线性稳压器电路的制作方法

本发明涉及一种半导体集成电路，特别是涉及一种线性稳压器电路。

背景技术：

传统线性稳压器电路可以用pmos管或nmos管作为驱动器件，如图1所示，图1显示为传统pmos管用作驱动器件的线性稳压器电路。传统pmos管用作驱动器件的线性稳压器电路中包括三个pmos管：pm0管、pm1管和作为驱动器件的mpass管，该线性稳压器电路还包括：四个nmos管(nm0管、nm1管、nmirr0管、nmirr1管、三个电阻(r0、rc和r1)以及一个电容器cc，所述驱动器件pmos管的源极连接电源电压vcc，漏极为输出端v_ldo，所述pm0管的栅极与所述pm1管的栅极及其漏极共节点pb，所述pm0管的漏极、mpass管的栅极以及电阻rc的一端共节点pg，所述nm1管的栅极、电阻r0的一端与电阻r1的一端共节点vfd，所述nmirr0管的栅极、漏极和所述nmirr1管的栅极共节点nb，该节点nb接一输入偏置电流源ib。所述电阻r0的另一端、所述nmirr1管的源极以及所述nmirr0管源极共同接地。

传统pmos管作为驱动器件时可以支持低压应用，但快上电时输出电压会过冲，即当电源快速上电(即以纳秒级快速上电到所需工作电压vcc)时，工作点建立的过程中节点pg从低电平被充电，mpass管会导通有大电流把ldo的输出端v_ldo冲到较高的电平，从而产生过冲现象。同时传统pmos管作为驱动器件时，其输出电压的电源抑制能力也不易设计的很高。

图2显示为nmos管用作驱动器件的线性稳压器电路。nmos管用作驱动器件的线性稳压器电路中nmos管mpass管作为驱动器件，pm0管的源极连接于所述电源电压端，其栅极与pm1管的栅极、nm0管的漏极连接；驱动器件nmos管mpass管的栅极、电容器cc的上极板、pm1管的漏极以及nm1管的漏极共节点ng。

当nmos管用作驱动器件时，上电不会过冲，同时可以提高输出电压的电源抑制能力，但电源电压的最低值较高，特别是输出电压比电源电压高的应用情形，例如标准cmos工艺平台，输入电压1.62v～5.5v，输出电压要求在1.6v～1.98v时，则无法支持低压应用。

因此，需要提出一种新的线性稳压器电路来解决上述问题。

技术实现要素：

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种线性稳压器电路，用于解决现有技术中当nmos管作为驱动器件时，由于电源电压的最低值较高而无法支持低压应用的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种线性稳压器电路，该线性稳压器电路至少包括：主驱动稳压器电路和低压驱动电路；所述主驱动稳压器电路设有电源电压和nmos驱动器件；所述电源电压接所述nmos驱动器件的漏极；所述低压驱动电路由电源采样模块、比较器、反相器及第二pmos管组成；所述电源采样模块输入端接所述电源电压，输出为采样点电压；所述比较器输入端负脚连接所述电源采样模块的输出端，其输入端正脚连接一输入参考电压；所述反相器输入端与所述比较器的输出端连接；所述反相器的输出端与所述第二pmos管的栅极相连接；所述第二pmos管的源极接所述主驱动稳压器电路的电源电压；所述第二pmos管的漏极与所述nmos驱动器件的源极共同作为输出端电压。

优选地，所述主驱动稳压器电路还包括第一pmos管，所述第一pmos管的源极连接于所述电源电压，其漏极与所述nmos驱动器件的栅极相连接。

优选地，所述主驱动稳压器电路还包括一个p型mos管pm0管和四个n型mos管：nm0管、nm1管、nmirr0管、nmirr1管；该主驱动稳压器电路还包括电阻r0和电阻r1以及电容器cc；所述pm0管的源极连接于所述电源电压端，其栅极与所述第一pmos管的栅极、nm0管的漏极连接；所述nm0管的栅极连接一输入参考电压；所述第一pmos管的漏极、所述nmos驱动器件的栅极、nm1管的漏极以及所述电容器cc的上极板相互连接；所述nm0管的源极、nm1管的源极以及所述nmirr1管的漏极相互连接；所述nmirr0管的栅极、漏极和所述nmirr1管的栅极共同连接一偏置电流源；所述电阻r1的一端与所述nmos驱动器件的源极共同作为输出端电压；所述电阻r1的另一端、nm1管的栅极以及电阻r0的一端共同连接；所述电容器cc的下极板、所述电阻r0的另一端、所述nmirr1管的源极以及所述nmirr0管源极共同接地。

优选地，低压应用条件下，所述电源电压的值为1.62v至5.5v，所述输出端电压的值为1.6v至1.98v。

优选地，低压应用条件下，所述电源电压为1.62v，所述输出端电压为1.6v，所述驱动电流为10ma。

优选地，全条件下，nmos驱动器件的阈值电压大于20mv。

优选地，所述第二pmos管的阈值电压小于1.62v。

如上所述，本发明的线性稳压器电路，具有以下有益效果：本发明使用n型本征晶体管和p型晶体管切换使用的线性稳压器电路，合理选择n型晶体管和p型晶体管切换的阈值电压，以实现n型晶体管和p型晶体管导通的平滑过渡，该电路可以满足宽电源电压范围应用的需求。

附图说明

图1显示为传统pmos管用作驱动器件的线性稳压器电路示意图；

图2显示为现有技术中nmos管用作驱动器件的线性稳压器电路示意图；

图3显示为本发明的线性稳压器电路示意图。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。

请参参阅图3。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

如图3所示，图3显示为本发明的线性稳压器电路示意图。本实施例的所述线性稳压器电路包括：图3中左半部分的主驱动稳压器电路和右半部分的低压驱动电路。该两个电路之间通过第二pmos管的漏极连接至nmos驱动器件的源极，同时，第二pmos管的源极与nmos驱动器件的漏极共同连接于电源电压vcc。

如图3所示，其中的所述主驱动稳压器电路设有电源电压vcc和nmos驱动器件mpass管，该mpass管为n型本征晶体管；所述电源电压vcc连接所述nmos驱动器件mpass管的漏极；所述nmos驱动器件mpass管用作线性稳压器电路的驱动器件时，上电不会产生过冲现象(即以纳秒级快速上电到所需工作电压vcc)，同时可以提高输出电压的电源抑制能力。

如图3中，所述低压驱动电路由电源采样模块、比较器cmp、反相器inv0以及第二pmos管pm2组成；所述电源采样模块输入端接所述电源电压vcc，其输出为采样点电压vdet；所述比较器cmp的输入端负脚连接所述电源采样模块的输出端，所述电源采样模块将自身经采样输出的采样点电压传输给所述比较器cmp的输入端。所述比较器cmp输入端的正脚连接一输入参考电压vref；比较器可以看作是放大倍数接近“无穷大”的运算放大器。比较器cmp的功能：比较两个电压的大小(用输出电压的高或低电平，表示两个输入电压的大小关系)：当”+”输入端电压高于”－”输入端时，比较器cmp输出为高电平；当”+”输入端电压低于”－”输入端时，电压比较器输出为低电平。

所述反相器inv0的输入端与所述比较器cmp的输出端连接；所述比较器将其自身经过比较选择的高电平或低电平输出至所述反相器inv0，例如所述比较器cmp输出为高电平，经反相器inv0后，输出为低电平；若所述比较器cmp输出为低电平，经反相器inv0后，输出为高电平。所述反相器inv0的输出端与所述第二pmos管的栅极相连接；也就是说，所述电源采样模块输出的采样电压经过比较器cmp筛选后，传输至反相器，所述反相器将接收到的电压信号作为所述第二pmos管的栅极输入电压。

图3中，所述第二pmos管pm2的源极连接于所述主驱动稳压器电路的电源电压vcc；所述第二pmos管的漏极与所述nmos驱动器件mpass管的源极共同作为电压输出端。

如图3所示，本实施例中，所述主驱动稳压器电路中还包括第一pmos管pm1，所述第一pmos管pm1管的源极连接于所述电源电压vcc，其漏极与所述nmos驱动器件mpass管的栅极相连接。

进一步地，如图3所示，本实施例中，所述主驱动稳压器电路中还包括一个p型mos管pm0管和四个n型mos管：nm0管、nm1管、nmirr0管、nmirr1管；该主驱动稳压器电路还包括电阻r0和电阻r1以及电容器cc；所述pm0管的源极连接于所述电源电压端vcc，其栅极与所述第一pmos管pm1的栅极、nm0管的漏极连接，二者共节点pb；所述nm0管的栅极连接一输入参考电压vref；所述第一pmos管的漏极、所述nmos驱动器件mpass的栅极、nm1管的漏极以及所述电容器cc的上极板相互连接，并且共节点ng；所述nm0管的源极、nm1管的源极以及所述nmirr1管的漏极相互连接。

所述主驱动稳压器电路中的所述nmirr0管的栅极、漏极和所述nmirr1管的栅极共节点nb并且共同连接一偏置电流源ib；所述电阻r1的一端与所述nmos驱动器件mpass管的源极以及所述低压驱动电路中的第二pmos管的漏极相互连接且共同作为电压输出端；所述电阻r1的另一端、nm1管的栅极以及电阻r0的一端共同连接且共节点vfd；所述电容器cc的下极板、所述电阻r0的另一端、所述nmirr1管的源极以及所述nmirr0管源极共同接地(gnd)。

本发明中所述主驱动稳压器电路为传统用nmos管作为驱动器件的线性稳压器电路，最低电源电压为所述电压输出端的电压vout与vgs(mpass管的栅源之间的电压)以及vds(pm1管的源漏极电压)，本发明中mpass管选择n型本征晶体管，以兼容标准cmos制程，不增加额外成本，且输出端电压vout上有大的拉电流时，电压vout被拉低，n型本征晶体管的栅源电压变大，可以提供瞬间大电流以满足外部电路所要的驱动能力，比如存储器电路的读写操作。同时瞬间大电流不再由输出负载电容提供，也可以减小面积，降低成本。

在低压应用条件下，主驱动稳压器电路的nmos驱动器件mpass管相当于一个开关使用，本实施例优选地，低压应用条件下，所述电源电压vcc的值为1.62v至5.5v，所述输出端电压vout的值为1.6v至1.98v。进一步地，低压应用条件下，所述电源电压为1.62v，所述输出端电压为1.6v，所述驱动电流为10ma。更进一步地，本实施例中，全条件下，nmos驱动器件的阈值电压大于20mv，也就是说在不同工艺角和不同温度下，nmos驱动器件的阈值电压大于20mv。

亦即当输入的电源电压vcc为1.62v，而输出端电压vout为1.6v时，若提供10ma的驱动电流，考虑到工艺和温度的影响，全条件的不同工艺角和不同温度下本征n型晶体管20mv的栅源电压也很难开启提供足够的驱动电流。

如图3所示，右半部分的低电压驱动电路主要有电源采样模块、比较器cmp和反相器inv0以及所述第二pmos管(p型晶体管驱动器件)组成。当采样点电压vdet大于输入参考电压vref时，比较器cmp输出为低电平，后经反相器inv0输出，pm2管的栅极电压为高电平，对于pmos管来说，其栅极接低电压，只要该栅极低电压小于源、漏任何一极电压加上该pmos管的阈值电压，则该pmos管导通，反之，则截止。因此，在电源低压vcc为低电压的情况下，经反相器inv0输出至所述pm2管的栅极电压为高电平的情况下，pm2管截止。

优选地，本实施例的所述第二pmos管的阈值电压小于1.62v。

而当采样点电压vdet小于输入参考电压vref时，比较器cmp输出为高电平，后经反相器inv0输出，pm2管的栅极电压为低电平，输入的电源电压vcc为1.62v的情况下，pm2管可以完全开启，当pm2导通时，由于pm2管的源极连接电源电压vcc，因此，可将其源极电压传输至其漏极，电源电压vcc就别传输到输出端，输出端电压vout为1.62v。

同时可通过调整pm2管的宽长比使源漏电压压降满足使用要求。

综上所述，本发明提出了使用n型本征晶体管和p型晶体管切换使用的线性稳压器电路，合理选择n型晶体管和p型晶体管切换的阈值电压，以实现n型晶体管和p型晶体管导通的平滑过渡，该电路可以满足宽电源电压范围应用的需求。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。