一種根據(jù)負(fù)載頻率和輸出電壓動態(tài)調(diào)整偏置電流的穩(wěn)壓器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種根據(jù)負(fù)載頻率和輸出電壓動態(tài)調(diào)整偏置電流的穩(wěn)壓器。
【背景技術(shù)】
[0002]一般低壓差線性穩(wěn)壓器(LDO)由帶隙基準(zhǔn)、運(yùn)算放大器、反饋電阻串和功率管組成。帶隙基準(zhǔn)產(chǎn)生用于比較的基準(zhǔn)電壓Vref ;反饋電阻串決定反饋系數(shù)；運(yùn)算放大器功率管的柵極電壓，
[0003]使反饋電壓Vfb = Vref = Vout*R2/ (R1+R2)。
[0004]所以LDO的輸出電壓Vout = Vref*(Rl+R2)/R20通過增大運(yùn)算放大器的靜態(tài)電流Iq來提高LDO的響應(yīng)速度，從而減小LDO輸出的壓降和過沖，并加快LDO輸出電壓的恢復(fù)速度。雖然這種做法能夠避免LDO的輸出有大的壓降和大的過沖；以及加快LDO對其輸出壓降和大的過沖的響應(yīng)速度；但是卻增大了 LDO的功耗。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了解決現(xiàn)有的低壓差線性穩(wěn)壓器LDO功耗高的技術(shù)問題，本實(shí)用新型提供一種快速響應(yīng)的低壓差線性穩(wěn)壓器LD0。
[0006]本實(shí)用新型的技術(shù)解決方案:
[0007]一種根據(jù)負(fù)載頻率和輸出電壓動態(tài)調(diào)整偏置電流的穩(wěn)壓器，包括帶隙基準(zhǔn)13、運(yùn)算放大器14、反饋電阻串15和功率管16，所述帶隙基準(zhǔn)用于產(chǎn)生基準(zhǔn)電壓Vref并輸入給運(yùn)算放大器14的負(fù)向輸入端，所述反饋電阻串15連接至運(yùn)算放大器14的正向輸入端，所述反饋電阻串15包括依次串聯(lián)的電阻Rl和電阻R2，所述電阻Rl的一端接功率管16的漏端，所述電阻R2的另一端接地，所述功率管16的源端接Vdd電源，所述功率管16的柵端接運(yùn)算放大器的輸出端，其特征在于:還包括頻率檢測電路10、偏置電流生成電路11以及輸出電壓檢測電路12，
[0008]所述頻率檢測電路10用于檢測負(fù)載數(shù)字電路輸出信號elk的頻率，并根據(jù)檢測到的頻率的高低生成第一電流Il輸入至偏置電流生成電路；
[0009]所述輸出電壓檢測電路12用于檢測輸出電壓Vout，并根據(jù)輸出電壓Vout的高低生成第二電流12輸入至偏置電流生成電路；
[0010]所述偏置電流生成電路根據(jù)輸入的第一電流Il和第二電流12的大小來生成一個偏置電流13 ;其中13 = Il*kl+I2*k2 ;kl和k2是根據(jù)對穩(wěn)壓器的響應(yīng)速度的要求設(shè)定的比例系數(shù)；
[0011]所述偏置電流生成電路的輸出的偏置電流13作為運(yùn)算放大器14的輸入，給運(yùn)算放大器14提供偏置電流。
[0012]上述頻率檢測電路10在生成第一電流Il時(shí)遵循的原則為；負(fù)載數(shù)字電路輸出信號elk的頻率越高，生成的第一電流Il就越大；負(fù)載數(shù)字電路輸出信號elk的頻率越低，生成的第一電流Il就越小。
[0013]上述輸出電壓檢測電路12在生成第二電流12時(shí)遵循的原則為:輸出電壓Vout的值越小，生成的第二電流12就越大；輸出電壓Vout的值越大，生成的第二電流12就越小。
[0014]頻率檢測電路10包括第一運(yùn)算放大器101、反相器串30、調(diào)整管Ml和調(diào)整管M2，第一運(yùn)算放大器101的負(fù)向輸入端接負(fù)載數(shù)字電路的供電電壓vcore，第一運(yùn)算放大器101的正向輸入端接到反相器串的供電電壓，第一運(yùn)算放大器101的輸出端接調(diào)整管Ml的柵端，所述調(diào)整管Ml的漏端接反相器串，所述調(diào)整管Ml和調(diào)整管M2的源端均接電源Vdd，所述調(diào)整管M2的柵端接調(diào)整管Ml的柵端，所述調(diào)整管M2的漏端輸出第一電流II。
[0015]上述輸出電壓檢測電路包括模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC、MOS管ml、MOS管m2、MOS管m3、MOS管m4以及每個MOS管的漏端串聯(lián)的開關(guān)，每個MOS管的柵端均接帶隙基準(zhǔn)提供的偏置電壓vcmp，偏置電壓vcmp是用于產(chǎn)生偏置電流，每個MOS管的源端均接電源VDD，
[0016]所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC的輸入端接輸出電壓Vout和參考電壓Vref，模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC根據(jù)輸出電壓Vout和參考電壓Vref的差別大小輸出思路使能信號(enl-en4)，每路使能信號控制一個開關(guān)。
[0017]MOS 管 ml、MOS 管 m2、MOS 管 m3、MOS 管的寬長比為 1:2:4:8。
[0018]上述偏置電流生成電路包括第一鏡像電路Ul、第二鏡像電路U2、第三鏡像電路U3、第四鏡像電路U4以及第五鏡像電路U5，第一電流11依次經(jīng)過第一鏡像電路Ul和第二鏡像電路U2輸出第一鏡像電流IP，第二電流12依次經(jīng)過第三鏡像電路U3和第四鏡像電路U4輸出第二鏡像電流12'，第一鏡像電流IP和第二鏡像電流12'均經(jīng)過第五鏡像電路U5輸出第三電流13。
[0019]第一鏡像電Ul路中的MOS管mil的寬長比和MOS管ml2的寬長比的比為1:1，第二鏡像電路U2中的MOS管m23的寬長比和MOS管m24的寬長比的比為1:kl ；
[0020]第三鏡像電路U3中MOS管m5的寬長比和MOS管m6的寬長比的比為1:1，第四鏡像電路U4中的MOS管m7的寬長比和MOS管m8的寬長比的比為1:k2。
[0021]本實(shí)用新型所具有的優(yōu)點(diǎn):
[0022]1、采用本實(shí)用新型的電路，當(dāng)負(fù)載數(shù)字電路的頻率較高時(shí)，可以避免LDO有過大的壓降。
[0023]2、根據(jù)負(fù)載電流的大小，動態(tài)加快LDO的反應(yīng)速度。
[0024]3、當(dāng)負(fù)載頻率比較低時(shí)，可以節(jié)省LDO的功耗。
【附圖說明】
[0025]圖1為典型的穩(wěn)壓器的電路結(jié)構(gòu)圖；
[0026]圖2為本實(shí)用新型的穩(wěn)壓器LDO的電路結(jié)構(gòu)圖；
[0027]圖3為本實(shí)用新型頻率檢測電路的結(jié)構(gòu)不意圖；
[0028]圖4為本實(shí)用新型輸出電壓檢測電路的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0029]圖5為本實(shí)用新型偏置電流生成電路的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0030]本實(shí)用新型在原來的基礎(chǔ)上面增加了部分電路20部分電路20包括一個頻率檢測電路、一個輸出電壓檢測電路和一個偏置電流生成電路。
[0031]頻率檢測電路檢測負(fù)載數(shù)字電路的頻率，并根據(jù)頻率的高低生成一個電流。數(shù)字電路的工作頻率越高，生成的電流就越大；負(fù)載數(shù)字電路的工作頻率越低，生成的電流就越小。
[0032]輸出電壓檢測電路檢測LDO的輸出電壓，并根據(jù)輸出電壓的高低生成一個電流。輸出電壓的值越小，生成的電流就越大；輸出電壓的值越大，生成的電流就越小。
[0033]偏置電流生成電路根據(jù)輸入的電流大小來生成一個偏置電流。頻率檢測電路輸出的電流Il和輸出電壓檢測電路輸出的電流12作為偏置電流生成電路的輸入。偏置電流生成電路輸出電流13，其中13 = Il*kl+I2*k2 ；kl和k2是根據(jù)實(shí)際需要(即對穩(wěn)壓器響應(yīng)速度的要求)來設(shè)定的比例系數(shù)。偏置電流生成電路的輸出13作為運(yùn)放的輸入，給運(yùn)放提供偏置電流。
[0034]頻率檢測電路可以由圖3所示實(shí)現(xiàn)。運(yùn)放的一端連接數(shù)字電路的供電電壓vcore，另一端連接到反相器串的供