[實用新型]一種快速瞬態響應CMOS低壓差線性穩壓器

有效

• 申請號: 201520164062.6
• 申請日: 2015-03-23
• 公開（公告）號: CN204515576U
• 公開（公告）日: 2015-07-29
• 發明（設計）人: 韋保林;李媛媛;韋雪明;徐衛林;段吉海
• 申請（專利權）人: 桂林電子科技大學
• 主分類號: G05F1/56
• 分類號: G05F1/56
• 代理公司: 桂林市持衡專利商標事務所有限公司 45107
• 代理人: 陳躍琳

技術領域

本實用新型屬于電源技術領域，具體涉及一種快速瞬態響應CMOS低壓差線性穩壓器。

背景技術

隨著超大規模集成電路(VLSI)的迅速發展，片上系統(SoC)越來越受到關注，尤其是電源管理方面，受到了研究者與企業的重視。為了能夠對電源進行管理、穩壓和降噪，在電源與電子產品之間通常需要一個穩壓器。目前，常用的穩壓器有低壓差線性穩壓器(LDO)、開關穩壓器和電源管理芯片等。

低壓差線性穩壓器(LDO)具有提供很大范圍的各種不同的電壓和電流的能力,而普遍的用于為低電壓的數字電路提供穩壓電源。現有的低壓差線性穩壓器主要由誤差放大電路(Error?Amplifier，EA)、功率管(Power?transistor)和取樣電阻組成。誤差放大電路與功率管是低壓差線性穩壓器的核心，由取樣電阻形成的反饋網絡與誤差放大電路和功率管組成負反饋環路。低壓差線性穩壓器的工作的基本原理：將取樣電壓(Vf)和基準電壓(Vref)分別加在誤差放大電路的同相和反相輸入端，兩者的差值經誤差放大電路放大后，控制串聯的功率管的壓降，從而穩定輸出電壓(Vout)。

然而，現有的低壓差線性穩壓器存在負載瞬態響應速率低的問題，只能滿足那些對負載調整率要求較低的數字電路的需求，而無法滿足那些對負載調整率要求較高的數字電路的需求。如采用現有的低壓差線性穩壓器為工作在不同模式的數字電路提供穩壓電源時，現有的低壓差線性穩壓器無法在數字電路由一種模式轉換到另一種模式時，非常快的對輸出負載的變化作出響應。

實用新型內容

本實用新型所要解決的技術問題是現有低壓差線性穩壓器負載瞬態響應速率低的問題，提供一種快速瞬態響應CMOS低壓差線性穩壓器，其具有較高的轉換速率和瞬態響應。

為解決上述問題，本實用新型是通過以下技術方案實現的：

一種快速瞬態響應CMOS低壓差線性穩壓器，包括穩壓器本體，該穩壓器本體包括誤差放大電路、功率管、取樣電阻電路和轉換速率增強電路；誤差放大電路的反相輸入端與基準電壓相連，誤差放大電路的同相輸入端與取樣電阻電路的取樣輸出端相連，誤差放大電路的輸出端經轉換速率增強電路連接功率管的柵極；誤差放大電路的電源正端、轉換速率增強電路的電源正端和功率管的源極相連后，形成穩壓器本體的輸入端；功率管的漏極與取樣電阻的電源正端相連后，形成穩壓器本體的輸出端；誤差放大電路的電源負端、轉換速率增強電路的電源負端和取樣電阻的電源負端相連后，形成穩壓器本體的地端。

上述方案中，轉換速率增強電路由場效應管M11～M16構成；場效應管M11的柵極和場效應管M12的柵極形成轉換速率增強電路的輸入端，其中場效應管M11的柵極接誤差放大電路的有源負載端，場效應管M12的柵極接誤差放大電路的輸出端；場效應管M12的漏極、場效應管M11的漏極、場效應管M13的柵極和場效應管M14的柵極相連；場效應管M13的漏極、場效應管M14的漏極、場效應管M15的柵極和場效應管M16的柵極相連；場效應管M15的漏極和場效應管M16的漏極相連后，形成轉換速率增強電路的輸出端并與功率管的柵極連接；場效應管M11的源極、場效應管M13的源極和場效應管M15的源極相連，形成轉換速率增強電路的電源正端；場效應管M12的源極、場效應管M14的源極和場效應管M16的源極相連，形成轉換速率增強電路的電源負端。

上述穩壓器本體還進一步補償電路，該補償電路與功率管和取樣電阻電路相連。

上述方案中，補償電路包括內部補償電路和外部補償電路。內部補償電路由場效應管Ms、電阻R3和電容C1構成；場效應管Ms的柵極與功率管的柵極相連，場效應管Ms的源極與功率管的源極相連，場效應管Ms的漏極經電阻R3連接功率管的漏極；電容C1的一端連接取樣電阻電路的取樣輸出端，電容C1的另一端連接場效應管Ms的漏極。外部補償電路由輸出電容CL和等效電阻ESR構成；輸出電容CL和等效電阻ESR相串聯后，其一端形成穩壓器本體的輸出端，另一端形成穩壓器本體的地端。