稳压电路、低压差线性稳压器芯片、芯片系统及电子设备的制作方法

本技术涉及电子，尤其涉及一种稳压电路、低压差线性稳压器芯片、芯片系统及电子设备。

背景技术：

1、低压差线性稳压器(low dropout regulator，ldo)作为电源管理系统的核心模块之一，凭借电路结构简单、尺寸小、噪声低、外围电子设备少等优势被广泛应用在新型存储器和高速数字电路中。目前，在ldo的应用过程中，当ldo的外部负载电流发生变化时，其输出电压的瞬态幅度会出现较大的上冲或下冲，导致输出电压出现电压纹波(不稳定)。

2、然而，输出电压的稳定性对负载性能有着直接的影响。

技术实现思路

1、本技术实施例提供一种稳压电路、低压差线性稳压器芯片、芯片系统及电子设备，用于改善输出电压不稳定的问题。

2、为达到上述目的，本技术采用如下技术方案：

3、本技术实施例的第一方面，提供一种稳压电路，包括：低压差线性稳压器，被配置为接收基准电压和电源电压端的电源电压，并输出第一电压。电压输出端，被配置为接收第一电压，并输出输出电压。第一比较电路，被配置为接收第一阈值电压和第一电压，并输出第一比较结果。第一开关电路，耦接于电源电压端与低压差线性稳压器之间，并被配置为接收第一比较结果。

4、本技术实施例中，采用数模混合架构的稳压电路结构，在稳压电路中设置第一比较电路，可快速响应电压输出端输出的输出电压的变化。并通过第一开关电路控制电源电压端与ldo之间的通断，来控制第一电压的输出。在输出电压出现上冲时，在第一比较电路和第一开关电路的调控下，ldo暂停输出第一电压，以实现对输出电压的释放式调控。在输出电压未出现上冲时，在第一比较电路和第一开关电路的调控下，ldo正常输出第一电压，从而提高输出电压的稳定性。而且，本技术中通过直接切断ldo的第一电压的输出，来实现减小输出电压的目的，在上冲响应过程中没有额外的动态电流消耗，同时对第一比较电路的速度要求较低，降低了电路的静态功耗。

5、在一种可能的实现方式中，第一开关电路包括第一晶体管，第一晶体管的控制极与第一比较电路的输出端耦接，第一晶体管的第一极与电源电压端耦接，第一晶体管的第二极与低压差线性稳压器耦接。通过第一晶体管来控制电源电压端与ldo之间的通断，结构简单，原理简单。

6、在一种可能的实现方式中，第一比较电路被配置为在第一阈值电压小于输出电压时，输出的第一比较结果用于控制第一开关电路开启；在第一阈值电压大于输出电压时，输出的第一比较结果用于控制第一开关电路关断。这样一来，第一比较电路的原理简单，易于实现。

7、在一种可能的实现方式中，稳压电路还包括第二比较电路，被配置为接收第二阈值电压和第一电压，并输出第二比较结果；延时电路，被配置为接收第二比较结果，并输出多个控制信号；并联的多个第二开关电路，每个第二开关电路耦接于电源电压端与电压输出端之间，被配置为接收控制信号，并输出第二电压；电压输出端还被配置为接收第二电压。

8、本技术实施例中，在稳压电路中设置第二比较电路，可快速响应电压输出端输出的输出电压的变化。并通过第一延时电路逐级控制多个第二开关电路的导通，构成电源电压端到电压输出端的补偿通路，以补偿负载电流瞬间变化所引起的输出电压的大幅变化，保持输出电压在阈值范围内。另外，由于对电压输出端注入的电流值可以由多个第二开关电路调节，因此，电源电压端向电压输入端注入的电流值可根据实际应用场景而定，可应对的负载电流变化范围较大。再者，由于第二开关电路所在的充电通路会从电源电压端处抽取较大电流，由于电源电压端焊盘绑定(bonding)线的寄生电感的存在，从电源电压端抽拉电流会导致电源电压端的电源电压产生噪声波动，影响其他模块的正常工作。而本技术实施例中通过将第二开关电路设置为逐级开启的多个，通过多级控制逻辑，增多抽拉次数，可以减小每次从电源电压端抽拉的电流量。而每次抽拉的电流越小，电源电压产生的噪声波动的幅值越小，因此可以改善电源电压波动较大的问题。此外，在多个第二开关电路分级导通的情况下，对于负载电流变化较小的应用场景，部分第二开关电路导通即可将输出电压补偿至阈值范围内，那么，其余第二开关电路则无需再开启，有利于减小动态功耗。再者，稳压电路所包括的电路结构可以均为片内集成结构，可减小稳压电路的面积，去除引入片外电容所带来的额外成本。

9、在一种可能的实现方式中，第二比较电路包括级联的多级运算放大器。通过在第二比较电路中设置多级运算放大器，可以大幅增加第二比较电路的增益。

10、在一种可能的实现方式中，第二比较电路还包括与多级运算放大器的输出端耦接的多级第一反相器。通过在第二比较电路中设置多级第一反相器，可以提高对第二开关电路的驱动能力，从而提高电压输出端输出的电压的变化范围(摆幅)，实现高增益高速的第二比较电路。高增益高速的第二比较电路可以提高第二比较电路的处理速度，以提高充电模块的响应速度，缩短电压输出端输出的输出电压的恢复时间，提高了稳压电路的瞬态响应特性。

11、在一种可能的实现方式中，稳压电路还包括电流源电路；电流源电路耦接于电源电压端与多个第二开关电路之间。第二开关电路直接从电源电压端抽拉电流，电流的波动会比较大。而通过在电源电压端与第二开关电路之间设置电流源电路，电流源电路可以提供准确固定的充电电流值，以提高对输出电压的补偿精准度，改善了宽电源电压范围内充放电电流变化值较大的问题。

12、在一种可能的实现方式中，稳压电路还包括反向耦合电路；反向耦合电路耦接于延时电路的输出端与电流源电路之间。通过设置反向耦合电路，可以稳定电流源电路的静态工作点，补偿电流源电路的电流波动，减少耦接噪声对充电电流值精度的影响，使电流源电路的电流能够更精确的复制到电压输出端，保持充电电流值的稳定性。同时也可以减小对电源电压的噪声影响。

13、在一种可能的实现方式中，延时电路包括串联的多个延时模块、比较结果输入端以及多个控制信号输出端；每个延时模块的输入端和输出端均配置有控制信号输出端；延时电路被配置为由比较结果输入端接收第二比较结果，由控制信号输出端输出控制信号。延时电路包括多个延时模块，多个延时模块用于控制多个第二开关电路依次导通，多个第二开关电路所在的通路分次从电源电压端获取电流，可有效减小电源电压端的电压的波动。此外，对于负载电流变化较小的应用场景，分级导通第二开关电路有利于减小动态功耗。

14、在一种可能的实现方式中，延时电路还包括多个或门；或门被配置为接收延时模块的输入端和输出端的信号，并向控制信号输出端输出或运算后的信号。通过在延时电路中设置或门，当电压输出端输出的输出电压被调节至正常范围后，第二比较电路输出的第二比较结果将控制所有第二开关电路直接关闭，可改善由于后级第二开关电路延时关闭而导致的输出电压过补偿的情况。

15、在一种可能的实现方式中，第二开关电路包括第二晶体管；第二晶体管的控制极与延时电路的输出端耦接，第二晶体管的第一极与电源电压端耦接，第二晶体管的第二极与电压输出端耦接。第二开关电路包括第二晶体管，结构简单，易于实现。

16、在一种可能的实现方式中，电流源电路包括电流镜。采用电流镜作为电流源，充电电流值较为稳定，可适用于宽电源电压范围的中高频(百兆赫兹级别)芯片(例如mcu芯片)。

17、在一种可能的实现方式中，电流源电路包括第三晶体管、电流源、多个第四晶体管；第三晶体管的控制极与多个第四晶体管的控制极和第三晶体管的第二极耦接，第三晶体管的第一极与电源电压端耦接，第三晶体管的第二极还与电流源耦接；电流源还与参考地电压端耦接；每个第四晶体管的第一极与电源电压端耦接，每个第四晶体管的第二极与一个第二开关电路耦接。这是一种结构简单的电流镜结构。

18、在一种可能的实现方式中，反向耦合电路包括第二反相器和电容；第二反相器和电容串联耦接于控制信号输出端与第四晶体管的控制极之间。这是一种结构简单的反向耦合电路。

19、本技术实施例的第二方面，提供一种稳压电路，包括：低压差线性稳压器，包括误差放大器、晶体管以及反馈电路，误差放大器被配置为接收基准电压和反馈电路的反馈电压，并输出控制信号；晶体管接收电源电压，并在控制信号的控制下输出第一电压；反馈接收第一电压，并输出反馈电压；电压输出端，被配置为接收第一电压，并输出输出电压；第一比较电路，被配置为接收第一阈值电压和第一电压，并输出第一比较结果；第一开关电路，耦接于晶体管和反馈电路的输入端之间，并被配置为接收第一比较结果。

20、本技术实施例的第三方面，提供一种低压差线性稳压器芯片，包括基底和第一方面、第二方面任一项的稳压电路，稳压电路设置在基底上。

21、本技术实施例的第四方面，提供一种芯片系统，包括第一方面、第二方面任一项的稳压电路或者第三方面的低压差线性稳压器芯片以及负载电路；稳压电路的电压输出端与负载电路耦接。

22、本技术实施例的第五方面，提供一种电子设备，包括第一方面、第二方面任一项的稳压电路或者第三方面的低压差线性稳压器芯片或者第四方面的芯片系统和电路板，稳压电路设置在电路板上。