低压差线性稳压电路及电源设备制造技术

本发明专利技术公开了一种低压差线性稳压电路及电源设备，属于电子技术领域。低压差线性稳压电路包括：NMOS调整管；偏置电路，与NMOS调整管电连接，且配置为根据NMOS调整管的负载电流提供第一偏置电流，第一偏置电流与负载电流成反相关；反馈控制电路，分别与NMOS调整管和偏置电路电连接，且配置为根据NMOS调整管的输出反馈信号、参考信号和第一偏置电流生成控制信号，并利用控制信号对NMOS调整管的栅极电压进行调节。通过使输出反馈信号至NMOS调整管栅极的传输函数的零点与负载电流成正相关，实现了零点对输出极点的追踪，拓宽了带宽，环路稳定性和响应速度得到改善，降低了输出电压的纹波。波。波。

【技术实现步骤摘要】
低压差线性稳压电路及电源设备


[0001]本专利技术属于电子
，尤其涉及一种低压差线性稳压电路及电源设备。

技术介绍

[0002]低压差线性稳压电源（low dropout regulator，简写ldo）因其具有低功耗、低纹波和低噪声等优点，已广泛应用于集成电路的设计当中。ldo电路通常分为片外电容和无片外电容两种。其中，片外电容的ldo电路输出端常常会预留一个pin外挂补偿电容，该外挂电容用于提高轻载时环路稳定性及降低负载端波纹电压，但该外挂电容时常会达到uF量级，很难集成。
[0003]随着消费类便携式产品发展，为了能够提供更长的续航时间，电池所占的空间越来越大，留给板极空间会随之减少；另外，随着日益小型化封装出现，pin空间资源有限。特别是在SOC设计当中，ldo常常仅仅给芯片内部的数字电路供电，该外置pin及外挂电容会严重浪费封装及板极空间。无片外电容的低压差线性稳压器（capless ldo）的应用越来越广，但此类低压差线性稳压器的环路稳定性和负载端波纹电压难以保证。

技术实现思路

[0004]本专利技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本专利技术提出一种低压差线性稳压电路及电源设备，提高了环路稳定性，还可以有效拓展环路的带宽，提高环路的响应速度；在负载跳变时，还能够有效降低输出电压的纹波。
[0005]第一方面，本专利技术提供了一种低压差线性稳压电路，包括：NMOS调整管；偏置电路，与NMOS调整管电连接，且配置为根据NMOS调整管的负载电流提供第一偏置电流，第一偏置电流与负载电流成反相关；反馈控制电路，分别与NMOS调整管和偏置电路电连接，且配置为根据NMOS调整管的输出反馈信号、参考信号和第一偏置电流生成控制信号，并利用控制信号对NMOS调整管的栅极电压进行调节，其中，反馈控制电路中从输出反馈信号至控制信号的传输函数的零点与第一偏置电流成反相关。
[0006]根据本专利技术的低压差线性稳压电路，通过设计偏置电路和反馈控制电路，在一定范围内，使反馈控制电路中从输出反馈信号至控制信号的传输函数的零点与NMOS调整管的负载电流成正相关，实现了零点对输出极点的追踪，从而提高了环路稳定性，还可以有效拓展环路的带宽，提高环路的响应速度；在负载跳变时，还能够有效降低输出电压的纹波。
[0007]根据本专利技术的一个实施例，反馈控制电路包括：反馈电路，与NMOS调整管电连接，且配置为根据NMOS调整管的输出电压生成输出反馈信号；第一运放电路，与反馈电路电连接，且配置为根据输出反馈信号和参考信号之间的差值生成第一放大信号；第二运放电路，分别与第一运放电路和NMOS调整管电连接，且配置为对第一放大信号进行放大，生成第二放大信号；前馈电路，分别与反馈电路、偏置电路和NMOS调整管电连接，且配置为在第一偏置电流的调整下，根据输出反馈信号和参考信号之间的差值生成前馈信号，前馈电路的跨导大于第一运放电路的跨导，前馈电路的跨导与第一偏置电流成正相关；第二放大信号和
前馈信号组合后用于控制NMOS调整管。
[0008]根据本专利技术的一个实施例，第一运放电路包括：第一差分对管，配置为接入第二偏置电流，并分别在参考信号和输出反馈信号的控制下生成对应的第一电流和第二电流；第一电流镜单元，与第一差分对管电连接，且配置为接入第一电流，并提供对应的第一镜像电流；第二电流镜单元，与第一差分对管电连接，且配置为接入第二电流，并提供对应的第二镜像电流；第一电流镜单元的输出端和第二电流镜单元的输出端电连接，第一电流镜单元的输出端和第二电流镜单元的输出端用于提供第一放大信号。
[0009]根据本专利技术的一个实施例，第二运放电路包括：第三电流镜单元，与第一差分对管电连接，且配置为接入第二电流，并提供对应的第三镜像电流；NMOS管的漏极分别与第三电流镜单元的输出端和NMOS调整管的栅极电连接，NMOS管的栅极用于接入第一放大信号，NMOS管的源极接地。
[0010]根据本专利技术的一个实施例，第二运放电路并联有米勒补偿电容。
[0011]根据本专利技术的一个实施例，前馈电路包括：PMOS管，PMOS管的源极用于接入输入电压，PMOS管的栅极由第一偏置电流所形成的电压所偏置；第二差分对管，与PMOS管的漏极电连接，且配置为基于PMOS管提供的第三偏置电流，分别在参考信号和输出反馈信号的控制下生成对应的第三电流和第四电流；第四电流镜单元，与第二差分对管电连接，且配置为接入第三电流，并提供第四镜像电流；第五电流镜单元，与第二差分对管电连接，且配置为接入第四电流，并提供第五镜像电流；第四电流镜单元的输出端和第五电流镜单元的输出端均与NMOS调整管的栅极电连接，第四电流镜单元的输出端和第五电流镜单元的输出端用于提供前馈信号。
[0012]根据本专利技术的一个实施例，偏置电路包括：NMOS镜像管，NMOS镜像管的栅极和源极均与NMOS调整管的栅极和源极电连接，用于按比例复制NMOS调整管的负载电流；第六电流镜单元，与NMOS镜像管电连接，且配置为接入流经NMOS镜像管的电流，并提供第六镜像电流；第七电流镜单元，配置为接入基准电流，并提供第七镜像电流；第六电流镜单元和第七电流镜单元的输出端电连接，第六电流镜单元的输出端和第七电流镜单元的输出端用于提供第一偏置电流，第一偏置电流为第七镜像电流与第六镜像电流之差。
[0013]根据本专利技术的一个实施例，基准电流包括第一基准电流和第二基准电流，第七电流镜单元包括：共源共栅管，配置为接入第一基准电流，并且提供第七镜像电流；NMOS偏置管，NMOS偏置管的漏极和栅极电连接，并且接入第二基准电流，用于给共源共栅管提供偏置电压。
[0014]根据本专利技术的一个实施例，低压差线性稳压电路还包括：第八电流镜单元，配置为接入参考电流，并提供第一基准电流和第二基准电流，参考电流、第一基准电流和第二基准电流之间的比例为1:1:1。
[0015]第二方面，本专利技术提供了一种电源设备，电源设备包括根据前述的低压差线性稳压电路。
[0016]根据本专利技术的电源设备，通过采用具有高稳定性、高带宽、高响应速度和低输出波纹电压的低压差线性稳压电路，使得所提供的电源更可靠，保证了后端电路的用电需求。
[0017]本专利技术的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。
附图说明
[0018]本专利技术的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：图1是本专利技术实施例提供的低压差线性稳压电路的结构框图之一；图2是本专利技术实施例提供的低压差线性稳压电路的结构框图之二；图3是本专利技术实施例提供的低压差线性稳压电路的等效示意图；图4是本专利技术实施例提供的主反馈电路的电路原理图；图5是本专利技术实施例提供的前馈电路的电路原理图；图6是本专利技术实施例提供的偏置电路的电路原理图。
[0019]附图标记：NMOS调整管100，偏置电路200，反馈控制电路300，反馈电路310，第一运放电路320，第二运放电本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种低压差线性稳压电路，其特征在于，包括：NMOS调整管；偏置电路，与所述NMOS调整管电连接，且配置为根据所述NMOS调整管的负载电流提供第一偏置电流，所述第一偏置电流与所述负载电流成反相关；反馈控制电路，分别与所述NMOS调整管和所述偏置电路电连接，且配置为根据所述NMOS调整管的输出反馈信号、参考信号和所述第一偏置电流生成控制信号，并利用所述控制信号对所述NMOS调整管的栅极电压进行调节，其中，所述反馈控制电路中从所述输出反馈信号至所述控制信号的传输函数的零点与所述第一偏置电流成反相关。2.根据权利要求1所述的低压差线性稳压电路，其特征在于，所述反馈控制电路包括：反馈电路，与所述NMOS调整管电连接，且配置为根据所述NMOS调整管的输出电压生成输出反馈信号；第一运放电路，与所述反馈电路电连接，且配置为根据所述输出反馈信号和参考信号之间的差值生成第一放大信号；第二运放电路，分别与所述第一运放电路和所述NMOS调整管电连接，且配置为对所述第一放大信号进行放大，生成第二放大信号；前馈电路，分别与所述反馈电路、所述偏置电路和所述NMOS调整管电连接，且配置为在所述第一偏置电流的调整下，根据所述输出反馈信号和所述参考信号之间的差值生成前馈信号，所述前馈电路的跨导大于所述第一运放电路的跨导，所述前馈电路的跨导与所述第一偏置电流成正相关；所述第二放大信号和所述前馈信号组合后用于控制所述NMOS调整管。3.根据权利要求2所述的低压差线性稳压电路，其特征在于，所述第一运放电路包括：第一差分对管，配置为接入第二偏置电流，并分别在所述参考信号和所述输出反馈信号的控制下生成对应的第一电流和第二电流；第一电流镜单元，与所述第一差分对管电连接，且配置为接入所述第一电流，并提供对应的第一镜像电流；第二电流镜单元，与所述第一差分对管电连接，且配置为接入所述第二电流，并提供对应的第二镜像电流；所述第一电流镜单元的输出端和所述第二电流镜单元的输出端电连接，所述第一电流镜单元的输出端和所述第二电流镜单元的输出端用于提供所述第一放大信号。4.根据权利要求3所述的低压差线性稳压电路，其特征在于，所述第二运放电路包括：第三电流镜单元，与所述第一差分对管电连接，且配置为接入所述第二电流，并提供对应的第三镜像电流；NMOS管，所述NMOS管的漏极分别与所述第三电流镜单元的输出端和所述NMOS调整管的栅极电连接，所述NMOS管的栅极用于接入所述第一放大信号，所述NMOS管的源极接地。5...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐永志，梁源超，刘小妮，
申请(专利权)人：珠海智融科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：