基于零点补偿的低压差线性稳压器制造技术

本发明专利技术公开了一种基于零点补偿的低压差线性稳压器，包括：第一分压单元，于第一分压节点输出第一分压电压；第二分压单元，于第二分压节点输出第二分压电压；第三分压单元，于第三分压节点输出第三分压电压；误差放大器EA，其第一输入端与第二分压节点相连，第二输入端与第一分压节点相连，第三输入端与第三分压节点相连；频率补偿单元，包括MOS管MP1、MOS管MP2、电容电阻R

【技术实现步骤摘要】
基于零点补偿的低压差线性稳压器


[0001]本专利技术是关于低压差线性稳压器
，特别是关于一种基于零点补偿的低压差线性稳压器。

技术介绍

[0002]目前低压差线性稳压器(Low dropout regulator，LDO)被广泛用于中小型功率的电力电子系统中。一般带片外电容的LDO中有两个低频极点，分别位于误差放大器EA的输出端和LDO的输出端，为保证LDO的稳定性，需要引入零点来进行频率补偿。
[0003]传统的频率补偿方法是利用片外电容引入的等效串联电阻(Equivalent Series Resistance，ESR)零点来进行补偿，但输出电容的ESR会随温度变化，因此引入的ESR零点会随温度漂移。此外针对ESR较小的情况，ESR零点往往位于较高频而无法实现频率补偿。
[0004]如图1所示，目前常见的解决方法是采用伪ESR结构，利用反馈电阻R
F1
和前馈电容C
F
构造一条前馈通路，其中Rc/k可等效看作是输出电容的ESR。但是为了实现伪ESR零点的频率补偿作用，需要确保C
L
*Rc/k<<C
F
R
F1
，由于片内电容C
F
的取值有限，因此R
F1
的取值将受限，需要满足：才能实现频率补偿的作用。并且对于反馈电阻位于片外的LDO结构，无法保证反馈电阻的取值大小满足条件，因此此结构的应用场景受限。
[0005]公开于该
技术介绍
部分的信息仅仅旨在增加对本专利技术的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于提供一种基于零点补偿的低压差线性稳压器，其用以解决如何在ESR较小甚至不存在ESR的情况下实现LDO的频率补偿的技术问题。
[0007]为实现上述目的，本专利技术的实施例提供了一种基于零点补偿的低压差线性稳压器，所述低压差线性稳压器包括：
[0008]第一分压单元，电性连接于基准电压V
REF
与地电位之间，所述第一分压单元于第一分压节点输出第一分压电压；
[0009]第二分压单元，电性连接于基准电压V
REF
与地电位之间，所述第二分压单元于第二分压节点输出第二分压电压；
[0010]第三分压单元，电性连接于低压差线性稳压器的输出节点V
OUT
与地电位之间，所述第三分压单元于第三分压节点输出第三分压电压；
[0011]误差放大器EA，所述误差放大器EA的第一输入端与第二分压节点相连，第二输入端与第一分压节点直接或间接相连，第三输入端与第三分压节点相连；
[0012]频率补偿单元，包括第一电流镜，第一电流镜与输入电压V
IN
、电容电阻R
C
和前馈电容C
F
相连，所述前馈电容C
F
还与误差放大器EA的第四输入端相连。
[0013]在本专利技术的一个或多个实施方式中，所述第一分压单元包括电性连接于基准电压
V
REF
与第一分压节点之间的第一电阻R1、以及电性连接于第一分压节点与地电位之间的第二电阻R2。
[0014]在本专利技术的一个或多个实施方式中，所述第二分压单元包括电性连接于基准电压V
REF
与第二分压节点之间的第三电阻R3、以及电性连接于第二分压节点与地电位之间的第四电阻R4。
[0015]在本专利技术的一个或多个实施方式中，所述第一电流镜包括MOS管MP1和MOS管MP2，所述MOS管MP1和MOS管MP2的栅极均与误差放大器EA的输出端相连，源极均与输入电压V
IN
相连，MOS管MP1的漏极与低压差线性稳压器的输出节点V
OUT
相连，MOS管MP2的漏极分别与电容电阻R
C
和前馈电容C
F
相连。
[0016]在本专利技术的一个或多个实施方式中，所述MOS管MP2和MP1之间的宽长比为1：k，所述第一电流镜输出电压V
X
满足V
X
＝V
OUT
+I
load
*R
c
/k＝V
OUT
*(1+R
c
/(Z
L
*k))；R
C
为电容电阻；
[0017]其中，I
load
为低压差线性稳压器的输出节点V
OUT
上的负载电流，在直流电下I
load
＝V
OUT
/R
L
，在交流电下I
load
＝V
OUT
/Z
L
；
[0018]Z
L
为交流电下的负载阻抗，R
ESR
为等效串联电阻，R
ESR
≥0，为输出电容C
L
的容抗值。
[0019]在本专利技术的一个或多个实施方式中，所述等效串联电阻R
ESR
的阻值为零时，所述输出电容C
L
和电容电阻R
C
构成低压差线性稳压器的补偿零点为所述等效串联电阻R
ESR
的阻值不为零时，所述输出电容C
L
、电容电阻R
C
和等效串联电阻R
ESR
构成低压差线性稳压器的补偿零点为
[0020]在本专利技术的一个或多个实施方式中，所述低压差线性稳压器还包括第五电阻R5和第一电容C1，所述第五电阻R5的第一端与第一分压节点相连、第二端与误差放大器EA的第二输入端相连；所述第一电容C1的第一端连接于第五电阻R5的第二端和误差放大器EA的第二输入端之间、第二端与地电位相连。
[0021]在本专利技术的一个或多个实施方式中，所述第一电阻R1、第二电阻R2、第五电阻R5和第一电容C1与前馈电容C
F
、电容电阻R
C
满足满足时，所述低压差线性稳压器引入补偿零点的大小为：
[0022][0023]其中，为反馈系数；g
m1
为误差放大器EA的第三输入端和第一输入端的跨导；g
m2
为误差放大器EA的第四输入端和第二输入端的跨导。
[0024]在本专利技术的一个或多个实施方式中，所述低压差线性稳压器还包括第五电阻R5，所述第五电阻R5的第一端与误差放大器EA的第二输入端相连、第二端与第一分压节点相
连。
[0025]在本专利技术的一个或多个实施方式中，所述频率补偿单元还包括MOS管MP3，所述MOS管MP3与MOS管MP2共栅连接且构成第二电流镜，所述MOS管MP3的栅极和漏极均与误差放大器EA的输出端相连，源极与输入电压V
IN
相连。<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于零点补偿的低压差线性稳压器，其特征在于，所述低压差线性稳压器包括：第一分压单元，电性连接于基准电压V
REF
与地电位之间，所述第一分压单元于第一分压节点输出第一分压电压；第二分压单元，电性连接于基准电压V
REF
与地电位之间，所述第二分压单元于第二分压节点输出第二分压电压；第三分压单元，电性连接于低压差线性稳压器的输出节点V
OUT
与地电位之间，所述第三分压单元于第三分压节点输出第三分压电压；误差放大器EA，所述误差放大器EA的第一输入端与第二分压节点相连，第二输入端与第一分压节点直接或间接相连，第三输入端与第三分压节点相连；频率补偿单元，包括第一电流镜，第一电流镜与输入电压V
IN
、电容电阻R
C
和前馈电容C
F
相连，所述前馈电容C
F
还与误差放大器EA的第四输入端相连。2.如权利要求1所述的基于零点补偿的低压差线性稳压器，其特征在于，所述第一分压单元包括电性连接于基准电压V
REF
与第一分压节点之间的第一电阻R1、以及电性连接于第一分压节点与地电位之间的第二电阻R2。3.如权利要求1所述的基于零点补偿的低压差线性稳压器，其特征在于，所述第二分压单元包括电性连接于基准电压V
REF
与第二分压节点之间的第三电阻R3、以及电性连接于第二分压节点与地电位之间的第四电阻R4。4.如权利要求1所述的基于零点补偿的低压差线性稳压器，其特征在于，所述第一电流镜包括MOS管MP1和MOS管MP2，所述MOS管MP1和MOS管MP2的栅极均与误差放大器EA的输出端相连，源极均与输入电压V
IN
相连，MOS管MP1的漏极与低压差线性稳压器的输出节点V
OUT
相连，MOS管MP2的漏极分别与电容电阻R
C
和前馈电容C
F
相连。5.如权利要求4所述的基于零点补偿的低压差线性稳压器，其特征在于，所述MOS管MP2和MP1之间的宽长比为1：k，所述第一电流镜输出电压V
X
满足V
X
＝V
OUT
+I
load
*R
c
/k＝V
OUT
*(1+R
c
/(Z
L
*k))；R
C
为电容电阻；其中，I
load
为低压差线性稳压器的输出节点V
OUT
上的负载电流，在直流电下I
load
...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨芮，周先立，王永进，赵少敏，
申请(专利权)人：思瑞浦微电子科技苏州股份有限公司，
类型：发明
国别省市：