[發明專利]自適應低壓差線性穩壓器

有效

• 申請號: 201210134442.6
• 申請日: 2012-05-03
• 公開（公告）號: CN103383580A
• 公開（公告）日: 2013-11-06
• 發明（設計）人: 方狄
• 申請（專利權）人: 三星半導體（中國）研究開發有限公司;三星電子株式會社
• 主分類號: G05F1/56
• 分類號: G05F1/56
• 代理公司: 北京銘碩知識產權代理有限公司 11286
• 代理人: 郭鴻禧

技術領域

本申請涉及一種低壓差線性穩壓器(LDO)，更具體地說，涉及一種適用于低電壓情況下的自適應低壓差線性穩壓器。

背景技術

圖1是示出現有技術的低壓差線性穩壓器(LDO)的示圖。如圖1所示，現有技術的低壓差線性穩壓器包括誤差放大器110和LDO輸出級電路120。

圖2是示出圖1中誤差放大器110的示圖。如圖2所示，誤差放大器110由若干PMOS管和NMOS管構成，誤差放大器110的輸出端驅動PMOS管M1。LDO輸出級電路120包括PMOS管M1、電阻R₁和R₂、穩壓電容C_L和負載電阻R_L。圖1所示的誤差放大器110將LDO輸出級電路120產生的穩壓器輸出信號VOUT與參考電壓VREF進行比較，并輸出控制信號VOP用于控制LDO輸出級電路120。低壓差線性穩壓器的輸出通過電阻R1和R2分壓后反饋到誤差放大器的正向輸入端。在圖1中，誤差放大器110、PMOS管M1、電阻R₁和R₂構成負反饋網絡。

通常，如圖2所示的誤差放大器110的增益大約為40dB，LDO輸出級電路120的增益大約20dB。上述負反饋網絡的開環增益為60dB左右，因此可以認為誤差放大器正向、反向輸入端的值相等，得到低壓差線性穩壓器的輸出電壓VOUT為：

VOUT=VREF·R1+R2R1]]>

然而，圖1所示的現有技術的低壓差線性穩壓器存在以下兩個基本技術問題：

第一，穩定性問題。圖1所示的負反饋網絡存在兩個主要的極點，一個位于低壓差線性穩壓器的輸出端，其值為其中，R_OUT為低壓差線性穩壓器的輸出電阻，C_L為低壓差線性穩壓器的穩壓電容。通常，C_L為片外電容，值比較大，所以ω_p1為主極點。另一個極點位于誤差放大器110的輸出端，其值為其中，R_OP為誤差放大器110的輸出電阻，C_M1為PMOS管M1的寄生電容(該寄生電容可包括PMOS管M1的柵源電容C_GS以及柵漏電容C_GD等)。隨著VDD的降低，如果低壓差線性穩壓器需要驅動比較大的電流，則PMOS管M1的尺寸就會比較大，同時寄生電容C_M1也會比較大。此時，極點ω_p1和ω_p2的位置就會比較靠近并且都比較顯著，容易使電路出現不穩定，甚至產生振蕩。圖3是示出現有技術的低壓差線性穩壓器(LDO)的負反饋網絡的極點的示圖。

第二，最低工作電壓限制問題。如果誤差放大器110需要正常工作(即，保持一定的增益)，則其所有MOS管必須處于飽和狀態。在圖1中，誤差放大器110的輸出端的電壓VOP為VDD-|V_GS1|，其中|V_GS1|為PMOS管M1的柵源電壓，誤差放大器需要正常工作，必須保證VDD-|V_GS1|＞|V_OV8|，其中，|V_OV8|為誤差放大器110中NMOS管M8的過驅動電壓。從上式中可以得出，低壓差線性穩壓器的最低工作電壓為VDD_MIN＝|V_OV8|+|V_GS1|。隨著VDD的降低，特別是低壓差線性穩壓器滿負載工作的時候(此時，|V_GS1|是一個比較大的值)，NMOS管M8就會處于線性區，導致誤差放大器110不能正常工作，負反饋網絡的開環增益降低，低壓差線性穩壓器的輸出電壓VOUT也會隨之降低，致使低壓差線性穩壓器功能出錯。

發明內容

本發明的目的在于提供一種具有穩定性的低壓差線性穩壓器，并進一步提供一種具有穩定性并能夠克服最低工作電壓限制問題的低壓差線性穩壓器。