高效率低压差电压调节器制造技术

本发明专利技术提供一种高效率的低压差电压调节器，其包括首选功率管、分压电路和误差放大电路，所述分压电路采样所述首选功率管的输出端的输出电压得到反馈电压，所述误差放大器根据所述反馈电压和一基准电压来控制所述首选功率管的栅极。所述低压差电压调节器还包括控制电路和备用功率管，所述控制电路在首选功率管上的电流大于设定电流阈值时，使能所述备用功率管以使其也为负载提供电流，否则，非使能所述备用功率管以使其不能为负载提供电流。根据负载的改变功率管的有效面积和有效宽度，从而满足不同负载电流情况下的电流需求，提高了使用效率，也避免由于功率管的漏电流过大而导致效率过低的问题。

【技术实现步骤摘要】
高效率低压差电压调节器
本专利技术涉及电源管理领域，特别是涉及一种低压差电压调节器。
技术介绍
SOC(片上系统)是目前数字芯片发展的主要方向，越来越多的数字系统中，把电源管理芯片(比如低压差电压调节器)同数字逻辑一起集成到一块单芯片中，形成了一个比较完备的片上系统。图1示出了一种现有的低压差电压调节器100的电路示意图。所述低压差电压调节器100包括基准电压电路110、误差放大器120、功率管MP、分压电路130、负载电阻RL和电容CL。所述基准电压电路110产生一个不随温度、工艺和电源电压变化的基准电压VREF，分压电路130包括串联在输出电压VOUT和地之间的分压电阻Rl和分压电阻R2，其采样输出电压VOUT得到反馈电压VFB，所述误差放大器120比较基准电压VREF和反馈电压VFB，将两者的差值放大后用于调整 功率管MP的栅极电压，以确保在不同的电源电压VBAT和负载电流条件下输出电压VOUT都保持与所述基准电压VREF成比例。当今数字电路工艺已经过渡到主流的0.18um、0.13um或是90nm工艺，器件沟道有效长度的减小，使得器件的漏电流已经不能忽视。MOSFET(MetalOxide SemiconductorField Effect Transistor)的漏电流随着其沟道长度的减小而增加，同时随着沟道的宽度增加而增加。对于集成到数字系统中的低压差电压调节器，其功能必须满足在各种负载电流条件下输出电压VOUT都在设定的范围内。负载电流的两种极端情况包括:在系统正常工作时候可以抽取最大负载电流和系统待机时可以抽取最小负载电流。增大功率管MP的面积可以保证在负载正常工作时提供最大负载电流，但是系统待机或是低压差电压调节器空载时，由于功率管MP的栅面积带来的漏电流会使输出电压VOUT升高，即使误差放大器120调整使功率管MP的栅电压已经接近电源电压VBAT，也不能使输出电压VOUT回到设定的电压范围内，这样整个反馈回路将处在开路状态。传统的解决办法是减小分压电路中的分压电阻的值，保证在负载电流为空载情况下，功率管MP的漏电流可以被分压电阻吸收，但是这也同时增大了系统的静态电流，降低了电源的使用效率。因此，有必要提出一种改进的技术方案来解决上述问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种高效率低压差电压调节器，其可以在各种负载的情况下保持较高的使用效率。为了实现上述目的，本专利技术提出一种，其包括首选功率管、分压电路和误差放大电路，所述分压电路采样所述首选功率管的输出端的输出电压得到反馈电压，所述误差放大器根据所述反馈电压和一基准电压来控制所述首选功率管的栅极。所述低压差电压调节器还包括控制电路和备用功率管，所述控制电路在首选功率管上的电流大于设定电流阈值时，使能所述备用功率管以使其也为负载提供电流，否则，非使能所述备用功率管以使其不能为负载提供电流。进一步的，所述低压差电压调节器还包括有开关控制管，所述开关控制管串联于所述备用功率管和电源之间，所述控制电路在首选功率管上的电流大于设定电流阈值时，控制所述开关控制管导通，否则，控制所述开关控制管截止。更进一步的，所述控制电路包括电流采样模块和电流比较模块，所述电流采样模块检测所述首选功率管的电流，所述电流比较模块将所述首选功率管上的电流与设定电流阈值进行比较，在首选功率管上的电流大于设定电流阈值时，输出控制信号至所述开关控制管的控制端以控制所述开关控制管导通，否则，输出控制信号至所述开关控制管的控制端以控制所述开关控制管截止。再进一步的，所述电流采样模块为与所述首选功率管构成镜像电路的镜像功率管，所述电流比较模块的一个输入端接所述镜像晶体管的漏极，另一个输入端接所述首选功率晶体管的漏极，该首选功率管的漏极为其输出端，其输出端接所述开关控制管的栅极。再进一步的，所述首选功率管的源级接电源，所述备用功率管的源级通过所述开管控制管接所述电源，漏极接所述首选功率管的漏极，栅极接所述首选功率管的栅极。再进一步的，所述电流比较模块包括第I晶体管、第10晶体管、第11晶体管、第12晶体管、第13晶体管、第14晶体管、第16晶体管，第I晶体管和第16晶体管串联在电源和地之间，第I晶体管的栅极接所述首选功率管的栅极，第11晶体管和第13晶体管串联在所述首选功率管的漏极和地之间，第10晶体管和第12晶体管串联在镜像晶体管的漏极和地之间，第10晶体管和第11晶体管的栅极互联，第12晶体管、第13晶体管和第14晶体管的栅极互联，第14晶体管的源级接地，漏极接基准电流，第10晶体管和第12晶体管之间的节点接第16晶体管M16的栅极。进一步的，所 述分压电路包括串联于所述首选功率管的输出端和地之间的第一分压电阻和第二分压电阻，第一分压电阻和第二分压电阻的中间节点的电压为所述反馈电压。进一步的，所述低压差电压调节器还包括串联在首选功率管的输出端和地之间的电容和负载电阻。与现有技术相比，在本专利技术中根据负载的改变功率管的有效面积，从而改变功率管的有效宽度，从而满足不同负载电流情况下的电流需求，提高了使用效率，也避免由于功率管的漏电流过大而导致效率过低的问题。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例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专利技术的一些实施例，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它的附图。其中:图1为现有技术中低压差电压调节器的电路图；和图2为本专利技术中的高效率低压差电压调节器在一个实施例中的电路图。具体实施方式为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明。图2为本专利技术中的高效率低压差电压调节器200在一个实施例中的电路图。如图2所示，所述低压差电压调节器200包括功率管M15 (也可以被称为首选功率管)、分压电路210、误差放大电路220、串联在功率管Ml5的输出端VOUT和地VSS之间的电容CL和负载电阻RL。所述功率管M15的源级接电源VBAT，栅极接所述误差放大电路220的输出端，其漏极为所述功率管M15的输出端V0UT。所述分压电路210采样所述功率管M15的输出端的输出电压，并得到反映所述输出电压的反馈电压VFB。所述误差放大电路220比较基准电压VREF和反馈电压VFB，将两者的差值放大后用于调整功率管M15的栅极电压，以确保在不同的电源电压VBAT和负载电流条件下输出电压VOUT都与所述基准电压VREF保持设定比例。为了克服现有技术中的低压差电压调节器的问题，本专利技术中的低压差电压调节器200还包括有控制电路230、备用功率管M4和开关控制管M3。所述备用功率管M4的栅极接功率管M15的栅极，漏极接功率管M15的漏极，源级通过所述开关控制管M3接电源VBAT。所述控制电路230的输入端接所述功率管M15的漏极，输出端接所述控制开关管M3的栅极。所述控制电路230检测所述功率管M15上的电流，在检测到的电流大于设定电流阈值时，则控制所述开关控制管M3导通，否则，则控制所述开关控制管M3截止。在所述开关控制管M3导通时，所述备用功率管M4与所述功率管M15并联，共同为负载提供电流，此时相当于增大了功率本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种低压差电压调节器，其包括首选功率管、分压电路和误差放大电路，所述分压电路采样所述首选功率管的输出端的输出电压得到反馈电压，所述误差放大器根据所述反馈电压和一基准电压来控制所述首选功率管的栅极，其特征在于，所述低压差电压调节器还包括控制电路和备用功率管，所述控制电路在首选功率管上的电流大于设定电流阈值时，使能所述备用功率管以使其也为负载提供电流，否则，非使能所述备用功率管以使其不能为负载提供电流。

【技术特征摘要】
1.一种低压差电压调节器，其包括首选功率管、分压电路和误差放大电路，所述分压电路采样所述首选功率管的输出端的输出电压得到反馈电压，所述误差放大器根据所述反馈电压和一基准电压来控制所述首选功率管的栅极， 其特征在于，所述低压差电压调节器还包括控制电路和备用功率管，所述控制电路在首选功率管上的电流大于设定电流阈值时，使能所述备用功率管以使其也为负载提供电流，否则，非使能所述备用功率管以使其不能为负载提供电流。2.根据权利要求1所述的低压差电压调节器，其特征在于，其还包括有开关控制管，所述开关控制管串联于所述备用功率管和电源之间，所述控制电路在首选功率管上的电流大于设定电流阈值时，控制所述开关控制管导通，否则，控制所述开关控制管截止。3.根据权利要求2所述的低压差电压调节器，其特征在于，所述控制电路包括电流采样模块和电流比较模块，所述电流采样模块检测所述首选功率管的电流，所述电流比较模块将所述首选功率管上的电流与设定电流阈值进行比较，在首选功率管上的电流大于设定电流阈值时，输出控制信号至所述开关控制管的控制端以控制所述开关控制管导通，否则，输出控制信号至所述开关控制管的控制端以控制所述开关控制管截止。4.根据权利要求3所述的低压差电压调节器，其特征在于，所述电流采样模块为与所述首选功率管构成镜像电路的镜像功率管，所述电流比较模块的一个输入端接所述镜像晶体管的漏极，...

【专利技术属性】
技术研发人员：桂文明，
申请(专利权)人：无锡中星微电子有限公司，
类型：发明
国别省市：