一种基于频率补偿和瞬态响应改善电路的无片外电容LDO制造技术

本发明专利技术公开了一种基于频率补偿和瞬态响应改善电路的无片外电容LDO，主要包括：基准电压Vref模块，两级误差放大器模块、瞬态响应改善电路模块、调整管模块、频率补偿模块、反馈电阻网络模块、负载模块。本发明专利技术通过在两级误差放大器模块和调整管模块之间加入瞬态响应改善电路模块，可以缩小过冲电压值和下冲电压值，降低瞬态变化恢复时间，提高瞬态响应速度，改善电路的瞬态响应；并通过在两级误差放大器模块和调整管模块之间加入频率补偿模块使得误差放大器的主次极点分离，从而提高了电路的稳定性，同时减小LDO输出端次极点的品质因数，减小片上电容。

An off chip capacitor LDO based on frequency compensation and transient response improvement circuit

The invention discloses an Out-of-chip capacitor LDO based on frequency compensation and transient response improvement circuit, which mainly includes: reference voltage Vref module, two-stage error amplifier module, transient response improvement circuit module, regulator module, frequency compensation module, feedback resistance network module and load module. By adding a transient response improvement circuit module between the two-stage error amplifier module and the regulator module, the invention can reduce the overshoot and undershoot voltage values, reduce the transient change recovery time, improve the transient response speed and improve the transient response of the circuit; and by adding a transient response improvement circuit module between the two-stage error amplifier module and the regulator module, it can reduce the overshoot and undershoot voltage values, and improve the transient response of the circuit The frequency compensation module is added between the modules to separate the primary and secondary poles of the error amplifier, which improves the stability of the circuit and reduces the quality factor of the secondary poles of the LDO output terminal and the capacitance on chip.

【技术实现步骤摘要】
一种基于频率补偿和瞬态响应改善电路的无片外电容LDO
本专利技术涉及电源管理
，尤其涉及一种基于频率补偿和瞬态响应改善电路的无片外电容LDO。
技术介绍
随着电源管理技术的发展，低压差线性稳压器(LowDropoutRegulator；LDO)被广泛地用于各种集成电路的电源管理，具有输出稳定、电压纹波小、价格低廉、高度集成等优点。传统LDO输出一般需接片外电容，浪费芯片，不利于集成。无片外电容LDO的输出电容是电容总线上的寄生电容，远小于传统LDO负载的片外大电容。但无片外电容LDO存在瞬态响应差以及环路不稳定等问题。申请号201710367635.9公开了一种无片外电容LDO电路，其包括误差放大器模块、频率补偿模块、高电压控制模块和电压反馈输出模块；误差放大器用于实现输入参考电压与反馈电压的误差放大；频率补偿模块用于保证LDO反馈环路的稳定性；高电压控制模块用于产生和控制LDO调整管的栅极电压；电压反馈输出模块分别与误差放大模块、频率补偿模块和高电压控制模块相连，其包括的NMOS晶体管M14即为无片外电容LDO的调整管，用于实现LDO电压输出及反馈控制。该专利的缺点是仅用频率补偿来提高LDO的稳定性，没有对电路瞬态响应做出改善，获取的LDO的稳定性较差。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种基于频率补偿和瞬态响应改善电路的无片外电容LDO。本专利技术通过在两级误差放大器模块和调整管模块之间加入瞬态响应改善电路模块以及频率补偿模块，既可以缩小过冲电压值和下冲电压值，降低瞬态变化恢复时间，提高瞬态响应速度，改善电路的瞬态响应，又可以使得误差放大器的主次极点分离，从而提高了电路的稳定性，并减小LDO输出端次极点的品质因数，减小片上电容。为解决上述问题，本专利技术采用的技术方案是：一种基于频率补偿和瞬态响应改善电路的无片外电容LDO，包括：基准电压Vref模块、两级误差放大器模块、瞬态响应改善电路模块、调整管模块、频率补偿模块、反馈电阻网络模块、负载模块以及输入电压Vin和地；所述基准电压Vref模块与所述两级误差放大器模块的反相输入端相连，所述基准电压Vref模块与地相连；所述两级误差放大器模块的反相输入端与所述基准电压Vref模块相连，其正相输入端与所述反馈电阻网络模块相连，其输出端与所述瞬态响应改善电路模块的输入端相连，所述两级误差放大器模块还分别与所述频率补偿模块、所述输入电压Vin和地相连；所述瞬态响应改善电路模块的输入端与所述两级误差放大器模块的输出端相连，其输出端与所述调整管模块的控制端相连，所述瞬态响应改善电路模块还分别与所述输入电压Vin和地相连；所述调整管模块的控制端与所述瞬态响应改善电路模块的输出端相连，其输入端与所述输入电压Vin相连，其输出端分别与所述频率补偿模块、所述反馈电阻网络模块和所述负载模块相连；所述频率补偿模块分别与所述反馈电阻网络模块、所述负载模块和所述两级误差放大器模块的输出端相连；所述反馈电阻网络模块分别与所述两级误差放大器模块的正相输入端、所述调整管模块的输出端、所述频率补偿模块以及地相连；所述负载模块分别与所述调整管模块的输出端、所述频率补偿模块和地相连。优选地，所述两级误差放大器模块将所述反馈电阻网络模块输出的反馈电压与所述基准电压Vref模块的基准电压之间的误差进行放大，再经所述调整管模块中的调整管调节电压至所述负载模块中的电压输出端，形成负反馈闭环系统，用于保证输出电压的稳定。优选地，所述瞬态响应改善电路模块设置在所述两级误差放大器模块和所述调整管模块之间，用于缩小过冲电压值和下冲电压值，降低瞬态变化恢复时间，提高瞬态响应速度，改善电路的瞬态响应。优选地，所述频率补偿模块设置在所述两级误差放大器模块和所述调整管模块之间，用于提高电路稳定性。优选地，所述频率补偿模块包括：第一补偿电容Ca，用于使得所述两级误差放大器模块中误差放大器的主次极点分离，从而提高电路的稳定性；第二补偿电容Cb，用于减小LDO输出端次极点的品质因数，减小片上电容。与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于，1)本专利技术通过设置瞬态响应改善电路，缩小了过冲电压值和下冲电压值，降低了瞬态变化恢复时间，提高了瞬态响应速度，改善了电路的瞬态响应；2)本专利技术通过设置频率补偿模块，减小品质因数，减小片上电容值，提高LDO的稳定性；3)本专利技术为无片外LDO，片上电容小，增加稳定性的同时增加了LDO的集成度；4)本专利技术采用普通电子器件，电路结构简单，成本低，便于大规模生成应用。附图说明图1为根据实施例的一种基于频率补偿和瞬态响应改善电路的无片外电容LDO的结构示意图；图2为根据实施例的两级误差放大器和瞬态响应改善电路的电路示意图。具体实施方式以下将结合附图对本专利技术各实施例的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述发实施例仅仅是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施例，都属于本专利技术所保护的范围。请参阅图1，图1为根据实施例的一种基于频率补偿和瞬态响应改善电路的无片外电容LDO的结构示意图。如图所示，在本专利技术的实施例中，一种基于频率补偿和瞬态响应改善电路的无片外电容LDO，包括：基准电压Vref模块，两级误差放大器模块、瞬态响应改善电路模块、调整管模块、频率补偿模块、反馈电阻网络模块、负载模块以及输入电压Vin和地；所述基准电压Vref模块与所述两级误差放大器模块的反相输入端相连，所述基准电压Vref模块与地相连；所述两级误差放大器模块的反相输入端与所述基准电压Vref模块相连，其正相输入端与所述反馈电阻网络模块相连，其输出端与所述瞬态响应改善电路模块的输入端相连，所述两级误差放大器模块还分别与所述频率补偿模块、所述输入电压Vin和地相连；所述瞬态响应改善电路模块的输入端与所述两级误差放大器模块的输出端相连，其输出端与所述调整管模块的控制端相连，所述瞬态响应改善电路模块还分别与所述输入电压Vin和地相连；所述调整管模块的控制端与所述瞬态响应改善电路模块的输出端相连，其输入端与所述输入电压Vin相连，其输出端分别与所述频率补偿模块、所述反馈电阻网络模块和所述负载模块相连；所述频率补偿模块分别与所述反馈电阻网络模块、所述负载模块和所述两级误差放大器模块的输出端相连；所述反馈电阻网络模块分别与所述两级误差放大器模块的正相输入端、所述调整管模块的输出端、所述频率补偿模块以及地相连；所述负载模块分别与所述调整管模块的输出端、所述频率补偿模块和地相连。请参阅图2，图2为根据实施例的两级误差放大器和瞬态响应改善电路的电路示意图。如图所示，所述基准电压Vref模块为基准电压源产生的一个接近零温度系数的参考电压，所述基准电压Vref模块连接P型第五功率管P5的栅极。所述两级误差放大器模块包括：P型第一功率管P1、P型第二功率管P2、P型第三功率管P3、P型第四功率管P4、P型第五功率管P5、P型第六功率管P6、P型第七功率管P7、P型第八功率管P8、N型第一功率管N1、N型第二功率管N2、N型第三功率管N3、N型第四功率管N4、N型第五功率管N5、N型第六功率管N6和N型第七功率管N7，上述P型功率管均为PMOS管，N型功率管均为NM本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于频率补偿和瞬态响应改善电路的无片外电容LDO，其特征在于,包括：基准电压Vref模块、两级误差放大器模块、瞬态响应改善电路模块、调整管模块、频率补偿模块、反馈电阻网络模块、负载模块以及输入电压Vin和地；所述基准电压Vref模块与所述两级误差放大器模块的反相输入端相连，所述基准电压Vref模块与地相连；所述两级误差放大器模块的反相输入端与所述基准电压Vref模块相连，其正相输入端与所述反馈电阻网络模块相连，其输出端与所述瞬态响应改善电路模块的输入端相连，所述两级误差放大器模块还分别与所述频率补偿模块、所述输入电压Vin和地相连；所述瞬态响应改善电路模块的输入端与所述两级误差放大器模块的输出端相连，其输出端与所述调整管模块的控制端相连，所述瞬态响应改善电路模块还分别与所述输入电压Vin和地相连；所述调整管模块的控制端与所述瞬态响应改善电路模块的输出端相连，其输入端与所述输入电压Vin相连，其输出端分别与所述频率补偿模块、所述反馈电阻网络模块和所述负载模块相连；所述频率补偿模块分别与所述反馈电阻网络模块、所述负载模块和所述两级误差放大器模块的输出端相连；所述反馈电阻网络模块分别与所述两级误差放大器模块的正相输入端、所述调整管模块的输出端、所述频率补偿模块以及地相连；所述负载模块分别与所述调整管模块的输出端、所述频率补偿模块和地相连。...

【技术特征摘要】
1.一种基于频率补偿和瞬态响应改善电路的无片外电容LDO，其特征在于,包括：基准电压Vref模块、两级误差放大器模块、瞬态响应改善电路模块、调整管模块、频率补偿模块、反馈电阻网络模块、负载模块以及输入电压Vin和地；所述基准电压Vref模块与所述两级误差放大器模块的反相输入端相连，所述基准电压Vref模块与地相连；所述两级误差放大器模块的反相输入端与所述基准电压Vref模块相连，其正相输入端与所述反馈电阻网络模块相连，其输出端与所述瞬态响应改善电路模块的输入端相连，所述两级误差放大器模块还分别与所述频率补偿模块、所述输入电压Vin和地相连；所述瞬态响应改善电路模块的输入端与所述两级误差放大器模块的输出端相连，其输出端与所述调整管模块的控制端相连，所述瞬态响应改善电路模块还分别与所述输入电压Vin和地相连；所述调整管模块的控制端与所述瞬态响应改善电路模块的输出端相连，其输入端与所述输入电压Vin相连，其输出端分别与所述频率补偿模块、所述反馈电阻网络模块和所述负载模块相连；所述频率补偿模块分别与所述反馈电阻网络模块、所述负载模块和所述两级误差放大器模块的输出端相连；所述反馈电阻网络模块分别与所述两级误差放大器模块的正相输入端、所述调整管模块的输出端、所述频率补偿模块以及地相连；所...

【专利技术属性】
技术研发人员：王欢，费峻涛，冯治琳，
申请(专利权)人：河海大学常州校区，
类型：发明
国别省市：江苏,32