低压差线性稳压器制造技术

本发明专利技术提供一种低压差线性稳压器，该低压差线性稳压器包括差分放大器；与差分放大器级联的第一反相放大器，第一反相放大器的输出端接有第一反相放大器输出负载；以及末级反相放大器；其中低压差线性稳压器进一步包括跟随器和独立于第一反相放大器输出负载的末级反相放大器输出负载，其中，末级反相放大器的输出端与跟随器的输入端连接，并且末级反相放大器输出负载接入末级反相放大器的输出端，以及跟随器的输出端与第一反相放大器的输出端连接。本发明专利技术提供的低压差线性稳压器具有较快的反应速度和稳定性，且限流电流精度较高。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种低压差线性稳压器稳压器。
技术介绍
电子电路中的稳压器用于提供维持在特定容差范围内的稳定电压，向特定部件供 电以确保其正常运行。低压差线性稳压器(LD0稳压器，Low Dropout Voltage Regulator) 在通过引用被并入本文的序列号为11/406，172,11/129,801的美国专利申请中被描述。图1所示的是现有技术中的LDO稳压器的构造框图。现有技术中的LDO稳压器 100包括依次级联的差分放大器A0、第一反相放大器Al和第二反相放大器A2，其中差分放 大器AO的输入端ref接有参考电压REF0，第一反相放大器Al的输出端接有第一反相放大 器输出负载Li，第二反相放大器A2的输出端与差分放大器的反相输入端fb之间连接有反 馈电路F，从而差分放大器A0、第一反相放大器Al、第二反相放大器A2、反馈电路F形成具 有稳压效果的负反馈放大回路。第二反相放大器A2的输出端作为该LDO稳压器100的输出 端。LDO稳压器100还包括正相放大器A3和末级反相放大器A4，正相放大器A3和末级反 相放大器A4构成LDO稳压器中的限流回路。该正相放大器A3的输入端与所述第一反相放 大器Al的输出端连接，正相放大器A3的输出端与末级反相放大器A4的输入端连接，末级 反相放大器A4的输出端与第一反相放大器Al的输出端连接，并与第一反相放大器Al共用 第一反相放大器输出负载Ll。末级反相放大器A4输出的电压用于稳定第二反相放大器A2 的输入端处的电压。在LDO稳压器的工作过程中，外部负荷的电流增大，则稳压器的输出端 的电流也随之增大。当外部负荷电流较小时，负反馈放大回路工作，对外输出稳定电压；当 外部负载电流上升到一定程度，此时则会使得第一反相放大器关闭，末级反相放大器打开， 限流回路开始工作，以稳定第二反相放大器A2的输入端处的电压并使得LDO稳压器对外输 出恒定电流。在现有的稳压器的使用中，通常希望该稳压器在稳压器的输出端的电流较小(例 如稳压器空载)时，系统各级内部(例如差分放大器、第一反相放大器和/或第一反相放大 器输出负载内)的静态电流较小，借此减少内部损耗，提高效率；然而，在稳压器处在大电 流值或正常工作电流的工作状态下时，由于相对输出功率来说内部损耗可以忽略不计，所 以又希望内部电流能够适当地大，借此可以提高系统各级的反应速度和稳定性。为达到上 述目的，可行的方法是使得诸如差分放大器和/或第一反相放大器各级的电流的变化趋势 与所述LDO稳压器的输出端的电流变化趋势一致。然而，上述方法会使得末级反相放大器输出电压的增益减小。以下结合如图2所 示的LDO稳压器的具体电路图对该问题进行具体说明。图2是如图1所示的LDO稳压器的 具体线路图。其中第一反相放大器Al包括PMOS场效应管P1，P1的栅极作为第一反相放大 器Al的输入端与差分放大器AO的输出端连接，Pl的漏极作为第一反相放大器Al的输出 端。本文所指的“连接”指的是两者直接的电连接。第二反相放大器A2包含PMOS场效应管 P2，P2的栅极作为第二反相放大器A2的输入端与Pl的漏极连接，P2的漏极作为第二反相放大器A2的输出端，亦即LDO稳压器的输出端。反馈电路F包括电阻Rl和R2。第一反相 放大器输出负载Ll包括两个NMOS场效应管附和N2，m和N2的漏极都与Pl输出端连接， Nl和N2的源极都接地，并且m的栅极接有参考电压REFl，保持栅极电压恒定。正相放大 器A3的输入端与Pl的输出端连接。正相放大器A3包含NMOS场效应管N3和N4、PMOS场 效应管P3和电阻Rt。P3的栅极作为正相放大器A3的输入端。其中P3和P2的栅极互连， P2和P3的源极都接恒压源，因此P3和P2形成电流镜电路。由于电流镜的特性，P2的源极 和漏极之间流过的电流Ip2与P3的源极和漏极之间流过的电流Ip3成正比。NMOS场效应管 N3的栅极和漏极连接P3的漏极，形成二极管联接，P3的源极和漏极之间流过的电流Ip3与 N3的漏极和源极之间流过的电流In3相等。NMOS场效应管N3和N4的栅极互连，它们的源 极都接地，因此N3和N4形成另一电流镜。电流In3和In4成正比。NMOS场效应管N4与电 阻Rt连接，正相放大器13的输出端为NMOS场效应管N4与电阻Rt的连接点。在正相放大 器A3中，P3和N3形成共源级反相放大器，输入P3的电压经该共源级反相放大器反相和放 大输出至N4，N4和Rt构成另一共源级反相放大器，因此，电压经过再一次反相和放大。由 于其中电压经过两次反相放大，因此放大器13是正相放大器。第一反相放大器负载Ll中的NMOS场效应管N2的栅极与正相放大器A3中的NMOS 场效应管N3的栅极连接，且N2和N3的源极都接地，因此N2和N3形成又一电流镜电路， NMOS场效应管N3上的电流In3和In2成正比。另外，P2的源极和漏极之间流过的电流Ip2分 流为电阻Rl线路上的电流和LDO稳压器的输出端的电流，然而电阻Rl线路上的电流较小， 可以忽略不计，因此实际上可以认为电流Ip2与LDO稳压电路的输出端的电流相等。因此， 如上所述，由于NMOS场效应管N3上的电流In3和成In2正比，而IN3 = IP3，Ip3又与Ip2成正 比。因此，In2和Ip3成正比。也就是说，NMOS场效应管N2上的电流与LDO稳压器的输出端 的电流成正比。那么N2上的电流的变化趋势与LDO稳压器的输出端的电流变化趋势一致， 两者呈同相变化。因此，当LDO稳压器的输出端的电流增大时，NMOS场效应管N2上的电流 增大，NMOS场效应管N2的漏源极之间电压升高。由于NMOS场效应管m和N2作为第一反相放大器负载也连接到末级反相放大器 P4的输出端。NMOS场效应管m和N2整体上可等效看成一个NMOS场效应管，为说明的简 便，这里这一等效的NMOS场效应管仍用代表m和N2所构成的第一反相放大器输出负载的 标号Ll表示。LDO稳压器的输出端的电流增大时，Ll上的电流增大，Ll的漏源极之间电压 升高。P4和Ll构成共源级反相放大器，P4的漏极即作为该共源级反相放大器的输出端， 其输出电压和电流按如图3所示的曲线变化。图3是图1中所示的PMOS场效应管P4和第 一反相放大器输出负载Ll构成的共源级反相放大器的输出电压曲线。用实线描绘的曲线 描述的是NMOS场效应管Ll的输出电压和输出电流之间的关系，带有三角形符号的曲线描 述的是P4的输出电压和输出电流之间的关系，两曲线交点的横坐标表示该共源级放大器 的输出电压，纵坐标表示共源放大器上的输出电流。从图3中可以看出，在Ll的漏源极电 压保持稳定的状态中，随着P4的源漏极电压的升高，该共源级放大器的输出电压从Vl变为 V2，此时从P4输出的电压增益为(V2-V1)/AVin (这里，Δ Vin为P4的输入电压Vgs的变 化量，即Vp4gS2-Vp4gSl)。然而，如果按照上面的连接方式使得Ll的输出电压随LDO稳压 器的输出端的电流增大而升高，此时Ll的曲线也将随之上升，如图3所示。此时共源级放 大器的输出电压变为小于V2的V3，此时从P4输出的电压增益为(V3-Vl)/AVin。因此，结合图3的图本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种低压差线性稳压器，包括：差分放大器；与所述差分放大器级联的第一反相放大器，所述第一反相放大器的输出端接有第一反相放大器输出负载；以及末级反相放大器；其特征在于，所述低压差线性稳压器进一步包括跟随器和独立于所述第一反相放大器输出负载的末级反相放大器输出负载，其中，所述末级反相放大器的输出端与所述跟随器的输入端连接，并且所述末级反相放大器输出负载接入所述末级反相放大器的输出端，以及所述跟随器的输出端与所述第一反相放大器的输出端连接。

【技术特征摘要】

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