低压差电压调节器及电源转换器制造技术

本发明专利技术公开了一种低压差电压调节器，其包括误差放大器、输出管、反馈电路。其中，所述输出管接收输入电压、根据所述误差放大器的控制生成输出电压；所述反馈电路提供反映输出电压的反馈电压；所述误差放大器具有接收反馈电压的反馈输入端、接收参考电压的参考输入端及输出控制信号至输出管的输出端，所述误差放大器根据参考电压和反馈电压的差值来输出控制信号以控制所述输出管。所述低压差电压调节器还包括连接于误差放大器的输出端及反馈输入端之间的补偿电容，补偿电容的增加可以从外引入一个零点，使系统在兼容小输出电容的情况下很容易被设计成单极点稳定系统。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电压调节器，尤其涉及低压差电压调节器及电源转换器。
技术介绍
DC-DC电路被广泛应用于移动电子设备的电源管理电路中，其中 降压电源转换器(Buck Power converter)就是非常常用的一种DC-DC 电路。图1A、 1B分别是两种降压电源转换电路的示意图。所述降压电 源转换电路通常包括降压输出电路(Buck Output Circuit)、由电阻Rf3 和电阻Rf4组成的分压网络、误差放大器(Error Amplifier)、脉宽调 制比较器(Pulse Width Modulation Comparator ，简称PWM Comparator)、脉宽调制控制器(P隨Controller)。所述降压输出电路用于接收输入电压VDD并根据所述脉宽调制控 制器的控制生成输出电压Vo。由于是降压输出电路，所述输出电压Vo 一般要小于输入电压VDD，所述输出电压Vo用于为负载提供稳定电 源。所述分压网络提供一个反映输出电压Vo大小的反馈电压Vfb给所 述误差放大器。所述误差放大器比较所述反馈电压Vfb与参考电压Vref 并将两者之差放大输出信号Ve。所述脉宽调制比较器用于比较三角波 信号RAMP与所述误差放大信号Ve以生成脉宽调制方波信号PWMO。 所述降压输出电路中的降压开关根据所述脉宽调制方波信号交替的接 通或关断输入电压VDD从而生成输出电压Vo。因此，可以看出通过控 制误差放大信号Ve可以调节所述方波信号的占空比，进而可以调整输 出电压Vo的值。在降压电源转换电路系统稳定后，误差放大信号Ve 将会稳定在一定值上，这样脉宽调制比较器输出 一 固定占空比的脉宽 调制信号。上述电路形成一个闭环负反馈控制系统，通过控制误差放 大信号Ve可以调整输出电压Vo稳定于与参考电压Vref相适应的 一定 值上。图1A所示的降压电源转换电路与图IB所示的降压电源转换电路 的区别在于降压输出电路不同。参看图1A所示，所述第一种降压输出 电路包括一 PMOS晶体管MP1、 二极管Dl、输出电感Ll和输出电容 Cl。参看图IB所示，所述第二种降压输出电路包括一 PMOS晶体管 MP1、 一 NOMOS晶体管MN1、输出电感L1和输出电容C1。图1A所 示的是异步整流的降压型电源转换器，图IB所示的是同步整流的降压 型电源转换器。 一般而言，同步整流的降压型电源转换器具有更高的 效率，原因是当晶体管MN1导通时的电压降很小，在其上的能量损耗 更小，而异步整流的降压型电源转换器中二极管D1在导通时的电压降 更大，其上的能量损耗更大，效率较低。然而，无论是哪种降压型电 源转换器，它们的输出紋波都约为10mV 50mV，这对于那些对电源 噪声敏感的电路是不可接受的。低压差电压调节器(Low Dropout Voltage Regulator, LDO)也广泛应用于各种便携式电子设备的电源管理电路中。图2示出了一种现 有的低压差电压调节器(Low Dropout Regulator)。所述低压差电压 调节器包括输出管MN6、分压电路(或称之为反馈电路)和误差放大 电路0P1。其中，输出管MN6为NMOS晶体管，其漏极接收输入电压 VDD并根据误差放大器的控制生成输出电压Vo。所述分压电路由串联 在输出电压Vo和地之间的电阻Rfl和Rf2组成，其提供一反映输出电 压Vo的反馈电压Vf给所述误差放大器0P1。所述误差放大器OPl根 据参考电压Ref和反馈电压Vf的差值生成误差放大信号，并据此控制 所述输出管MN6生成输出电压Vo。这样，形成一个闭环负反馈回路， 系统稳定时所述反馈电压Vf将会等于参考电压Ref。为了便于系统稳 定，在输出端Vo至地之间一般还连接有输出电容CO，所述电容CO的 等效串联电阻为Resr。另夕卜，在输出端Vo至地之间还连接有负载RL。然而，为了系统具有较好的稳定性，图2中的低压差电压调节器 不得不采用较大的输出电容CO,这也就意味着较高的成本及较大的体 积。另一方面，即使釆用了较大的输出电容CO,系统的稳定性在一定 带宽内仍然不是非常令人满意。
技术实现思路
本专利技术的目的之一在于提供一种低压差电压调节器，其具有较好的系统稳定性。本专利技术的目的之一在于提供一种电源转换器，其具有较高的电源转 换效率且具有较小的输出紋波。为了达到上述目的，根据本专利技术的第一方面，本专利技术提供了一种低 压差电压调节器，其包括误差放大器、输出管、反馈电路。其中，所述输出管接收输入电压、根据所述误差放大器的控制生成输出电压； 所述反馈电路提供反映输出电压的反馈电压；所述误差放大器具有接 收反馈电压的反馈输入端、接收参考电压的参考输入端及输出控制信 号至输出管的输出端，所述误差放大器根据参考电压和反馈电压的差 值来输出控制信号以控制所述输出管。所述低压差电压调节器还包括 连接于误差放大器的输出端及反馈输入端之间的补偿电容。进一步的，所述输出管是NMOS晶体管，所述NMOS晶体管的栅 极与误差放大器的输出端相连，所述NMOS晶体管的漏极连接所述输 入电压，所述NMOS晶体管的源极用于输出所述输出电压。进一步的，所述误差放大器釆用的工作电压与所述输出管的输入电 压不同。更进一步的，所述误差放大器采用的工作电压为一降压电源 转换器的输入电压，所述输出管的输入电压为所述降压电源转换器的 输出电压。进 一 步的，所述反馈电路包括依次串联于所述输出管的输出电压与 地之间的第一电阻和第二电阻，所述第一、二电阻之间的中间节点提 供所述反馈电压。更进一步的，所述第一电阻与所述补偿电容形成一 个带宽内零点。进 一 步的，所述低压差电压调节器还包括连接于所述输出管的输出 电压与地之间的输出电容。根据本专利技术的第二方面，本专利技术提供了一种电源转换器，其包括 降压电源转换电路及如第一方面所述的低压差电压调节器。其中，所 述降压电源转换电路的输入电压作为低压差电压调节器的误差放大器 的工作电压，所述降压电源转换电路的输出电压作为所述低压差电压 调节器的输入电压。进一步的，所述降压电源转换电路包括降压输出电路、分压网络、误差放大器、脉宽调制比较器、脉宽调制控制器。其中所述降压输出电路接收输入电压并根据所述脉宽调制控制器的控制生成输出电压； 所述分压网络提供一反映输出电压大小的反馈电压；误差放大器接收 所述反馈电压、比较所述反馈电压与 一参考电压并输出两者的误差放 大信号；脉宽调制比较器用于比较三角波信号与所述误差放大信号以 生成脉宽调制方波信号；和脉宽调制控制器，根据所述脉宽调制方波 信号控制所述降压输出电路生成输出电压。与现有技术相比，在本专利技术的技术方案中，通过在误差放大器的输 出端及反馈输入端之间或者说在输出管的栅极与分压节点之间增加连 接补偿电容Cc，从而可以使系统在兼容小输出电容Co的情况下，很 容易被设计成单极点稳定系统，提高了系统的稳定性。附图说明下面将参照附图对本专利技术的具体实施方案进行更详细的说明，附图中图1A为现有降压型电源转换器的第 一 实施例的电路图； 图1B为现有降压型电源转换器的第二实施例的电路图； 图2为现有低压差电压调节器的电路图3为本专利技术中的低压差电压调节器的第一个实施例的电路图； 图4是本专利技术中的低压差电压调节器的第二实本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种低压差电压调节器，其包括误差放大器、输出管、反馈电路，其中，　所述输出管接收输入电压、根据所述误差放大器的控制生成输出电压；　所述反馈电路提供反映输出电压的反馈电压；　所述误差放大器具有接收反馈电压的反馈输入端、接收参考电压的参考输入端及输出控制信号至输出管的输出端，所述误差放大器根据参考电压和反馈电压的差值来输出控制信号以控制所述输出管；　其特征在于：所述低压差电压调节器还包括连接于误差放大器的输出端及反馈输入端之间的补偿电容。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王钊，田文博，杨晓东，
申请(专利权)人：北京中星微电子有限公司，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]