一种高电源抑制比的无片外电容型低压差线性稳压器

本发明属于电源管理芯片设计领域，具体涉及一种高电源抑制比的无片外电容型低压差线性稳压器。

背景技术：

1、随着集成电路工艺的不断发展，晶体管尺寸的减小使得越来越多的器件可以集成在同一芯片中，从而提高了集成密度，降低了成本。然而集成电路功能的增加意味着内部所需的电源管理更加复杂，其意义也愈发重大。稳压器是电源管理的关键组件，因其可调节、稳定与低噪声的特性，被广泛应用于soc。线性稳压器对电压实现的是线性的转换，输出具有更好的电源抗噪声特性。但ldo存在稳定性问题，并且需要频率补偿。通常cap型ldo输出端必须接大电容(通常1到10μf)，使输出极点位于低频处。主极点通常在功率管栅极，所以输出端无需大电容负载。这意味着小面积、高集成度。但是，capless型ldo面临着瞬态响应不理想、稳定性弱以及电源抑制比差的问题。

技术实现思路

1、本发明通过前馈纹波抵消机制，使用辅助电路将信号引入到功率管栅极，抵消电源纹波对输出电压的影响，既省去了片外电容，又保证了ldo在整个输出负载范围内都拥有很高的电源抑制比。

2、本发明的技术方案是：

3、一种高电源抑制比的无片外电容型低压差线性稳压器，包括mos管mp1，mp2……mp19，mn1，mn2……mn18，电容c1，c2，电阻r1，r2，r3，r4，其中mos管mn1为功率管，mn2，mn3，mn4，mp1，mp2……mp5组成电流检测电路，mp6，mp7……mp12,mn6，mn7……mn11，电容c2组成ldo主环路的误差放大器，mp13，mp14……mp16,mn12，mn13……mn16组成折叠式运算放大器，mp17，mp18，mp19,mn5，mn6，mn17，mn18，电容c1，电阻r1，r2，r3，r4组成前馈信号产生电路。

4、mos管mn1和mn2漏极与电源相连构成功率管和其电流复制管，mn1源极为ldo输出端，mn2源极接mp1源极。

5、mos管mp1源极和运放amp1反向输入的相连。

6、mos管mn3，mn4组成一个电流镜，mn3的漏极与mp1的漏极相连，mos管mp2，mp3，mp4，mp5为共源共栅电流镜，mp4的漏极连接mn4的漏极。

7、mos管mn5的源极接地，栅极接运放amp2输出端，漏极接mp5漏极并于电阻r2，r3相连。

8、mos管mp6和mp11为电流源，mp6和mp11的源极接高电平，mp6漏极接mp7和mp8的源极，mp11漏极接功率管mn1的栅极。

9、mos管mp7和mp8组成差分输入对，mp7和mp8的源极相连，mp7的栅极接基准电压vref，mp8栅极接ldo输出端。

10、mos管mp9和mp10的源极相连并接高电平，mp9的栅极和漏极相连，mn6和mn7栅极相连，漏极分别接mp9和mp10的漏极。

11、mos管mn8和mn9为电流源，mn8和mn9的源极相连并接地，栅极相连，mn8的漏极接mp7的漏极和mn6的源极；mn9的漏极接mp8的漏极和mn7的源极。

12、mos管mn10漏极接高电平，源极接mn11的漏极，栅极接mp10的漏极；mn11栅极接mn5的栅极，源极接地。

13、mos管mp12为源随器，mp12的漏极接地，栅极接mn11的漏极，源极接功率管mn1的栅极和mp11的漏极。

14、mos管mn12为电流源，mn12的源极接地；mn13和mn14为差分输入对管，mn13和mn14的源极相连并接mn12的漏极，mn13栅极接基准电压vref，mn14栅极接mp1的源极。

15、mos管mp13和mp14为电流源，mp13和mp14的源极相连接高电平，栅极相连，mp13的漏极接mn13的漏极，mp14的漏极接mn14的漏极。

16、mos管mp15和mp16栅极相连，mp15源极接mp13的漏极，mp16源极接mp14的漏极，mn15和mn16栅极相连，源极相连并接地，mn15漏极与栅极相连，mn16漏极接mp1的栅极。

17、mos管mp17为电流源，mp17源极接高电平，mp18和mp19为差分输入对管，mp18和mp19的源极相连并接mp17的漏极，mp18栅极接基准电压vrefx，mp19栅极接电阻r1，r2，r4。

18、mos管mn17和mn18栅极相连，源极相连并接地，mn17漏极接mp18漏极，mn18漏极接栅极并于mp19的漏极相连。

19、本发明设计的低压差线性稳压器具有0.2v的压差，功率管的栅极接辅助电路产生的前馈电压信号，可以抵消掉电源上的纹波对输出电压的影响，通过电流检测电路，复制功率管的电流，使纹波抵消具有自适应的特性，满足稳压器在全负载范围内均具有良好的纹波抵消效果，实现全负载范围内的高电源抑制比。

技术特征：

1.一种高电源抑制比的无片外电容型低压差线性稳压器，其特征在于，mos管mp1，mp2……mp19，mn1，mn2……mn18，电容c1，c2，电阻r1，r2，r3，r4，其中mos管mn1为功率管，mn2，mn3，mn4，mp1，mp2……mp5组成电流检测电路，mp6，mp7……mp12,mn6，mn7……mn11，电容c2组成ldo主环路的误差放大器，mp13，mp14……mp16,mn12，mn13……mn16组成折叠式运算放大器，mp17，mp18，mp19,mn5，mn6，mn17，mn18，电容c1，电阻r1，r2，r3，r4组成前馈信号产生电路。mn1和mn2漏极与电源相连构成功率管和其电流复制管，mn1源极为ldo输出端，mn2源极接mp1源极。mp1源极和运放amp1反向输入的相连。mn3，mn4组成一个电流镜，mn3的漏极与mp1的漏极相连，mos管mp2，mp3，mp4，mp5为共源共栅电流镜，mp4的漏极连接mn4的漏极。mn5的源极接地，栅极接运放amp2输出端，漏极接mp5漏极并于电阻r2，r3相连。

2.根据权利要求1所述一种高电源抑制比的无片外电容型低压差线性稳压器，其特征在于，nmos管mn1，mn2，mn5尺寸比为100：1：1，nmos管mn3，mn4尺寸比为2：1，pmos管mp2，mp3尺寸比为1：2，pmos管mp4，mp5尺寸比为1：2。

技术总结针对传统LDO电路功能的单一性，提出一种高电源抑制比的无片外电容型低压差线性稳压器电路，通过前馈纹波抵消机制，使用辅助电路将信号引入到功率管栅极，抵消电源纹波对输出电压的影响，既省去了片外电容，又保证了LDO拥有很高的电源抑制比，所发明的电路仿真结果均基于标准CMOS工艺。技术研发人员：张国俊,李富洋,杨鑫,文云鹏受保护的技术使用者：电子科技大学技术研发日：技术公布日：2024/6/23