[发明专利]一种数字低压差稳压器

说明书

本发明属于稳压器领域，具体涉及一种数字低压差稳压器，包括：电压输入端、电压输出端、第一参考电压输入端、第二参考电压输入端、第三参考电压输入端、电压比较器、瞬态检测器、粗调控制器、细调控制器、第一晶体管阵列、第二晶体管阵列和负载电容，采用了粗调与细调相结合的方法，提高了瞬态响应速度与精度。

技术领域

本发明属于稳压器领域，具体涉及一种数字低压差稳压器。

背景技术

随着工艺尺寸的不断下降，片上系统以功耗低、效率高、面积小等优点成为集成电路设计的主流，低压差线性稳压器(low dropout regulator，LDO)作为片上系统中电源管理单元的一部分，对整个系统的性能起着至关重要的作用，研究具有快速瞬态响应的片上集成LDO具有重要的意义。

传统的LDO为模拟LDO，采用高增益误差放大器进行调节，它们具有高带宽、低纹波、快速瞬态响应和高电源抑制比的优点，适合用于对电源轨噪声敏感的应用，如模拟电路和射频电路。但是在接近亚阈值的供电电压下，没有足够的电压余量使模拟LDO中的误差放大器控制功率管工作在饱和区，并且低供电电压下误差放大器不能得到高的增益带宽积，同时难以与数字单元集成，在这些情况下，出现了数字LDO。

请参见图1，图1是传统数字LDO结构示意图，传统的数字LDO结构包括电压比较器，双向移位寄存器和晶体管阵列。电压比较器在每个时钟的上升沿检测输出电压和参考电压之间的误差，双向移位寄存器根据电压比较器的输出进行左移或者右移操作，以温度码的形式对晶体管阵列中打开的晶体管数量进行调节，从而起到调节输出电压的作用。这种结构的数字LDO因为控制逻辑是数字电路，其可以工作在接近亚阈值的供电电压下，并且可以更容易的进行工艺升级，成为了适合SoC应用的理想选择。

虽然数字LDO相对于模拟LDO具有低电压工作和便于工艺扩展的优点，但是由于移位寄存器在每个时钟周期只能打开或者关闭一个MOS开关，响应速度较慢。为了加快瞬态响应，可以提高时钟频率，但是会导致静态电流增加，造成了数字LDO的瞬态响应速度与功耗之间相互制约的问题。

汪少卿在其发表的论文“适用于胎压监测系统的模拟-数字LDO的研究与设计”(华中科技大学硕士学位论文2018.05)中提出了一种基于异步双向流水线结构的数字LDO，整个电路中没有时钟信号，依靠每一个小单元的运行产生脉冲信号来触发下一单元的工作，实现电压的调节。该结构由于没有使用时钟信号，极大地降低了功耗，增强了瞬态响应，但是延迟单元对PVT变化敏感，并且在接近亚阈值的供电电压附近可能不可预测，降低了电路的鲁棒性。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种数字低压差稳压器。本发明要解决的技术问题通过以下技术方案实现：

一种数字低压差稳压器，包括：

电压输入端V_IN；

电压输出端V_OUT；

第一参考电压输入端V_REF；

第二参考电压输入端V_REFH；

第三参考电压输入端V_REFL；

电压比较器，所述电压比较器的反相输入端连接所述第一参考电压输入端V_REF，用于输入第一参考电压；所述电压比较器的同相输入端连接所述电压输出端V_OUT，用于接收输出电压；所述电压比较器的比较信号输出端输出比较信号；