本發(fā)明屬于集成電路設(shè)計(jì)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種低壓差線性穩(wěn)壓器。

背景技術(shù)：

低壓差線性穩(wěn)壓器(Low Dropout Regulator,LDO)是一種供電電路，具有輸出電壓穩(wěn)定、紋波小等優(yōu)點(diǎn)，在集成電路中具有廣泛的應(yīng)用。

圖1是模擬低壓差線性穩(wěn)壓器原理圖。當(dāng)負(fù)載R_L、C_L變化時(shí)，如果其負(fù)載電流不變，則供電電壓V_OUT變化，反饋電壓V_F變化，V_F和固定的參考電壓V_REF比較，經(jīng)過(guò)誤差放大器放大后得到控制電壓V_C，調(diào)整負(fù)載管M₁的柵源電壓。該環(huán)路為負(fù)反饋環(huán)路，在負(fù)反饋?zhàn)饔孟?，供電電壓V_OUT被穩(wěn)定在一個(gè)確定的值，向負(fù)載輸出其所需的電流。該電路的問(wèn)題在于單個(gè)調(diào)整管所能輸出的電流范圍有限，因此能驅(qū)動(dòng)的負(fù)載變化范圍也有限。

圖2是數(shù)字低壓差線性穩(wěn)壓器原理圖。其工作原理和模擬低壓差線性穩(wěn)壓器類似。相同之處是檢測(cè)輸出電壓V_OUT的變化，不同之處是數(shù)字LDO通過(guò)比較器把反饋電壓V_F和參考電壓V_REF之間的誤差電壓數(shù)字化，將該數(shù)字誤差信號(hào)D₀傳送給數(shù)字控制器，控制器則經(jīng)過(guò)運(yùn)算輸出控制碼，調(diào)節(jié)MOS管M_S1～M_SN的通斷，MOS管導(dǎo)通則提供輸出電流，關(guān)斷則不輸出電流。MOS管陣列輸出的電流范圍較大，但仍存在一些問(wèn)題。一是當(dāng)電源電壓變化時(shí)，MOS管導(dǎo)通時(shí)的電流也會(huì)變化。二是如果要同時(shí)具有高的電流調(diào)節(jié)精度和大的電流調(diào)整范圍，則需要較多的MOS管，小MOS管決定電流變化的精度，大MOS管決定電流變化的范圍。三是通過(guò)頻繁的開(kāi)關(guān)切換來(lái)變化電流會(huì)在LDO的輸出產(chǎn)生較大的紋波。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的在于提供一種低壓差線性穩(wěn)壓器，具有數(shù)?；旌险{(diào)節(jié)功能，先使用數(shù)字調(diào)節(jié)方式對(duì)輸出電流進(jìn)行粗調(diào)節(jié)，然后使用模擬調(diào)節(jié)方式對(duì)輸出電流進(jìn)行細(xì)調(diào)節(jié)，從而能夠輸出大范圍、高精度的電流。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

一種低壓差線性穩(wěn)壓器，輸出電壓為V_OUT，負(fù)載電阻R_L和負(fù)載電容C_L并聯(lián)接在V_OUT與GND之間，通過(guò)采樣電阻R_F1和電阻R_F2對(duì)V_OUT進(jìn)行分壓取樣，得到反饋電壓V_F，V_F和參考電壓V_REF經(jīng)過(guò)誤差放大器比較放大后得到模擬輸出電壓V_C，V_C通過(guò)一條支路送給粗調(diào)電路，通過(guò)另一條支路送給細(xì)調(diào)電路，所述粗調(diào)電路用于控制電流源陣列的通斷，所述細(xì)調(diào)電路的輸出連接調(diào)整管M₀的柵極，電流源陣列由若干支路并聯(lián)而成，為L(zhǎng)DO負(fù)載提供電流，每條支路均由電流源和開(kāi)關(guān)管串聯(lián)構(gòu)成，粗調(diào)電路通過(guò)控制開(kāi)關(guān)管的通斷來(lái)控制電流源陣列的通斷，所述調(diào)整管M₀和電流源陣列的各支路并聯(lián)。

所述粗調(diào)電路包含時(shí)鐘、ADC和數(shù)字邏輯控制電路，時(shí)鐘電路給ADC及數(shù)字邏輯控制電路提供時(shí)鐘信號(hào)，V_C輸入粗調(diào)控制模塊后先經(jīng)過(guò)ADC變換為數(shù)字信號(hào)，然后送給數(shù)字邏輯控制電路，數(shù)字邏輯控制電路的輸出控制電流源陣列中開(kāi)關(guān)管的通斷。

所述數(shù)字邏輯控制電路可對(duì)細(xì)調(diào)電路進(jìn)行使能、復(fù)位控制。

所述電流源陣列中的電流源的柵極由偏置電路提供偏置電壓。

當(dāng)誤差信號(hào)小于某一數(shù)值時(shí)，粗調(diào)節(jié)過(guò)程結(jié)束，開(kāi)始細(xì)調(diào)節(jié)。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是采用數(shù)字電路對(duì)LDO輸出電流進(jìn)行粗調(diào)節(jié)，使用模擬電路對(duì)LDO輸出電流進(jìn)行細(xì)調(diào)節(jié)，從而LDO具有較大的輸出電流范圍，較高的輸出電流精度，且輸出電流不受電源電壓變化的干擾，輸出電壓紋波較小。

附圖說(shuō)明

圖1是模擬低壓差線性穩(wěn)壓器原理圖。

圖2是數(shù)字低壓差線性穩(wěn)壓器原理圖。

圖3是具有數(shù)?；旌险{(diào)節(jié)功能的低壓差線性穩(wěn)壓器原理圖。

圖4是具有數(shù)?；旌险{(diào)節(jié)功能的低壓差線性穩(wěn)壓器的工作流程圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖，對(duì)優(yōu)選實(shí)施例作詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)該強(qiáng)調(diào)的是，下述說(shuō)明僅僅是示例性的，而不是為了限制本發(fā)明的范圍及其應(yīng)用。

本發(fā)明提出的一種具有數(shù)?；旌险{(diào)節(jié)功能的低壓差線性穩(wěn)壓器原理如圖3所示。LDO的負(fù)載為R_L和C_L，輸出電壓為V_OUT，經(jīng)電阻R_F1、R_F2分壓后得到反饋電壓V_F，V_F和參考電壓V_REF經(jīng)過(guò)誤差放大器比較放大后得到模擬輸出電壓V_C。V_C通過(guò)一條支路送給粗調(diào)電路，通過(guò)另一條支路送給細(xì)調(diào)電路。粗調(diào)電路包含時(shí)鐘、ADC和數(shù)字邏輯控制等部分。時(shí)鐘電路給ADC及數(shù)字邏輯控制電路提供時(shí)鐘信號(hào)。V_C輸入粗調(diào)控制模塊后先經(jīng)過(guò)ADC變換為數(shù)字信號(hào)，然后送給數(shù)字邏輯控制電路，數(shù)字邏輯控制電路的輸出控制開(kāi)關(guān)管M_S1～M_SN的通斷。數(shù)字邏輯控制電路還能夠?qū)?xì)調(diào)電路進(jìn)行使能、復(fù)位等控制。電流源M₁～M_N和開(kāi)關(guān)M_S1～M_SN構(gòu)成包含多條并聯(lián)支路的電流源陣列為L(zhǎng)DO負(fù)載提供電流，電流源M₁～M_N的柵極由偏置電路提供偏置電壓。細(xì)調(diào)電路的輸出連接調(diào)整管M₀的柵極，M₀和M₁-M_S1…M_N-M_SN支路并聯(lián)，可調(diào)節(jié)LDO的輸出電流。

在粗調(diào)節(jié)時(shí)，先關(guān)掉細(xì)調(diào)電路，LDO檢測(cè)反饋電壓，將其與參考電壓進(jìn)行比較、放大后，傳送給粗調(diào)電路。首先將誤差信號(hào)通過(guò)模數(shù)變換器(ADC)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，然后數(shù)字邏輯控制電路判斷需要輸出的電流大小并產(chǎn)生對(duì)應(yīng)的控制字控制電流源陣列的通斷，輸出適當(dāng)?shù)碾娏?。?dāng)收到的誤差信號(hào)小于某一數(shù)值時(shí)，粗調(diào)節(jié)過(guò)程結(jié)束。

粗調(diào)過(guò)程結(jié)束后，開(kāi)始細(xì)調(diào)過(guò)程。打開(kāi)細(xì)調(diào)電路，此時(shí)誤差放大器的模擬輸出電壓調(diào)節(jié)其連接的調(diào)整管柵極，在小范圍內(nèi)精確地調(diào)整輸出電流。

具體地，該LDO調(diào)節(jié)輸出電流的工作過(guò)程如圖4所示。誤差放大器輸出信號(hào)V_C。VC經(jīng)過(guò)ADC變換得到數(shù)字信號(hào)。數(shù)字邏輯控制電路對(duì)其處理形成誤差電壓編碼。數(shù)字邏輯控制電路根據(jù)該編碼判斷是否需要進(jìn)行粗調(diào)節(jié)，如果不需要的話就使用模擬方式的細(xì)調(diào)節(jié)，本次調(diào)節(jié)結(jié)束；如果需要粗調(diào)節(jié)就進(jìn)入下一步。下面先關(guān)斷細(xì)調(diào)節(jié)，開(kāi)始數(shù)字方式的粗調(diào)節(jié)，經(jīng)過(guò)數(shù)字邏輯控制電路的處理，輸出控制字控制電流源陣列的通斷，改變輸出電流，LDO的粗調(diào)節(jié)一直到誤差電壓小于某一指定值后結(jié)束。粗調(diào)節(jié)結(jié)束后開(kāi)始模擬方式的細(xì)調(diào)節(jié)，本次調(diào)節(jié)結(jié)束。在時(shí)鐘控制下，可以定時(shí)進(jìn)行LDO輸出電流調(diào)節(jié)過(guò)程，也可以根據(jù)誤差電壓編碼的數(shù)值觸發(fā)數(shù)字邏輯控制電路，開(kāi)始調(diào)節(jié)過(guò)程。

以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實(shí)施方式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。