低压差线性稳压电路与电子设备的制作方法

1.本实用新型涉及高电子迁移率晶体管领域，尤其涉及一种低压差线性稳压电路与电子设备。


背景技术：

2.低压差线性稳压电路(ldo，low dropout regulator)能够为电路提供稳定的电源，作为电路的基本单元已经被广泛应用，随着通信标准的不断提升，对电路的工作切换速度、功耗等要求也越来越高，因此，低延时、低功耗的低压差线性稳压电路也越来越重要。
3.目前高性能的射频芯片很多是用ed-phemt工艺制作，该工艺通常只能提供e-mode(增强型)与d-mode(耗尽型)两种形式的逻辑管，并且两种逻辑管控制端电极有漏电存在，所以低静态功耗的低压差线性稳压电路设计变得尤为困难。
4.可见，现有技术中，并无既能普遍适于各种工艺(尤其可适于 ed-phemt工艺)又能形实现明显ldo特性的电路。


技术实现要素：

5.本实用新型提供一种低压差线性稳压电路与电子设备，以解决并无既能普遍适于各种工艺(尤其可适于ed-phemt工艺)又能实现明显ldo 特性的电路的问题。
6.根据本实用新型的第一方面，提供了一种低压差线性稳压电路，包括第一耗尽型逻辑管与反馈调节模块；
7.所述第一耗尽型逻辑管的第一端连接供电端，所述第一耗尽型逻辑管的第二端直接或间接连接电压输出端，用于输出目标电压；所述第一耗尽型逻辑管的第二端还直接或间接连接所述反馈调节模块的第一端，所述第一耗尽型逻辑管的控制端连接所述反馈调节模块的第二端；所述第一耗尽型逻辑管的控制端还经所述反馈调节模块直接或间接接地；
8.所述反馈调节模块用于：
9.在检测到所述电压输出端当前的输出电压变高时，通过调低所述第一耗尽型逻辑管的控制端与第二端之间的电压差，调低所述输出电压；
10.在检测到所述电压输出端当前的输出电压变低时，通过调高所述第一耗尽型逻辑管的控制端与第二端之间的电压差，调高所述输出电压。
11.可选的，所述反馈调节模块包括第一电阻与压降调节单元；
12.所述第一电阻的第一端与所述压降调节单元的第一端连接于所述电压输出端，所述第一电阻的第二端连接所述压降调节单元的第二端，所述第一电阻的第二端还连接所述第一耗尽型逻辑管的控制端，且所述第一耗尽型逻辑管的控制端还经所述压降调节单元直接或间接接地；
13.所述压降调节单元用于：
14.在检测到所述电压输出端当前的输出电压变高时，通过调低所述第一电阻两端的压降，调低所述第一耗尽型逻辑管的控制端与第二端之间的电压差；
15.在检测到所述电压输出端当前的输出电压变低时，通过调高所述第一电阻两端的压降，调高所述第一耗尽型逻辑管的控制端与第二端之间的电压差。
16.可选的，所述压降调节单元包括电流调节部、第二电阻与第一增强型逻辑管；
17.所述电流调节部的第一端连接所述电压输出端，所述电流调节部的第二端连接所述第二电阻的第一端，所述电流调节部的第二端还连接所述第一增强型逻辑管的控制端，所述第一增强型逻辑管的第一端连接所述第一电阻的第二端，所述第一增强型逻辑管的第二端直接或间接接地，所述第二电阻的第二端连接所述第一增强型逻辑管的第二端；
18.所述电流调节部用于：
19.在检测到所述电压输出端当前的输出电压变高时，通过调高所述电流调节部的电流，调低所述第一电阻两端的压降；
20.在检测到所述电压输出端当前的输出电压变低时，通过调低所述电流调节部的电流，调高所述第一电阻两端的压降。
21.可选的，所述电流调节部包括m个二极管，其中，m为大于或等于1的整数；
22.若m等于1，则：所述二极管的正极连接所述电压输出端，所述二极管的负极连接所述第二电阻的第一端，所述二极管的负极还连接所述第一增强型逻辑管的控制端；
23.若m大于1，则：m个二极管串联后的正极连接所述电压输出端，所述 m个二极管串联后的负极连接所述第二电阻的第一端，所述m个二极管串联后的负极还连接所述第一增强型逻辑管的控制端。
24.可选的，所述电流调节部包括n个增强型逻辑管，其中n为大于或等于 1的整数；
25.若n等于1，则：所述增强型逻辑管的第一端连接所述电压输出端，所述增强型逻辑管的第二端连接所述第二电阻的第一端，所述增强型逻辑管的控制端连接所述增强型逻辑管的第一端，所述增强型逻辑管的第二端还连接所述第一增强型逻辑管的控制端；
26.若n大于1，则：所述n个增强型逻辑管中的首个增强型逻辑管的第一端连接所述电压输出端，所述n个增强型逻辑管中除所述首个增强型逻辑管的其余增强型逻辑管的第一端均连接于上一增强型逻辑管的第二端，所述n 个增强型逻辑管中的第n个增强型逻辑管的第二端连接所述第二电阻的第一端，所述第n个增强型逻辑管的第二端还连接所述第一增强型逻辑管的控制端；
27.所述n个增强型逻辑管中的每个增强型逻辑管的控制端均连接于其自身的第一端。
28.可选的，所述低压差线性稳压电路还包括第一切换模块，所述第一切换模块的第一端连接所述反馈调节模块的第三端，所述第一切换模块的第二端接地，所述第一切换模块的控制端接入控制信号，所述控制信号用于控制所述第一切换模块在导通状态与关断状态之间切换；
29.当所述控制信号为高电平信号时，所述第一切换模块处于导通状态；
30.当所述控制信号为低电平信号时，所述第一切换模块处于关断状态。
31.可选的，所述第一切换模块包括第二增强型逻辑管，所述第二增强型逻辑管的第一端连接所述反馈调节模块的第三端，所述第二增强型逻辑管的第二端接地，所述第二增强型逻辑管的控制端接入控制信号。
32.可选的，所述低压差线性稳压电路还包括第二切换模块，所述第二切换模块的第
一端连接所述第一耗尽型逻辑管的第二端，所述第二切换模块的第二端连接所述电压输出端，所述第二切换模块的控制端接入所述控制信号；
33.所述控制信号用于控制所述第二切换模块在导通状态与关断状态之间切换；
34.当所述控制信号为高电平信号时，所述第二切换模块处于导通状态；
35.当所述控制信号为低电平信号时，所述第二切换模块处于关断状态。
36.可选的，所述第二切换模块包括第二耗尽型逻辑管，所述第二耗尽型逻辑管的第一端连接所述第一耗尽型逻辑管的第二端，所述第二耗尽型逻辑管的第二端连接所述电压输出端，所述第二耗尽型逻辑管的控制端接入所述控制信号。
37.可选的，所述低压差线性稳压电路是基于ed-phemt工艺制作而成的。
38.根据本实用新型的第二方面，提供了一种电子设备，包括本实用新型第一方面及其可选方案所涉及的低压差线性稳压电路。
39.本实用新型提供的低压差线性稳压电路与电子设备，能够通过反馈调节模块在检测到电压输出端当前的输出电压变高时，调低该输出电压，在检测到电压输出端当前的输出电压变低时，调高该输出电压，进而使电压输出端能够输出稳定的电压(例如稳定在某个值或某个区间范围内)，可见，本实用新型可形成具有ldo特性的电路；同时，在此基础上，该方案可基于耗尽型逻辑管实现，并且控制端可直接或间接接地，进而能有助于降低漏电所带来的静态功耗，所以，本实用新型可在普遍适用于各种工艺(尤其适用于 ed-phemt工艺)的情况下，依旧保持良好的ldo特性。
40.进一步的方案中，能够利用二极管的i-v特性，并采用耗尽型管输出电压，进而实现低功耗、大驱动力的低压差线性稳压电路，同时，由于本实用新型可选方案中提供的低压差线性稳压电路仅采用了增强型与耗尽型两种形式的逻辑管，因而有助于通过ed-phemt工艺制作该电路，克服技术上的困难(例如逻辑管控制端电极有漏电存在，所以难以进行低静态功耗的低压差线性稳压电路的设计，难以基于两种形式逻辑管实现ldo特性等)，实现了较大的技术突破。
41.此外，该电路还具有结构简单，占用芯片面积小的优点，同时由于该电路未增加phemt器件种类(仅采用了增强型与耗尽型两种形式的逻辑管)，因此更加易于与其他电路集成在一起。
附图说明
42.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
43.图1是本实用新型一实施例中低压差线性稳压电路的结构示意图一；
44.图2是本实用新型一实施例中低压差线性稳压电路的结构示意图二；
45.图3是本实用新型一实施例中低压差线性稳压电路的结构示意图三；
46.图4a是本实用新型一实施例中低压差线性稳压电路的结构示意图四；
47.图4b是本实用新型一实施例中低压差线性稳压电路的结构示意图五；
48.图5a是本实用新型一实施例中低压差线性稳压电路的结构示意图六；
49.图5b是本实用新型一实施例中低压差线性稳压电路的结构示意图七；
50.图6是本实用新型一实施例中低压差线性稳压电路的结构示意图八；
51.图7是本实用新型一实施例中低压差线性稳压电路的结构示意图九；
52.图8是本实用新型一实施例中低压差线性稳压电路的结构示意图十；
53.图9是本实用新型一实施例中低压差线性稳压电路的结构示意图十一；
54.附图标记说明：
55.11-反馈调节模块；
56.111-压降调节模块；
57.1111-电流调节部；
58.12-第一切换模块；
59.13-第二切换模块；
60.dt1-第一耗尽型逻辑管；
61.dt2-第二耗尽型逻辑管；
62.et1-第一增强型逻辑管；
63.et2-第二增强型逻辑管；
64.r1-第一电阻；
65.r2-第二电阻；
[0066]v0-输出电压；
[0067]
vc-控制信号；
[0068]
d1-二极管；
[0069]
dm-二极管；
[0070]
et-增强管；
[0071]
etn-增强管；
[0072]
vdd-供电端。
具体实施方式
[0073]
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
[0074]
本实用新型的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本实用新型的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
[0075]
下面以具体地实施例对本实用新型的技术方案进行详细说明。下面这几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例不再赘述。
[0076]
请参考图1，低压差线性稳压电路(ldo，low dropout regulator)，包括第一耗尽型逻辑管dt1与反馈调节模块11；
[0077]
所述第一耗尽型逻辑管dt1的第一端连接供电端vdd，所述第一耗尽型逻辑管dt1的第二端直接或间接连接电压输出端，用于输出目标电压(可理解为稳定在某指定的电压值或电压范围的电压)；所述第一耗尽型逻辑管dt1 的第二端还直接或间接连接所述反馈调节模块11的第一端，所述第一耗尽型逻辑管dt1的控制端连接所述反馈调节模块11的第二端；所述第一耗尽型逻辑管dt1的控制端还经所述反馈调节模块11直接或间接接地；
[0078]
所述反馈调节模块11用于：
[0079]
在检测到所述电压输出端当前的输出电压v0变高时，通过调低所述第一耗尽型逻辑管dt1的控制端与第二端之间的电压差，调低所述输出电压v0；
[0080]
在检测到所述电压输出端当前的输出电压v0变低时，通过调高所述第一耗尽型逻辑管dt1的控制端与第二端之间的电压差，调高所述输出电压v0。
[0081]
第一耗尽型逻辑管dt1可例如是具有负压开启特性的d-mode管，进一步举例中，该d-mode管是采用ed-phemt工艺集成于电路中的。
[0082]
可见，本实用新型提供的低压差线性稳压电路，能够通过反馈调节模块在检测到电压输出端当前的输出电压变高时，调低该输出电压，在检测到电压输出端当前的输出电压变低时，调高该输出电压，进而使电压输出端能够输出稳定的电压。
[0083]
进一步的，请参考图2，所述反馈调节模块11包括第一电阻r1与压降调节单元111；
[0084]
所述第一电阻r1的第一端与所述压降调节单元111的第一端连接于所述电压输出端，所述第一电阻1的第二端连接所述压降调节单元111的第二端，所述第一电阻r1的第二端还连接所述第一耗尽型逻辑管dt1的控制端，且所述第一耗尽型逻辑管的控制端还经压降调节单元111直接或间接接地；
[0085]
所述压降调节单元111用于：
[0086]
在检测到所述电压输出端当前的输出电压v0变高时，通过调低所述第一电阻r1两端的压降，调低所述第一耗尽型逻辑管dt1的控制端与第二端之间的电压差；进而控制第一耗尽型逻辑管dt1缓慢关断，以使得输出电压 v0被调低。
[0087]
在检测到所述电压输出端当前的输出电压v0变低时，通过调高所述第一电阻r1两端的压降，调高所述第一耗尽型逻辑管dt1的控制端与第二端之间的电压差，进而控制第一耗尽型逻辑管dt1缓慢导通，以使得输出电压 v0被调高。
[0088]
进一步的，请参考图3，所述压降调节单元111包括电流调节部1111、第二电阻r2与第一增强型逻辑管et1；
[0089]
所述电流调节部1111的第一端连接所述电压输出端，所述电流调节部 1111的第二端连接所述第二电阻r2的第一端，所述电流调节部1111的第二端还连接所述第一增强型逻辑管et1的控制端，所述第一增强型逻辑管et1 的第一端连接所述第一电阻r1的第二端，所述第一增强型逻辑管et1的第二端直接或间接接地，所述第二电阻r2的第二端连接所述第一增强型逻辑管 et1的第二端；
[0090]
所述电流调节部1111用于：
[0091]
在检测到所述电压输出端当前的输出电压v0变高时，通过调高所述电流调节部1111的电流，调低所述第一电阻r1两端的压降；通过第一电阻r1 两端压降的降低，调低第
一耗尽型逻辑管dt1的控制端电压，进而缓慢关断第一耗尽型逻辑管dt1，以使得输出电压v0被调低。
[0092]
在检测到所述电压输出端当前的输出电压v0变低时，通过调低所述电流调节部1111的电流，调高所述第一电阻r1两端的压降；通过第一电阻r1 两端压降的增大，调高第一耗尽型逻辑管dt1的控制端电压，进而缓慢导通第一耗尽型逻辑管dt1，以使得输出电压v0被调高。
[0093]
第一增强型逻辑管可例如是e-mode管，进一步举例中，该e-mode管是采用ed-phemt工艺制作电路时集成于电路中的。
[0094]
进一步的，请参考图4，所述电流调节部包括m个二极管，其中，m为大于或等于1的整数；
[0095]
请参考图4a，若m等于1，则：所述二极管d1的正极连接所述电压输出端，所述二极管d1的负极连接所述第二电阻r2的第一端，所述二极管 d1的负极还连接所述第一增强型逻辑管dt1的控制端；
[0096]
请参考图4b，若m大于1，则：m个二极管串联后的正极(例如图4b 中二极管d1的正极)连接所述电压输出端，所述m个二极管串联后的负极 (例如图4b中二极管dm的负极)连接所述第二电阻r2的第一端，所述m 个二极管串联后的负极(例如图4b中二极管dm的负极)还连接所述第一增强型逻辑管et1的控制端。
[0097]
请参考图5，所述电流调节部1111包括n个增强型逻辑管et，其中n 为大于或等于1的整数；
[0098]
一种举例中，请参考图5a，若n等于1，则：所述增强型逻辑管et的第一端连接所述电压输出端，所述增强型逻辑管et的第二端连接所述第二电阻r2的第一端，所述增强型逻辑管et的控制端连接所述增强型逻辑管 et的第一端，所述增强型逻辑管et的第二端还连接所述第一增强型逻辑管 et1的控制端；
[0099]
若n大于1，则：所述n个增强型逻辑管中的首个增强型逻辑管的第一端连接所述电压输出端，所述n个增强型逻辑管中除所述首个增强型逻辑管的其余增强型逻辑管的第一端均连接于上一增强型逻辑管的第二端，所述n 个增强型逻辑管中的第n个增强型逻辑管(例如图5b中增强型逻辑管etn) 的第二端连接所述第二电阻的第一端，所述第n个增强型逻辑管的第二端还连接所述第一增强型逻辑管et1的控制端；
[0100]
所述n个增强型逻辑管中的每个增强型逻辑管的控制端均连接于其自身的第一端。
[0101]
可见，电流调节部1111不限于上述一个或多个二极管、一个或多个增强型逻辑管，只要电流调节部1111两端的电压变化时，流过其自身的电流也显著变化的器件，均不脱离本实施例的范围。
[0102]
下面对稳压工作过程进行阐述，以图4a的实施例为例，当外围环境变化时，若输出电压v0升高，由于二极管d1的i-v特性，流过二极管d1的电流显著增大，从而使第一增强型逻辑管et1的电流增大，此时，第一电阻r1 两端的压降会降低，进而使第一耗尽型逻辑管dt1的控制端电压减小，第一耗尽型逻辑管dt1缓慢关断，输出电压v0降低；
[0103]
若输出电压v0降低，由于二极管d1的i-v特性，流过二极管d1的电流显著降低，从而使第一增强型逻辑管et1的电流降低，此时，第一电阻r1 两端的压降会升高，进而使第一
耗尽型逻辑管dt1的控制端电压升高，第一耗尽型逻辑管dt1缓慢导通，输出电压v0升高。
[0104]
可见，本实用新型实施例提供的低压差线性稳压电路，能够利用电流调节部1111电压变化时流过其自身的电流发生显著变化的特点(例如二极管的 i-v特性)，并采用耗尽型管输出电压，进而实现低功耗、大驱动力的低压差线性稳压电路，同时，由于本实用新型实施例提供的低压差线性稳压电路仅采用了增强型与耗尽型两种形式的逻辑管，因而有助于通过ed-phemt工艺制作该电路，克服技术上的困难(例如逻辑管控制端电极有漏电存在，所以难以进行低静态功耗的低压差线性稳压电路的设计)，实现了较大的技术突破。
[0105]
该电路还具有结构简单，占用芯片面积小的优点，同时由于该电路未增加phemt器件种类(仅采用了增强型与耗尽型两种形式的逻辑管)，因此更加易于与其他电路集成在一起。
[0106]
此外，由于phemt工艺形成的管型基本为n型管，所以输出电压与输入电压相比，通常有较大的压降，这就会导致电压稳定电路的电压范围很窄，实用性低，而本实用新型能够通过耗尽型逻辑管控制端电压低于输出电压时仍能工作这一特性，改善上述电压范围窄、实用性低的缺点。
[0107]
进一步的，请参考图6，该电路还包括第一切换模块12，所述第一切换模块12的第一端连接所述反馈调节模块11的第三端，所述第一切换模块 12的第二端接地，所述第一切换模块12的控制端接入控制信号vc，所述控制信号vc用于控制所述第一切换模块12在导通状态与关断状态之间切换；
[0108]
当所述控制信号vc为高电平信号时，所述第一切换模块12处于导通状态；
[0109]
当所述控制信号vc为低电平信号时，所述第一切换模块12处于关断状态。
[0110]
进一步的，请参考图6，所述第一切换模块12包括第二增强型逻辑管 et2，所述第二增强型逻辑管et2的第一端连接所述反馈调节模块11的第三端，所述第二增强型逻辑管et2的第二端接地，所述第二增强型逻辑管et2 的控制端接入控制信号vc。
[0111]
进一步的，请参考图7，该电路还包括第二切换模块13，所述第二切换模块13的第一端连接所述第一耗尽型逻辑管dt1的第二端，所述第二切换模块13的第二端连接所述电压输出端，所述第二切换模块13的控制端接入所述控制信号vc；
[0112]
所述控制信号vc用于控制所述第二切换模块13在导通状态与关断状态之间切换；
[0113]
当所述控制信号vc为高电平信号时，所述第二切换模块13处于导通状态；
[0114]
当所述控制信号vc为低电平信号时，所述第二切换模块13处于关断状态。
[0115]
进一步的，请参考图8，所述第二切换模块13包括第二耗尽型逻辑管 dt2，所述第二耗尽型逻辑管dt2的第一端连接所述第一耗尽型逻辑管dt1 的第二端，所述第二耗尽型逻辑管dt2的第二端连接所述电压输出端，所述第二耗尽型逻辑管dt2的控制端接入所述控制信号vc。
[0116]
其中控制信号vc可以理解为输入控制端口，可以控制电路输出的开启与关闭。
[0117]
以下为一种举例中的工作过程，请参考图9，当控制信号vc为低电平信号(例如控制信号vc＝0)时，第二增强型逻辑管et2关断，电压输出端与地之间会呈现高电阻，此时流过上面微弱的电流产生的电压会使第二耗尽型逻辑管et2缓慢关断，此时，输出电压v0为低电压。
[0118]
当控制信号vc为高电平信号时，第二增强型逻辑管et2导通，第二耗尽型逻辑管
dt2也是导通的，第二耗尽型逻辑管dt2上的压降可以忽略，此时第二耗尽型逻辑管dt2相当于一个小电阻。同时电流流过电流调节部(例如二极管d1)和第一电阻r1。当外围环境变化时，若输出电压v0升高，由于二极管d1的i-v特性，流过二极管d1的电流显著增大，从而使第一增强型逻辑管et1的电流增大，此时，第一电阻r1两端的压降会降低，进而使第一耗尽型逻辑管dt1的控制端电压减小，第一耗尽型逻辑管dt1缓慢关断，输出电压v0降低；
[0119]
若输出电压v0降低，由于二极管d1的i-v特性，流过二极管d1的电流显著降低，从而使第一增强型逻辑管et1的电流降低，此时，第一电阻r1 两端的压降会升高，进而使第一耗尽型逻辑管dt1的控制端电压升高，第一耗尽型逻辑管dt1缓慢导通，输出电压v0升高。
[0120]
可见，本实用新型实施例还能够通过第一切换模块12与第二切换模块 13快速响应于控制信号，进而实现该电路的快速切换。
[0121]
本实用新型还提供了一种电子设备，包括上述各实施例所涉及的低压差线性稳压电路。
[0122]
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。