低压差线性稳压器、稳压系统及其极点的动态补偿方法技术方案

本发明专利技术实施例涉及稳压器技术领域，特别涉及一种低压差线性稳压器、稳压系统及其极点的动态补偿方法。稳压器包括：误差放大模块、功率管、负反馈模块和动态补偿模块；功率管的源极端与负反馈模块的负反馈电阻端连接；动态补偿模块包括串联连接的补偿晶体管和电容；补偿晶体管的源极端连接至误差放大模块的输出端与功率管的栅极端的连接线上，补偿晶体管的栅极端连接至功率管的源极端，补偿晶体管的漏极端连接至电容；功率管的源极端在连接外部负载模块时，动态补偿模块形成的动态零点的频率随所述功率管提供给所述负载模块的电流的变化而变化，用于补偿功率管的源极端的极点。因此，本方案可以实现负载电流在较大范围内，仍然保持电路稳定的目的。电路稳定的目的。电路稳定的目的。

【技术实现步骤摘要】
低压差线性稳压器、稳压系统及其极点的动态补偿方法


[0001]本专利技术实施例涉及稳压器
，特别涉及一种低压差线性稳压器、稳压系统及其极点的动态补偿方法。

技术介绍

[0002]低压差线性稳压器(low dropout regulator，LDO)主要用于为芯片内部电路提供稳定的工作电压。通常来说，低压差线性稳压器存在两个主要的极点，一个在误差放大器的输出级，一个在功率管的输出级，由于位于功率管的输出级的极点会随着所连接的负载电路中的负载电阻的大小而变化，当这两个主要的极点比较接近时，则会导致低压差线性稳压器的电路振荡。
[0003]现有的低压差线性稳压器的补偿方法，主要是在功率管的输出级连接片外较大电容，以使功率管的输出级形成主极点，然后利用电容寄生串联ESR电阻形成的零点来补偿误差放大器级的次主极点，实现LDO稳定。然而，LDO芯片的面积会因为片外较大电容而增大。
[0004]因此，亟需一种新的低压差线性稳压器。

技术实现思路

[0005]为了解决传统解决方法增加LDO芯片面积的问题，本专利技术实施例提供了一种低压差线性稳压器、稳压系统及其极点的动态补偿方法。
[0006]第一方面，本专利技术实施例提供了一种低压差线性稳压器，包括：误差放大模块、功率管、负反馈模块和动态补偿模块；其中，所述负反馈模块包括串联连接的负反馈电阻和泄流电阻；所述误差放大模块的输出端与所述功率管的栅极端连接，所述误差放大模块的反向输入端连接至所述负反馈电阻和所述泄流电阻的串联连接端；所述功率管的源极端与所述负反馈模块的负反馈电阻端连接，所述功率管的漏极端连接至外部的供电电源；所述动态补偿模块包括串联连接的补偿晶体管和电容；所述补偿晶体管的源极端连接至所述误差放大模块的输出端与所述功率管的栅极端的连接线上，所述补偿晶体管的栅极端连接至所述功率管的源极端，所述补偿晶体管的漏极端连接至所述电容；
[0007]所述功率管的源极端在连接外部负载模块时，所述动态补偿模块形成的动态零点的频率随所述功率管提供给所述负载模块的电流的变化而变化，用于补偿所述功率管的源极端的极点。
[0008]优选的，所述功率管为NMOS管。
[0009]优选的，所述所述补偿晶体管为PMOS管。
[0010]优选的，所述功率管和所述补偿晶体管的阈值电压近似相同。
[0011]优选的，所述动态零点的频率是通过如下公式计算的：
[0012][0013]式中，Z1为所述动态零点的频率，R
PMC
为所述补偿晶体管的等效电阻，C1为所述电
容的电容量；
[0014]其中，所述补偿晶体管的等效电阻是通过如下公式计算的：
[0015][0016]式中，K
p
和K
n
分别为所述补偿晶体管和所述功率管的工艺相关常数，V
gsPMC
为所述补偿晶体管的栅源电压差，V
thPMC
为所述补偿晶体管的阈值电压，W
PMC
为所述补偿晶体管的栅宽，L
PMC
为所述补偿晶体管的栅长，W
NMP
为所述功率管的栅宽，I为所述负载模块的电流，L
NMP
为所述功率管的栅长；
[0017]所述功率管的源极端的极点的频率是通过如下公式计算的：
[0018]P2＝1/(2*π*((1/gm
NMP
)//R
loading
)*C
loading
＝1/(2*π*C
loading
/(I/V
out
+(K
n
*W
NMP
*I/L
NMP
)
0.5
)
[0019]式中，P2为所述功率管的源极端的极点的频率，gm
NMP
为所述功率管的跨导，R
loading
为所述负载模块的负载电阻，C
loading
为所述负载模块的负载电容，V
out
为所述功率管的源极端的输出电压，K
n
为所述功率管的工艺相关常数，W
NMP
为所述功率管的栅宽，I为所述负载模块的电流，L
NMP
为所述功率管的栅长；K
x
为所述功率管的与工艺和宽长相关的常数。
[0020]第二方面，本专利技术实施例还提供了一种低压差线性稳压系统，包括：负载模块、供电电源和如权利要求1
‑
5中任一所述的低压差线性稳压器；
[0021]所述低压差线性稳压器分别与所述负载模块、所述供电电源连接；所述供电电源用于给所述低压差线性稳压器供电；所述低压差线性稳压器用于给所述负载模块供电。
[0022]第三方面，本专利技术实施例还提供了一种基于本说明书任一实施例所述的低压差线性稳压系统的极点的动态补偿方法，包括：
[0023]利用负反馈模块，将根据功率管提供给外部负载模块的输出电压形成的反馈电压，传输至误差放大模块的反相输入端；
[0024]利用所述误差放大模块，根据所述反馈电压和正向输入端连接的参考电压之间的电压差控制所述功率管，使得所述功率管的源极端的输出电压稳定；
[0025]利用动态补偿模块构造补偿零点，并使得所述补偿零点根据所述功率管的源极端的输出电流动态调整其频率，以补偿所述功率管的源极端的极点。
[0026]优选的，所述利用动态补偿模块构造补偿零点，并使得所述补偿零点根据所述功率管的源极端的输出电流动态调整其频率，以补偿所述功率管的源极端的极点，包括：
[0027]利用动态补偿模块中的电容与所述误差放大模块的输出阻抗，在所述误差放大模块的输出端形成主极点；
[0028]利用所述动态补偿模块中的补偿晶体管与所述电容，在所述误差放大模块的输出端形成补偿零点，以补偿在所述功率管的源极端形成的次主极点。
[0029]优选的，所述利用所述动态补偿模块中的补偿晶体管与所述电容，在所述误差放大模块的输出端形成补偿零点，以补偿在所述功率管的源极端形成的次主极点，包括：
[0030]当所述负载模块的电阻增大时，所述功率管的源极端的输出电流减小，所述功率管和所述补偿晶体管的输出阻抗均增大，所述补偿零点的频率与所述功率管的源极端形成的次主极点的频率同步降低，以使所述补偿零点动态补偿所述次主极点；
[0031]当所述负载模块的电阻减小时，所述功率管的源极端的输出电流增大，所述功率管和所述补偿晶体管的输出阻抗均减小，所述补偿零点的频率与所述功率管的源极端形成
的次主极点的频率同步增大，以使所述补偿零点动态补偿所述次主极点。
[0032]本专利技术实施例提供了一种低压差线性稳压器、稳压系统及其极点的动态补偿方法，在低压差线性稳压器中包括误差放大模块、功率管、负反馈模块和动态补偿模块；通过将误差放大模块的输出端与功率管的栅极端连接，误差放大本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种低压差线性稳压器，其特征在于，包括：误差放大模块、功率管、负反馈模块和动态补偿模块；其中，所述负反馈模块包括串联连接的负反馈电阻和泄流电阻；所述误差放大模块的输出端与所述功率管的栅极端连接，所述误差放大模块的反向输入端连接至所述负反馈电阻和所述泄流电阻的串联连接端；所述功率管的源极端与所述负反馈模块的负反馈电阻端连接，所述功率管的漏极端连接至外部的供电电源；所述动态补偿模块包括串联连接的补偿晶体管和电容；所述补偿晶体管的源极端连接至所述误差放大模块的输出端与所述功率管的栅极端的连接线上，所述补偿晶体管的栅极端连接至所述功率管的源极端，所述补偿晶体管的漏极端连接至所述电容；所述功率管的源极端在连接外部负载模块时，所述动态补偿模块形成的动态零点的频率随所述功率管提供给所述负载模块的电流的变化而变化，用于补偿所述功率管的源极端的极点。2.根据权利要求1所述的低压差线性稳压器，其特征在于，所述功率管为NMOS管。3.根据权利要求2所述的低压差线性稳压器，其特征在于，所述补偿晶体管为PMOS管。4.根据权利要求3所述的低压差线性稳压器，其特征在于，所述功率管和所述补偿晶体管的阈值电压近似相同。5.根据权利要求4所述的低压差线性稳压器，其特征在于，所述动态零点的频率是通过如下公式计算的：式中，Z1为所述动态零点的频率，R
PMC
为所述补偿晶体管的等效电阻，C1为所述电容的电容量；其中，所述补偿晶体管的等效电阻是通过如下公式计算的：式中，K
p
和K
n
分别为所述补偿晶体管和所述功率管的工艺相关常数，V
gsPMC
为所述补偿晶体管的栅源电压差，V
thPMC
为所述补偿晶体管的阈值电压，W
PMC
为所述补偿晶体管的栅宽，L
PMC
为所述补偿晶体管的栅长，W
NMP
为所述功率管的栅宽，I为所述负载模块的电流，L
NMP
为所述功率管的栅长；所述功率管的源极端的极点的频率是通过如下公式计算的：P2＝1/(2*π*((1/gm
NMP
)//R
loading
)*C
loading
＝1/(2*π*C
loading
/(I/V
out
+(K
n
*W
NMP
*I/L
NMP
)
0.5
)式中，P2为所述功率管的源极端的极点的频率...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑巍，梁彦军，唐军，
申请(专利权)人：斯凯瑞利北京科技有限公司，
类型：发明
国别省市：