[實用新型]低壓差線性穩壓器中的自適應零點頻率補償電路

無效

• 申請號: 200920074883.5
• 申請日: 2009-07-17
• 公開（公告）號: CN201464838U
• 公開（公告）日: 2010-05-12
• 發明（設計）人: 肖國慶;楊波
• 申請（專利權）人: 上海沙丘微電子有限公司
• 主分類號: G05B13/02
• 分類號: G05B13/02;H03H11/02
• 代理公司: 上海東方易知識產權事務所 31121
• 代理人: 沈原

【技術領域】

本實用新型屬于大規模模擬集成電路中的低壓差線性穩壓器，特別涉及這種低壓差線性穩壓器中的自適應零點頻率補償電路。

【背景技術】

現有技術中典型的低壓差線性穩壓器一般由電壓基準Vref，跨導放大器OTA，緩沖器BUFFER，分壓電阻R1和R2構成的反饋網絡，以及電壓調整管PMOS組成，參見圖1。其中電容CL是輸出負載電容，優化瞬態響應，電阻ESR為電容CL寄生的等效串聯電阻。

圖1電路中，負載電容CL與從結點C看到的電阻形成主極點，結點A處的寄生電容和跨導放大器OTA輸出電阻形成第二極點。由于電壓調整管PMOS需為負載提供很大的電流，因此電壓調整管PMOS尺寸很大，但是由于緩沖器一般使用源跟隨器，輸出電阻都很小，所以在結點B產生的極點遠大于單位增益頻率。由于結點A和結點C為兩個較小的極點，因此容易產生180度的相移，使系統不穩定。

在圖1的典型結構中，主極點位置與結點C電阻和輸出負載電容CL有關。負載電阻RL在不同的應用中阻值有很大不同，所以主極點的位置也在很大范圍內發生變化。為了使系統趨向于穩定，傳統的方法是利用輸出負載電容CL和其等效串聯電阻ESR形成零點來補償。

但是，對于不同的負載電阻RL，等效串聯電阻ESR的最大和最小值都有限制。通常，需要昂貴而龐大的輸出電容以獲得精確的電容值和等效串聯電阻ESR值。相對于陶瓷電容而言，電解電容和鉭電容體積龐大，價格昂貴，等效串聯電阻ESR有幾歐姆。陶瓷電容等效串聯電阻ESR只有幾毫歐到幾十毫歐之間。采用傳統的補償方法就要求等效串聯電阻ESR即不能太大也不能太小。一般情況下要求等效串聯電阻ESR大概在幾百毫歐到幾歐之間。因此從成本考慮陶瓷電容是最佳選擇，但要求有電阻與其串聯使用。

上述傳統的補償方法不僅對電容和等效串聯電阻ESR要求很高，瞬態響應特性較差和輸出紋波較大，而且固定的零點只能對于有限的輸出電流范圍起到穩定作用，而對于輸出負載變化很大情況，系統穩定性依然會出現問題。對于負載電流從幾十微安到幾十毫安甚至幾百毫安的變化中，負載電阻會變化為原來幾千分之一，主極點的位置也會發生幾千倍的變化，一些寄生的極點對相位的影響不可忽略。系統就會趨向于不穩定。

【發明內容】

本實用新型所要解決的技術問題是克服上述現有技術中所存在的缺陷，提供一種低壓差線性穩壓器中的自適應零點頻率補償電路。

本實用新型采用了下列技術方案解決了其技術問題：一種低壓差線性穩壓器中的自適應零點頻率補償電路，包括一個跨導放大器，該跨導放大器的輸出端通過電壓緩沖器連接電壓調整管的柵極，該電壓調整管的源極連接電源端，漏極與兩分壓電阻構成的反饋網絡相連接，該反饋網絡的中端連接跨導放大器的反相輸入端，其特征在于：還包括一個電流檢測電路，其一端連接電壓緩沖器與電壓調整管的公共端，另一端連接一個可變電阻電路的調節端，該可變電阻電路的一端連接跨導放大器補償端，另一端通過補償電容連接電壓緩沖器與電壓調整管的公共端.

本實用新型成功解決了低壓差線性穩壓器穩定性問題，而且使得負載電容的等效串聯電阻ESR對系統穩定性，瞬態響應，紋波的影響也并非至關重要。在本實用新型中，為了維持系統在輸出負載大范圍內變化時的穩定，要求無論負載如何變化，系統都有足夠的相位裕度。當負載較大，電流較小時，在結點C處極點即主極點位置較低，電流檢測電路檢測出的電流較小，此時可變電阻電路的電阻較大，零點位置也相對較低，起到補償作用；當負載減小，電流增大時，在結點C處主極點位置較高，檢測電路的檢測電流隨負載電流增大而增大，可變電阻電路阻值較小，零點位置較高。所以產生的自適應零點跟蹤極點的變化而變化，有效的保證系統工作在穩定狀態。

【附圖說明】

圖1為傳統的低壓差線性穩壓器電路結構示意圖；

圖2為本實用新型中自適應零點頻率補償電路結構圖；

圖3是本實用新型中電流檢測電路和可變電阻電路結構圖。

圖中各序號分別表示為：

1-跨導放大器；???2-電壓緩沖器；????3-可變電阻電路；

4-電流檢測電路；?R1-分壓電阻；?????R2-分壓電阻；

Vref-基準電壓；??RL-負載電阻；?????Cc-補償電容；

CL-輸出電容；????????ESR-為負載電容CL寄生的等效串聯電阻；

M1-第一場效應管；????M2-第二場效應管；????M3-第三場效應管；

M4-第四場效應管；????M5-第五場效應管；????M6-第六場效應管；