[发明专利]一种抗单粒子瞬态效应的低压降线性稳压器电路

说明书

本发明涉及一种抗单粒子瞬态效应的低压降线性稳压器电路。该电路主要由基准源电路、误差放大器电路、电阻分压电路、RC滤波电路、功率管网络和限幅电路构成。所述功率管网络由多个小尺寸功率管组成，功率管之间通过传输门相连，形成一定的传播延迟，功率管网络能够降低因误差放大器输出信号突变造成的LDO输出信号的变化幅度；所述限幅电路由多个二极管串联构成，连接在LDO的输出端，对LDO的输出进行限幅。本发明能够降低或避免辐射环境中单粒子瞬态效应的影响，确保LDO输出电压的稳定，提高系统的可靠性，具有结构简单、实现方便、仅需在常见电路中添加少量电路等优点。

技术领域

本发明涉及一种基于CMOS工艺的抗单粒子瞬态(SET)效应的低压降线性稳压器(LDO)电路，属于集成电路设计领域。

背景技术

随着集成电路特征尺寸的不断缩小，针对太空辐射环境中高能粒子撞击所引发的单粒子瞬态(SET)效应越发不容忽视。低压降线性稳压器LDO可以实现高输入电压向低输出电压转换，广泛应用于片上系统(SoC)和各类单电源系统中。稳定的电源模块是确保系统稳定工作的关键，单粒子瞬态(SET)效应会造成LDO的输出产生剧烈变化，从而引发整个系统出现错误甚至瘫痪。

常见的LDO电路如图1所示，它由基准源、误差放大器、功率管和反馈电阻构成。其中基准源提供参考电平VREF作为误差放大器(Error Amplifier)的一个输入，反馈电阻将输出电平分压后作为误差放大器的另一个输入，误差放大器通过比较这两个输入来控制功率管的导通程度。当VREF大于电阻R2的电压时，误差放大器输出一个较低的电平，此时功率管导通程度变强，电流增加，VDDLV增加，电阻R2的电压增加；同理当VREF小于电阻R2的电压，VDDLV减小，电阻R2的电压减小；最终使得输出电压VDDLV满足：VDDLV＝(1+R1/R2)×VREF。

已有的LDO电路结构对单粒子瞬态效应非常敏感，当高能粒子轰击到电路某些敏感节点时，LDO的输出会发生剧烈的变化。例如当高能粒子轰击到图1中的Z节点时，Z节点的电压会出现突然升高或降低的变化，这导致功率管的输出电流会突然的减小或增加，这使得输出电压VDDLV短时间内发生剧烈变化。当高能粒子轰击到基准源电路时，基准源的输出VREF发生较大幅度的波动，由于LDO通常具有较小的环路带宽，所以LDO的输出会非常缓慢的响应VREF的变化，但变化幅度仍然较大。当高能粒子轰击误差放大器时，所引起的变化与直接轰击Z节点相似，不再追述。VDDLV为负载电路(Load)提供电源，VDDLV的剧烈变化会导致负载电路功能失效，甚至造成器件损伤。

如何减小LDO的输出因单粒子瞬态效应引起的变化，实现一种抗单粒子瞬态效应的LDO电路，是本领域亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种抗单粒子瞬态的低压线性稳压器电路，降低因单粒子瞬态效应造成的电路输出波动，实现低压线性稳压器电路在宇航工程中的应用。

本发明目的通过如下技术方案予以实现：

提供一种抗单粒子瞬态的低压线性稳压器电路，包括基准源电路、RC滤波电路、误差放大器电路、功率管网络和电阻分压电路；

所述基准源电路提供基准电压；

RC滤波电路对基准电压进行滤波；

误差放大器电路对滤波后的基准电压与电阻分压电路输出的反馈电压作差，并放大差值电压，输出电压至功率管网络；

电阻分压电路将功率管网络的输出电压进行分压后，输出反馈电压至误差放大器电路；

功率管网络在误差放大器电路输出电压的控制下，向负载提供输出电压。