一种应用于LDO的自适应动态零点补偿电路制造技术

本发明专利技术属于模拟电路电源管理技术领域，具体涉及一种应用于LDO的自适应动态零点补偿电路。本发明专利技术通过两条有源电流通路在反馈点形成一个与输出极点相关的补偿零点，这两条电流分别是输出电流与输出采样电流。由于输出电流在与输出采样电流叠加时会经过负载阻抗，因此与输出电流有关的电流通路会包含负载阻抗的信息，这两条电流支路相叠加后会形成一个与输出极点有关的补偿零点。该补偿零点不仅包含了输出电阻的信息，同时也包含了输出电容的信息，因此当输出电容变化时，该补偿零点会随着输出极点同时变化，保证了环路的稳定性。同时为了避免在重载条件下电路由于过补偿从而造成响应速度降低的问题。应速度降低的问题。应速度降低的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种应用于LDO的自适应动态零点补偿电路


[0001]本专利技术属于模拟电路电源管理
，具体涉及一种应用于LDO的自适应动态零点补偿电路。

技术介绍

[0002]低压差线性稳压器(low dropout regulator，LDO)在电源管理电路领域中是非常重要的一个模块，其作用是将外部供电电压转换为一个较低的且更加稳定的电压。当负载变化时，LDO能自动调节功率管的输出电流，使得输出电压保持在一个稳定的值。
[0003]LDO根据使用的功率管为NMOS功率管或PMOS功率管的不同可以分为NMOS LDO和PMOS LDO。NMOS LDO为了保证输入输出压差较小时功率管依然有一定的栅源电压，需要额外加入电荷泵电路，来抬高NMOS功率管栅端电压，这会引入额外的功耗。而PMOS LDO是目前较常用的一种结构，因为PMOS功率管的栅源电压可以在输入电压和地电位之间进行调整；而且PMOS LDO不需要额外的辅助电路，其主环路就可以正常工作。另外PMOS LDO功率级有放大作用，因此相对于NMOS LDO，其补偿电路更容易设计。但随着技术的革新，目前市场对于LDO要求是更宽输入范围，更宽的负载电阻/电容范围，因此给LDO的补偿带来了极大的挑战。
[0004]在现有的技术中，有很多跟随负载电阻做的动态零点补偿电路，可以让补偿电路的零点位置根据负载电阻的变化而变化，提高LDO环路的稳定性。但是这种补偿电路有一个缺点，那就是当负载电容变化时，环路的稳定性就会发生改变，尤其对于宽负载电容范围的电路来说，电路甚至会出现不稳定的情况。

技术实现思路

[0005]针对传统动态零点补偿电路不能跟随负载电容变化的问题，本专利技术提出了一种应用于LDO的自适应动态补零点偿电路。其设计思想是通过两条有源电流通路在反馈点形成一个与输出极点相关的补偿零点，这两条电流分别是输出电流与输出采样电流。由于输出电流在与输出采样电流叠加时会经过负载阻抗，因此与输出电流有关的电流通路会包含负载阻抗的信息，这两条电流支路相叠加后会形成一个与输出极点有关的补偿零点。该补偿零点不仅包含了输出电阻的信息，同时也包含了输出电容的信息，因此当输出电容变化时，该补偿零点会随着输出极点同时变化，保证了环路的稳定性。同时为了避免在重载条件下电路由于过补偿从而造成响应速度降低的问题，本专利技术还提出了一个负载判断电路来调节轻载和重载条件下补偿电容接入的大小。
[0006]为实现上述目的，本专利技术的技术方案为：
[0007]一种应用于LDO的自适应动态零点补偿电路，包括第一PMOS管、第二PMOS管、第三PMOS管、第四PMOS管、第五PMOS管、第一NMOS管、第二NMOS管、第三NMOS管、第四NMOS管、第一功率采样管、第二功率采样管、功率管、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第一电容、第二电容、放大器和逻辑判断电路；
[0008]第一PMOS管的源极接输入电压，其栅极与漏极互连；第一NMOS管的漏极接第一PMOS管的漏极，第一NMOS管的栅极接放大器的输出端，第一NMOS管的源极接地；放大器的同相输入端接基准电压VREF，放大器的反相输入端接第一电阻和第二电阻的连接点；功率管的源极接输入电压，其栅极接第一PMOS管的漏极，功率管的漏极依次通过第一电阻和第二电阻后接地，功率管与第一电阻的连接点为输出端；
[0009]第一功率采样管的源极接输入电压，其栅极接第一PMOS管的漏极；第二PMOS管的源极接第一功率采样管的漏极，第二PMOS管的栅极接第五PMOS管的漏极；第三PMOS管的源极接第一功率采样管的漏极，第三PMOS管的栅极与漏极互连，第三PMOS管的漏极接输出端；第四PMOS管的源极接第一功率采样管的漏极，第四PMOS管的栅极接第五PMOS管的漏极，第四PMOS管的漏极通过第三电阻后接输出端；第二PMOS管源极与第三PMOS管源极的连接点通过第四电阻后接输出端；
[0010]第五PMOS管的源极接第一功率采样管的漏极，第五PMOS管的栅极与漏极互连；第二功率采样管的漏极接第五PMOS管的漏极，第二功率采样管的栅极接第一偏置信号，第二功率采样管的源极接地；第二NMOS管的漏极接第五PMOS管的漏极，第二NMOS管的栅极接第二偏置信号，第二NMOS管的源极接地；第三NMOS管的漏极接第二PMOS管的漏极，第三NMOS管的栅极接第二偏置信号，第三NMOS管的源极接地；
[0011]逻辑判断电路的输入端接第二PMOS管的漏极，逻辑判断电路的输出端接第四NMOS管的栅极，所述逻辑判断电路用于在第二PMOS管上的电流大于第三NMOS管上的电流时，关断第四NMOS管，或者在第二PMOS管上的电流小于第三NMOS管上的电流时，开启第四NMOS管；第四NMOS管的源极接第一电阻和第二电阻的连接点，第四NMOS管的源极还通过第一电容后接第一功率采样管的漏极，第四NMOS管的漏极通过第二电容后接第一功率采样管的漏极。
[0012]本专利技术的有益效果为：解决了PMOS LDO在宽负载电阻范围，宽负载电容范围条件下难以稳定的问题。本专利技术电路能够根据负载电阻和负载电容的大小自适应调节补偿零点的位置，避免了电路在大负载电阻和大负载电容条件下输出震荡的问题。在保证环路稳定性的同时，本发利用负载判断电路来决定补偿电容的大小，提高了了重载条件下电路响应速度。
附图说明
[0013]图1是本专利技术提出的一种应用于LDO的自适应动态零点补偿电路的整体框架图；
[0014]图2是本专利技术提出的一种应用于LDO的自适应动态零点补偿电路在实施例中的一种具体电路实现图；
[0015]图3是适应动态零点补偿电路的小信号流向图；
[0016]图4是低频下动态零点补偿电路的小信号流向图；
[0017]图5是高频下动态零点补偿电路的小信号流向图。
具体实施方式
[0018]下面结合附图，对本专利技术技术方案进行详细描述：
[0019]如图1所示，本专利技术提出应用于LDO的自适应动态零点补偿电路，功率管采用PMOS功率管。如图1所示，包括误差放大器(Error Amplifier)、采样电路(Sense Circuit)、PMOS
功率管、分压网络(Voltage Divider network)。
[0020]误差放大器是传统的五管运放；采样电路用于对功率管电流进行采样，同时利用采样电流与输出电流相叠加形成一个能跟随输出极点变化的动态零点；功率管是一个PMOS功率管，用来为负载提供电流，同时PMOD功率管有小的dropout电压，大负载时的导通损耗小；电阻分压网络用于将所述低压差线性稳压器的输出电压进行分压后获得反馈电压。
[0021]误差放大器分为两级，包括运算放大器，第一NMOS管NM1和第一PMOS管PM1。第一级是普通的五管运算放大器，放大器的反相输入端接到第一反馈电阻R1的下端和第二反馈电阻R2的上端；放大器的同相输入端接基准电压V
REF
。第二级由第零NMOS管NM本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种应用于LDO的自适应动态零点补偿电路，其特征在于，包括第一PMOS管、第二PMOS管、第三PMOS管、第四PMOS管、第五PMOS管、第一NMOS管、第二NMOS管、第三NMOS管、第四NMOS管、第一功率采样管、第二功率采样管、功率管、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第一电容、第二电容、放大器和逻辑判断电路；第一PMOS管的源极接输入电压，其栅极与漏极互连；第一NMOS管的漏极接第一PMOS管的漏极，第一NMOS管的栅极接放大器的输出端，第一NMOS管的源极接地；放大器的同相输入端接基准电压V
REF
，放大器的反相输入端接第一电阻和第二电阻的连接点；功率管的源极接输入电压，其栅极接第一PMOS管的漏极，功率管的漏极依次通过第一电阻和第二电阻后接地，功率管与第一电阻的连接点为输出端；第一功率采样管的源极接输入电压，其栅极接第一PMOS管的漏极；第二PMOS管的源极接第一功率采样管的漏极，第二PMOS管的栅极接第五PMOS管的漏极；第三PMOS管的源极接第一功率采样管的漏极，第三PMOS管的栅极与漏极互连，第三PMOS管的漏极接输出端；第四PMOS管的源极接第...

【专利技术属性】
技术研发人员：周泽坤，王世杰，李世磊，王卓，张波，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：