù)載情況下驅(qū)動(dòng)能力很強(qiáng)，在輕負(fù)載或睡眠時(shí)靜態(tài)電流極低。該解決方案的不足之處在于，由于動(dòng)態(tài)電流反饋裝置的加入，低壓降穩(wěn)壓器將增加一個(gè)正反饋的環(huán)路，使得低壓降穩(wěn)壓器容易出現(xiàn)不穩(wěn)定狀態(tài)，具體以圖1的一種該方法實(shí)施例為例說明如下:
低壓降穩(wěn)壓器包括第一運(yùn)放、第二運(yùn)放及PMOS管Ml所分別代表的輸入級(jí)、緩沖級(jí)和輸出級(jí)，其中反饋通路有兩條。一條是由電流反饋裝置組成的電流正反饋:對(duì)PMOS Ml的柵極電壓進(jìn)行采樣并將之轉(zhuǎn)換為電流輸出給第一運(yùn)放、第二運(yùn)放。另一條是由電阻Rl、R2組成的電壓負(fù)反饋，對(duì)低壓降穩(wěn)壓器的輸出電壓進(jìn)行采樣并按一定比例系數(shù)反饋至第一運(yùn)放的正輸入端。由于電流正反饋環(huán)路的存在，必須對(duì)所述低壓降穩(wěn)壓器進(jìn)行特殊處理來保持系統(tǒng)穩(wěn)定。圖1方案在輸入級(jí)的輸出端與輸出級(jí)的輸出端之間串接一個(gè)電阻R3和電容C2所組成的串聯(lián)支路，來起到穩(wěn)定性補(bǔ)償作用，一定程度上抑制了低壓降穩(wěn)壓器出現(xiàn)不穩(wěn)定的工作狀態(tài)，但要設(shè)計(jì)一個(gè)穩(wěn)定的該低壓降穩(wěn)壓器系統(tǒng)并以集成電路來實(shí)現(xiàn)還是非常困難的。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于避免上述現(xiàn)有技術(shù)的不足之處而提供一種極低靜態(tài)電流的低壓降穩(wěn)壓器，解決現(xiàn)有技術(shù)低功耗低壓降穩(wěn)壓器系統(tǒng)不穩(wěn)及設(shè)計(jì)難度大的問題。
為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的基本構(gòu)思為:采用動(dòng)態(tài)電流反饋裝置來降低低壓降穩(wěn)壓器的睡眠功耗是解決問題的方向，而保持系統(tǒng)穩(wěn)定的關(guān)鍵是讓系統(tǒng)保持負(fù)反饋，若有措施使低壓降穩(wěn)壓器的開環(huán)增益在OdB以上的頻段總是處于負(fù)反饋狀態(tài)，則可有效解決引入動(dòng)態(tài)電流反饋裝置所帶來的穩(wěn)定性問題；在動(dòng)態(tài)電流反饋裝置上安裝一低通濾波器來降低正反饋環(huán)路的主極點(diǎn)，同時(shí)電流反饋裝置的直流反饋電流不受低通濾波器的影響，無疑可以起到上述特定頻段內(nèi)讓系統(tǒng)保持負(fù)反饋的作用。作為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明構(gòu)思的技術(shù)方案是，提供一種極低靜態(tài)電流的低壓降穩(wěn)壓器，包括誤差放大電路、輸出電路、電壓反饋電路和電流反饋裝置；所述誤差放大電路將參考電壓Vref與來自所述電壓反饋電路的反饋電壓之差值放大送至所述輸出電路的輸入端，電壓反饋電路根據(jù)所述輸出電路的輸出電壓Vwt來產(chǎn)生所述反饋電壓往所述誤差放大電路，且所述誤差放大電路、輸出電路和電壓反饋電路共同組成一個(gè)負(fù)反饋環(huán)路，使所述輸出電壓Vwt保持穩(wěn)定；所述電流反饋裝置的輸入端連接所述輸出電路的輸入端，將該輸出電路的輸入端電壓之變化轉(zhuǎn)換成送往所述誤差放大電路的反饋電流之變化，且所述誤差放大電路和電流反饋裝置共同組成一個(gè)正反饋環(huán)路，使該誤差放大電路的偏置電流隨所述低壓降穩(wěn)壓器的負(fù)載變重而增大，隨負(fù)載變輕而減?。贿€包括為該低壓降穩(wěn)壓器提供偏置電流的偏置電流源；尤其是，還包括低通濾波器，附加在所述電流反饋裝置上，用來降低所述正反饋環(huán)路的主極點(diǎn)。進(jìn)一步地，上述方案中，所述輸出電路和電流反饋裝置均采用具有極低靜態(tài)電流的場(chǎng)效應(yīng)晶體管，所述誤差放大電路包括運(yùn)算放大器。電流反饋裝置包括電壓/電流轉(zhuǎn)換器和電流鏡，所述電壓/電流轉(zhuǎn)換器的輸入端連接所述輸出電路的輸入端，電壓/電流轉(zhuǎn)換器的輸出端輸出轉(zhuǎn)換電流往電流鏡的輸入端，經(jīng)電流鏡復(fù)制輸出送往誤差放大電路的所述反饋電流。具體地說，上述方案中，電流反饋裝置包括一對(duì)互補(bǔ)的場(chǎng)效應(yīng)晶體管，即P型MOS場(chǎng)效應(yīng)晶體管M2和N型MOS場(chǎng)效應(yīng)晶體管M3，場(chǎng)效應(yīng)晶體管M2的源極電連接該低壓降穩(wěn)壓器的輸入電源Vin，漏極連接場(chǎng)效應(yīng)晶體管M3的漏極及柵極，場(chǎng)效應(yīng)晶體管M3的源極接地；所述電壓/電流轉(zhuǎn)換器包括P型`MOS場(chǎng)效應(yīng)晶體管M2，該電壓/電流轉(zhuǎn)換器的輸入端即該晶體管M2的柵極，該電壓/電流轉(zhuǎn)換器的輸出端即該晶體管M2的漏極；所述電流鏡包括所述N型MOS場(chǎng)效應(yīng)晶體管M3，還包括至少一個(gè)N型MOS場(chǎng)效應(yīng)晶體管M4，該晶體管M4的源極接地，柵極電連接所述晶體管M3的柵極來組成鏡像裝置，以將來自晶體管M2漏極的輸入電流按比例分配給晶體管M3和M4，進(jìn)而在晶體管M4的漏極產(chǎn)生所述反饋電流。偏置電流源接在所述輸入電源Vin和所述P型MOS場(chǎng)效應(yīng)晶體管M2的漏極之間，為該低壓降穩(wěn)壓器提供偏置電流。晶體管M4的柵極通過低通濾波器來電連接所述晶體管M3的柵極。所述低通濾波器為一階低通濾波器，包括連接在晶體管M4和晶體管M3之間的電阻R5，還包括連接在晶體管M4的柵極和地之間的電容C3。上述方案中，設(shè)計(jì)使所述正反饋環(huán)路的主極點(diǎn)頻率小于或接近于所述負(fù)反饋環(huán)路
的主極點(diǎn)頻率，且所述負(fù)反饋環(huán)路的開環(huán)直流增益遠(yuǎn)大于所述正反饋環(huán)路的的開環(huán)直流增.、/■
Mo采用本發(fā)明，降低了低壓穩(wěn)壓器的集成設(shè)計(jì)難度，提高低壓穩(wěn)壓器的穩(wěn)定性，并可以通過優(yōu)選實(shí)施例減小芯片面積。


圖1現(xiàn)有極低靜態(tài)電流的低壓降穩(wěn)壓器的一種電路結(jié)構(gòu) 圖2為本發(fā)明極低靜態(tài)電流的低壓降穩(wěn)壓器的邏輯結(jié)構(gòu)示意 圖3為本發(fā)明低壓降穩(wěn)壓器之優(yōu)選實(shí)施例的電路結(jié)構(gòu) 圖4為圖3電路在頻域的波特圖意 圖5為圖3中電流反饋裝置的一種具體實(shí)施電路 圖6為圖3中低通濾波器的一種具體實(shí)施電路 圖7為圖6低通濾波器的一種等效實(shí)施電路圖。
具體實(shí)施方式
下面，結(jié)合附圖所示之最佳實(shí)施例進(jìn)一步闡述本發(fā)明。圖2示意了本發(fā)明極低靜態(tài)電流的低壓降穩(wěn)壓器的電路邏輯結(jié)構(gòu)，該低壓降穩(wěn)壓器實(shí)現(xiàn)把輸入電源Vin降壓為輸出電壓Vwt的功能，包括誤差放大電路、輸出電路、電壓反饋電路和電流反饋裝置。所述誤差放大電路將參考電壓VMf與來自所述電壓反饋電路的反饋電壓之差值放大送至所述輸出電路的輸入端，電壓反饋電路根據(jù)所述輸出電路的輸出電壓Vwt來產(chǎn)生所述反饋電壓往所述誤差放大電路，且所述誤差放大電路、輸出電路和電壓反饋電路共同組成一個(gè)負(fù)反饋環(huán)路，使所述輸出電壓Vwt保持穩(wěn)定。所述電流反饋裝置的輸入端連接所述輸出電路的輸入端，將該輸出電路的輸入端電壓之變化轉(zhuǎn)換成送往所述誤差放大電路的反饋電流之變化，且所述誤差放大電路和電流反饋裝置共同組成一個(gè)正反饋環(huán)路，使該誤差放大電路的偏置電流隨所述低壓降穩(wěn)壓器的負(fù)載變重而增大，以提高誤差放大電路的響應(yīng)速度，及使該誤差放大電路的偏置電流隨負(fù)載變輕而減小，進(jìn)而使低壓降穩(wěn)壓器的消耗處于靜態(tài)極低電流(可以達(dá)到I μ A的數(shù)量級(jí)或低于I μ Α)狀態(tài)。該低壓降穩(wěn)壓器還包括為該低壓降穩(wěn)壓器提供偏置電流的偏置電流源，因?yàn)楝F(xiàn)有技術(shù)中偏置電流源在低壓降穩(wěn)壓器內(nèi)有多種接入方式可以提供借鑒及使用，圖2中對(duì)該偏置電流源的連接不作限制。為了提高低壓降穩(wěn)壓器性能的穩(wěn)定性，本發(fā)明在電流反饋裝置上附加一個(gè)低通濾波器，用來降低所述正反饋環(huán)路的主極點(diǎn)。圖3示意了圖2的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的電路結(jié)構(gòu)。誤差放大電路以但不限于運(yùn)放Ul為例來實(shí)施，將運(yùn)放Ul的負(fù)輸入端接參考電源Vref，正輸入端通過線網(wǎng)nl2接由分壓電阻Rl、R2組成的電壓反饋電路的輸出，該正輸入端與負(fù)輸入端的電壓差值被同向放大而得到一個(gè)誤差校正電壓。輸出電路以但不限于晶體管Ml (例如采用PMOS場(chǎng)效應(yīng)晶體管)為例來實(shí)施，將所述誤差校正電壓輸入往該晶體管Ml的柵極；該晶體管Ml的源極接電源Vindf極輸出低壓降穩(wěn)壓器的輸出電壓Vout。一般集成電路設(shè)計(jì)中可以將該輸出功率晶體管Ml的尺寸設(shè)計(jì)得比較大來增強(qiáng)穩(wěn)壓器的驅(qū)動(dòng)能力，使得無論負(fù)載為重負(fù)載(負(fù)載電阻RL阻值小)還是輕負(fù)載(負(fù)載電阻RL阻值大)，輸出電壓Vout均保持基本恒定。分壓電阻R1、R2所組成的電壓反饋電路將輸出電壓Vout按預(yù)定比例經(jīng)線網(wǎng)nl2反饋至運(yùn)放Ul的正輸入端，因該線網(wǎng)nl2的電壓變化與運(yùn)放Ul的輸出電壓變化同相，而運(yùn)放Ul的輸出電壓變化與輸出電壓Vout的變化為反向關(guān)系，故該電壓反饋電路為低壓降穩(wěn)壓器提供一個(gè)負(fù)反饋環(huán)路，來實(shí)時(shí)校正其輸出電壓Vout，以使得輸出電壓Vout相對(duì)于參考電壓Vref能保持一個(gè)恒定的比例關(guān)系。電流反饋裝置通過線網(wǎng)nil對(duì)輸出功率晶體管Ml的柵極電壓進(jìn)行采樣，并將其轉(zhuǎn)換為電流輸出至運(yùn)放Ul的地端，為該運(yùn)放Ul提供偏置電流。當(dāng)?shù)蛪航捣€(wěn)壓器的負(fù)載變重時(shí)，輸出電壓Vout會(huì)略變低，通過電壓負(fù)反饋環(huán)路使得功率晶體管Ml的柵極電壓變低，同時(shí)功率晶體管Ml的輸出電流增大來抵制輸出電壓Vout變低。因功率晶體管Ml的柵極電壓變低，電流反饋裝置的輸出電流變大，從而通過提高運(yùn)放Ul的偏置電流來提高該運(yùn)放的響應(yīng)速度，整個(gè)穩(wěn)壓器系統(tǒng)的響應(yīng)速度也隨之增加。反之，當(dāng)?shù)蛪航捣€(wěn)壓器的負(fù)載變輕時(shí)，功率晶體管Ml的柵極電壓變高，電流反饋裝置的輸出電流變小，運(yùn)放Ul的偏置電流也相應(yīng)減小，整個(gè)穩(wěn)壓器系統(tǒng)消耗的靜態(tài)電流也就變小。這樣，由于電流反饋裝置的加入，低壓降穩(wěn)壓器實(shí)現(xiàn)了在重負(fù)載時(shí)響應(yīng)速度快，在輕負(fù)載時(shí)靜態(tài)電流低，且無需增加控制端口，既節(jié)能又聞效。不同于圖1中的電流源接入方式，本優(yōu)選實(shí)施例中偏置電流源13的正端接電壓源Vin，負(fù)端通過線網(wǎng)nl3連接至電流反饋裝置和低通濾波器，給電流反饋裝置提供最基本的偏置電流，進(jìn)而通過電流反饋裝置給運(yùn)放Ul提供偏置電流，確保運(yùn)放Ul在低壓降穩(wěn)壓器處于輕負(fù)載或睡眠時(shí)仍能工作。該電流源接入方式比采用圖1的接入方式具有更好的工作效率。低通濾波器的輸入端Va通過線網(wǎng)nl3連接至電流反饋裝置的Va端，輸出端Vb連接至電流反饋裝置的Vb端，其目的是調(diào)節(jié)由運(yùn)放I和電流反饋裝置組成的正反饋環(huán)路I的主極點(diǎn)位置，使得第一環(huán)路(正反饋環(huán)路)的主極點(diǎn)落在電流反饋裝置的端口 Vb處，稱該處的極點(diǎn)為Px，極點(diǎn)Px的頻率比較低，與由運(yùn)放U1、輸出功率晶體管Ml和電壓反饋電路組成的第二環(huán)路(電壓負(fù)反饋環(huán)路)的零極點(diǎn)相比，極點(diǎn)Px的頻率在第二環(huán)路的主極點(diǎn)Pl的頻率附近或小于主極點(diǎn)Pl的頻率，這樣只要系統(tǒng)的負(fù)反饋環(huán)路的開環(huán)直流增益大于正反饋環(huán)路的開環(huán)直流增益，同時(shí)負(fù)反饋環(huán)路保持穩(wěn)定，系統(tǒng)在OdB以上的頻段就恒為負(fù)反饋，同時(shí)系統(tǒng)也是穩(wěn)定的。輸出電壓穩(wěn)定電路以及負(fù)載由電阻Resr、電容Cl和負(fù)載電阻RL組成，電阻Resr為電容Cl的等效串聯(lián)電阻，該電阻Resr的一端接低壓降穩(wěn)壓器的輸出端Vout，另一端接電容Cl，電容Cl的另一端則接地，電阻Resr和電容Cl 一起構(gòu)成穩(wěn)定性補(bǔ)償電路，使得低壓降穩(wěn)壓器的負(fù)反饋環(huán)路的主極點(diǎn)Pl落在輸出端Vout，同時(shí)Cl又為負(fù)載電阻RL的瞬時(shí)變化提供峰值電流。圖4示意了圖3實(shí)施例在頻域的波特圖，分別示出了圖3中第一環(huán)路、第二環(huán)路和整個(gè)低壓降穩(wěn)壓器的零極點(diǎn)曲線。第一環(huán)路有兩個(gè)主要極點(diǎn)Px和Pa，位于高頻段的其它極點(diǎn)對(duì)第一環(huán)路的影響可以忽略不計(jì)。主極點(diǎn)Px位于圖3中電流反饋裝置的環(huán)節(jié)Vb，次主極點(diǎn)Pa位于圖3中運(yùn)放Ul的輸出端，由于環(huán)路I的開環(huán)增益在頻率達(dá)到次主極點(diǎn)Pa的位置時(shí)已經(jīng)大大小于OdB，所以次主極點(diǎn)Pa不影響環(huán)路I的穩(wěn)定性。第二環(huán)路也有兩個(gè)主要極點(diǎn)Pl和P2，其它極點(diǎn)位于高頻段，對(duì)第二環(huán)路的影響可以忽略不計(jì)。主極點(diǎn)位于圖2中低壓降穩(wěn)壓器的輸出端Vout，次主極點(diǎn)P2位于圖2中運(yùn)放I的輸出端，由于第二環(huán)路的開環(huán)增益在頻率達(dá)到次主極點(diǎn)P2的位置時(shí)已經(jīng)小于OdB，所以第二環(huán)路至少有45°的相位裕度?；诘蛪航捣€(wěn)壓器的系統(tǒng)頻率特性是由第一環(huán)路和第二環(huán)路的頻率特性疊加而成，開環(huán)增益是由第一環(huán)路和第二環(huán)路2的開環(huán)增益疊加而成，若因此將第一環(huán)路的主極點(diǎn)Px的頻率設(shè)計(jì)在第二環(huán)路的主極點(diǎn)Pl的頻率附近或小于主極點(diǎn)Pl的頻率，同時(shí)第二環(huán)路的開環(huán)直流增益遠(yuǎn)大(例如十倍或十倍以上)于第一環(huán)路的開環(huán)直流增益，這樣如圖4所示，整個(gè)系統(tǒng)環(huán)路的零極點(diǎn)曲線將由第二環(huán)路起決定性作用，系統(tǒng)的穩(wěn)定性基本由第二環(huán)路的穩(wěn)定性決定，系統(tǒng)的開環(huán)增益由第二環(huán)路的開環(huán)增益主導(dǎo)，系統(tǒng)在OdB以上的頻段就可保持負(fù)反饋而保持穩(wěn)定。這樣，設(shè)計(jì)系統(tǒng)的穩(wěn)定性時(shí)可以化雙環(huán)路系統(tǒng)為單環(huán)路系統(tǒng)，使設(shè)計(jì)變得間單很多。電流反饋裝置可以包括電壓/電流轉(zhuǎn)換器和電流鏡，所述電壓/電流轉(zhuǎn)換器的輸入端連接所述輸出電路的輸入端，電壓/電流轉(zhuǎn)換器的輸出端輸出轉(zhuǎn)換電流往電流鏡的輸入端，經(jīng)電流鏡復(fù)制輸出送往誤差放大電路的所述反饋電流。圖5為圖2或圖3中電流反饋裝置的一種具體實(shí)施電路圖。以該圖5來說，電流反饋裝置包括一對(duì)互補(bǔ)的場(chǎng)效應(yīng)晶體管，即P型MOS場(chǎng)效應(yīng)晶體管M2和N型MOS場(chǎng)效應(yīng)晶體管M3，場(chǎng)效應(yīng)晶體管M2的源極電連接該低壓降穩(wěn)壓器的輸入電源Vin，漏極連接場(chǎng)效應(yīng)晶體管M3的漏極及柵極，場(chǎng)效應(yīng)晶體管M3的源極接地；則所述電壓/電流轉(zhuǎn)換器主要由P型MOS場(chǎng)效應(yīng)晶體管M2構(gòu)成，該電壓/電流轉(zhuǎn)換器的輸入端即該晶體管M2的柵極，該電壓/電流轉(zhuǎn)換器的輸出端即該晶體管M2的漏極，該柵極和漏極分別內(nèi)連接于電流反饋裝置的端口 VI和Va。場(chǎng)效應(yīng)晶體管M2的源極通過限流電阻R4 (充當(dāng)限流裝置)而電連接所述輸入電源Vin，在PMOS管M2的漏極電流比較小時(shí)，電阻R4幾乎不起作用，可以當(dāng)作導(dǎo)線將其忽略，此時(shí)PMOS管M2的漏極電流由其跨導(dǎo)gm2決定，漏極電流Id2 ^ gm2*Vgs2，Vgs2為PMOS管M2的柵源電壓差；在PMOS管M2的漏極電流比較大時(shí)，電阻R4起到負(fù)反饋的作用，限制PMOS管M2的漏極電流的增長(zhǎng)，此時(shí)PMOS管M2的漏極電流由其跨導(dǎo)Gm2決定，Gm2的公式為:
權(quán)利要求
1.一種極低靜態(tài)電流的低壓降穩(wěn)壓器，包括誤差放大電路、輸出電路、電壓反饋電路和電流反饋裝置；所述誤差放大電路將參考電壓Vm與來自所述電壓反饋電路的反饋電壓之差值放大送至所述輸出電路的輸入端，電壓反饋電路根據(jù)所述輸出電路的輸出電壓Vwt來產(chǎn)生所述反饋電壓往所述誤差放大電路，且所述誤差放大電路、輸出電路和電壓反饋電路共同組成一個(gè)負(fù)反饋環(huán)路，使所述輸出電壓Vwt保持穩(wěn)定；所述電流反饋裝置的輸入端連接所述輸出電路的輸入端，將該輸出電路的輸入端電壓之變化轉(zhuǎn)換成送往所述誤差放大電路的反饋電流之變化，且所述誤差放大電路和電流反饋裝置共同組成一個(gè)正反饋環(huán)路，使該誤差放大電路的偏置電流隨所述低壓降穩(wěn)壓器的負(fù)載變重而增大，隨負(fù)載變輕而減小；還包括為該低壓降穩(wěn)壓器提供偏置電流的偏置電流源；其特征在于: 還包括低通濾波器，附加在所述電流反饋裝置上，用來降低所述正反饋環(huán)路的主極點(diǎn)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述極低靜態(tài)電流的低壓降穩(wěn)壓器，其特征在于: 所述輸出電路和電流反饋裝置均采用場(chǎng)效應(yīng)晶體管。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述極低靜態(tài)電流的低壓降穩(wěn)壓器，其特征在于: 還包括緩沖電路，該緩沖電路串聯(lián)在所述誤差放大電路和輸出電路之間，將所述誤差放大電路輸出的電壓進(jìn)行平移或/和跟隨處理后送至輸出電路的輸入端；所述電流反饋裝置還輸出第二反饋電流往該緩沖電路，使該緩沖電路的偏置電流隨所述低壓降穩(wěn)壓器的負(fù)載變重而增大，隨負(fù)載變輕而減小。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述極低靜態(tài)電流的低壓降穩(wěn)壓器，其特征在于 所述誤差放大電路包括運(yùn)算放大器。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述極低靜態(tài)電流的低壓降穩(wěn)壓器，其特征在于: 電流反饋裝置包括電壓/電流轉(zhuǎn)換器和電流鏡，所述電壓/電流轉(zhuǎn)換器的輸入端連接所述輸出電路的輸入端，電壓/電流轉(zhuǎn)換器的輸出端輸出轉(zhuǎn)換電流往電流鏡的輸入端，經(jīng)電流鏡復(fù)制輸出送往誤差放大電路的所述反饋電流。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述極低靜態(tài)電流的低壓降穩(wěn)壓器，其特征在于: 電流反饋裝置包括一對(duì)互補(bǔ)的場(chǎng)效應(yīng)晶體管，即P型MOS場(chǎng)效應(yīng)晶體管M2和N型MOS場(chǎng)效應(yīng)晶體管M3，場(chǎng)效應(yīng)晶體管M2的源極電連接該低壓降穩(wěn)壓器的輸入電源Vin，漏極連接場(chǎng)效應(yīng)晶體管M3的漏極及柵極，場(chǎng)效應(yīng)晶體管M3的源極接地； 所述電壓/電流轉(zhuǎn)換器包括P型MOS場(chǎng)效應(yīng)晶體管M2，該電壓/電流轉(zhuǎn)換器的輸入端即該晶體管M2的柵極，該電壓/電流轉(zhuǎn)換器的輸出端即該晶體管M2的漏極； 所述電流鏡包括所述N型MOS場(chǎng)效應(yīng)晶體管M3，還包括至少一個(gè)N型MOS場(chǎng)效應(yīng)晶體管M4，該晶體管M4的源極接地，柵極電連接所述晶體管M3的柵極來組成鏡像裝置，以將來自晶體管M2漏極的輸入電流按比例分配給晶體管M3和M4，進(jìn)而在晶體管M4的漏極產(chǎn)生所述反饋電流。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述極低靜態(tài)電流的低壓降穩(wěn)壓器，其特征在于: 偏置電流源接在所述輸入電源Vin和所述P型MOS場(chǎng)效應(yīng)晶體管M2的漏極之間，為該低壓降穩(wěn)壓器提供偏置電流。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述極低靜態(tài)電流的低壓降穩(wěn)壓器，其特征在于: 該低壓降穩(wěn)壓器采用半導(dǎo)體集成電路，所述按比例分配的分配比例取決于該半導(dǎo)體集成電路所集成的NMOS場(chǎng)效應(yīng)晶體管M4與M3的尺寸比例。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述極低靜態(tài)電流的低壓降穩(wěn)壓器，其特征在于: 所述電流反饋裝置還包括限流電阻R4，場(chǎng)效應(yīng)晶體管M2的源極通過該限流電阻R4而電連接所述輸入電源VIN。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述極低靜態(tài)電流的低壓降穩(wěn)壓器，其特征在于: 晶體管M4的柵極通過低通濾波器來電連接所述晶體管M3的柵極。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述極低靜態(tài)電流的低壓降穩(wěn)壓器，其特征在于: 所述低通濾波器為一階低通濾波器，包括連接在晶體管M4和晶體管M3之間的電阻R5，還包括連接在晶體管M4的柵極和地之間的電容C3。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述極低靜態(tài)電流的低壓降穩(wěn)壓器，其特征在于: 設(shè)計(jì)使所述正反饋環(huán)路的主極點(diǎn)頻率小于或接近于所述負(fù)反饋環(huán)路的主極點(diǎn)頻率，且所述負(fù)反饋環(huán)路 的開環(huán)直流增益遠(yuǎn)大于所述正反饋環(huán)路的的開環(huán)直流增益。
全文摘要
一種極低靜態(tài)電流的低壓降穩(wěn)壓器，包括誤差放大電路、輸出電路、電壓反饋電路、電流反饋裝置和偏置電流源，所述誤差放大電路、輸出電路和電壓反饋電路共同組成一個(gè)負(fù)反饋環(huán)路，使所述輸出電壓Vout保持穩(wěn)定；所述誤差放大電路和電流反饋裝置共同組成一個(gè)正反饋環(huán)路，使該誤差放大電路的偏置電流隨所述低壓降穩(wěn)壓器的負(fù)載變重而增大，隨負(fù)載變輕而減??；尤其是，還包括低通濾波器，附加在所述電流反饋裝置上，用來降低所述正反饋環(huán)路的主極點(diǎn)。采用本發(fā)明的低壓穩(wěn)壓器穩(wěn)定而高效節(jié)能，同時(shí)集成設(shè)計(jì)難度較低。
文檔編號(hào)G05F1/56GK103149962SQ20111040142
公開日2013年6月12日 申請(qǐng)日期2011年12月7日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月7日
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