稳压器制造技术

本发明专利技术提供一种稳压器，其用于将输入电压调整为稳定的输出电压，包括：跟随级；和接受来自所述跟随级输出并对负载输出稳定电压的驱动级；在所述跟随级和所述驱动级之间连接有随所述负载的负载电流增大而改善相位裕度的相位裕度动态补偿装置。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种稳压器，尤其涉及一种低压降(Low Drop-out)稳压器。
技术介绍
几乎所有的电子电路都需要一个维持在特定容差范围内的稳定的电压源，向特定部 件供电以确保其正常运行。该稳定电压由稳压器提供。常见的稳压器主要包括差分放大级，驱动级(例如以P—FET、 PNP作为驱动管) 和用于将输出电压以一定比例反馈给差分放大级的反馈电路。在现有稳压器技术中，为 了保持输出电压的稳定性，通常在差分放大级和驱动级之间加入跟随级，使得差分放大 级引入的极点向高频方向移动从而改善相位裕度。但是加入跟随级后会引入新的极点， 其对相位裕度改善产生负面影响。于是，可在上述结构中加入密勒RC补偿装置进行相 位裕度改善，但是这样做，往往由于电容的影响而导致稳压器具有瞬态响应较差的缺点。因此，希望寻求一种相位裕度改善效果好，同时具有较为出色的瞬态响应的稳压器。
技术实现思路
本专利技术一方面提供一种稳压器，其用于将输入电压调整为稳定的输出电压，包括 跟随级；和接受来自所述跟随级输出并对负载输出稳定电压的驱动级；在所述跟随级和 所述驱动级之间连接有随所述负载的负载电流增大而增大相位裕度的相位裕度动态补 偿装置。本专利技术的另一方面提供一种双模式工作设备，其包括低功耗稳压器和高功耗稳压器， 所述双模式工作设备可在低功耗稳压器工作的低功耗模式和高功耗稳压器工作的高功 耗模式之间切换，其特征在于，所述低功耗稳压器上述本专利技术一方面提供的稳压器。本专利技术在使用增加跟随级进行相位补偿的方法的基础上，加入一相位裕度动态补偿 装置作为跟随级的负载，该相位裕度动态补偿装置随着负载的负载电流增大而改善相位 裕度。从而可在获得出色的相位改善效果的同时，消除使用密勒RC补偿方法中的密勒 电容所带来的降低瞬态响应的负面效果。附图说明图1是现有技术中采用跟随级进行相位补偿的稳压器的框图；图2是实施本专利技术的稳压器的框图3是显示如图1所示的现有技术稳压器的系统整体的增益-频率曲线的示意图； 图4是实现本专利技术稳压器的一实施例的具体电路图； 图5是表示稳压器系统整体的增益-频率曲线的示意图； 图6是表示跟随级的相位-频率曲线的示意图7是表示在负载电流为5mA的条件下，未加入相位裕度动态补偿装置的稳压器和加入相位裕度动态补偿装置的稳压器的系统整体的增益-相位-频率曲线的示意图8是对比使用密勒RC相位补偿方法和使用本专利技术的相位补偿方法的系统对负载电流瞬态响应的示意图9是本专利技术稳压器的一个应用实例。具体实施例方式通常，利用增加跟随级的方法进行相位补偿的稳压器的结构框图如图1所示，包括相互级联的差分放大级10、跟随级20、驱动级30，以及从驱动级30的输出反馈到差 分放大级输入端的反馈电路40。稳压器通过调节输入电压，最后由驱动级30输出稳定 的输出电压。跟随级与差分放大级10级联，其用于对整个稳压器的系统相位裕度进行 改善。其中，如果驱动级30的输出电压可以略过反馈电路40直接反馈给差分放大级 10。本专利技术的改进在于，在跟随级20之后加入相位裕度动态补偿装置50作为跟随级 20的负载，如图2所示。该相位裕度动态补偿装置50—实施例的具体结构和具体如何 对系统的相位裕度改善将在下面结合图4和图5进行详细说明。图3显示如图1所示现有技术稳压器的系统整体的增益-频率曲线。其中曲线R,S,T 分别表示负载电流为10yA， 1mA， 5mA时系统的各个增益-频率曲线.极点Pole1为 驱动级30引入的极点，从上述曲线可见，随着负载电流增大，Pole1逐渐向频率增大 的方向移动至Pole1'和Pole1。 Pole2为差分放大级10引入的极点，Pole3为跟随级 20引入的极点，从上述曲线可见，Pole2的频率fp。^和Pole3的频率fp^3都不会随着 负载电流的变化而变化。由于Pole3的频率靠近单位增益频率处，因此稳压器系统相位 裕度受到跟随级20引入的Pole3的频率影响。综合上述分析，在现有技术稳压器系统 中，随着负载电流增大，驱动级极点向频率增大方向移动，差分放大级极点频率和跟随 级极点频率并不受负载电流增大的影响即保持大小不变，而单位增益频率向频率增大方 向移动，这样导致系统相位裕度减小，进而导致系统不稳定。本专利技术的改进思路在于在跟随级20与驱动级30之间接有相位裕度动态补偿装置 50，该相位裕度动态补偿装置50能使得跟随级极点Pole3的极点频率fPcle3随着驱动级 30的负载电流的增大而向高频方向移动(增大)，也就是说使跟随级极点Pole3的频率 fpde3与单位增益频率UGF的变化趋势一致，g卩，单位增益频率UGF发生后移时跟随 级极点频率也随之后移，这样抑制了在不加相位裕度动态补偿装置50的情况下系统相 位裕度随着负载电流增大而减小的趋势，从而提高系统的稳定性。其中跟随级极点P0le3的极点频率fp。ie3随负载电流的增大而增大是基于跟随级极点频率计算公式fP。le3=~^~ (Ro表示跟随级与驱动级间的等效并联电阻，Co表示2 rf oCo跟随级与驱动级间的并联电容)得到的，只要使该公式中的参数Ro， Co至少之一能随负载电流的增大而减小，就可使fp。te3随负载电流的增大而增大。在下面的一实施例中，本专利技术从实现的方便性考虑，采用了使Ro随着负载电流增大而减小的方式。图4是实现本专利技术稳压器的作为一实施例的低压降稳压器的具体电路图，下面对其 进行具体描述。图1中的差分放大级10通过两个PMOS场效应管P1和P2以及三个 NMOS场效应管N1、 N2、 N3实现；跟随级20可由作为恒流源的PMOS场效应管P3 和作为跟随管的PMOS场效应管P4所组成的源跟随级来实现；驱动级30由一 PMOS 场效应管P6实现，这样的稳压管也称为低压降稳压管；图2中的相位裕度动态补偿装 置50由PMOS场效应管P5实现，在本实施例中，其作为跟随级20的负载，即，PMOS 场效应管P5的源极连接驱动管P6的源极(也就是图4中的正向电压VDD)，起到二 极管正向端的作用，PMOS场效应管P5的的栅极和漏极连接在驱动管P6的栅极与跟 随级20的输出端的连线上，起到相当于二极管的负向端的作用。通过这样的连接，P5 实际起到二极管正向运用的作用。反馈电路40由Rt叩和Rbot串联组成，用以将输出 电压成比例縮小后取出反馈给差分放大级10。当然在变化例中，可以不通过Rtop和 Rbot串联电路取出反馈电压，而可以直接将输出电压反馈给差分放大级10。关于差分 放大级10、跟随级20，驱动级30和反馈电路40实现的具体构造，本领域技术人员可 对各级的实现做出合理的变化。例如差分放大级10可由双极型晶体管实现，并且跟随 级20也可用射极跟随级替换；除了本实施例所列举的源跟随级的形式之外，可采用其 他形式的跟随级，例如由电阻代替本实施例中的恒流源和跟随管一起组成的源跟随级； 另驱动级30可由PNP晶体管来实现，以替代本实施例中的PMOS场效应管；图4中 的PMOS管也可用NMOS替代，NMOS管也可用PMOS替代，例如，输出负电压时 就是如此。所有这些本领域技术人员根据技术常识能够作出的替换和改动皆不脱离本专利技术的保护范围。下面结合图5对作为相位裕度动态补偿装置50的PMOS场效应管P5本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种稳压器，用于将输入电压调整为稳定的输出电压，包括：　跟随级；和　接受来自所述跟随级输出并对负载输出稳定电压的驱动级；　其特征在于，在所述跟随级和所述驱动级之间连接有随所述负载的负载电流增大而改善相位裕度的相位裕度动态补 偿装置。

【技术特征摘要】
1.一种稳压器，用于将输入电压调整为稳定的输出电压，包括跟随级；和接受来自所述跟随级输出并对负载输出稳定电压的驱动级；其特征在于，在所述跟随级和所述驱动级之间连接有随所述负载的负载电流增大而改善相位裕度的相位裕度动态补偿装置。2. 如权利要求1所述的稳压器，其特征在于，所述相位裕度动态补偿装置由可变电阻器 件构成，该可变电阻器件的电阻随着加在其上的电压的增大而减小。3. 如权利要求2所述的稳压器，其特征在于，所述可变电阻器件由二极管构成，该二极 管正向运用连接在所述跟随级的输出端。4. 如权利要求3所述的稳压器，其特征在于，所述二极管由二极管连接方法的MOS场...

【专利技术属性】
技术研发人员：卢凯，伊藤弘造，
申请(专利权)人：株式会社理光，
类型：发明
国别省市：JP[日本]