[发明专利]一种采用数字电路补偿电容的低压差线性稳压器

说明书

技术领域

本发明属于集成电路设计技术领域，特别涉及一种采用数字电路补偿电容的低压差线性稳压器。

背景技术

低压差线性稳压器(Low Dropout Regulator,LDO)是一种提供稳定输出电压的供电电路，和DC-DC变换器相比具有输出电压纹波小、输出电流稳定等特点，在集成电路中具有广泛的应用。

图1是典型的LDO原理图，这是一个负反馈电路。当输出电压V_OUT上升时，反馈电压V_F上升；V_F和参考电压V_REF的差值经过误差放大器AMP放大后，得到的控制电压V_C上升；进而V_OUT下降。当负载R_L、C_L发生变化时，输出电压V_OUT受参考电压V_REF的控制，保持不变。

LDO的设计需要考虑其稳定性，一种方法是采用密勒补偿技术在M₁管的栅极产生主极点。如图2所示，电容C_C为密勒补偿电容，电阻R_C用于消除密勒补偿带来的零点。

密勒补偿中电容C_C等效到M₁管栅极电容的大小等于(A+1)C_C，其中A是由M₁管作为输入管的放大器增益的绝对值，这一等效的大电容保证环路的主极点位于M₁管的栅极。然而当LDO负载变化的时候，M₁管作为输入管的放大器的增益A也在变化，等效到M₁管栅极的电容(A+1)C_C也在变化，环路的主极点大小也在变化，环路的稳定性受到影响。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种采用数字电路补偿电容的低压差线性稳压器，利用补偿电路检测LDO调整管的工作状态，并通过数字逻辑控制电路调节连接在调整管栅极的电容大小，从而保证栅极总电容不变，主极点频率不变，提高LDO环路的稳定性。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种采用数字电路补偿电容的低压差线性稳压器，在使用密勒补偿的低压差线性稳压器电路中，利用电压检测电路检测误差放大器的输出电压，检测的电压输入数模变换器转换为数字信号，该数字信号输入数字逻辑控制电路，数字逻辑控制电路判断调整管的工作状态，根据预存的信息得出此时需要补偿的电容大小，并输出控制信号，调节电容阵列的通断，保证调整管栅极的总电容保持不变，从而稳定环路的主极点。

所述使用密勒补偿的低压差线性稳压器电路中，V_OUT为输出电压，为负载供电，等效负载电阻R_L和等效负载电容并联接在V_OUT与GND之间，通过采样电阻R_F1和电阻R_F2对V_OUT进行分压取样，得到反馈电压V_F，V_F和参考电压V_REF进行比较，经过误差放大器AMP放大后得到控制电压V_C，V_C控制调整管M₁的栅极电压，用于密勒补偿的电容C_C和用于消除零点的电阻R_C串联在V_C与V_OUT之间。

所述电压检测电路连接有滤波放大电路，所检测电压信号经滤波、放大后传给数模变换器。

所述数字逻辑控制电路与电压检测电路连接对其进行调节，使其输出满足数模变换器的输入要求。

所述电容阵列包括若干组并联支路，每组支路由一个电容和一个开关串联组成，各支路连接在调整管栅极与电源V_DD之间，所述数字逻辑控制电路的输出控制各支路中开关的通断，使得各支路中电容按照要求接入调整管栅极，从而调整连接在调整管栅极上的电容大小，当调整管栅极节点的电容变小时，增加接入的电容支路，使得总电容变大；当调整管栅极节点的电容变大时，减少接入的电容支路，使得总电容变小。

所述调整管的工作状态包括亚阈值区、饱和区或线性区。

所述调整管在不同工作状态下的等效电容通过前期电路设计和仿真确定。