一种低压差线性稳压器的制作方法

本发明属于集成电路设计技术领域，特别涉及一种低压差线性稳压器。

背景技术：

低压差线性稳压器(Low Dropout Regulator,LDO)是一种供电电路，具有输出电压稳定、纹波小等优点，在集成电路中具有广泛的应用。

图1是模拟低压差线性稳压器原理图。当负载R_L、C_L变化时，如果其负载电流不变，则供电电压V_OUT变化，反馈电压V_F变化，V_F和固定的参考电压V_REF比较，经过误差放大器放大后得到控制电压V_C，调整负载管M₁的栅源电压。该环路为负反馈环路，在负反馈作用下，供电电压V_OUT被稳定在一个确定的值，向负载输出其所需的电流。该电路的问题在于单个调整管所能输出的电流范围有限，因此能驱动的负载变化范围也有限。

图2是数字低压差线性稳压器原理图。其工作原理和模拟低压差线性稳压器类似。相同之处是检测输出电压V_OUT的变化，不同之处是数字LDO通过比较器把反馈电压V_F和参考电压V_REF之间的误差电压数字化，将该数字误差信号D₀传送给数字控制器，控制器则经过运算输出控制码，调节MOS管M_S1～M_SN的通断，MOS管导通则提供输出电流，关断则不输出电流。MOS管阵列输出的电流范围较大，但仍存在一些问题。一是当电源电压变化时，MOS管导通时的电流也会变化。二是如果要同时具有高的电流调节精度和大的电流调整范围，则需要较多的MOS管，小MOS管决定电流变化的精度，大MOS管决定电流变化的范围。三是通过频繁的开关切换来变化电流会在LDO的输出产生较大的纹波。

技术实现要素：

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种低压差线性稳压器，具有数模混合调节功能，先使用数字调节方式对输出电流进行粗调节，然后使用模拟调节方式对输出电流进行细调节，从而能够输出大范围、高精度的电流。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种低压差线性稳压器，输出电压为V_OUT，负载电阻R_L和负载电容C_L并联接在V_OUT与GND之间，通过采样电阻R_F1和电阻R_F2对V_OUT进行分压取样，得到反馈电压V_F，V_F和参考电压V_REF经过误差放大器比较放大后得到模拟输出电压V_C，V_C通过一条支路送给粗调电路，通过另一条支路送给细调电路，所述粗调电路用于控制电流源阵列的通断，所述细调电路的输出连接调整管M₀的栅极，电流源阵列由若干支路并联而成，为LDO负载提供电流，每条支路均由电流源和开关管串联构成，粗调电路通过控制开关管的通断来控制电流源阵列的通断，所述调整管M₀和电流源阵列的各支路并联。

所述粗调电路包含时钟、ADC和数字逻辑控制电路，时钟电路给ADC及数字逻辑控制电路提供时钟信号，V_C输入粗调控制模块后先经过ADC变换为数字信号，然后送给数字逻辑控制电路，数字逻辑控制电路的输出控制电流源阵列中开关管的通断。

所述数字逻辑控制电路可对细调电路进行使能、复位控制。

所述电流源阵列中的电流源的栅极由偏置电路提供偏置电压。

当误差信号小于某一数值时，粗调节过程结束，开始细调节。

与现有技术相比，本发明的有益效果是采用数字电路对LDO输出电流进行粗调节，使用模拟电路对LDO输出电流进行细调节，从而LDO具有较大的输出电流范围，较高的输出电流精度，且输出电流不受电源电压变化的干扰，输出电压纹波较小。

附图说明

图1是模拟低压差线性稳压器原理图。

图2是数字低压差线性稳压器原理图。

图3是具有数模混合调节功能的低压差线性稳压器原理图。

图4是具有数模混合调节功能的低压差线性稳压器的工作流程图。

具体实施方式

下面结合附图，对优选实施例作详细说明。应该强调的是，下述说明仅仅是示例性的，而不是为了限制本发明的范围及其应用。

本发明提出的一种具有数模混合调节功能的低压差线性稳压器原理如图3所示。LDO的负载为R_L和C_L，输出电压为V_OUT，经电阻R_F1、R_F2分压后得到反馈电压V_F，V_F和参考电压V_REF经过误差放大器比较放大后得到模拟输出电压V_C。V_C通过一条支路送给粗调电路，通过另一条支路送给细调电路。粗调电路包含时钟、ADC和数字逻辑控制等部分。时钟电路给ADC及数字逻辑控制电路提供时钟信号。V_C输入粗调控制模块后先经过ADC变换为数字信号，然后送给数字逻辑控制电路，数字逻辑控制电路的输出控制开关管M_S1～M_SN的通断。数字逻辑控制电路还能够对细调电路进行使能、复位等控制。电流源M₁～M_N和开关M_S1～M_SN构成包含多条并联支路的电流源阵列为LDO负载提供电流，电流源M₁～M_N的栅极由偏置电路提供偏置电压。细调电路的输出连接调整管M₀的栅极，M₀和M₁-M_S1…M_N-M_SN支路并联，可调节LDO的输出电流。

在粗调节时，先关掉细调电路，LDO检测反馈电压，将其与参考电压进行比较、放大后，传送给粗调电路。首先将误差信号通过模数变换器(ADC)转换成数字信号，然后数字逻辑控制电路判断需要输出的电流大小并产生对应的控制字控制电流源阵列的通断，输出适当的电流。当收到的误差信号小于某一数值时，粗调节过程结束。

粗调过程结束后，开始细调过程。打开细调电路，此时误差放大器的模拟输出电压调节其连接的调整管栅极，在小范围内精确地调整输出电流。

具体地，该LDO调节输出电流的工作过程如图4所示。误差放大器输出信号V_C。VC经过ADC变换得到数字信号。数字逻辑控制电路对其处理形成误差电压编码。数字逻辑控制电路根据该编码判断是否需要进行粗调节，如果不需要的话就使用模拟方式的细调节，本次调节结束；如果需要粗调节就进入下一步。下面先关断细调节，开始数字方式的粗调节，经过数字逻辑控制电路的处理，输出控制字控制电流源阵列的通断，改变输出电流，LDO的粗调节一直到误差电压小于某一指定值后结束。粗调节结束后开始模拟方式的细调节，本次调节结束。在时钟控制下，可以定时进行LDO输出电流调节过程，也可以根据误差电压编码的数值触发数字逻辑控制电路，开始调节过程。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。