[实用新型]简单有效的瞬态增强型LDO电路

说明书

本实用新型提供了简单有效的瞬态增强型LDO电路，所述LDO电路包括误差放大器、负载电容、功率管、第一电阻、第二电阻、第三电阻和第一开关，第一开关一端接输出端Vout，第一开关的另一端接第三电阻，第三电阻的另一端连接地；其中，外部参考电压Vref接入误差放大器的输入端，误差放大器的另一个输入端连接第一电阻与第二电阻相连节点；本实用新型的瞬态增强型LDO电路，由于采用了上述新增一电阻连接新增一开关的结构，所获得的有益效果是，新增一电阻为了给功率管偏置一个基础负载电流，新增一电阻的大小根据功率管的尺寸来定，让流过新增一电阻的电流保证功率管在外部最小负载电流时仍然工作在临界饱和区，以达到提高LDO电路瞬态响应速度的目的。同时，当所述LDO电路处在休眠模式时，新增一开关断开，新增一电阻上没有电流流过，满足芯片休眠小功耗的需求。

技术领域

本实用新型属于集成电路设计技术领域， 涉及简单有效的瞬态增强型LDO电路。

背景技术

现今，消费类电子产品越来越成为人们生活的必需品。而这类电子产品例如sim卡，银行卡，UJKey等都离不开电源管理电路，电源管理电路性能的好坏，往往决定了电子产品的寿命和性能。电源管理芯片将各种外部电源（电池，市电）经过变化之后为电子产品提供稳定可靠的电压。除了稳定可靠的基本要求外，现代电子产品对电源芯片提出了更多的要求，例如：低功耗，面积小，高效率，速度快，高电源抑制比等等。

LDO（Low Dropout Regulator，线性稳压器）电路，LDO电路是电源管理芯片之一，因为它面积小，应用简单，因此越来越广泛的应用在便携式消费类电子产品中。从基本原理来说，LDO电路是根据负载的变化情况来调节自身的输出电阻，从而保证输出端的电压恒定不变。

由于现今市场竞争非常激烈，SIM卡，银行卡，UKey等产品对LDO电路提出了更高的要求。要设计满足系统要求的LDO电路，需要考虑各项指标的折衷关系。例如：所设计的LDO电路要功耗小，面积小，具有足够的负载能力，良好的稳定性和快速的瞬态响应等。

常用LDO电路结构，如图1所示，主要有参考电压Vref，误差放大器Ae，调整功率管MP1，以及采样电阻R1和采样电阻R2组成。实际芯片中一般还有过压过温保护电路，输出端与地之间接稳压电容C1，Iload是负载电流。

常用LDO电路通过电阻反馈网络构成一个负反馈闭环系统。当LDO电路输出端电压增大时，通过电阻反馈网络提供反馈信号，误差放大器同向输入端电压上升，并通过和误差放大器反向输入端的基准电压进行比较，调整误差放大器的输出信号，增大功率管的栅电压，降低LDO电路的输出电压；反之，当LDO电路输出端电压下降时，通过电阻反馈网络提供反馈信号，误差放大器同向输入端电压下降，并通过跟误差放大器反向输入端的基准电压进行比较，调整误差放大器的输出信号，减小功率管的栅电压，抬高LDO电路的输出电压。LDO电路的稳定输出电压Vout的为：Vout=（1+R1/R2）Vref。

常用LDO电路的传统指标中，最重要的指标是输出电压的稳定程度、电压精度、负载调整率和电压调整率，而现代电子产品还要求LDO电路具有尽可能高的瞬态响应速度。

如图2所示，为常用的LDO电路瞬态响应波形示意图。当常用的LDO电路输出端赋予一个负载电流从最小（例如1uA）阶跃到最大输出电流，输出电压的瞬态响应依次是：输出电压瞬态下降Vdip，输出电压稳定恢复，输出电压恒定。

当负载电流从很小阶跃到最大值时，负载突然需要从LDO电路抽取大量电流，如果LDO电路提供的电流不足以维持负载电流时，输出电压将被拉低产生一个下冲Vdip。因为在负载为1uA这种量级的小电流时，尺寸非常大的功率管不再工作在饱和区，而是工作在亚阈值区，速度慢，加上功率管栅极的大电容，环路的相应速度也较慢，压摆率较低，功率管的栅极电压未能及时响应，负载电流主要由输出端的电容放电提供。通常当输出电压瞬态下降Vdip超过输出电压的10%时，会导致LDO电路输出的电压太低，引发系统复位。