[发明专利]一种新型低压差线性稳压器

说明书

技术领域

本发明涉及一种低功率无线通信系统的电源管理装置，尤其涉及一种结合了高输出电流与超低能耗的低压差线性稳压器的电路结构设计，属于集成电路设计领域。

背景技术

在低功率无线通信系统的电源管理中，低压差线性稳压器（Low dropout regulator，以下便以其简写LDO简称）是一种常见常用的电路装置。如图1所示，是典型LDO电路在传统低功率无线系统中的应用连接示意图。在图示的常规应用电路结构中，特别是在低功率无线通信系统中，系统级LDO电路在90%的时间内处于待机模式，以等待接收或调制数据。在待机模式下的所有数字模块都必须为电源开路状态，以等待数字接口接收来自于MCU的指令或数据，其中数字接口的形式可包括I²C或SPI。而LDO电路则通常用于从外部电池（锂电池或AA电池）向数字接口提供电压。为实现超低功率的无线通信系统，该LDO电路自身必须工作于低功耗状态。然而，在传统的实施过程中，该LDO电路需要向数字电路、时钟电路和射频电路提供相对高的电流（10mA～100mA）和低噪声的调制电压。对于典型LDO电路来说满足两个极端要求是一个重大的挑战。

而典型LDO电路的模块架构如图2所述，可见该典型LDO电路包含用于提供参考电压Vref的带隙基准电路，用于将反馈电压向参考电压Vref等值转化的运算放大器A0，用于将输出电压Vout分隔成为反馈电压的串联电阻R1和电阻R2，以及用于补偿使反馈信号匹配不同输出阻抗的串联电容Cc和电阻Rc，其中带隙基准电路所提供的参考电压Vref取决于环境温度及电源电压，反馈信号取自电阻R1和电阻R2之间，且与带隙基准电路的参考电压Vref一并接入运算放大器A0，运算放大器A0的输出连至场效应管M0的栅极，所述串联电容Cc和电阻Rc相接于场效应管M0的栅极于漏极之间，该场效应管的漏极为电性LDO电路的Vout端如果忽略放大器的增益误差，可以得到输出电压：

。

为了实现在无线通信系统中的低噪声输出Vout，系统电路中的所有设备均必须工作于一个良好的操作条件。因此，典型LDO电路所消耗的电流范围便介于50μA～1mA。可见该典型LDO电路不可能被使用在超低功耗的状态下。

发明内容

鉴于上述现有技术典型LDO电路存在的缺陷，本发明的目的是提出一种新型低压差线性稳压器，实现LDO电路在待机状态下超低功耗和在运作状态下较大电流输出的兼具性能。

本发明的上述目的，将通过以下技术方案得以实现：

一种新型低压差线性稳压器，基于典型LDO电路构建，其特征在于：所述低压差线性稳压器包含由场效应管M1～M8、电容C0、开关S0、开关S1以及设于典型LDO电路电阻R2与接地端之间的开关S2构成的调制模块，所述调制模块中，场效应管M1的源极、开关S1的一端、场效应管M2的源极、场效应管M4的漏极、场效应管M3的源极与场效应管M0的源极连至典型LDO电路的Vdd端；场效应管M1的漏极、场效应管M4的栅极与场效应管M0的漏极连至典型LDO电路的Vout端；场效应管M1的栅极、开关S1的另一端、场效应管M2的漏极、电容C0的一端与场效应管M5的漏极和栅极相接；场效应管M5的源极与场效应管M6的源极相接；场效应管M4的源极通过开关S0与场效应管M7的漏极和栅极、场效应管M8的栅极相接；场效应管M3的栅极和漏极与场效应管M2的栅极、场效应管M8的漏极相接；且电容C0的另一端、场效应管M6的栅极和漏极、场效应管M7和场效应管M8的源极均接地。

进一步地，所述场效应管M0～M3与场效应管M6为PMOS管；且所述场效应管M4、M5、M7、M8为NMOS管。

进一步地，所述典型LDO电路包含用于提供参考电压Vref的带隙基准电路，用于将反馈电压向参考电压Vref等值转化的运算放大器A0，用于将输出电压Vout分隔成为反馈电压的串联电阻R1和电阻R2，以及用于补偿使反馈信号匹配不同输出阻抗的串联电容Cc和电阻Rc，其中反馈信号取自电阻R1和电阻R2之间，且与带隙基准电路的参考电压Vref一并接入运算放大器A0，运算放大器A0的输出连至场效应管M0的栅极，所述串联电容Cc和电阻Rc相接于场效应管M0的栅极于漏极之间，所述场效应管的漏极为电性LDO电路的Vout端。