一种四相NMOS开关型LDO

本发明涉及电源管理领域，尤其涉及一种四相nmos开关型ldo。

背景技术：

1、模拟ldo通过控制功率晶体管的栅极-源极电压来调节输出电压vout，而数字ldo(dldo)通过控制开/关电源晶体管的数量来调节vout。开关ldo通过控制功率晶体管的开关占空比来调节vout。在输出调节方式方面，模拟控制和开关控制是连续的，而数字控制是离散的。模拟ldo功率晶体管工作在饱和区可以提供良好的瞬态性能，具有良好的稳态性能。然而，为了驱动的大负载电流，功率晶体管的尺寸需要很大，较大的栅极电容可能导致不稳定。大多数之前的全集成模拟ldo只能提供小于250ma的负载电流，这不足以驱动一个高性能的处理器。dldo更适合于大负载电流应用，且没有上述稳定性问题。此外，它可以在低输入电压下工作，并减少分布式功率晶体管的电源传输线上压降的问题。然而，由于固有的量化误差，从而导致精度较低。开关ldo通过控制功率晶体管的开关占空比来调节vout。与模拟ldo相比，由于没有低频功率晶体管栅极极点，没有随负载变化的跨导问题，开关ldo更容易补偿，更适合宽带宽和大电流应用。

2、开关ldo的主要缺点是其自产生的输出纹波。它通常需要一个大的输出电容和一个高的开关频率来减少输出纹波，并且流经功率管的电流随工艺、电压、温度波动很大，大电容在集成电路里会占用很大的面积，因此减小电容的面积和抑制工艺、电压、温度变化十分重要。

技术实现思路

1、基于此，本发明目的在于提出一种四相nmos开关型ldo，以实现既能保证电路的带大负载电流和环路稳定性，又能有效减小所使用的输出电容大小。

2、为了达到上述目的，本发明提出一种四相nmos开关型ldo，该电路包括准三型补偿模块、四相pwm控制模块、功率管模块、辅助恒定电流控制模块。

3、所述准三型补偿模块用于：

4、接收输出信号，将输出信号与基准电压进行比较，并且补偿一个极点两个零点以保证四相nmos开关型ldo环路的稳定性；

5、所述四相pwm控制模块用于：

6、接收准三型补偿模块输出信号，将其与同频率四相的三角波信号进行比较，产生同频率四相的控制功率管的控制信号；

7、所述功率管模块用于：

8、接收四相pwm控制模块输出的同频率四相的控制功率管的控制信号，并负责输出电流向输出端；

9、所述辅助恒定电流控制模块用于：

10、接收基准电流信号，并根据基准电流信号产生功率管栅极电压信号，降低其受工艺、电压、温度变化的影响，提高电路的稳定性和可靠性。

11、所述准三型补偿模块包括：

12、第一电阻，第二电阻，第三电阻，第一电容，第二电容，误差放大器，其中，所述第一电阻分别接入误差放大器的负输入端和第三电阻，第二电阻分别接入误差放大器的负输入端和第一电容，第三电阻分别接入第一电阻和第二电容，第一电容分别接入误差放大器的输出端和第二电阻，误差放大器的正输入端接入参考电压，负输入端接第二电阻和第二电容，输出端接入pwm控制模块中比较器的正输入端。

13、所述四相pwm控制电路包括：

14、四个基本模块，其中每个模块包含三角波产生电路，比较器电路，电平移位模块，驱动门模块。比较器电路的正输入端接入误差放大器的输出端，负输入端接入产生斜坡产生电路的输出，比较器模块的输出接入电平移位电路的输入，斜坡产生电路接入参考电压，幅值为ramp的三角波信号以及gnd，电平移位电路接入辅助恒定电流控制模块输出vh，ldo输出，gnd。每个驱动的输出分别接入相对应功率管的栅极。

15、所述辅助恒定电流控制电路包括：

16、功率管栅极电位产生电路，具备拉电流能力的电压缓冲器电路，其中感应nmos的漏极接vin，栅极接跨导放大器输出，源极接外加电流源，具备拉电流能力的电压缓冲器电路输入接跨导放大器输出，输出接ls的vh端，跨导放大器正输入端接感应nmos管源极，负输入端接参考电压，输出接具备拉电流能力的电压缓冲器输入。

17、所述功率管电路包括：

18、4个nmos功率管，源极共同接输出端，漏极共同接vin，其栅极分别接四相pwm控制模块的输出。

19、本发明的上述方案至少包括以下有益效果：

20、在本发明的实施例中，辅助恒定电流控制电路可以跟踪工艺、电压、温度变化，使流经功率管的电流受工艺、电压、温度变化较小，四相pwm控制模块能有效减小输出电容大小以及输出纹波，因此，最后的四相nmos开关型ldo具有小的输出纹波，小输出电容，良好的鲁棒性。

21、本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，或者，部分特征和优点可以从说明书推知或毫无疑义地确定，或者通过实施本发明的上述技术即可得知。

22、为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

技术特征：

1.一种四相nmos开关型ldo，其特征在于，所述四相nmos开关型ldo包括准三型补偿模块、四相pwm控制模块、功率管模块、辅助恒定电流控制模块；

2.根据权利要求1所述的一种四相nmos开关型ldo，其特征在于，所述准三型补偿模块包括：

3.根据权利要求1所述的一种四相nmos开关型ldo，其特征在于，所述四相pwm控制电路包括：

4.根据权利要求1所述的一种四相nmos开关型ldo，其特征在于，所述功率管电路包括4个nmos功率管，源极共同接输出，漏极共同接vin，其栅极分别接pwm控制模块的输出。

5.根据权利要求1所述的一种四相nmos开关型ldo，其特征在于，所述辅助恒定电流控制电路包括：

技术总结
本发明提供了一种四相NMOS开关型LDO，所述四相NMOS开关型LDO包括准三型补偿模块、四相PWM控制模块、功率管模块、辅助恒定电流控制模块。本发明通过单反馈环路和辅助恒定电流控制模块，解决了开关型LDO功率管面积过大，动态电压范围，负载瞬态恢复速度受慢反馈环路影响；本发明利用辅助恒定电流控制模块电路降低了工艺、电压、温度变化对流经功率管电流的影响以及其功率管波动造成的环路稳定性问题，获得一个低输出纹波，小输出电容，稳定性高的开关型LDO，满足系统级集成电路应用需求。

技术研发人员：陈卓俊,罗嘉宏
受保护的技术使用者：湖南大学
技术研发日：
技术公布日：2024/5/19