低压差稳压器及其操作方法技术

一种低压差（ＬＤＯ）稳压器包括：误差放大器，比较参考电压与输出电压的反馈电压，并基于比较结果输出误差信号，该误差放大器由输入电压偏置；第一ＭＯＳ晶体管，具有电连接到误差信号的栅极、电连接到输入电压的源极和电连接到输出电压的漏极；分压器，将输出电压的预定的部分作为反馈信号传输给误差放大器；以及电平限制器，当负载电流改变时限制所述输出电压的电平，以免所述输出电压的电平改变超过和低于偏置电压。根据本发明专利技术的实施例，提供了预定数量的比较器和ＭＯＳ晶体管型开关，以增强调节的输出电压的转换速率并且降低待机电耗。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种电子线路，更具体地，涉及一种低压差稳压器(low-dropout voltage regulator)及其操作方法。
技术介绍
低压差(LDO， low-dropout)稳压器通常用于馈电设备(powerfeeding equipment)中，以提供调整的电压。这种LDO稳压器由集成电路构成，可用于各种电子产品 中。包含在LD0稳压器中的一些或全部元件可以与标准的数字CMOS技术相兼容。 在专利号为6， 046， 577、题为L0W-DR0P0UT V0LTAGEREGULAT0R INCORPORATING A CURRENT EFFICIIENTTRANSIENT RESPONSE BOOST CIRCUIT的美国专禾U，专利 申请号为2007/0241728、题为LOW-DROPOUT VOLTAGEREGULATOR WITH A VOLTAGE SLEW RATE EFFICEINTTRANSIENT RESPONSE BOSST CIRCUIT美国专禾U，专利号为 6,710,583禾P 6,304,31、 题为LOW DROPOUT VOLTAGEREGULATOR WITH NON-MILLER FREQUENCYCOMPENSATION美国专利中披露了传统的LDO稳压器的结构。 根据上文中披露的LDO稳压器，在随时间变化的负载电流环境下通过使用误差放 大器消除了环路。然而，通过仅使用误差放大器来改善输出电压的瞬时响应具有局限性，从 而以上传统的LDO稳压器应具有良好的稳定输出电压的转换速率(slew rate)。专利
技术实现思路
本专利技术实施例涉及一种。 本专利技术实施例涉及一种，该低压差稳压器增强了输出 电压的转换速率。 根据本专利技术实施例，低压差(LDO)稳压器可以包括以下至少一个误差放大器，比 较参考电压与输出电压的反馈电压，然后基于比较结果输出误差信号，该误差放大器由输 入电压偏置；第一MOS晶体管，具有连接到误差信号的栅极、电连接到输入电压的源极和电 连接到输出电压的漏极；分压器，将输出电压的预定部分作为反馈信号反馈到误差放大器； 以及电平限制器(level limiter)，在负载电流改变时，限制输出电压的电平以免输出电压 的电平的改变超过和低于偏置电压。 根据本专利技术实施例，低压差(LDO)稳压器可以包括以下至少一个包括多个晶体 管的误差放大器，比较参考电压与输出电压的反馈电压，并基于比较结果输出误差信号，该 误差放大器由输入电压偏置；第一MOS晶体管，具有电连接到误差信号的栅极、电连接到输 入电压的源极和电连接到输出电压的漏极；分压器，将输出电压的预定部分作为反馈信号 传输到误差放大器，该分压器包括以串联方式电连接在输出电压和地之间的第一电阻和第二电阻；以及电平限制器(level limiter)，当负载电流改变时，限制输出电压的电平以免 输出电压的电平的改变超过和低于偏置电压。 根据本专利技术实施例，一种操作LDO稳压器的方法可以包括以下至少一步合成参考电压和偏置电压；以及通过比较输出电压的反馈部分和合成的结果，在负载电流改变时限制输出电压的电平以免输出电压的电平的改变超过和低于偏置电压。 根据本专利技术实施例，可以仅另外地提供预定数量的比较器和MOS晶体管型开关。结果，本专利技术实施例可以增强调整的输出电压的转换速率并且可以降低待机电耗。附图说明 实例图1示出了一种根据本专利技术实施例的低压差(LDO)稳压器。 实例图2示出了一种根据本专利技术的实施例的图1中所示出的误差放大器和电平限制器(level limiter)。 实例图3示出了一种根据本专利技术的实施例的操作LDO稳压器的方法。 实例图4示出了一种根据本专利技术的实施例的操作LDO稳压器的方法。具体实施例方式在实例图1中，根据本专利技术的实施例的LD0稳压器包括参考电压发生器100、误 差放大器120、第一M0S晶体管(M》、电平限制器130以及分压器140。参考电压发生器100 电连接在输入电压VIN和地之间，以产生参考电压VKEF。参考电压发生器100可以是用于产 生参考电压VKEF的带隙电压发生器(bandg即voltagegenerator)。 第一M0S晶体管M工可以包括连接到由误差放大器120传输的误差信号的栅极、连 接到输入电压VIN的源极以及连接到输出电压V。UT的漏极。对于这样的结构，第一M0S晶体 管M工可以是PM0S功率晶体管。作为通道器件(pass device)的第一 M0S晶体管M工的电压 可以被称为压差(drop-out)。根据本专利技术实施例，压差电压越小是越优选的。 误差放大器120由输入电压V^偏置，误差放大器120比较参考电压V，与输出电 压V。UT的反馈电压V吣以基于比较结果将误差信号输出到第一MOS晶体管M工的栅极。这 意味着，对于实例图1中所示的稳压器的快速和准确的操作，误差放大器120检测并放大 参考电压VKEF与反馈电压VFB之差。误差放大器120可以是运算跨阻放大器(operational trans-impedance amplifier, OTA)。为便于理解实施例，在根据本专利技术实施例的LDO稳压 器中采用了 0TA型误差放大器120，但并不局限于此。特别地，在实例图2中所示的误差放 大器120可以是可用于实施例的各种其他的类型。 如实例图2所示，实施例可以包括在实例图1中示出的误差放大器120和电平限 制器130的误差放大器120A和电平限制器130A。放大器120A可以包括多个M0S晶体管， 例如第二晶体管M^第三晶体管My第四晶体管M^第五晶体管Ms、第六晶体管Me、第七晶体 管M7、第八晶体管Ms、第九晶体管M9以及第十晶体管M,例如，第二晶体管My第三晶体管 M3、第四晶体管M^第七晶体管M7和第八晶体管M8可以配置为PM0S晶体管。另一方面，第五 晶体管Mp第六晶体管Me、第九晶体管M9以及第十晶体管M1Q可以配置为NM0S晶体管。以 下将描述每个晶体管的结构。 第二晶体管M2包括连接到输入电压VIN的源极和连接到正偏置电压的栅极。第三晶体管M3具有连接到输入电压VIN的源极和相互连接的栅极/漏极。第四晶体管M4具有连 接到输入电压VIN的源极、连接到第三晶体管M3的栅极的栅极以及连接到第一晶体管M工的 栅极的漏极。第五晶体管M5具有连接到第三晶体管M3的栅极/漏极的源极以及接地的漏 极。第六晶体管M6具有连接第四晶体管M4的漏极和第一晶体管M工的栅极两者的源极以及 接地的漏极。 第七晶体管M7具有连接到第二晶体管M2的漏极的源极以及连接到参考电压VKEF 的栅极。第八晶体管Ms具有连接到第二晶体管M2的漏极的源极以及连接到反馈电压VFB的 栅极。第九晶体管M9具有连接到第七晶体管M7的漏极和第五晶体管M5的栅极两者的源极 /栅极以及接地的漏极。第十晶体管M1Q具有连接到第八晶体管M8的漏极和第六晶体管M6 栅极的源极/栅极以及接地的漏极。 分压器140将输出电压V。UT的预定的部分作为反馈电压VFB传输到误差放大器 120。分压器140可以包括以串联方式电连接在在输出电压V。uT和地之间的第一电阻Ri和 第二电阻&。第一电阻Ri和第二电阻I^本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种低压差（ＬＤＯ）稳压器，包括：误差放大器，比较参考电压与输出电压的反馈电压，并基于所述比较结果来输出误差信号，所述误差放大器由输入电压偏置；第一ＭＯＳ晶体管，具有连接到所述误差信号的栅极、连接到所述输入电压的源极和连接到所述输出电压的漏极；分压器，将所述输出电压的预定的部分作为反馈信号反馈给所述误差放大器；以及电平限制器（ｌｅｖｅｌｌｉｍｉｔｅｒ），在负载电流改变时限制所述输出电压的电平，以免所述输出电压的电平的改变超过和低于偏置电压。

【技术特征摘要】
KR 2008-12-24 10-2008-0132841一种低压差(LDO)稳压器，包括误差放大器，比较参考电压与输出电压的反馈电压，并基于所述比较结果来输出误差信号，所述误差放大器由输入电压偏置；第一MOS晶体管，具有连接到所述误差信号的栅极、连接到所述输入电压的源极和连接到所述输出电压的漏极；分压器，将所述输出电压的预定的部分作为反馈信号反馈给所述误差放大器；以及电平限制器(level limiter)，在负载电流改变时限制所述输出电压的电平，以免所述输出电压的电平的改变超过和低于偏置电压。2. 根据权利要求1所述的LDO稳压器，其中，所述电平限制器包括降低限制器，在所述负载电流增大时限制所述输出电压，以免所述输出电压降低低于 所述偏置电压的低点；以及增大限制器，在所述负载电流降低时限制所述输出电压，以免所述输出电压增大超过 所述偏置电压的高点。3. 根据权利要求2所述的LDO稳压器，其中，所述降低限制器包括 第一开关，响应于第一开关信号在所述第一 M0S晶体管的所述栅极和地之间切换； 第一合成器，合成所述参考电压和所述偏置电压的所述低点；以及第一比较器，比较所述第一合成器的输出和所述反馈电压，并且根据所述比较的结果 输出所述第一开关信号。4. 根据权利要求2所述的LD0稳压器，其中，所述增大限制器包括 第二开关，响应于第二开关信号在所述输入电压和所述第一MOS晶体管的所述栅极之间切换；第二合成器，合成所述参考电压和所述偏置电压的所述高点；以及 第二比较器，比较所述第二合成器的输出和所述反馈电压，并基于所述比较的结果输 出所述第二开关信号。5. 根据权利要求3所述的LD0稳压器，其中，所述降低限制器进一步包括 第三开关，当所述误差放大器工作时，在所述第一开关和所述地之间切换。6. 根据权利要求4所述的LD0稳压器，其中，所述增大限制器进一步包括 第四开关，当所述误差放大器工作时，在所述输入电压和所...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵盛一，方诚晚，
申请(专利权)人：东部高科股份有限公司，
类型：发明
国别省市：KR[韩国]