[发明专利]一种低压差稳压器

说明书

技术领域

本发明涉及一种低压差稳压器，尤其涉及一种超低静态电流的低压差稳压器。

背景技术

在电子设计应用中，有些情形下需要超低静态电流的低压差稳压器(Low Dropout Regulator，简写为LDO，也可称为低压差电压调节器)，例如实时时钟电路的供电。在许多便携电子产品中，都存在实时时钟电路，而且这种电路需要总是工作，来保证时间一直在计量，甚至有些电子设备在更换电池时，实时时钟电路仍能准确无误的计时，电池取下后仅有一个电容来维持很少的电量，这样就需要实时时钟电路工作的电流很小，为实时时钟电路提供电源的低压差稳压器也需要耗电极小，通常在微安量级。

应用中还需要兼容小尺寸的陶瓷电容，如1uF陶瓷电容，容值太大的陶瓷电容或钽电容一般太厚，不适合于对元件尺寸要求很小的便携电子设备应用。应用中还要求低压差以便在很低的电池电压下仍能工作，从而延长待机时间。

在便携设备中还要求对电源噪声抑制力强。由于需要低压差，一般采用PMOS作为输出管MPass，来避免NMOS作输出管带来的阈值损失的问题。使用PMOS，其栅极电容较大，如这一栅极的阻抗很高，则会形成一个低频极点，许多传统低压差稳压器结构采用缓冲器电路来降低这一点的阻抗，从而实现把此极点推远至高频段来实现频率补偿，如图1所示。图中的缓冲级通常由共漏放大级形成，在小信号中不会反相，即输入与输出同相，Vf接gm1的正端，gm1输入与输出同相，MPass为反相，构成负反馈。但此设计需要跨导较大的共漏级，而较大跨导需要较大的偏置电流，这一点与低工作电流的设计要求矛盾，不利于进一步优化工作电流。

另一种采用米勒补偿的设计如图2所示。图中Rm和Cm组成米勒补偿，MPm与I2组成共源放大级，Vf接gm1的负端为反相，MPm为反相，MPass亦为反相，构成负反馈。但是这种设计也需要较大的跨导，从而需要较大电流，也不适合低电流的设计要求，

还有一些传统LDO由于内部补偿不够强壮，输出电容必须使用高ESR(Equivalent Series Resistance，等效串联电阻)的钽电容或高容值的陶瓷电容来产生一个外部零点才能稳定，通常中小容值的钽电容比陶瓷电容价格高许多，而且容值越大的同类型电容价格越高。为了降低应用成本，兼容小容值的陶瓷电容，需要设计稳定性强，能在全负载范围和全输入电源电压范围稳定的LDO。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种低压差稳压器，可以在超低静态电流下工作，且稳定性强。

为了解决上述问题，本发明提供了一种低压差稳压器，包括一差分放大电路、一输出放大电路和一分压电路，所述输出放大电路包括源极连接到输入电源电压Vdd的PMOS管MPass1，以及连接在电压输出点和地之间的输出电容Co，所述差分放大电路的两个输入端分别连接到参考电压Ref和分压电路的分压点，所述差分放大电路输出端连接到PMOS管的栅极，所述分压电路连接在电压输出点和地之间，其特征在于，还包括连接在所述PMOS管MPass1的漏极和电压输出点之间的电阻Ra，以及连接在所述PMOS管MPass1的漏极和所述分压点之间的电容Cc。

进一步地，上述低压差稳压器还可具有以下特点，还包括源级连接到所述输入电源电压Vdd，栅极连接到所述差分放大电路输出端，漏极连接到所述电压输出点的PMOS管MPass2。

进一步地，上述低压差稳压器还可具有以下特点，所述PMOS管MPass1的宽长比与PMOS管MPass2的宽长比之比为1/10000～1/10。

进一步地，上述低压差稳压器还可具有以下特点，所述分压电路包括连接在所述电压输出点和分压点之间的电阻R_f1，以及连接在所述分压点和地之间的电阻R_f2。

进一步地，上述低压差稳压器还可具有以下特点，所述低压差稳压器的电路包括以下3个极点：所述差分放大电路输出端即所述PMOS管栅极节点上的等效电阻和等效寄生电容产生的极点f_p1；负载R_L和输出电容Co产生的极点f_p2；电容Cc与分压电路电阻R_f1、R_f2产生的极点f_p3；同时，包括以下2个零点：电容Cc和电阻R_f1产生的零点f_z1；电阻R_a和输出电容Co产生零点f_z2；