[发明专利]一种低压差线性稳压器

说明书

技术领域

本发明属于电源管理技术领域，具体涉及一种低压差线性稳压器(Low Dropout Regulator，LDO)的设计。

背景技术

低压差线性稳压器具有成本低、输出噪声小、电路结构简单、占用芯片面积小和低功耗等优点，已成为电源管理芯片中的一类重要电路。LDO的环路稳定性是LDO最关键的性能指标，传统LDO采用输出电容的等效串联电阻(Equivalent Series Resistance，ESR)进行频率补偿，由于ESR的不确定性，对于PMOS作传输管的LDO其频率补偿特性存在不足之处。图1所示为传统ESR补偿的PMOS传输管LDO的开环响应图，该系统中通常有两个关键性极点，分别为，由输出电容以及输出阻抗决定的主极点(po)以及由传输管寄生电容和误差放大器的输出阻抗决定的次极点(pG)，主极点随着负载电流的变化漂移较大而次极点随负载电流的漂移较小；误差放大器产生的极点(pEA)通常设计在环路的带宽之外；由于ESR的存在，产生一个零点(zESR)，该零点进行补偿相位。如图1阴影部分所示，ESR要足够高，使得zESR在较低频处，保证增益曲线以-20dB/十倍频穿过0dB线；同时要求ESR要足够低，使得zESR在较高频处，保证在误差放大器极点pEA之前衰减到0dB。同时在宽的负载电流变化范围内主极点po漂移量较大，ESR随着频率温度变化难以估计，为整个LDO的稳定性设计带来了较大的难处。ESR的引入通常伴随着在瞬态时存在较大的电压尖峰，恶化了LDO的瞬态特性。

发明内容

本发明所要解决的，就是针对现有的低压差线性稳压器存在的上述问题，提出了一种基于有源负载的动态极点跟随(Dynamic Pole Tracking，DPT)电路，旨在提升宽负载范围PMOS作传输管LDO环路稳定性以及瞬态性能。

本发明的技术方案是：一种低压差线性稳压器，包括有源负载动态极点跟随电路、电压电流转换器、电流放大器、偏置电路、调整管MP、第一反馈电阻RF1、第二反馈电阻RF2和第一电容CF；其中，调整管MP、第一反馈电阻RF1、第二反馈电阻RF2以及第一电容CF构成LDO的功率调整级，调整管MP的源端接输入电压Vin，其栅端接通过有源负载动态极点跟随电路的输出、漏端接第一反馈电阻RF1的一端和第一电容CF的一端作为LDO的电压调整输出端Vout；第一反馈电阻RF1和第二反馈电阻RF2串联节点作为反馈电压Vfb输入到电压电流转换器的同相输入端，第二反馈电阻RF2另一端接地，第一电容CF的另一端接地；电压电流转换器将反馈电压与反相输入端的基准电压Vref之间的差异放大之后转换尾电流输出至电流放大器，经过电流放大器的再一次放大之后流过有源负载动态极点跟随电路，产生压降之后调节调整管MP的栅源电压，进而调整输出，形成负反馈；

所述电压转电流器包括第一NMOS管MN1、第二NMOS管MN管MN2、第三NMOS管MN管MN3、第四NMOS管MN管MN4、第五NMOS管MN管MN5、第六NMOS管MN管MN6、第七NMOS管MN管MN7、第八NMOS管MN管MN8、第三PMOS管MP3、第四PMOS管MP4、第七PMOS管MP7、第八PMOS管MP8；其中第七PMOS管MP7和第八PMOS管MP8作为电压转电流的输入对管，第七PMOS管MP7的栅极接外部基准电压Vref，第八PMOS管MP8的栅端接反馈电压Vfb，第七PMOS管MP7和第八PMOS管MP8的源端，接偏置电流Ib，第七PMOS管MP7的漏端接NMOS管第二NMOS管MN管MN2的栅端和漏端以及第一NMOS管MN1、第三NMOS管MN管MN3、第四NMOS管MN管MN4、第五NMOS管MN管MN5的栅端，第八PMOS管MP8的漏端接第六NMOS管MN管MN6的栅端和漏端以及第七NMOS管MN管MN7、第八NMOS管MN管MN8的栅端第四NMOS管MN管MN4的漏端；第二NMOS管MN管MN2的源端接第三NMOS管MN管MN3的漏端，第三NMOS管MN管MN3的源端接地，第四NMOS管MN管MN4的源端接第五NMOS管MN管MN5的漏端，第五NMOS管MN管MN5的源端接地，第六NMOS管MN管MN6的源端接第七NMOS管MN管MN7的漏端，第七NMOS管MN管MN7的源端接地；第一NMOS管的源端接地，漏端接第三PMOS管MP3的栅端和漏端，同时第三PMOS管MP3的栅端和第四PMOS管MP4的栅端相连，第三PMOS管MP3和第四PMOS管MP4的源端接Vin，形成基本电流镜连接关系，第八NMOS管MN管MN8的源端接地，漏端接第四PMOS管MP4的漏端，作为电压转电流电路的输出端口；