[發(fā)明專利]低壓差線性穩(wěn)壓器

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202111124095.4
• 申請(qǐng)日: 2021-09-24
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113885649B
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-06-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 謝程益;于翔
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 圣邦微電子（北京）股份有限公司
• 主分類號(hào): G05F3/26
• 分類號(hào): G05F3/26
• 代理公司: 北京成創(chuàng)同維知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11449
• 代理人: 蔡純;張靖琳

本申請(qǐng)公開(kāi)了一種低壓差線性穩(wěn)壓器包括：功率調(diào)整管、誤差放大器、跨導(dǎo)采樣電路、可變電阻電路和補(bǔ)償電容。其中，跨導(dǎo)采樣電路與功率調(diào)整管的控制端連接，用于獲得表征功率調(diào)整管的跨導(dǎo)的采樣電流，可變電阻電路與跨導(dǎo)采樣電路連接，適于根據(jù)采樣電流獲得與功率調(diào)整管的跨導(dǎo)負(fù)相關(guān)的可變電阻，補(bǔ)償電容的一端與可變電阻電路連接，另一端與功率調(diào)整管的控制端連接，以與可變電阻電路構(gòu)成動(dòng)態(tài)的補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)，無(wú)論輸出電流如何變化，系統(tǒng)的單位增益帶寬始終處于設(shè)定的區(qū)間范圍內(nèi)，從而可以獲得一個(gè)較高的相位裕度，可以實(shí)現(xiàn)在全負(fù)載大范圍內(nèi)都有較高的穩(wěn)定性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及線性調(diào)整器技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種低壓差線性穩(wěn)壓器。

背景技術(shù)

低壓差線性穩(wěn)壓器(Low?Dropout?Regulator，LDO)是將不穩(wěn)定的輸入電壓轉(zhuǎn)換為可調(diào)節(jié)的直流輸出電壓，以便于作為其它系統(tǒng)的供電電源。由于線性穩(wěn)壓器具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、靜態(tài)功耗小、輸出電壓紋波小等特點(diǎn)，因此線性穩(wěn)壓器常被用于移動(dòng)消費(fèi)類電子設(shè)備芯片的片內(nèi)電源管理。

圖1為現(xiàn)有技術(shù)的一種低壓差線性穩(wěn)壓器的示意性電路圖。如圖1所示，低壓差線性穩(wěn)壓器100包括參考電壓VREF、反饋網(wǎng)絡(luò)、誤差放大器110、電壓緩沖器BUFF、功率調(diào)整管Mpout和負(fù)載電容Co等組成。功率調(diào)整管Mpout連接在電源輸入端和電源輸出端之間，用于根據(jù)電源輸入端提供的輸入電壓Vin向后級(jí)負(fù)載提供輸出電壓Vout。電阻R1和電阻R2構(gòu)成的反饋網(wǎng)絡(luò)連接在電源輸出端和參考地之間，二者的公共端用于提供輸出電壓Vout的反饋電壓VFB。誤差放大器110具有反相輸入端、同相輸入端和輸出端，其反相輸入端用于接收該參考電壓VREF，同相輸入端用于接收所述反饋電壓VFB，其輸出端經(jīng)電壓緩沖器BUFF連接至功率調(diào)整管Mpout的控制端。誤差放大器110用于將反饋電壓VFB與參考電壓VREF進(jìn)行比較，并根據(jù)二者之間的電壓差調(diào)整功率調(diào)整管Mpout的源漏壓降，從而穩(wěn)定輸出電壓Vout。

為了保持LDO的穩(wěn)定性，必須在電路中引入頻率補(bǔ)償，如圖1所示，補(bǔ)償電阻Rc、補(bǔ)償電容Cc和電容Cp用于構(gòu)成動(dòng)態(tài)的頻率補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)。其中，補(bǔ)償電阻Rc和補(bǔ)償電容Cc連接在電源輸入端和誤差放大器110的輸出端之間，電容Cp連接在電源輸入端和補(bǔ)償電阻Rc與補(bǔ)償電容Cc的公共端之間，P1為主極點(diǎn)，P2為次主極點(diǎn)，P3為寄生高頻極點(diǎn)，Z1為零點(diǎn)。

圖2示為現(xiàn)有技術(shù)的低壓差線性穩(wěn)壓器的系統(tǒng)波特圖。其中，A1為誤差放大器110的增益，A2為第二級(jí)放大電路的增益，系統(tǒng)總增益為A1*A2，圖中示出了各個(gè)零極點(diǎn)以及單位增益帶寬的近似頻率點(diǎn)。如圖2所示，當(dāng)A2衰減為1時(shí)，此時(shí)系統(tǒng)的總增益A1*A2＝A1，同時(shí)增益A1＝gm*Rc，其中，gm為誤差放大器110的跨導(dǎo)，Rc為補(bǔ)償電阻Rc的電阻值。隨著頻率的繼續(xù)增大，系統(tǒng)的總增益A1*A2繼續(xù)衰減，此時(shí)可以將系統(tǒng)簡(jiǎn)單近似為以增益A2單位增益帶寬為主極點(diǎn)，增益為gm*Rc的單極點(diǎn)系統(tǒng)，因此可以得到整體的單位增益帶寬BW＝Gm/Co*gm*Rc，其中，Gm為功率調(diào)整管Mpout的跨導(dǎo)，Co為負(fù)載電容Co的電容值。我們希望把單位增益帶寬設(shè)計(jì)在零點(diǎn)Z1和寄生高頻極點(diǎn)P3之間，可通過(guò)合理設(shè)計(jì)得到：

BW²=(Gm/Co*gm*Rc)²＝Z1*P3???(1)

根據(jù)公式(1)可以得到公式(2)：

這樣零點(diǎn)Z1可以抵消掉次主極點(diǎn)P2的影響，系統(tǒng)可以簡(jiǎn)單被認(rèn)為成單極點(diǎn)系統(tǒng)，獲得較高的相位裕度(phase?margin)。