一種根據負載頻率和輸出電壓動態調整偏置電流的穩壓器的制造方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種根據負載頻率和輸出電壓動態調整偏置電流的穩壓器。
【背景技術】
[0002]一般低壓差線性穩壓器(LDO)由帶隙基準、運算放大器、反饋電阻串和功率管組成。帶隙基準產生用于比較的基準電壓Vref ;反饋電阻串決定反饋系數；運算放大器功率管的柵極電壓，
[0003]使反饋電壓Vfb = Vref = Vout*R2/ (R1+R2)。
[0004]所以LDO的輸出電壓Vout = Vref*(Rl+R2)/R20通過增大運算放大器的靜態電流Iq來提高LDO的響應速度，從而減小LDO輸出的壓降和過沖，并加快LDO輸出電壓的恢復速度。雖然這種做法能夠避免LDO的輸出有大的壓降和大的過沖；以及加快LDO對其輸出壓降和大的過沖的響應速度；但是卻增大了 LDO的功耗。
【發明內容】
[0005]為了解決現有的低壓差線性穩壓器LDO功耗高的技術問題，本實用新型提供一種快速響應的低壓差線性穩壓器LD0。
[0006]本實用新型的技術解決方案:
[0007]一種根據負載頻率和輸出電壓動態調整偏置電流的穩壓器，包括帶隙基準13、運算放大器14、反饋電阻串15和功率管16，所述帶隙基準用于產生基準電壓Vref并輸入給運算放大器14的負向輸入端，所述反饋電阻串15連接至運算放大器14的正向輸入端，所述反饋電阻串15包括依次串聯的電阻Rl和電阻R2，所述電阻Rl的一端接功率管16的漏端，所述電阻R2的另一端接地，所述功率管16的源端接Vdd電源，所述功率管16的柵端接運算放大器的輸出端，其特征在于:還包括頻率檢測電路10、偏置電流生成電路11以及輸出電壓檢測電路12，
[0008]所述頻率檢測電路10用于檢測負載數字電路輸出信號elk的頻率，并根據檢測到的頻率的高低生成第一電流Il輸入至偏置電流生成電路；
[0009]所述輸出電壓檢測電路12用于檢測輸出電壓Vout，并根據輸出電壓Vout的高低生成第二電流12輸入至偏置電流生成電路；
[0010]所述偏置電流生成電路根據輸入的第一電流Il和第二電流12的大小來生成一個偏置電流13 ;其中13 = Il*kl+I2*k2 ;kl和k2是根據對穩壓器的響應速度的要求設定的比例系數；
[0011]所述偏置電流生成電路的輸出的偏置電流13作為運算放大器14的輸入，給運算放大器14提供偏置電流。
[0012]上述頻率檢測電路10在生成第一電流Il時遵循的原則為；負載數字電路輸出信號elk的頻率越高，生成的第一電流Il就越大；負載數字電路輸出信號elk的頻率越低，生成的第一電流Il就越小。
[0013]上述輸出電壓檢測電路12在生成第二電流12時遵循的原則為:輸出電壓Vout的值越小，生成的第二電流12就越大；輸出電壓Vout的值越大，生成的第二電流12就越小。
[0014]頻率檢測電路10包括第一運算放大器101、反相器串30、調整管Ml和調整管M2，第一運算放大器101的負向輸入端接負載數字電路的供電電壓vcore，第一運算放大器101的正向輸入端接到反相器串的供電電壓，第一運算放大器101的輸出端接調整管Ml的柵端，所述調整管Ml的漏端接反相器串，所述調整管Ml和調整管M2的源端均接電源Vdd，所述調整管M2的柵端接調整管Ml的柵端，所述調整管M2的漏端輸出第一電流II。
[0015]上述輸出電壓檢測電路包括模數轉換器ADC、MOS管ml、MOS管m2、MOS管m3、MOS管m4以及每個MOS管的漏端串聯的開關，每個MOS管的柵端均接帶隙基準提供的偏置電壓vcmp，偏置電壓vcmp是用于產生偏置電流，每個MOS管的源端均接電源VDD，
[0016]所述模數轉換器ADC的輸入端接輸出電壓Vout和參考電壓Vref，模數轉換器ADC根據輸出電壓Vout和參考電壓Vref的差別大小輸出思路使能信號(enl-en4)，每路使能信號控制一個開關。
[0017]MOS 管 ml、MOS 管 m2、MOS 管 m3、MOS 管的寬長比為 1:2:4:8。
[0018]上述偏置電流生成電路包括第一鏡像電路Ul、第二鏡像電路U2、第三鏡像電路U3、第四鏡像電路U4以及第五鏡像電路U5，第一電流11依次經過第一鏡像電路Ul和第二鏡像電路U2輸出第一鏡像電流IP，第二電流12依次經過第三鏡像電路U3和第四鏡像電路U4輸出第二鏡像電流12'，第一鏡像電流IP和第二鏡像電流12'均經過第五鏡像電路U5輸出第三電流13。
[0019]第一鏡像電Ul路中的MOS管mil的寬長比和MOS管ml2的寬長比的比為1:1，第二鏡像電路U2中的MOS管m23的寬長比和MOS管m24的寬長比的比為1:kl ；
[0020]第三鏡像電路U3中MOS管m5的寬長比和MOS管m6的寬長比的比為1:1，第四鏡像電路U4中的MOS管m7的寬長比和MOS管m8的寬長比的比為1:k2。
[0021]本實用新型所具有的優點:
[0022]1、采用本實用新型的電路，當負載數字電路的頻率較高時，可以避免LDO有過大的壓降。
[0023]2、根據負載電流的大小，動態加快LDO的反應速度。
[0024]3、當負載頻率比較低時，可以節省LDO的功耗。
【附圖說明】
[0025]圖1為典型的穩壓器的電路結構圖；
[0026]圖2為本實用新型的穩壓器LDO的電路結構圖；
[0027]圖3為本實用新型頻率檢測電路的結構不意圖；
[0028]圖4為本實用新型輸出電壓檢測電路的結構示意圖；
[0029]圖5為本實用新型偏置電流生成電路的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0030]本實用新型在原來的基礎上面增加了部分電路20部分電路20包括一個頻率檢測電路、一個輸出電壓檢測電路和一個偏置電流生成電路。
[0031]頻率檢測電路檢測負載數字電路的頻率，并根據頻率的高低生成一個電流。數字電路的工作頻率越高，生成的電流就越大；負載數字電路的工作頻率越低，生成的電流就越小。
[0032]輸出電壓檢測電路檢測LDO的輸出電壓，并根據輸出電壓的高低生成一個電流。輸出電壓的值越小，生成的電流就越大；輸出電壓的值越大，生成的電流就越小。
[0033]偏置電流生成電路根據輸入的電流大小來生成一個偏置電流。頻率檢測電路輸出的電流Il和輸出電壓檢測電路輸出的電流12作為偏置電流生成電路的輸入。偏置電流生成電路輸出電流13，其中13 = Il*kl+I2*k2 ；kl和k2是根據實際需要(即對穩壓器響應速度的要求)來設定的比例系數。偏置電流生成電路的輸出13作為運放的輸入，給運放提供偏置電流。
[0034]頻率檢測電路可以由圖3所示實現。運放的一端連接數字電路的供電電壓vcore，另一端連接到反相器串的供