專利名稱：一種電源系統(tǒng)及應(yīng)用于電源系統(tǒng)中的n阱電位切換電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種低噪聲電源系統(tǒng)領(lǐng)域，更具體的說(shuō)，涉及一種在電源系統(tǒng)中的N阱電位切換電路、一種電源系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在射頻以及高精度要求的系統(tǒng)中，均有低噪聲指標(biāo)要求。為了降低噪聲干擾，射頻模塊的電源不會(huì)直接由外部電源提供，而是經(jīng)過(guò)低壓差線性穩(wěn)壓器(low dropoutregulator, LDO)電路，轉(zhuǎn)換成低噪聲、高電源抑制比(Power supply rejectionration, PSRR)的電源。在對(duì)噪聲要求更加苛刻的系統(tǒng)中，電源系統(tǒng)的電源會(huì)通過(guò)多級(jí)調(diào)整， 一般兩級(jí)LDO電路串聯(lián)之后再給噪聲敏感的模塊供電。在用PMOS功率管做調(diào)整管的LDO電路中，為了避免LDO電源不確定時(shí)，PMOS的N阱電位沒(méi)有在較高電平，而導(dǎo)致漏端和N阱形成的PN結(jié)導(dǎo)通和N阱噪聲耦合惡化電源噪聲，而提出了 PMOS的N阱電位切換技術(shù)。為了避免PN結(jié)導(dǎo)通，N阱電位一般是系統(tǒng)中的最高電位，在單級(jí)或者多級(jí)降壓電路中，為了避免LDO電源不確定，PMOS的N阱電位通常會(huì)直接連接到外部電源VDD。在LDO電路中PMOS器件為提供大電流的調(diào)整管，因此PMOS器件的尺寸會(huì)比較大，PMOS器件的源或者漏端到N阱的寄生電容也會(huì)比較大，如果PMOS的N阱電位直接連接外部電源，噪聲很容易通過(guò)Cdb (漏襯底端等效電容)或者Csb (源襯底端等效電容)耦合到LDO的輸出電壓端，而影響LDO的輸出電壓噪聲。
發(fā)明內(nèi)容為了解決低噪聲的多級(jí)電源系統(tǒng)中，N阱電位不確定導(dǎo)致的PN結(jié)漏電問(wèn)題，以及避免N阱寄生電容耦合噪聲到電源而惡化電源噪聲的問(wèn)題，本實(shí)用新型提出了一種N阱電位切換電路、一種電源系統(tǒng)以及一種N講電位切換電路在低噪聲電源系統(tǒng)的應(yīng)用。一種應(yīng)用于電源系統(tǒng)中的N阱電位切換電路，所述電源系統(tǒng)包括第一低壓差線性穩(wěn)壓器、第二低壓差線性穩(wěn)壓器、第三低壓差線性穩(wěn)壓器和N阱電位切換電路，第一低壓差線性穩(wěn)壓器和第二低壓差線性穩(wěn)壓器分別連接該系統(tǒng)的供電電源并分別輸出第一電壓和第二電壓，第三低壓差線性穩(wěn)壓器以所述第一電壓為輸入電源并輸出第三電壓；在第三低壓差線性穩(wěn)壓器工作穩(wěn)定前，以所述第二電壓作為所述電源系統(tǒng)的輸出電壓，在第三低壓差線性穩(wěn)壓器工作穩(wěn)定后，以第三電壓作為所述電源系統(tǒng)的輸出電壓；其特征在于，所述N阱電位切換電路比較并選擇所述第一電壓和所述電源系統(tǒng)的輸出電壓中的較高者，將比較結(jié)果電壓輸出到第三低壓差線性穩(wěn)壓器，所述的N阱電位切換電路包括第一 PMOS器件和第二 PMOS器件，其中第一 PMOS器件的源極和柵極分別接所述第一低壓差線性穩(wěn)壓器和所述低噪聲電源系統(tǒng)的輸出端，第二 PMOS器件的源極和柵極分別接所述低噪聲電源系統(tǒng)的輸出端和所述第一低壓差線性穩(wěn)壓器，第一 PMOS器件的漏極和第二 PMOS器件的漏極接第三低壓差線性穩(wěn)壓器中的PMOS功率管的SUB電壓端；或者，所述的N阱電位切換電路包括第
一NMOS器件和第二 NMOS器件，其中第一 NMOS器件的漏極和柵極接所述第一低壓差線性穩(wěn)壓器，第二 NMOS器件的漏極和柵極接所述低噪聲電源系統(tǒng)的輸出端，第一 NMOS器件的源極和第二 NMOS器件的源極接第三低壓差線性穩(wěn)壓器中的PMOS功率管的SUB電壓端，第一NMOS器件和第二 NMOS器件的襯底接地。本實(shí)用新型還提出了一種電源系統(tǒng)，包括第一低壓差線性穩(wěn)壓器、第二低壓差線性穩(wěn)壓器、第三低壓差線性穩(wěn)壓器和N阱電位切換電路，第一低壓差線性穩(wěn)壓器和第二低壓差線性穩(wěn)壓器分別連接該外部供電電源并分別輸出第一電壓和第二電壓，第三低壓差線性穩(wěn)壓器以所述第一電壓為輸入電源并輸出第三電壓，在第三低壓差線性穩(wěn)壓器工作穩(wěn)定前，以所述第二電壓作為所述低噪聲電源系統(tǒng)的輸出電壓，在第三低壓差線性穩(wěn)壓器工作穩(wěn)定后，以第三電壓作為所述低噪聲電源系統(tǒng)的輸出電壓；其特征在于，所述N阱電位切換電路比較并選擇所述第一電壓和所述電源系統(tǒng)的輸出電壓中的較高者，將比較結(jié)果電壓輸出到第三低壓差線性穩(wěn)壓器，所述的N阱電位切換電路包括第一 PMOS器件和第二 PMOS器件，其中第一 PMOS器件的源極和柵極分別接所述第一低壓差線性穩(wěn)壓器和所述低噪聲電源系統(tǒng)的輸出端，第二 PMOS器件的源極和柵極分別接所述低噪聲電源系統(tǒng)的輸出端和所 述第一低壓差線性穩(wěn)壓器，第一 PMOS器件的漏極和第二 PMOS器件的漏極接第三低壓差線性穩(wěn)壓器中的PMOS功率管的SUB電壓端；或者，所述的N阱電位切換電路包括第一 NMOS器件和第二 NMOS器件，其中第一 NMOS器件的漏極和柵極接所述第一低壓差線性穩(wěn)壓器，第
二NMOS器件的漏極和柵極接所述低噪聲電源系統(tǒng)的輸出端，第一 NMOS器件的源極和第二NMOS器件的源極接第三低壓差線性穩(wěn)壓器中的PMOS功率管的SUB電壓端，第一 NMOS器件和第二 NMOS器件的襯底接地。本實(shí)用新型的有益效果解決了多級(jí)LDO電源系統(tǒng)中，在LDO電源不確定時(shí)，PMOS的N阱電位不確定，導(dǎo)致PN結(jié)導(dǎo)通，帶來(lái)的漏電問(wèn)題，同時(shí)為了減小由于阱與源端或者漏端寄生電容I禹合輸出電壓端的噪聲。

圖I為一般的低噪聲電源系統(tǒng)。圖2為包括本實(shí)用新型的N阱電位切換電路的低噪聲電源系統(tǒng)。圖3 (a)為本實(shí)用新型的由PMOS器件構(gòu)成的N阱電位切換電路。圖3 (b)為本實(shí)用新型的由NMOS器件構(gòu)成的N阱電位切換電路。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的原理和特征進(jìn)行描述，所舉實(shí)例只用于解釋本實(shí)用新型，并非用于限定本實(shí)用新型的范圍。一般的低噪聲電源系統(tǒng)框圖如圖1，其中模塊I、模塊2和模塊3均為降壓變換器LDO0模塊I和模塊2的供電電源為VDD，VA為模塊I的輸出，VA是經(jīng)過(guò)一定的噪聲抑制的電壓。模塊3以VA電壓作為電源，輸出電壓VOUT給模塊4，V0UT即為系統(tǒng)需要的低噪聲電源。模塊2模塊為模塊4提供預(yù)先需要的電壓V0UT，而在模塊4的功能滿足需求之后，VOUT電壓將會(huì)由模塊3模塊提供，為了避免模塊2和模塊3的相互影響，模塊3工作穩(wěn)定后，會(huì)關(guān)斷模塊2，此時(shí)存在VA電壓建立與VOUT電壓建立不一致的情況，在VA電壓和VOUT電壓建立過(guò)程中，必須要求保證模塊3中的PMOS功率管(MP管)的SUB電壓在合適的高電平，從而避免PN結(jié)導(dǎo)通帶來(lái)的漏電問(wèn)題。如果SUB連接到系統(tǒng)中的最高電壓VDD，那么N阱電位始終為最高電平，不會(huì)帶來(lái)PN結(jié)導(dǎo)通的漏電問(wèn)題，但是由于外部電源VDD的噪聲比較容易通過(guò)大尺寸PMOS功率管的寄生電容Cbs耦合到輸出電壓V0UT，從而惡化VOUT的噪聲指標(biāo)。為此，本實(shí)用新型提出了一種簡(jiǎn)單易行的N阱電位切換電路，避免了 PN結(jié)導(dǎo)通帶來(lái)的漏電問(wèn)題，同時(shí)也避免了通過(guò)N阱與源漏寄生電容耦合噪聲，惡化輸出電壓噪聲。本實(shí)用新型針對(duì)低噪聲電源系統(tǒng)提出了一種N阱電位切換電路。以兩級(jí)低壓差線性穩(wěn)壓器串聯(lián)的電源系統(tǒng)為例，所述N阱電位切換電路與其它電路之間的連接關(guān)系如圖2所示，其接收VA和VOUT作為輸入，輸出信號(hào)給模塊3中的MP管的SUB。該N阱電位切換電路保證SUB在VA和VOUT電壓中選擇，并且選擇VA和VOUT中的高電位，因此在模塊3電路中，MP管的N阱電位始終為最高電平，不會(huì)導(dǎo)致PN結(jié)導(dǎo)通而產(chǎn)生漏電，同時(shí)由于SUB的電壓在VA和VOUT之間選擇，VA和VOUT電壓均比外部電源VDD的噪聲小，因此通過(guò)N阱寄生電容耦合到輸出電壓VOUT的噪聲小，可以提供低噪聲的VOUT電壓給模塊4模塊。因此，本 實(shí)用新型會(huì)最大限度降低通過(guò)N阱寄生電容耦合外部噪聲到低噪聲電源系統(tǒng)中。圖3中a和b給出了兩種具體的N阱電位切換電路。圖3 a中的N阱電位切換電路由PMOS器件MPl和MP2構(gòu)成，VA為圖I中模塊3的電源，VOUT為圖I中模塊3的輸出(即模塊4的電源)，SUB為圖I中模塊3的MP管的N阱電位。VA電壓比VOUT電壓低時(shí)，MP2管開(kāi)啟，MPl管關(guān)斷，SUB選擇VOUT電壓，當(dāng)VA電壓高于VOUT電壓時(shí)，MPl管開(kāi)啟，MP2管關(guān)斷，SUB選擇VA電壓，圖3 b中的N阱電位切換電路由NMOS器件麗I和麗2構(gòu)成。當(dāng)VA電壓低于VOUT電壓時(shí)，麗I管關(guān)斷，麗2管開(kāi)啟，SUB選擇VOUT電壓，當(dāng)VA電壓高于VOUT電壓時(shí)，麗I管開(kāi)啟，麗2管關(guān)斷，SUB選擇VA電壓。本實(shí)用新型適用于一切電源系統(tǒng)中，電源系統(tǒng)的電壓變換器可以包含基于電感的開(kāi)關(guān)變化器，或者基于電荷泵的開(kāi)關(guān)變換器，適用于N阱電位存在不確定電壓時(shí)的應(yīng)用。以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例，并不用以限制本實(shí)用新型，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種應(yīng)用于電源系統(tǒng)中的N阱電位切換電路，所述電源系統(tǒng)包括第一低壓差線性穩(wěn)壓器、第二低壓差線性穩(wěn)壓器、第三低壓差線性穩(wěn)壓器和N阱電位切換電路，第一低壓差線性穩(wěn)壓器和第二低壓差線性穩(wěn)壓器分別連接該系統(tǒng)的供電電源井分別輸出第一電壓和第ニ電壓，第三低壓差線性穩(wěn)壓器以所述第一電壓為輸入電源并輸出第三電壓；在第三低壓差線性穩(wěn)壓器工作穩(wěn)定前，以所述第二電壓作為所述電源系統(tǒng)的輸出電壓，在第三低壓差線性穩(wěn)壓器工作穩(wěn)定后，以第三電壓作為所述電源系統(tǒng)的輸出電壓；其特征在于，所述N阱電位切換電路包括第一 PMOS器件和第二 PMOS器件，所述第一 PMOS器件的源極和柵極分別接所述第一低壓差線性穩(wěn)壓器和所述電源系統(tǒng)的輸出端，第二 PMOS器件的源極和柵極分別接所述電源系統(tǒng)的輸出端和所述第一低壓差線性穩(wěn)壓器，第一 PMOS器件的漏極和第二PMOS器件的漏極接第三低壓差線性穩(wěn)壓器中的PMOS功率管的SUB電壓端，所述N阱電位切換電路比較并選擇所述第一電壓和所述電源系統(tǒng)的輸出電壓中的較高者，將比較結(jié)果電壓輸出到第三低壓差線性穩(wěn)壓器。
2.一種應(yīng)用于電源系統(tǒng)中的N阱電位切換電路，所述電源系統(tǒng)包括第一低壓差線性穩(wěn)壓器、第二低壓差線性穩(wěn)壓器、第三低壓差線性穩(wěn)壓器和N阱電位切換電路，第一低壓差線性穩(wěn)壓器和第二低壓差線性穩(wěn)壓器分別連接該系統(tǒng)的供電電源井分別輸出第一電壓和第ニ電壓，第三低壓差線性穩(wěn)壓器以所述第一電壓為輸入電源并輸出第三電壓；在第三低壓差線性穩(wěn)壓器工作穩(wěn)定前，以所述第二電壓作為所述電源系統(tǒng)的輸出電壓，在第三低壓差線性穩(wěn)壓器工作穩(wěn)定后，以第三電壓作為所述電源系統(tǒng)的輸出電壓；其特征在于，所述N阱電位切換電路包括第一 NMOS器件和第二 NMOS器件，其中第一 NMOS器件的漏極和柵極接所述第一低壓差線性穩(wěn)壓器，第二 NMOS器件的漏極和柵極接所述電源系統(tǒng)的輸出端，第一NMOS器件的源極和第二 NMOS器件的源極接第三低壓差線性穩(wěn)壓器中的PMOS功率管的SUB電壓端，第一 NMOS器件和第二 NMOS器件的襯底接地，所述N阱電位切換電路比較并選擇所述第一電壓和所述電源系統(tǒng)的輸出電壓中的較高者，將比較結(jié)果電壓輸出到第三低壓差線性穩(wěn)壓器。
3.ー種電源系統(tǒng)，包括第一低壓差線性穩(wěn)壓器、第二低壓差線性穩(wěn)壓器、第三低壓差線性穩(wěn)壓器和N阱電位切換電路，第一低壓差線性穩(wěn)壓器和第二低壓差線性穩(wěn)壓器分別連接外部供電電源井分別輸出第一電壓和第二電壓，第三低壓差線性穩(wěn)壓器以所述第一電壓為輸入電源并輸出第三電壓，在第三低壓差線性穩(wěn)壓器工作穩(wěn)定前，以所述第二電壓作為所述低噪聲電源系統(tǒng)的輸出電壓，在第三低壓差線性穩(wěn)壓器工作穩(wěn)定后，以第三電壓作為所述低噪聲電源系統(tǒng)的輸出電壓，其特征在干，所述N阱電位切換電路包括第一 PMOS器件和第二 PMOS器件，其中第一 PMOS器件的源極和柵極分別接所述第一低壓差線性穩(wěn)壓器和所述電源系統(tǒng)的輸出端，第二 PMOS器件的源極和柵極分別接所述電源系統(tǒng)的輸出端和所述第一低壓差線性穩(wěn)壓器，第一 PMOS器件的漏極和第二 PMOS器件的漏極接第三低壓差線性穩(wěn)壓器中的PMOS功率管的SUB電壓端，所述N阱電位切換電路比較并選擇所述第一電壓和所述低噪聲電源系統(tǒng)的輸出電壓中的較高者，將比較結(jié)果電壓輸出到第三低壓差線性穩(wěn)壓器。
4.ー種電源系統(tǒng)，包括第一低壓差線性穩(wěn)壓器、第二低壓差線性穩(wěn)壓器、第三低壓差線性穩(wěn)壓器和N阱電位切換電路，第一低壓差線性穩(wěn)壓器和第二低壓差線性穩(wěn)壓器分別連接外部供電電源并分別輸出第一電壓和第二電壓，第三低壓差線性穩(wěn)壓器以所述第一電壓為輸入電源并輸出第三電壓，在第三低壓差線性穩(wěn)壓器工作穩(wěn)定前，以所述第二電壓作為所述電源系統(tǒng)的輸出電壓，在第三低壓差線性穩(wěn)壓器工作穩(wěn)定后，以第三電壓作為所述電源系統(tǒng)的輸出電壓，其特征在于，所述N阱電位切換電路包括第一 NMOS器件和第二 NMOS器件，其中第一 NMOS器件的漏極和柵極接所述第一低壓差線性穩(wěn)壓器，第二 NMOS器件的漏極和柵極b 接所述低噪聲電源系統(tǒng)的輸出端，第一 NMOS器件的源極和第二 NMOS器件的源極接第三低壓差線性穩(wěn)壓器中的PMOS功率管的SUB電壓端，第一匪OS器件和第二 NMOS器件的襯底接地，所述N阱電位切換電路比較并選擇所述第一電壓和所述低噪聲電源系統(tǒng)的輸出電壓中的較高者，將比較結(jié)果電壓輸出到第三低壓差線性穩(wěn)壓器。
專利摘要本實(shí)用新型提供了一種電源系統(tǒng)及應(yīng)用于電源系統(tǒng)中的N阱電位切換電路，所述N阱電位切換電路由PMOS管實(shí)現(xiàn)，或者由NMOS管實(shí)現(xiàn)，所述N阱電位切換電路的兩個(gè)輸入端分別接串聯(lián)的至少兩個(gè)低壓差線性穩(wěn)壓器中的其中兩個(gè)低壓差線性穩(wěn)壓器，所述N阱電位切換電路的輸出電壓為兩個(gè)輸入電壓中的電位較高者，并將其輸出到串聯(lián)的至少兩個(gè)低壓差線性穩(wěn)壓器的最后一級(jí)的低壓差線性穩(wěn)壓器的PMOS功率管的SUB電壓端。采用上述電路解決了低噪聲的多級(jí)電源系統(tǒng)中，N阱電位不確定導(dǎo)致的PN結(jié)漏電問(wèn)題，以及避免了通過(guò)N阱寄生電容耦合噪聲到電源而惡化電源噪聲的問(wèn)題。
文檔編號(hào)H02M1/44GK202475242SQ201120571569
公開(kāi)日2012年10月3日 申請(qǐng)日期2011年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月31日
發(fā)明者程珍娟 申請(qǐng)人:國(guó)民技術(shù)股份有限公司