[发明专利]一种低压快速瞬态响应的片上LDO

说明书

一种低压快速瞬态响应的片上LDO，属于电源管理技术领域。功率管的栅极接输出级的输出端，其漏极通过第一反馈电阻和第二反馈电阻的串联结构后接地；误差放大器的同相输入端连接第一反馈电阻和第二反馈电阻的串联点，其反相输入端连接基准电压，其第一输出端连接所述输出级的第一输入端，其第二输出端连接所述输出级的第二输入端；密勒电容和调零电阻串联，调零电阻的另一端连接功率管的栅极，密勒电容的另一端连接功率管的漏极；负载电容接在功率管的漏极和地之间；其中误差放大器引入基于反相器的轨到轨输入运算放大器实现了低输入电压的目的，引入STCB结构和高通耦合结构实现了片上LDO的快速瞬态响应，且本发明无需外加偏置网络，能够实现自启动。

技术领域

本发明属于电源管理技术领域，具体的说涉及一种低压快速瞬态响应的片上低压差线性稳压器LDO。

背景技术

随着手机、掌上电脑等电子产品及集成电路系统的高速发展，电源管理芯片在集成电路领域展现出越来越为重要的作用。低压差线性稳压器(Low Dropout Regulator，简称LDO)作为直流电源管理芯片的一员，具有低成本、低噪声、高精度以及外围电路简单等特点，被广泛地应用到各类电子产品中。与传统的输出带负载大电容的LDO相比，片上LDO更易于集成。然而，由于其输出电容较小，在负载切换时输出电压的下冲相较传统负载大电容的LDO会显著增大，瞬态下难以作为稳定电源供电。因此，如何优化LDO的瞬态响应性能，日益成为电源管理领域研究中的热门课题。

而随着移动设备，尤其是可穿戴产品的小型化，通常只能用小体积的电池维持设备几天的待机时间，为了节省功耗，延长待机时间，可穿戴产品的工作电压越来越低，然而低的电源电压给LDO的设计带来了新的挑战。

Cap-less(无电容型)LDO中常用到的传统跨导放大器OTA输入级如图1所示。其共模输入范围可以用式(1)表示：

V_gs,c1-|V_THP|≤V_in≤V_DD-V_ov,c5-V_sg,c3 (1)

当工作在低电源电压下，例如电源电压V_DD＝2.2V时，取∣V_TH∣＝0.7V，V_OV＝0.2V，V_gs＝0.9V，得到0.2V≤V_in≤1.1V，可以看出，在低压下经典跨导放大器OTA输入级的共模输入范围严重受限，无法满足低电源电压的需求。

反相器结构简单，能够在低电源电压(V_DD＝V_gsp+V_gsn)下工作，而且能够实现推挽输出，对LDO非常适用。但当用来处理模拟信号时，它的输入范围只有V_IR＝V_DD-V_thp-V_thn，电压增益为A_v＝(g_mp+g_mn)(r_op||r_on)，太小的输入范围和太高的增益导致普通的反相器无法直接用于LDO的输入级对反馈信号进行正常放大。