[发明专利]一种快速响应LDO电路

说明书

本发明公开了一种快速响应LDO电路，包括：带隙基准电路、误差放大器、AB类驱动电路、功率管、响应电路、第一电阻和第二电阻；带隙基准电路的输出端与误差放大器的第一输入端和第二输出端与AB类驱动电路的第一输入端和第二输入端相连；AB类驱动电路的输出端与功率管的控制端相连；功率管的第一端均与电源相连，第二端依次通过第一电阻、第二电阻后接地；第一电阻和第二电阻之间的连接节点与误差放大器的第二输入端相连；响应电路的反馈端与功率管的第二端相连，且响应电路的两个输出端分别与AB类驱动电路的第一输入端和第二输入端相连。该电路可以加快环路的调整速度和响应速度，减小输出电压波动。

技术领域

本发明涉及集成电路设计技术领域，特别涉及一种快速响应LDO电路。

背景技术

芯片的电源模块作为集成电路工作不可或缺的部分，它的性能好坏很大程度上决定了芯片整体性能的高低。由于芯片中不同模块之间存在功能要求、性能指标和工作环境的差异，所以它们对电源指标的关注点不同、对性能指标要求的高低不同。

在芯片中，从电源的供电对象划分，电源主要分成两大类：模拟电路电源和数字电路电源。一般情况下，模拟电路电源要求电压纹波小、噪声低、对外部电源电压不敏感，这部分电路主要以低压差线性稳压器LDO为主；数字电路电源要求效率高、驱动能力强，这部分电路主要以AC/DC、DC/DC等开关型电路为主。但是，不管是模拟电路电源还是数字电路电源都希望具有面积要小、功耗低、负载瞬态响应要快、对电源波动不敏感等优点。

随着工艺节点的降低，芯片的电源电压也越来越低。工艺节点的降低带来芯片集成度和复杂度的增加，通常情况下，为了降低芯片的成本，芯片的电源也一并集成到芯片内部，进而导致芯片的供电系统越来越复杂。因此，低成本的片上电源需要满足电源电压低、效率高、面积小、输出纹波小、瞬态响应快、噪声低、成本低、尽量无片外端口等要求。图1给出了传统LDO的基本架构，从图上可以看出，传统LDO主要包换以下几个部分：1、带隙基准电路Bandgap，用于产生LDO的基准电压Vbg和偏置电流；2、ErrorAmp误差放大器，将基准电压与反馈(B点)电压的差放大，产生输出控制(A点)电压。3、功率管Mp，通过调节栅极电压，为输出提供稳定的电压Vout。4、R1、R2，该电阻串组成电压反馈通路。保证输出电压和输入电压的倍乘关系。5、CL，滤波电容。滤波电容的大小和功能根据电路本身的性能而定，加入滤波电容有时候是为了减小输出电压的波动，有时候是为了保证环路的稳定，有时候是代表电路本身的寄生。

LDO的各个部分组成一个负反馈环路，通过适当调节电路各部分的参数，保证环路的稳定。当负反馈环路稳定的情况下，输出和输入满足以下关系：

在实现本发明过程中，发明人发现现有技术中至少存在如下问题：

(1)、如果滤波电容CL放在芯片外部，会增加芯片的封装和使用成本；如果滤波电容CL放在芯片内部，出于芯片面积考虑，CL的值就不可能很大。CL的值越小，其对输出负载切换时的高频瞬态纹波的滤波效果越差。因此，对于传统结构，控制输出瞬态纹波与控制滤波电容的大小很难同时满足。

(2)、电路中ErrorAmp、Mp、R1和R2组成负反馈环路，当输出负载切换时，电路通过负反馈环路进行调整，使输入输出保持公式1的比例关系。一般情况下，环路调整速度越快，输出电压的波动越小，波动时间越短。由于环路的调整速度与环路带宽、节点A点压摆率成正比例关系，所以带宽和A点压摆率限制了环路的调整速度。而A点压摆率和环路带宽的增加会导致电路本身功耗加大，效率降低。

(3)、当输出负载发生变化时，环路通过调整A点电压来保证环路的稳定。当负载电流加大，A点电压降低，负载电流减小，A点升高。在Mp尺寸一定的情况下，A点的电压调节范围决定了输出负载的变化范围。随着电源电压VDD的降低，A点的电压调节范围也随之减小，从而限制了输出负载电流的调节范围。