[發明專利]一種低壓差穩壓器

無效

• 申請號: 200710177830.1
• 申請日: 2007-11-21
• 公開（公告）號: CN101183270A
• 公開（公告）日: 2008-05-21
• 發明（設計）人: 王釗;田文博;尹航
• 申請（專利權）人: 北京中星微電子有限公司
• 主分類號: G05F1/56
• 分類號: G05F1/56
• 代理公司: 北京安信方達知識產權代理有限公司
• 代理人: 龍洪;霍育棟

技術領域

本發明涉及一種低壓差穩壓器，尤其涉及一種超低靜態電流的低壓差穩壓器。

背景技術

在電子設計應用中，有些情形下需要超低靜態電流的低壓差穩壓器(Low?Dropout?Regulator，簡寫為LDO，也可稱為低壓差電壓調節器)，例如實時時鐘電路的供電。在許多便攜電子產品中，都存在實時時鐘電路，而且這種電路需要總是工作，來保證時間一直在計量，甚至有些電子設備在更換電池時，實時時鐘電路仍能準確無誤的計時，電池取下后僅有一個電容來維持很少的電量，這樣就需要實時時鐘電路工作的電流很小，為實時時鐘電路提供電源的低壓差穩壓器也需要耗電極小，通常在微安量級。

應用中還需要兼容小尺寸的陶瓷電容，如1uF陶瓷電容，容值太大的陶瓷電容或鉭電容一般太厚，不適合于對元件尺寸要求很小的便攜電子設備應用。應用中還要求低壓差以便在很低的電池電壓下仍能工作，從而延長待機時間。

在便攜設備中還要求對電源噪聲抑制力強。由于需要低壓差，一般采用PMOS作為輸出管MPass，來避免NMOS作輸出管帶來的閾值損失的問題。使用PMOS，其柵極電容較大，如這一柵極的阻抗很高，則會形成一個低頻極點，許多傳統低壓差穩壓器結構采用緩沖器電路來降低這一點的阻抗，從而實現把此極點推遠至高頻段來實現頻率補償，如圖1所示。圖中的緩沖級通常由共漏放大級形成，在小信號中不會反相，即輸入與輸出同相，Vf接gm1的正端，gm1輸入與輸出同相，MPass為反相，構成負反饋。但此設計需要跨導較大的共漏級，而較大跨導需要較大的偏置電流，這一點與低工作電流的設計要求矛盾，不利于進一步優化工作電流。

另一種采用米勒補償的設計如圖2所示。圖中Rm和Cm組成米勒補償，MPm與I2組成共源放大級，Vf接gm1的負端為反相，MPm為反相，MPass亦為反相，構成負反饋。但是這種設計也需要較大的跨導，從而需要較大電流，也不適合低電流的設計要求，

還有一些傳統LDO由于內部補償不夠強壯，輸出電容必須使用高ESR(Equivalent?Series?Resistance，等效串聯電阻)的鉭電容或高容值的陶瓷電容來產生一個外部零點才能穩定，通常中小容值的鉭電容比陶瓷電容價格高許多，而且容值越大的同類型電容價格越高。為了降低應用成本，兼容小容值的陶瓷電容，需要設計穩定性強，能在全負載范圍和全輸入電源電壓范圍穩定的LDO。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種低壓差穩壓器，可以在超低靜態電流下工作，且穩定性強。

為了解決上述問題，本發明提供了一種低壓差穩壓器，包括一差分放大電路、一輸出放大電路和一分壓電路，所述輸出放大電路包括源極連接到輸入電源電壓Vdd的PMOS管MPass1，以及連接在電壓輸出點和地之間的輸出電容Co，所述差分放大電路的兩個輸入端分別連接到參考電壓Ref和分壓電路的分壓點，所述差分放大電路輸出端連接到PMOS管的柵極，所述分壓電路連接在電壓輸出點和地之間，其特征在于，還包括連接在所述PMOS管MPass1的漏極和電壓輸出點之間的電阻Ra，以及連接在所述PMOS管MPass1的漏極和所述分壓點之間的電容Cc。

進一步地，上述低壓差穩壓器還可具有以下特點，還包括源級連接到所述輸入電源電壓Vdd，柵極連接到所述差分放大電路輸出端，漏極連接到所述電壓輸出點的PMOS管MPass2。

進一步地，上述低壓差穩壓器還可具有以下特點，所述PMOS管MPass1的寬長比與PMOS管MPass2的寬長比之比為1/10000～1/10。

進一步地，上述低壓差穩壓器還可具有以下特點，所述分壓電路包括連接在所述電壓輸出點和分壓點之間的電阻R_f1，以及連接在所述分壓點和地之間的電阻R_f2。

進一步地，上述低壓差穩壓器還可具有以下特點，所述低壓差穩壓器的電路包括以下3個極點：所述差分放大電路輸出端即所述PMOS管柵極節點上的等效電阻和等效寄生電容產生的極點f_p1；負載R_L和輸出電容Co產生的極點f_p2；電容Cc與分壓電路電阻R_f1、R_f2產生的極點f_p3；同時，包括以下2個零點：電容Cc和電阻R_f1產生的零點f_z1；電阻R_a和輸出電容Co產生零點f_z2；