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1、10申请公布号CN102364407A43申请公布日20120229CN102364407ACN102364407A21申请号201110279091322申请日20110920G05F1/5620060171申请人苏州磐启微电子有限公司地址215123江苏省苏州市工业园区星湖街328号创意产业园2B40172发明人李宝骐74专利代理机构南京苏科专利代理有限责任公司32102代理人陈忠辉54发明名称一种新型低压差线性稳压器57摘要本发明揭示了一种新型低压差线性稳压器，基于典型LDO电路构建，该低压差线性稳压器包含由场效应管M1M8、电容C0、开关S0、开关S1以及设于典型LDO电路电阻R2与接。
2、地端之间的开关S2构成的调制模块。本发明提出的低压差线性稳压器通过引入调制模块，并在LDO电路不同的工作状态下切换开关S0S2的开闭状态，能在低压差线性稳压器的不同工作状态下对其中各能耗器件进行管理，实现了待机状态下的超低功率损耗以及运作状态下输出电流大小的可选性设计，满足低功率无线通信系统的电源管理所需。51INTCL19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书1页说明书3页附图2页CN102364426A1/1页21一种新型低压差线性稳压器，基于典型LDO电路构建，其特征在于所述新型低压差线性稳压器包含由场效应管M1M8、电容C0、开关S0、开关S1以及设于典型LDO电路电阻。
3、R2与接地端之间的开关S2构成的调制模块，所述调制模块中场效应管M1的源极、开关S1的一端、场效应管M2的源极、场效应管M4的漏极、场效应管M3的源极与场效应管M0的源极连至典型LDO电路的VDD端；场效应管M1的漏极、场效应管M4的栅极与场效应管M0的漏极连至典型LDO电路的VOUT端；场效应管M1的栅极、开关S1的另一端、场效应管M2的漏极、电容C0的一端与场效应管M5的漏极和栅极相接；场效应管M5的源极与场效应管M6的源极相接；场效应管M4的源极通过开关S0与场效应管M7的漏极和栅极、场效应管M8的栅极相接；场效应管M3的栅极和漏极与场效应管M2的栅极、场效应管M8的漏极相接；且电容C0。
4、的另一端、场效应管M6的栅极和漏极、场效应管M7和场效应管M8的源极均接地。2根据权利要求1所述的一种新型低压差线性稳压器，其特征在于所述场效应管M0M3与场效应管M6为PMOS管；且所述场效应管M4、M5、M7、M8为NMOS管。3根据权利要求1所述的一种新型低压差线性稳压器，其特征在于所述典型LDO电路包含用于提供参考电压VREF的带隙基准电路，用于将反馈电压向参考电压VREF等值转化的运算放大器A0，用于将输出电压VOUT分隔成为反馈电压的串联电阻R1和电阻R2，以及用于补偿使反馈信号匹配不同输出阻抗的串联电容CC和电阻RC，其中反馈信号取自电阻R1和电阻R2之间，且与带隙基准电路的参考。
5、电压VREF一并接入运算放大器A0，运算放大器A0的输出连至场效应管M0的栅极，所述串联电容CC和电阻RC相接于场效应管M0的栅极于漏极之间，所述场效应管的漏极为电性LDO电路的VOUT端。4根据权利要求1所述的一种新型低压差线性稳压器，其特征在于在低损待机模式及正常运作模式下，所述低压差线性稳压器的开关S0为断开状态，且开关S1和开关S2为闭合状态。5根据权利要求1所述的一种新型低压差线性稳压器，其特征在于在相对正常运作模式的大电流运作模式下，所述低压差线性稳压器的开关S0为闭合状态，且开关S1和开关S2为断开状态。权利要求书CN102364407ACN102364426A1/3页3一种新型。
6、低压差线性稳压器技术领域0001本发明涉及一种低功率无线通信系统的电源管理装置，尤其涉及一种结合了高输出电流与超低能耗的低压差线性稳压器的电路结构设计，属于集成电路设计领域。背景技术0002在低功率无线通信系统的电源管理中，低压差线性稳压器（LOWDROPOUTREGULATOR，以下便以其简写LDO简称）是一种常见常用的电路装置。如图1所示，是典型LDO电路在传统低功率无线系统中的应用连接示意图。在图示的常规应用电路结构中，特别是在低功率无线通信系统中，系统级LDO电路在90的时间内处于待机模式，以等待接收或调制数据。在待机模式下的所有数字模块都必须为电源开路状态，以等待数字接口接收来自于M。
7、CU的指令或数据，其中数字接口的形式可包括I2C或SPI。而LDO电路则通常用于从外部电池（锂电池或AA电池）向数字接口提供电压。为实现超低功率的无线通信系统，该LDO电路自身必须工作于低功耗状态。然而，在传统的实施过程中，该LDO电路需要向数字电路、时钟电路和射频电路提供相对高的电流（10MA100MA）和低噪声的调制电压。对于典型LDO电路来说满足两个极端要求是一个重大的挑战。0003而典型LDO电路的模块架构如图2所述，可见该典型LDO电路包含用于提供参考电压VREF的带隙基准电路，用于将反馈电压向参考电压VREF等值转化的运算放大器A0，用于将输出电压VOUT分隔成为反馈电压的串联电阻。
8、R1和电阻R2，以及用于补偿使反馈信号匹配不同输出阻抗的串联电容CC和电阻RC，其中带隙基准电路所提供的参考电压VREF取决于环境温度及电源电压，反馈信号取自电阻R1和电阻R2之间，且与带隙基准电路的参考电压VREF一并接入运算放大器A0，运算放大器A0的输出连至场效应管M0的栅极，所述串联电容CC和电阻RC相接于场效应管M0的栅极于漏极之间，该场效应管的漏极为电性LDO电路的VOUT端如果忽略放大器的增益误差，可以得到输出电压。0004为了实现在无线通信系统中的低噪声输出VOUT，系统电路中的所有设备均必须工作于一个良好的操作条件。因此，典型LDO电路所消耗的电流范围便介于50A1MA。可见。
9、该典型LDO电路不可能被使用在超低功耗的状态下。发明内容0005鉴于上述现有技术典型LDO电路存在的缺陷，本发明的目的是提出一种新型低压差线性稳压器，实现LDO电路在待机状态下超低功耗和在运作状态下较大电流输出的兼具性能。0006本发明的上述目的，将通过以下技术方案得以实现说明书CN102364407ACN102364426A2/3页4一种新型低压差线性稳压器，基于典型LDO电路构建，其特征在于所述低压差线性稳压器包含由场效应管M1M8、电容C0、开关S0、开关S1以及设于典型LDO电路电阻R2与接地端之间的开关S2构成的调制模块，所述调制模块中，场效应管M1的源极、开关S1的一端、场效应管M。
10、2的源极、场效应管M4的漏极、场效应管M3的源极与场效应管M0的源极连至典型LDO电路的VDD端；场效应管M1的漏极、场效应管M4的栅极与场效应管M0的漏极连至典型LDO电路的VOUT端；场效应管M1的栅极、开关S1的另一端、场效应管M2的漏极、电容C0的一端与场效应管M5的漏极和栅极相接；场效应管M5的源极与场效应管M6的源极相接；场效应管M4的源极通过开关S0与场效应管M7的漏极和栅极、场效应管M8的栅极相接；场效应管M3的栅极和漏极与场效应管M2的栅极、场效应管M8的漏极相接；且电容C0的另一端、场效应管M6的栅极和漏极、场效应管M7和场效应管M8的源极均接地。0007进一步地，所述场效。
11、应管M0M3与场效应管M6为PMOS管；且所述场效应管M4、M5、M7、M8为NMOS管。0008进一步地，所述典型LDO电路包含用于提供参考电压VREF的带隙基准电路，用于将反馈电压向参考电压VREF等值转化的运算放大器A0，用于将输出电压VOUT分隔成为反馈电压的串联电阻R1和电阻R2，以及用于补偿使反馈信号匹配不同输出阻抗的串联电容CC和电阻RC，其中反馈信号取自电阻R1和电阻R2之间，且与带隙基准电路的参考电压VREF一并接入运算放大器A0，运算放大器A0的输出连至场效应管M0的栅极，所述串联电容CC和电阻RC相接于场效应管M0的栅极于漏极之间，所述场效应管的漏极为电性LDO电路的VO。
12、UT端。0009进一步地，在低损待机模式及正常运作模式下，所述低压差线性稳压器的开关S0为断开状态，且开关S1和开关S2为闭合状态；在相对正常运作模式的大电流运作模式下，所述低压差线性稳压器的开关S0为闭合状态，且开关S1和开关S2为断开状态。0010本发明新型低压差线性稳压器的实施，其较之于典型LDO的突出效果为通过引入调制模块，能在低压差线性稳压器的不同工作状态下对其中各能耗器件进行管理，实现了待机状态下的超低功率损耗以及运作状态下输出电流大小的可选性设计，满足低功率无线通信系统的电源管理所需。0011以下便结合实施例附图，对本发明的具体实施方式作进一步的详述，以使本发明技术方案更易于理解。
13、、掌握。附图说明0012图1是现有典型LDO电路在传统低功率无线系统中的应用连接示意图；图2是典型LDO电路的模块架构示意图；图3是本发明新型LDO电路的模块架构图。具体实施方式0013如图3所示，是本发明提出的一种新型低压差线性稳压器的模块架构图。从图示可见，该新型低压差线性稳压器是基于图2所示的典型LDO电路并引入调制模块构建而成的。该调制模块则由场效应管M1M8、电容C0、开关S0、开关S1和开关S2构成。其中该开关S2设于典型LDO电路的电阻R2与接地端之间；且该场效应管M0M3与场效应管M6说明书CN102364407ACN102364426A3/3页5为PMOS管；且所述场效应管M。
14、4、M5、M7、M8为NMOS管。0014从图示可见其电路的具体连接结构为场效应管M1的源极、开关S1的一端、场效应管M2的源极、场效应管M4的漏极、场效应管M3的源极与场效应管M0的源极连至典型LDO电路的VDD端；场效应管M1的漏极、场效应管M4的栅极与场效应管M0的漏极连至典型LDO电路的VOUT端；场效应管M1的栅极、开关S1的另一端、场效应管M2的漏极、电容C0的一端与场效应管M5的漏极和栅极相接；场效应管M5的源极与场效应管M6的源极相接；场效应管M4的源极通过开关S0与场效应管M7的漏极和栅极、场效应管M8的栅极相接；场效应管M3的栅极和漏极与场效应管M2的栅极、场效应管M8的漏。
15、极相接；且电容C0的另一端、场效应管M6的栅极和漏极、场效应管M7和场效应管M8的源极均接地。0015以下从本发明新型低压差线性稳压器的应用实施，具体介绍其应用中所具有的高输出电流与超低能耗的突出效果。0016在正常运作模式下，该低压差线性稳压器的开关S0为断开状态，且开关S1和开关S2为闭合状态。此时，PMOS管M1处于关断状态，新加的调制模块对典型LDO电路部分的常规运作不产生任何影响，其输出VOUT依然复合公式（1）的形式。只是由于相串联的NMOS管M5和PMOS管M6所设计的W/L非常小，因而从NMOS管M5和PMOS管M6的漏电电流都很小（小于200NA）。而在低损待机模式下，低压差。
16、线性稳压器只向数字接口电路供能开启，且该数字接口电路应占用很少的电流。为了进一步降低功耗，将PMOS管M0出于关闭状态，不提供任何电流输出，同时带隙基准电路和运算放大器A0也被关断至相同的电流。可见在新加了调制模块后，该新型的低压差线性稳压器能够执行与典型LDO电路相同的功能。0017另一方面在相对正常运作模式的大电流运作模式下，该低压差线性稳压器的开关S0为闭合状态，且开关S1和开关S2为断开状态。此时，场效应管M1M7工作于适当的偏压工作条件下，形成一放大器。该放大器使得输出VOUT满足；其中场效应管M4为电源跟踪设备，场效应管M7和场效应管M8构成NMOS的电流镜像，场效应管M2和场效应。
17、管M3构成PMOS的电流镜像，场效应管M5和场效应管M6此时起到短路电阻的作用，场效应管M1为增益设备以保持VOUT包含VGSM4VGSM7，由此为新型LDO的大电流输出提供了必要的基础。0018通过以上对于新型稳压器电路结构及运作模式的全面而详细的描述，已对本发明技术方案消除了认识上的不清楚之处。本发明通过引入调制模块及开关S2，能在低压差线性稳压器的不同工作状态下对其中各能耗器件进行管理，实现了待机状态下的超低功率损耗以及运作状态下输出电流大小的可选性设计，满足低功率无线通信系统的电源管理所需。说明书CN102364407ACN102364426A1/2页6图1图2说明书附图CN102364407ACN102364426A2/2页7图3说明书附图CN102364407A。