[發明專利]一種基于電流密勒補償的線性穩壓器

有效

• 申請號: 202210394148.2
• 申請日: 2022-04-15
• 公開（公告）號: CN114840046B
• 公開（公告）日: 2022-12-20
• 發明（設計）人: 周澤坤;任航;婁建理;王卓;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: 成都點睛專利代理事務所(普通合伙) 51232
• 代理人: 孫一峰

本發明屬于穩壓器技術領域，具體涉及一種采用電流密勒補償方法的線性穩壓器。本發明通過使用輔助電流密勒原理對傳統的密勒補償進行改進，可以大大提高片內電容的小信號等效容值，使得在輸出掛載片外大濾波電容的同時，主極點依然可以做到片內，因此其不會隨外部輸出節點的使用情況變化而劇烈變化，提高了線性穩壓器的適應性和穩健性。同時該方案僅僅通過增加若干無源器件即可實現，不會增加電路的復雜度和占用過大的芯片面積，是一種實用性非常高的補償方案。

技術領域

本發明屬于穩壓器技術領域，具體涉及一種采用電流密勒補償方法的線性穩壓器。

背景技術

在當今社會，隨著便攜式設備和物聯網的不斷發展，要求各種電子產品的體積盡可能地減小，這就要求其內部芯片的集成度要求越來越高，盡可能將更多的功能模塊集成在一塊芯片中，線性穩壓器作為各種芯片內部必不可少的供電模塊，也要求能夠與其他模塊一起集成在芯片內部。通常在整體的芯片設計中，為了保證線性穩壓器輸出的穩定，使得整個芯片可以穩定工作，通常會在線性穩壓器的輸出端接一片外接濾波電容，該電容的值往往不可避免地很大，一般在微法量級。而外接大容值的電容將會給整個線性穩壓器的環路設計帶來較大的挑戰，在線性穩壓器的設計中，環路的設計是非常重要的，一個設計合格的線性穩壓器必須保證能夠在整個負載工作范圍內環路都具有足夠的相位裕度和響應速度，輸出端外接片外電容的線性穩壓器，其輸出節點因為外接電容具有很大的時間常數。在這種情況下最常用的密勒補償方法將難以應用，因為很難將主極點確定在芯片內部節點。通過在內部電路插入緩沖器等方法，通過將主極點確定在線性穩壓器的輸出節點并同時保證內部次級點與主極點的距離，可以保證環路的頻率穩定性，但是這一方法將主極點放在了輸出節點，而線性穩壓器的輸出節點會隨著負載的變化和外部芯片設置的變化而發生較大的變化，這使得主極點的位置隨外部使用條件不斷變化，不利于整個系統的可靠性和穩健性，并增大了整個環路設計的難度并大大損害了設計裕度，同時限制了線性穩壓器的使用范圍。

針對上述關于線性穩壓器環路補償設計的難題，本專利利用“電流密勒原理”的相關技術，設計了一種利用電流密勒原理輔助進行環路密勒補償的線性穩壓器，該線性穩壓器同樣掛載片外輸出節點濾波電容，但可利用片內常規大小的電容產生與片內節點關聯的主極點，此時盡管輸出掛接大電容，但其仍是次級點，這時線性穩壓器不同的使用條件將不會過度影響主極點，因此不會對系統的整個頻率特性產生較大的影響。提高了線性穩壓器的適用性和穩健性。

發明內容

本發明的目的是針對現有帶片外電容線性穩壓器難以應用常規密勒補償方式所帶來的問題，提出了一種新的補償方案，在利用電流密勒效應，使得主極點可以被做到片內，同時可以實現內部補償電容的兩級增益放大，不會增大片內需要的補償電容的容值。

為實現上述目的，本發明的技術方案為：

一種基于電流密勒補償的線性穩壓器，包括第一PNP管QP1、第二PNP管QP2、第一NPN管QN1、第二NPN管QN2、第三NPN管QN3、第四NPN管QN4、第一LDPMOS管HMP1、第二LDPMOS管HMP2、第三LDPMOS管HMP3、第四LDPMOS管HMP4、第五LDPMOS管HMP5、第六LDPMOS管HMP6、第七LDPMOS管HMP7、第一NMOS管MN1、第二NMOS管MN2、第一PMOS管MP1、第一電阻R1、第二電阻R2、第三電阻R3、第四電阻R4、第五電阻R5、第六電阻R6、第一電容C1、第二電容C2、第三電容C3；其中，

第一LDPMOS管HMP1的源極接電源，其柵極接第一偏置電壓，其漏極分別接第一PNP管QP1和第二PNP管QP2的發射極；第一PNP管QP1的基極接第一電阻R1和第二電阻R2的連接點，其集電極接第一NPN管QN1的集電極和第一NMOS管MN1的源極；第二PNP管QP2的基極接基準電壓，其集電極接第二NPN管QN2的集電極和第二NMOS管MN2的源極；第一NPN管QN1的基極接第三電阻R3和第三電容C3的連接點，其發射極接地，第二NPN管QN2的基極通過第五電阻R5后接第七LDPMOS管HMP7的漏極，第二NPN管QN2的發射極接地；