[發明專利]一種電壓緩沖器電路以及集成該電路的LDO

無效

• 申請號: 201210249624.8
• 申請日: 2012-07-19
• 公開（公告）號: CN102778911A
• 公開（公告）日: 2012-11-14
• 發明（設計）人: 明鑫;譚林;潘福躍;張竹賢;黃建剛;王鑫;張曉敏;段茂平;王卓;周澤坤;張波
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: G05F1/56
• 分類號: G05F1/56
• 代理公司: 成都行之專利代理事務所(普通合伙) 51220
• 代理人: 溫利平

技術領域

本發明屬于電源管理技術領域，具體涉及一種低壓差線性穩壓器（Low?Dropout?Regulator，LDO）的設計。

背景技術

LDO具有成本低、輸出噪聲小、電路結構簡單、占用芯片面積小等優點，已成為電源管理芯片中的一類重要電路。LDO的本質是利用帶隙基準產生的穩定電壓和負反饋控制環路得到一個基本不隨環境變化的輸出電壓。LDO能夠將不斷衰減的電池電壓轉換成低噪聲的穩定精確電壓，以滿足便攜式設備中對噪聲敏感的模擬模塊和射頻模塊的需要。LDO的瞬態響應主要由環路帶寬和功率管柵極的電壓轉換速率所決定。

在LDO的設計中，輸出瞬態響應是一項非常重要的動態指標，它主要受環路穩定性、環路帶寬和功率管柵極電位的轉換速率影響。輸出電壓的過沖大小和恢復時間都會影響線性調整器的精度。

普通的LDO電路一般由誤差放大器，電壓基準源，調整管及反饋電路構成，如圖1所示。一般LDO電路的輸出電壓V_OUT會在負載瞬態變化時產生很大的尖峰，V_OUT重新獲得穩定需要一定時間，要獲得快速的負載瞬態響應，需要增大靜態電流以提高對功率管柵極的充放電速度。而在便攜式應用中需要盡量延長電池使用壽命，普通的LDO電路結構無法同時兼顧低的靜態電流和快速的負載瞬態響應。

為了提高LDO在不同負載下環路的穩定性，通常在誤差放大器和調整管之間插入電壓緩沖器來隔離誤差放大器輸出級的高阻節點和調整管柵極的等效大電容。通過給電壓緩沖器提供更大的偏置電流能夠改善LDO的瞬態響應，因為這增大了調整管柵極的充放電速率。但是由于LDO在所有負載下的靜態電流都很大，故電路效率不高。

為了改善LDO輸出瞬態響應，傳統的方法是采用自適應偏置電路，即誤差放大器偏置電流與LDO實際負載電流成比例變化。在LDO滿載時，存在的缺點就是電路靜態電流很大，降低效率。這種電路可以改進的地方就是讓誤差放大器的偏置電流只在電路瞬態切換時增大，這既能改善LDO輸出瞬態響應，又能保證電路在穩態時靜態電流很低。采用這種方法雖然簡單又高效，但會造成另外一個問題，即存在設計難度，如需要采用更大尺寸的電容和電阻來檢測變化量，造成了結構復雜，這樣勢必會增加芯片的面積。

發明內容

本發明的目的是為了解決現有LDO在保證足夠低的靜態電流下盡最大限度的提高電路的瞬態響應時造成的電路結構復雜的問題，提出了一種電壓緩沖器電路。

本發明的技術方案為：一種電壓緩沖器電路，包括：第一MOS管、第二MOS管、第三MOS管、第四MOS管、第一電阻單元、第二電阻單元和一電容元件、一電流源，其中，

第一MOS管的柵極作為所述電壓緩沖器電路的輸入端，源極與第四MOS管的漏極相連并作為所述電壓緩沖器電路的輸出端，第一MOS管的漏極與第四MOS管的柵極、第一電阻單元第一端子連接，第一電阻單元的第二端子連接至地電位；

第二MOS管的源極和第三MOS管的源極與外部電源電壓相連接，第二MOS管的漏極與第一MOS管的源極相連接，第二MOS管的柵極與第二電阻單元的第一端子相連，第二電阻單元的第二端子與第三MOS管的柵極相連；

第三MOS管的柵極和漏極短接，并與所述電流源的第一端子相連接，電流源的第二端子接地；

第四MOS管的柵極通過所述的電容元件與第二MOS管的柵極相連接，第四MOS管的源極接至地電位。

進一步的，所述的第一MOS管、第二MOS管和第三MOS管具體為PMOS管。

進一步的，所述的第四MOS管具體為NMOS管。

進一步的，所述的電流源具體通過一NMOS管實現，其中，所述NMOS管的漏極作為所述的電流源第一端子，所述NMOS管的源極作為所述的電流源第二端子，所述NMOS管的極連接外部的偏置電壓。

基于上述電壓緩沖器電路，本發明還提出了一種集成該電壓緩沖器電路的LDO，還包括：第一放大器、調整管、第一反饋電阻單元和第二反饋電阻單元，第一放大器的反相輸入端連接至外部的基準電壓，正相輸入端連接至第二反饋電阻單元的第一端子，第一放大器的輸出端連接至電壓緩沖器電路的輸入端，電壓緩沖器電路的輸出端連接至調整管的柵極，調整管的漏極作為LDO的輸出端，第一反饋電阻單元的第一端子與LDO的輸出端，第一反饋電阻單元的第二端子與第二反饋電阻單元的第一端子相連，第二反饋電阻單元的第二端子接地。