双极低压差线性稳压器的动态阻容补偿装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种双极低压差线性稳压器的动态阻容补偿装置，包括：功率调整ＰＮＰ管；ＰＮＰ功率调整管串联在电源输入和电压输出间，发射极接电源，集电极接输出，基极接调整回路；Ｐ沟道结型场效应管或Ｎ沟道结型场效应管工作在可调电阻区，用作可变电阻；结型场效应管与电容Ｃｐ串联接在误差放大级输出端和功率调整ＰＮＰ管的基极之间；结型场效应管的控制电路，控制电路一端连接在ＰＮＰ功率调整管的基极上，一端连接结型场效应管；串联在ＬＤＯ内部缓冲放大级之间的可变ＲＣ补偿电路网络。本发明专利技术可以改进固定ＲＣ补偿，提供动态的ＲＣ零点补偿，确保ＬＤＯ在全负载大范围内稳定。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于线性电源
，涉及一种双极低压差线性稳压器的稳定补偿装置。
技术介绍
低压差线性稳压器(Low Dropout Voltage Linear Regulator) LD0电路一般由启 动电路、基准电压、反馈控制电路和误差放大器、功率调整管及保护电路等组成，它的工作 原理是通过负反馈调整输出电流使输出电压保持不变。为了保持LD0的稳定性，必须要有 频率补偿。常见的也是传统的补偿方法是外接一个大电容，一般10微发(uF)以上，增加一 个零点补偿。为适应LD0外围小电容、低ESR的应用要求，在传统低压差线性稳压器LD0电 路设计基础上改进内部电路，增加放大级内部补偿，用RC负反馈网络电路实现LD0的零点 补偿。但是固定RC补偿网络产生的零点是固定的，补偿范围相对固定，一般是在中心频率 的IO倍频范围内。举例说明对于负载电流能力800毫安(mA)、输出电压为1.8伏(V)的 LD0，负载电阻一般变化范围要求从2欧姆(Q)至IJ 300千欧姆(kQ)，则由于负载电阻导致 输出极点的变化也相差100000倍，与固定RC内部补偿的有限范围相矛盾，固定RC内部补 偿的频率范围只能兼顾负载电阻变化全程的一小部分，势必有补偿不到的范围，这样很难 确保LDO在全负载大范围内稳定。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是改进固定RC补偿，提供动态的RC零点补偿，确保 LDO在全负载大范围内稳定。 为了解决以上技术问题，本专利技术提供了一种双极低压差线性稳压器的动态阻容补 偿装置，其特征在于，包括一个功率调整PNP管，PNP功率调整管串联在电源输入和电压输 出间，发射极接电源，集电极接输出，基极接调整回路；一个P沟道结型场效应管或N沟道结 型场效应管工作在可调电阻区，用做可变电阻，场效应结型场效应管与电容Cp串联接在误 差放大级输出端和功率调整PNP管的基极之间；一组结型场效应管的控制电路，控制电路 一端连接在PNP功率调整管的基极上，一端连接结型场效应管；一组串联在LDO内部缓冲放 大级之间的可变RC补偿电路网络。 本设计利用结型场效应管的压控可调电阻特性，引进一个可调节的RC串联补偿 电路网络，产生一个可随负载变化而相应变化的零点，去补偿负载变化引起的极点变化，这 样可使LDO在全负载大范围内稳定。本设计对于负载电流能力800毫安(mA)、输出电压为 1.8伏(V)的双极LDO，采用结型场效应管(JFET)可变RC补偿比固定RC补偿的频率范围 可扩大100倍以上，可更大程度保证LDO全负载大范围内稳定。附图说明 下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细说明。 图1是低压差线性稳压器电路的动态阻容补偿结构框图； 图2是双极低压差线性稳压器的PJFET动态RC补偿电路原理图； 图3是双极低压差线性稳压器的NJFET动态RC补偿电路原理图。具体实施例方式低压差线性稳压器(Low Dropout Voltage Linear Regulator) LD0电路一般由启 动电路、基准电压、反馈控制电路和误差放大器、功率调整管及保护电路等组成，它的工作 原理是通过负反馈调整输出电流使输出电压保持不变。 图1所示双极LD0电路系统一般有3极点，一个极点是误差放大电路系统内部决 定；一个极点是由功率输出管决定；一个极点是由负载决定，并随负载变化而变化。 图1低压差线性稳压器电路的动态阻容补偿结构框图，虚线左边1是LDO内部，右 边2是LDO外部，工作原理如下 PNP功率调整管10集电极输出端通过分压反馈电阻R2取样输出电压到误差放大 器8的一端与电路内部能隙基准(Bandg即)7产生的基准电压进行比较放大，误差信号经过 缓冲驱动级4到PNP功率调整管的基极，通过控制PNP功率调整管的基极电流获得稳定的 输出电压。 图1中可以看到在内部放大级增加RC补偿网络电路5，用RC负反馈网络电路实现 LDO的零点补偿。但是固定RC网络产生的零点是固定的，补偿范围相对固定有限。因此，本 设计出发点是利用结型场效应管(JFET)的压控可调电阻特性，把JFET作为一个可变电阻， 通过一系列控制电路把输出负载的变化对应同步引进到内部，通过等效电阻R调节体现， 产生一个可随负载变化而相应变化的零点，去补偿负载变化引起的极点变化，这样可使LDO 在全负载大范围内稳定。 图2是双极低压差线性稳压器电路的PJFET动态阻容补偿电路实现原理图。 1部分是基本双极LDO的内部电路框图，由启动电路6、内部Bandg即基准7、误差 放大器8、缓冲驱动级4、功率调整管10、分压反馈电阻9等组成，2部分是外围输出电容Co 和输出负载RL。基本双极LDO的内部电路1与外围2输出电容Co、输出负载RL组成双极 LDO的标准应用图。功率调整管10是由PNP管构成，其输出端通过分压反馈电阻网络取样 输出电压到误差放大器8的一端与电路内部Bandg即基准7产生的基准电压进行比较放 大，误差信号经过缓冲驱动级4到PNP功率调整管的基极，通过控制PNP调整管的基极电流 调整LDO的输出电压，最终获得稳定的输出电压。 2部分是外围输出电容Co和输出负载RL。输出电容Co—端接LDO电路的输出端， 一端下接串联寄生电阻(ESR)，而ESR另一端接地；输出负载RL跨接在LDO输出和地之间。 3部分是等效可变电阻的结型场效应管PJFET的控制电路部分。它由电流源I2、 PNP管T1、PNP功率调整管及NPN管T4、T5和电阻R4、R7等组成。电流源12 —端接电源输 入， 一端连接R7到T4的集电极并连PJFET的栅极；PNP管Tl与功率调整管10共射共基连 接，Tl的基极连接PJFET的源极，Tl的集电极连接NPN管T5的集电极和基极；T4与T5及 R4组成一个比例镜像电流镜，T4、T5的基极相连，T4管的发射极通过电阻R4接地，T5管的 发射极接地。控制电路部分基本原理是T1通过特定的比例关系监控功率调整管10，也就是 相应监控负载变化，再通过一系列比例镜像电流镜转换控制结型场效应管PJFET的栅极电4压，从而达到改变其电阻的作用。 4部分是缓冲放大部分，一般设计为高带宽，增益不大的放大级，因此对于整体 LD0频率响应影响较小。它由NPN管T2和T3等组成。T2、 T3组成级联放大驱动，T2的基 极接收从误差放大器输出的信号，再通过T2的发射极射随到T3的基极，从T3的集电极输 出到功率调整管10的基极。T2的集电极接电源，T2的基极接误差放大器的输出并与补偿 电容Cp —端相连，T2的发射极通过电阻R5到地，并与T3的基极相连；T3的发射极通过电 阻R3到地，T3的集电极与Tl和功率调整管10的基极相连，并与PJFET的源极相连。 5部分是RC补偿部分，由电容Cp和PJFET串联组成， 一端接误差放大器的输出，另 一端接缓冲放大的输出，相当于跨接在缓冲放大部分4的二端。电容Cp的一端接误差放大 器的输出和T2的基极，另一端接PJFET的漏极，PJFET的源极接功率调整管10和Tl的基 极并连T3的集电极。利用PJFET的沟道电阻随其偏置电压变化而变化的特性，等效为可变 电阻，当漏源电压一定时，在不同的栅电压下，其值可实现从几十千欧姆到成百上千千欧姆 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种双极低压差线性稳压器的动态阻容补偿装置，其特征在于，包括：功率调整ＰＮＰ管，ＰＮＰ功率调整管串联在电源输入和电压输出间，发射极接电源，集电极接输出，基极接调整回路；Ｐ沟道结型场效应管或Ｎ沟道结型场效应管工作在可调电阻区，用做可变电阻，结型场效应管与电容Ｃｐ串联接在误差放大级输出端和功率调整ＰＮＰ管的基极之间；结型场效应管的控制电路，控制电路一端连接在ＰＮＰ功率调整管的基极上，一端连接结型场效应管；串联在ＬＤＯ内部缓冲放大级之间的可变ＲＣ补偿电路网络。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：崔文兵，
申请(专利权)人：上海华虹NEC电子有限公司，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]