一種低功耗的低壓差線性穩壓器的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于線性穩壓器技術領域，具體涉及一種低功耗的低壓差線性穩壓器。
【背景技術】
[0002]低壓差線性穩壓器LD0具有結構簡單、低噪聲等突出優點，在各種產品中有著廣泛的應用。傳統的LD0自限流輸出電路結構雖然解決了輸出電壓過沖，以及過沖之后會導致被擊穿的問題。但是自限流電路會增加LD0的壓降，導致穩壓器的功耗增加。
【發明內容】
[0003]本發明的目的是提供一種低功耗的低壓差線性穩壓器，解決了現有技術中存在的低壓差線性穩壓器的壓降高、功耗高的問題。
[0004]本發明所采用的技術方案是，一種低功耗的低壓差線性穩壓器，包括正極連接參考電源的誤差放大器，誤差放大器的輸出端與M0S的柵極連接，M0S的漏極與限流裝置連接，M0S的源極與反饋電阻連接，反饋電阻與誤差放大器的負極連接。
[0005]本發明的特點還在于，
[0006]其中限流裝置包括判定裝置，判定裝置與第一電流鏡連接，第一電流鏡與電流采樣裝置連接，第一電流鏡與電流采樣裝置之間還連接有反饋裝置，電流采樣裝置與反饋裝置之間連接有第二電流鏡。
[0007]其中第一電流鏡與M0S的漏極連接。
[0008]其中M0S的源極還連接輸出裝置。
[0009]其中第一電流鏡包括第一 M0S管和第一基準電源流，且第一 M0S管為飽和運行模式或三極管運行模式。
[0010]其中飽和運行模式，具體為第一 M0S管的源極和柵極的電壓差大于第一 M0S管的閥值電壓，且第一 M0S管的源極和漏極的電壓差大于第一 M0S管的源極和柵極的電壓差。
[0011]其中三極管運行模式，具體為第一 M0S管的源極和柵極的電壓差大于第一 M0S管的閥值電壓，且第一 M0S管的源極和漏極電壓差小于第一 M0S管的源極和柵極的電壓差。
[0012]其中三極管運行模式中第一電流鏡(8)的最大輸出電流是飽和運行模式中第一電流鏡(8)的最大輸出電流的2-11倍。
[0013]本發明的有益效果是，使用誤差放大器連接M0S的柵極，M0S的漏極連接限流裝置，M0S的源極與誤差放大器的負極之間連接有輸出裝置；限流裝置包含有判定裝置，判定裝置為判定電路CMP，判定電路CMP能夠通過電流采樣裝置獲得的輸出裝置的輸出電壓和限流裝置的采樣電壓的電壓差，、判定穩壓器選擇工作模式；并且M0S的源極與誤差放大器的負極之間還連接有反饋電阻；能夠降低穩壓器的壓降，減小線性穩壓器的功耗，提高了線性穩壓器的工作效率。
【附圖說明】
[0014]圖1是本發明一種低功耗的低壓差線性穩壓器的電路結構圖；
[0015]圖2是本發明一種低功耗的低壓差線性穩壓器中限流裝置的電路結構圖；
[0016]圖3是本發明一種低功耗的低壓差線性穩壓器實施例中限流裝置的電路連接圖； 圖4是本發明一種低功耗的低壓差線性穩壓器的輸出電流隨電源電壓和輸出電壓壓差的波形示意圖；
圖5是現有低壓差線性穩壓器的輸出電流隨電源電壓和輸出電壓壓差的波形示意圖。
[0017]圖中，1.誤差放大器，2.M0S，3.限流裝置，4.反饋電阻，5.輸出裝置，6.參考電源，
7.判定裝置，8.第一電流鏡，9.電流采樣裝置，10.反饋裝置，11.第二電流鏡。
[0018]圖3中，CMP為判定裝置；M1-M23為M0S ;11和12為基準電流源.
【具體實施方式】
[0019]下面結合附圖和【具體實施方式】對本發明進行詳細說明。
[0020]本發明提出了一種低功耗的低壓差線性穩壓器，如圖1所示，包括誤差放大器1，誤差放大器1的正極連接參考電源6，參考電源6的輸入電壓至少為2V，誤差放大器1的輸出端與M0S2的柵極連接，M0S2的源極連接輸出裝置5，輸出裝置5輸出電壓，M0S2的源極還連接反饋電阻4，反饋電阻4與誤差放大器1的負極連接;M0S2的漏極與限流裝置3連接。[0021 ] 如圖2所示，限流裝置3包括判定裝置7，判定裝置7為判定電路CMP裝置，判定裝置7的輸出端與第一電流鏡8連接，第一電流鏡8與電流采樣裝置9連接，第一電流鏡8與電流采樣裝置9之間連接有反饋裝置10，反饋裝置10與電流采樣裝置9之間連接有第二電流鏡11 ;其中第一電流鏡8與M0S2的漏極連接。
[0022]如圖3所示，第一電流鏡8包括基準電流源I1、M0S管M1-M9，其中M0S管M9為第一 M0S管，基準電流源II為第一基準電流源；電流采樣裝置9包括M0S管M11-M14 ;反饋裝置10包括M0S管M15、M16、M19、M20、M22 ;第二電流鏡11包括基準電流源I2，M0S管M17、M18、M21、M23。
[0023]本發明一種低功耗的低壓差線性穩壓器的工作方式為，比較器電路CMP通過采樣電壓和輸出電壓的壓差來判定電路的工作模式，比較器電路CMP控制M7，M15的通斷。即隨著輸出電流的增大，當電源電壓與輸出電壓的壓差大于IV時，功率管M9從飽和工作模式進入到三極管區工作模式。此時在相同的壓差下，輸出功率管輸出更多的電流，但是由于限流裝置，功率管的最大輸出電流限制在900mA。因為判定電路中的比較器有遲滯電壓，所以從第二工作模式到第一工作模式轉換電壓會小于IV。
[0024]當電源電壓與輸出電壓的壓差小于IV時，比較器電路CMP的輸出SELN為低電平，M7和M15斷開，基準電流源II提供零溫度系數的電流，電流源II通過Ml，M2和M5，M6組成的電流鏡，電流放大倍數為4，鏡像到M8的漏極。電流又通過M8和M9組成的電流鏡鏡像到M9的漏極，此時M9工作在第一工作模式，即飽和區工作模式，最大的輸出電流為Ipmos=77uA*4*2295 = 706mA ;此時M15關斷，反饋電路不工作，輸出功率管M10的最大電流即為 706mA ；
[0025]當輸出電壓的壓差大于IV時，比較器的輸出SELN為高電平，M7和M15導通，電流源II通過Ml，M2和M3，M4，M5，M6組成的電流鏡，電流放大倍數為24，鏡像到M8的漏極。電流又通過M8和M9組成的電流鏡鏡像到M9的漏極，此時M9工作在第一工作模式，即飽和區工作模式，最大的輸出電流為Ipmos = 77uA*2*12*2295 = 4.2A ;此時M15導通，限流電路啟動，Mil和M12采樣輸出電流，并通過M13，M14和M16鏡像到M22，M22通過電流鏡M19，將M9的柵極電壓提高，使M9工作在第二工作模式，即三極管區工作模式，將M9的最大輸出電流限制在900mA。工作電流500mA下，功率管M9的VDS在190.6mV。如果沒有LD0調整電路，在500mA下，VDS約為683.6mV。此結構使Dropout電壓減小了 493mV。
[0026]在輸出電流小于500mA時，補償電路啟動工作，基準電流源12通過M0S管Ml7和M18鏡像到M23的漏極，電流再通過M21、M23組成的電流鏡，抵消M22漏極通過的電流，即在工作電流小于500mA時，反饋電路沒有引起M9柵極電壓的變化。
[0027]如圖4所示為使用本發明一種低功耗的低壓差線性穩壓器的輸出電流隨電源電壓和輸出電壓壓差的波形示意圖，當電流為500mA時，輸出壓差只有190.6mV ;圖5為現有低壓差線性穩壓器的輸出電流隨電源電壓和輸出電壓壓差的波形示意圖，其中壓降為683.6mV。本發明的穩壓器能夠使壓降減小493mV，進而有效降低了穩壓器的功耗，提高了工作效率。
【主權項】
1.一種低功耗的低壓差線性穩壓器，其特征在于，包括正極連接參考電源￠)的誤差放大器(1)，誤差放大器(1)的輸出端與M0S(2)的柵極連接，M0S(2)的漏極與限流裝置(3)連接，M0S(2)的源極與反饋電阻⑷連接，反饋電阻⑷與誤差放大器⑴的負極連接。2.根據權利要求1所述的一種低功耗的低壓差線性穩壓器，其特征在于，所述限流裝置(3)包括判定裝置(7)，判定裝置(7)與第一電流鏡(8)連接，第一電流鏡(8)與電流采樣裝置(9)連接，第一電流鏡(8)與電流采樣裝置(9)之間還連接有反饋裝置(10)，電流采樣裝置(9)與反饋裝置(10)之間連接有第二電流鏡(11)。3.根據權利要求2所述的一種低功耗的低壓差線性穩壓器，其特征在于，所述第一電流鏡⑶與MOS(2)的漏極連接。4.根據權利要求2所述的一種低功耗的低壓差線性穩壓器，其特征在于，所述第一電流鏡(8)包括第一 MOS管和第一基準電源流，且第一 MOS管為飽和運行模式或三極管運行模式。5.根據權利要求4所述的一種低功耗的低壓差線性穩壓器，其特征在于，所述飽和運行模式，具體為第一 MOS管的源極和柵極的電壓差大于第一 MOS管的閥值電壓，且第一 MOS管的源極和漏極的電壓差大于第一 MOS管的源極和柵極的電壓差。6.根據權利要求4所述的一種低功耗的低壓差線性穩壓器，其特征在于，所述三極管運行模式，具體為第一 MOS管的源極和柵極的電壓差大于第一 MOS管的閥值電壓，且第一MOS管的源極和漏極電壓差小于第一 MOS管的源極和柵極的電壓差。7.根據權利要求4-6所述的任意一種低功耗的低壓差線性穩壓器，其特征在于，所述三極管運行模式中第一電流鏡(8)的最大輸出電流是飽和運行模式中第一電流鏡(8)的最大輸出電流的2-11倍。8.根據權利要求1-3所述的任意一種低功耗的低壓差線性穩壓器，其特征在于，所述MOS(2)的源極還連接輸出裝置(5)。
【專利摘要】本發明公開了一種低功耗的低壓差線性穩壓器，包括正極連接電源的誤差放大器，誤差放大器的輸出端與MOS的柵極連接，MOS的漏極與限流裝置連接，MOS的源極與反饋電阻連接，反饋電阻與誤差放大器的負極連接。解決了現有技術中存在的低壓差線性穩壓器的壓降高、功耗高的問題，提高了低壓差線性穩壓器的工作效率。
【IPC分類】G05F1/565
【公開號】CN105373180
【申請號】CN201510589007
【發明人】方建平
【申請人】西安拓爾微電子有限責任公司
【公開日】2016年3月2日
【申請日】2015年9月16日