CN102411394B

CN102411394B - 一种具有Sink和Source电流能力的低压差线性稳压器

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Publication number: CN102411394B
Application number: CN201110354656.XA
Authority: CN
Inventors: 代国定; 杨向一; 杨令; 黄冲; 袁政
Original assignee: CHANGXIN (XIAN) INTEGRATED CIRCUIT TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: CHANGXIN (XIAN) INTEGRATED CIRCUIT TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2011-11-10
Filing date: 2011-11-10
Publication date: 2014-04-23
Anticipated expiration: 2031-11-10
Also published as: CN102411394A

Abstract

本发明公开了一种具有Sink和Source电流能力的低压差线性稳压器，该稳压器包括基准电压源，误差放大器，两个偏置电路，N沟道MOS管一及其采样和限流电路，N沟道MOS管二及其采样和限流电路，还有整个线路的补偿单元。稳压器的工作原理为，误差放大器检测到输出电阻的连接形式，当输出电阻接到地时，环路控制使N沟道MOS管一Source电流；当输出电阻接到电源时，环路控制使N沟道MOS管二Sink电流。本发明构思新颖，使用方便，大的带载能力使其有较广的使用范围。

Description

一种具有Sink和Source电流能力的低压差线性稳压器

技术领域

本发明属于电子设备技术领域，涉及一种低压差线性稳压器，尤其是一种具有Sink和Source电流能力的低压差线性稳压器。

背景技术

低压差线性稳压器简称LDO(Low-Dropout Voltage Regulator)，是一种输入电压大于输出电压的直流线性稳压器，它具有输入输出响应快，噪声低，成本低廉等优点，因此广泛应用于电池供电的各种电子设备，通信设备，电源等。

在设计LDO的时候，最关键的问题就是进行频率补偿，传统的LDO采用输出电容上的ESR(Equivalent Series Resistance)来产生零点与调整管栅极上的极点相互抵消的办法使系统稳定，但ESR容易受环境，如温度等的影响，变化较大，且输出电流也被限制在很小的范围。目前很多文献中频率补偿的方法包括，密勒补偿，动态密勒补偿，增加缓冲级，使用DMOS调整管，使用电荷泵来驱动NMOS调整管等，上述方法均在不同程度上提高了电路的复杂程度，而且电路在驱动大负载的情况下对这些方法提出了挑战。

如图1所示，传统的LDO结构包括，基准电压源201，误差放大器202，输出调整管203，电阻反馈网络204，输出负载205。基准电压源201产生一个不随温度和电源电压变化的基准电压V_REF，输出电压V_out通过电阻分压网络204，反馈回来一个电压V_fb，基准电压V_REF和反馈电压V_fb进入误差放大器202，从而放大其差值并驱动输出调整管203，当电路建立平衡时，基准电压V_REF近似等于反馈电压V_fb，此时输出负载205获得的电流是从输出调整管203拉出的。

如图1所示，设输出调整管203的输出电阻为Ro-pass，误差放大器的输出电阻为Roa，输出调整管的栅极寄生电容为C_par，则图示的LDO结构中存在三个极点和一个零点，分别位于：P₁＝1/2πC_oR_o-pass，P₂＝1/2πC_bR_esr，P₃＝1/2πC_parR_oa和Z1＝1/2πC_oR_esr系统最小的单位增益带宽受限于负载跳变时，输出电压恢复到设定值的响应时间，系统最大的单位增益带宽则受限于系统的寄生极点，如P₃和误差放大器内部的极点。为了保证整个系统的稳定性，通常将寄生极点放在系统的UGF之外。另外，当输出大电流并满足低压差时，输出调整管203的尺寸必须足够大，从而其栅极寄生电容C_par也很大，为了易于补偿，这就对误差放大器202的输出电阻Roa的值提出了限制。当负载电流最大时，由于主极点P₁增加的速度(Ro-pass与负载电流呈线性反比关系)比增益减小的速度(直流增益与负载电流的平方根呈线性反比关系)快，UGF被推到更高的频率，从而可能引进寄生极点，相位裕度此时最差。对于这样一个稳定的系统而言，在UGF内只出现P₁，P₂和Z₁，而输出电容的的类型和大小决定了P₁，P₂和Z₁的位置，因此ESR的允许值是负载电流和电路特性的函数。

当负载电流从零跳变到最大值时，输出电压的变化受限于闭环带宽，输出电容和负载电流。环路响应时间越短，输出电压变化程度就越小，整个系统的性能就越好。环路响应时间通常与系统的闭环带宽和系统内部的转换速率有关，当内部的转换电流足够大时，响应时间主要会受系统闭环带宽影响，当然这样会消耗比较大的静态电流，从而降级设备的使用寿命。

传统的LDO结构包含了三个极点和一个零点，为了保证环路的稳定性，必须使用大的输出电容去做负载，从而增加了成本，浪费了面积。进一步的分析证明，系统的转换速率受限于输出调整管的栅极寄生电容，这就要求误差放大器有较低的输出阻抗和较高的输出电流能力，通常可以在误差放大器的输出级增加一个缓冲器，去隔离输出调整管的寄生电容和误差放大器的输出阻抗。传统的设计一般只包括了Source电流能力，而且在输出大电流的情况下，系统的补偿比较难以进行，这就会使输出的瞬态特性变差。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种具有Sink和Source电流能力的低压差线性稳压器，该种稳压器增加了Sink电流的功能，同时在满足输出大电流的情况下，能够给出系统补偿方案，使输出的瞬态特性满足需要。

本发明的目的是通过以下技术方案来解决的：

该种具有Sink和Source电流能力的低压差线性稳压器，包括基准电压源以及与基准电压源相连的误差放大器，所述误差放大器的两个输出端分别连接有偏置电路BIAS1和偏置电路BIAS2，所述偏置电路BIAS1的输出端连接有N沟道MOS管一及其采样限流电路一，所述偏置电路BIAS2的输出端连接有N沟道MOS管二及其采样限流电路二；所述N沟道MOS管一和N沟道MOS管二的输出端连接有负载电路；在所述负载电路和误差放大器之间还连接有补偿网络。

上述误差放大器的反向输入端与基准点电压源相连；所述偏置电路BIAS1的输出和N沟道MOS管一的栅极和源级相连；所述偏置电路BIAS2的输出和N沟道MOS管一的栅极相连；所述N沟道MOS管一的漏级接电压VCC，且其源级接负载电路；所述N沟道MOS管二的源极接地，且其漏级接负载电路。

上述采样限流电路一由采样管一，采样电阻和限流比较器COMP1组成；所述采样管一的漏级接电源VCC，且其源级和采样电阻的一端及限流比较器COMP1的负端相连，所述采样电阻的另一端与负载电路相连；所述限流比较器COMP1的正端与一个基准电压VREF2相连，所述限流比较器COMP1的输出与N沟道MOS管一的栅极相连；所述采样限流电路二由采样管二，采样电阻和限流比较器COMP2组成；所述采样管二的漏级接负载电路，且其源级和采样电阻的一端及限流比较器COMP2的负端相连，所述采样电阻的另一端与负载电路相连；所述限流比较器COMP2的正端与一个基准电压VREF3相连，所述限流比较器COMP2的输出与N沟道MOS管二的栅极相连；所述补偿网络由补偿电容和补偿电阻组成，所述补偿电容一端接限流比较器COMP1的负端，另一端接误差放大器的正端，所述补偿电阻的一端接负载电路，另一端接误差放大器的正端。

上述误差放大器为高增益具有双端输出的运算放大器。

上述误差放大器由P沟道MOS管M1，P沟道MOS管M2，N沟道MOS管M3，N沟道MOS管M4，P沟道MOS管M5，P沟道MOS管M6，电流偏置电路IBAS1，电流偏置电路IBAS2，电流偏置电路IBAS3组成。

所述电流偏置电路IBIAS1和电流偏置电路IBIAS2的一端均接运算放大器的电源VCC，电流偏置电路IBIAS1的另一端与P沟道MOS管M1的源端相接，电流偏置电路IBIAS2的另一端与电流偏置电路IBIAS1的另一端的源端相接，且P沟道MOS管M1的漏级和P沟道MOS管M2的漏级一起接地。P沟道MOS管M5的源极和P沟道MOS管M6的源极都接运算放大器的电源VCC，P沟道MOS管M5的栅极和P沟道MOS管M6的栅极相接，且P沟道MOS管M5的栅极和P沟道MOS管M5的漏极相接，N沟道MOS管M3的漏极与P沟道MOS管M5的漏极相接，N沟道MOS管M3的栅极和P沟道MOS管M1的源端相接，N沟道MOS管M4的漏极与P沟道MOS管M6的漏极相接，N沟道MOS管M4的栅极和P沟道MOS管M2的源端相接，且N沟道MOS管M3的源极和N沟道MOS管M4的源极相接，电流偏置电路IBIAS3的一端接地，另一端与N沟道MOS管M3的源极和N沟道MOS管M4的源极相接；

所述P沟道MOS管M1的栅极和P沟道MOS管M2的栅极为所述运算放大器的两个输入端，且P沟道MOS管M1的栅极与补偿网络(109)的一端相接，P沟道MOS管M2的栅极与基准电压源(101)相接。

上述偏置电路BIAS1由P沟道MOS管M9，P沟道MOS管M12和电阻R1组成；所述偏置电路BIAS2由P沟道MOS管M7，N沟道MOS管M8，N沟道MOS管M10和N沟道MOS管M11组成；

所述P沟道MOS管M7的源级接电源VCC，P沟道MOS管M7的栅级接P沟道MOS管M6和N沟道MOS管M4的漏级，P沟道MOS管M7的漏级与N沟道MOS管M8的漏级相接，且N沟道MOS管M8的栅极和N沟道MOS管M8的漏极相接，N沟道MOS管M8的源极接地；P沟道MOS管M9的源级接电源VCC，P沟道MOS管M9的栅级接P沟道MOS管M5和N沟道MOS管M3的漏级，P沟道MOS管M9的漏级与N沟道MOS管M10的漏极相接，N沟道MOS管M10的栅极和N沟道MOS管M8的栅极相接，N沟道MOS管M10的源极和N沟道MOS管M11的漏极相接，N沟道MOS管M11的栅极和N沟道MOS管M10的漏极相接，N沟道MOS管M11的源极接地。

进一步，上述限流比较器COMP1由电流偏置电路IBIAS4，N沟道MOS管M17，电流偏置电路IBIAS5，N沟道MOS管M18，电阻R4和P沟道MOS管M22组成；所述采样管一由N沟道MOS管M15组成；所述采样电阻由电阻R2组成；所述电流偏置电路IBIAS4的一端接电源VCC，电流偏置电路IBIAS4的另一端接N沟道MOS管M17的漏极，且N沟道MOS管M17的栅极和N沟道MOS管M18的漏极相接，N沟道MOS管M17的源极和N沟道MOS管M15的源极相接，N沟道MOS管M15的漏极接电源VCC，N沟道MOS管M15的栅极和N沟道MOS管一的栅极相接，电阻R2的一端与N沟道MOS管M15的源极相接，电阻R2的另一端和N沟道MOS管一的源极相接，电流偏置电路IBIAS5的一端接电源VCC，电流偏置电路IBIAS4的另一端接N沟道MOS管M18的漏极，N沟道MOS管M18的源极和电阻R4的一端相接，且R4的另一端接N沟道MOS管一的源极，P沟道MOS管M22的源极接电源VCC，P沟道MOS管M22的栅极与N沟道MOS管M18的漏极相接，P沟道MOS管M22的漏极接P沟道MOS管M12的栅极；

所述限流比较器COMP2由电流偏置电路IBIAS6，N沟道MOS管M19，电流偏置电路IBIAS7，N沟道MOS管M19，电阻R5，N沟道MOS管M21组成；所述采样管一由N沟道MOS管M16组成；所述采样电阻由电阻R3组成；所述电流偏置电路IBIAS6的一端接电源VCC，电流偏置电路IBIAS6的另一端接N沟道MOS管M19的漏极，且N沟道MOS管M19的栅极和N沟道MOS管M20的栅极相接，N沟道MOS管M19的源极和N沟道MOS管M16的源极相接，N沟道MOS管M16的栅极和N沟道MOS管二的栅极相接，N沟道MOS管M16的漏极和N沟道MOS管二的漏极相接，电阻R3的一端与N沟道MOS管M16的源极相接，电阻R3的另一端与地相接，电流偏置电路IBIAS7的一端接电源VCC，电流偏置电路IBIAS7的另一端接N沟道MOS管M20的漏极，且N沟道MOS管M20的漏极和N沟道MOS管M20的栅极相接，电阻R5的一端与N沟道MOS管M20的源极相接，电阻R5的另一端接地，N沟道MOS管M21的源极接地，N沟道MOS管M21的栅极与N沟道MOS管M19的源极相接，N沟道MOS管M21的漏极接N沟道MOS管M14的栅极。

本发明相比于现有技术，具有以下有益效果：

(1)首先，本发明线路设计新颖，使用方便，能够通过检测输出负载的外接(空载，Sink或Source)情况，合理的设置Class ab级的推挽输出电压，给两个输出调整管合理的偏置电压，从而控制这个系统不向外输出电流，Sink电流或Source电流。

(2)本发明新颖的Sink和Source电流限流结构，能够保证在Sink和Source电流的情况下，系统输出的最大电流在所设计的范围之内，并巧妙的运用Souce限流模块的采样电阻去做补偿的一部分，使线路在输出大负载的时候依然有良好的瞬态特性。

(3)本发明具有较高的环路增益和合理的电流偏置，使线路具有良好的负载调整率。实际测试表明，在负载电流从0A跳到3A时，输出电压的跳变在20mv以内，满足了应用的需求。

综上所述，本发明线路设计新颖，使用方便，在大的带载能力下依然有良好的瞬态特性，因而有较广的使用范围。

附图说明

图1为传统的低压差线性稳压器的原理图；

图2为本发明低压差线性稳压器的线路图；

图3为本发明低压差线性稳压去的电路原理框图。

上图中：201-基准电压源；202-误差放大器；203-输出调整管；204-电阻分压网络；205-输出负载；101-基准电压源；102-误差放大器；103-偏置电路BIAS1；104-偏置电路BIAS2；105-N沟道MOS管一；107-采样限流电路一；106-N沟道MOS管二；108-采样限流电路二；109-补偿网络；110-负载电路；107-1-采样管一；107-2-采样电阻；107-3-限流比较器COMP1；108-1-采样管二；108-2-采样电阻；108-3-限流比较器COMP2；109-1-补偿电容；109-2-补偿电阻。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步详细描述：

如图3所示，本发明的具有Sink和Source电流能力的低压差线性稳压器，包括基准电压源101，与基准电压源101直接相连的误差放大器102，分别和误差放大器102的两个输出端相连接的偏置电路BIAS1103和偏置电路BIAS2104，和偏置电路BIAS1103输出端相连的N沟道MOS管一105及其采样限流电路一107，和偏置电路BIAS2104输出端相连的N沟道MOS管二106及其采样限流电路二108，和负载电路110及误差放大器102相连接的补偿网络109；所述误差放大器102的反向输入端与基准点电压源101相连；所述偏置电路BIAS1103的输出和N沟道MOS管一105的栅极和源级相连；所述偏置电路BIAS2104的输出和N沟道MOS管一106的栅极相连；所述N沟道MOS管一105的漏级接电压VCC，且其源级接负载电路110；所述N沟道MOS管二106的源极接地，且其漏级接负载电路110；所述采样限流电路一107由采样管一107-1，采样电阻107-2和限流比较器COMP1107-3组成，所述采样管一107-1的漏级接电源VCC，且其源级和采样电阻107-2的一端及限流比较器COMP1107-3的负端相连，所述采样电阻107-2的另一端与负载电路110相连，所述限流比较器COMP1107-3的正端与一个基准电压VREF2相连，所述限流比较器COMP1107-3的输出与N沟道MOS管一105的栅极相连；所述采样限流电路二108由采样管二108-1，采样电阻108-2和限流比较器COMP2108-3组成，所述采样管二108-1的漏级接负载电路110，且其源级和采样电阻108-2的一端及限流比较器COMP2108-3的负端相连，所述采样电阻108-2的另一端与负载电路110相连，所述限流比较器COMP2108-3的正端与一个基准电压VREF3相连，所述限流比较器COMP2108-3的输出与N沟道MOS管二106的栅极相连；所述补偿网络109由补偿电容109-1和补偿电阻109-2组成，所述补偿电容109-1一端接限流比较器COMP1107-3的负端，另一端接误差放大器102的正端，所述补偿电阻109-2的一端接负载电路110，另一端接误差放大器102的正端。

本实施例中，所述误差放大器102为高增益具有双端输出的运算放大器。所述运算放大器由P沟道MOS管M1，P沟道MOS管M2，N沟道MOS管M3，N沟道MOS管M4，P沟道MOS管M5，P沟道MOS管M6，电流偏置电路IBAS1，电流偏置电路IBAS2，电流偏置电路IBAS3组成。

所述电流偏置电路IBIAS1和电流偏置电路IBIAS2的一端均接运算放大器的电源VCC，电流偏置电路IBIAS1的另一端与P沟道MOS管M1的源端相接，电流偏置电路IBIAS2的另一端与电流偏置电路IBIAS1的另一端的源端相接，且P沟道MOS管M1的漏级和P沟道MOS管M2的漏级一起接地。P沟道MOS管M5的源极和P沟道MOS管M6的源极都接运算放大器的电源VCC，P沟道MOS管M5的栅极和P沟道MOS管M6的栅极相接，且P沟道MOS管M5的栅极和P沟道MOS管M5的漏极相接，N沟道MOS管M3的漏极与P沟道MOS管M5的漏极相接，N沟道MOS管M3的栅极和P沟道MOS管M1的源端相接，N沟道MOS管M4的漏极与P沟道MOS管M6的漏极相接，N沟道MOS管M4的栅极和P沟道MOS管M2的源端相接，且N沟道MOS管M3的源极和N沟道MOS管M4的源极相接，电流偏置电路IBIAS3的一端接地，另一端与N沟道MOS管M3的源极和N沟道MOS管M4的源极相接。

所述P沟道MOS管M1的栅极和P沟道MOS管M2的栅极为所述运算放大器的两个输入端，且P沟道MOS管M1的栅极与补偿网络109的一端相接，P沟道MOS管M2的栅极与基准电压源101相接。

所述偏置电路BIAS1103包括P沟道MOS管M7，N沟道MOS管M8，P沟道MOS管M9，N沟道MOS管M10，N沟道MOS管M11，P沟道MOS管M12，电阻R1；其中所述P沟道MOS管M9，P沟道MOS管M12，电阻R1；所述偏置电路BIAS2(104)包括P沟道MOS管M7，N沟道MOS管M8，N沟道MOS管M10，N沟道MOS管M11。

所述限流比较器COMP1107-3由电流偏置电路IBIAS4，N沟道MOS管M17，电流偏置电路IBIAS5，N沟道MOS管M18，电阻R4，P沟道MOS管M22组成；所述采样管一107-1由N沟道MOS管M15组成；所述采样电阻107-2由电阻R2组成；所述电流偏置电路IBIAS4的一端接电源VCC，电流偏置电路IBIAS4的另一端接N沟道MOS管M17的漏极，且N沟道MOS管M17的栅极和N沟道MOS管M18的漏极相接，N沟道MOS管M17的源极和N沟道MOS管M15的源极相接，N沟道MOS管M15的漏极接电源VCC，N沟道MOS管M15的栅极和N沟道MOS管一105的栅极相接，电阻R2的一端与N沟道MOS管M15的源极相接，电阻R2的另一端和N沟道MOS管一105的源极相接，电流偏置电路IBIAS5的一端接电源VCC，电流偏置电路IBIAS4的另一端接N沟道MOS管M18的漏极，N沟道MOS管M18的源极和电阻R4的一端相接，且R4的另一端接N沟道MOS管一105的源极，P沟道MOS管M22的源极接电源VCC，P沟道MOS管M22的栅极与N沟道MOS管M18的漏极相接，P沟道MOS管M22的漏极接P沟道MOS管M12的栅极。

所述限流比较器COMP2108-3由电流偏置电路IBIAS6，N沟道MOS管M19，电流偏置电路IBIAS7，N沟道MOS管M19，电阻R5，N沟道MOS管M21组成；所述采样管一108-1由N沟道MOS管M16组成；所述采样电阻108-2由电阻R3组成；所述电流偏置电路IBIAS6的一端接电源VCC，电流偏置电路IBIAS6的另一端接N沟道MOS管M19的漏极，且N沟道MOS管M19的栅极和N沟道MOS管M20的栅极相接，N沟道MOS管M19的源极和N沟道MOS管M16的源极相接，N沟道MOS管M16的栅极和N沟道MOS管二106的栅极相接，N沟道MOS管M16的漏极和N沟道MOS管二106的漏极相接，电阻R3的一端与N沟道MOS管M16的源极相接，电阻R3的另一端与地相接，电流偏置电路IBIAS7的一端接电源VCC，电流偏置电路IBIAS7的另一端接N沟道MOS管M20的漏极，且N沟道MOS管M20的漏极和N沟道MOS管M20的栅极相接，电阻R5的一端与N沟道MOS管M20的源极相接，电阻R5的另一端接地，N沟道MOS管M21的源极接地，N沟道MOS管M21的栅极与N沟道MOS管M19的源极相接，N沟道MOS管M21的漏极接N沟道MOS管M14的栅极。

所述补偿网络109中的补偿电容109-1由电容C1组成；所述补偿网络109中的补偿电阻109-2由电阻R6组成；电容C1的一端接P沟道MOS管M1的栅极，电容C1的另一端接N沟道MOS管M15的源极，电阻R6的一端接P沟道MOS管M1的栅极，电阻R6的另一端接N沟道MOS管一105的源极。

上述具有Sink和Source电流能力的低压差线性稳压器的工作原理如下：

当稳压器空载的时候，基准电压源的输出VREF1和反馈回来的输出电压VOUT的值非常接近，从而误差放大器的具有两个接近相等输入端，误差放大器的两个输出端通过控制偏置电路BIAS1和偏置电路BIAS2，使N沟道MOS管一和N沟道MOS管二的栅极电压偏置在合适的值，从而使整个稳压器的输出电流为零，此时采样限流电路一和采样限流电路二均不动作。

当稳压器Source电流的时候，基准电压源的输出VREF1高于反馈回来的输出电压VOUT，从而误差放大器的两个输入端相差较大，误差放大器的两个输出端通过控制偏置电路BIAS1和偏置电路BIAS2，使N沟道MOS管一向外Source电流，此时若Source电流大于设定的值，采样限流电路一发生动作，使N沟道MOS管一的栅极降低，从而使Source电流限定在设定的值。

当稳压器Sink电流的时候，基准电压源的输出VREF1低于反馈回来的输出电压VOUT，从而误差放大器的两个输入端相差较大，误差放大器的两个输出端通过控制偏置电路BIAS1和偏置电路BIAS2，使N沟道MOS管二Sink电流，此时若Sink电流大于设定的值，采样限流电路二发生动作，使N沟道MOS管二的栅极降低，从而使Sink电流限定在设定的值。

Vout不是直接反馈到N沟道MOS管M1，而是通过采样电阻R2，补偿电容C1，补偿电阻R6反馈，其中采样电阻R2同时参与了环路的补偿。这样一个类似II型补偿的反馈网络，不仅提供了反馈的直流环路，而且对整个环路起到了很好的补偿作用，改善了瞬态的输出电压。

综上所述，本发明所述具有Sink和Source电流能力的低压差线性稳压器包括基准电压源101，与基准电压源101直接相连的误差放大器102，分别和误差放大器102的两个输出端相连接的偏置电路BIAS1103和偏置电路BIAS2104，和偏置电路BIAS1103输出端相连的N沟道MOS管一105及其采样限流电路一107，和偏置电路BIAS2104输出端相连的N沟道MOS管二106及其采样限流电路二108，和负载电路110及误差放大器102相连接的补偿网络109；误差放大器102为双端输出，分别驱动偏置电路BIAS1103和偏置电路BIAS2104，偏置电路BIAS1103给N沟道MOS管一105提供合适的工作电压，当外接负载为Sourc接法时，N沟道MOS管一105向负载Source电流；偏置电路BIAS2104给N沟道MOS管二108提供合适的工作电压，当外接负载为Sink接法时，N沟道MOS管二108向负载Sink电流。

当空载的时候，基准电压VREF和反馈电压FB接近相等，则误差放大器102有两个接近相等的输入端，则通过偏置电路BIAS1 103和偏置电路BIAS2 104使N沟道MOS管一103和N沟道MOS管二108的栅压偏置在合适的电压下，其中N沟道MOS管一103是通过P沟道MOS管M12，电阻R1和N沟道MOS管二108进行偏置，N沟道MOS管二108则是通过P沟道MOS管M9镜像的电流，经过N沟道MOS管M10和N沟道MOS管M11获得栅压偏置，平衡的时候电流从电源经过N沟道MOS管一103和N沟道MOS管二108流到地。

当Source电流的时候，由于有经过负载流向地的电流，则输出电压Vout会低于静态无负载电流的情况，则误差放大器102的两个输入端基准电压VREF大于反馈输入电压FB，此时误差放大器102的输出通过P沟道MOS管M12，电阻R1使N沟道MOS管一103向负载Source电流。N沟道MOS管M15采样通过N沟道MOS管一103的电流，并在电阻R2上产生采样电压，同时电流源IBIAS5在电阻R4上产生一个类似基准电压的值，当R2上产生的采样电压低于R4上设定的值时，P沟道MOS管M22关断，即N沟道MOS管一103正常向负载Source电流；当R2上产生的采样电压高于R4上设定的值时，P沟道MOS管M22开始导通，从而降低N沟道MOS管一103的栅极电压，即降低N沟道MOS管一103向负载Source的电流值，如此达到平衡时，Source电流即达到了限流点不再增加。

当Sink电流的时候，由于有经过电源流向负载的电流，则输出电压Vout会高于静态无负载电流的情况，则误差放大器102的两个输入端基准电压VREF小于反馈输入电压FB，此时误差放大器102的输出通过P沟道MOS管M9，N沟道MOS管M10，N沟道MOS管M11使N沟道MOS管二108向负载Sink电流。N沟道MOS管M16采样通过N沟道MOS管二108的电流，并在电阻R3上产生采样电压，同时电流源IBIAS7在电阻R5上产生一个类似基准电压的值，当R3上产生的采样电压低于R5上设定的值时，N沟道MOS管M21关断，即N沟道MOS管二108正常向负载Sink电流；当R3上产生的采样电压高于R5上设定的值时，N沟道MOS管M21开始导通，从而降低N沟道MOS管二108的栅极电压，即降低N沟道MOS管二108向负载Sink的电流值，如此达到平衡时，Sink电流即达到了限流点不再增加。

本发明输出端只需一个10uf的陶瓷电容，即可在输出电流0A到1.5A(包括sink电流和source电流)的条件下稳定工作，且实测当负载电流从10mA突变到1.5A时，输出电压的变化小于20mV，即具有良好的负载调整率。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改，变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。

Claims

1.一种具有Sink和Source电流能力的低压差线性稳压器，包括基准电压源（101）以及与基准电压源（101）相连的误差放大器（102），其特征在于，所述误差放大器（102）的两个输出端分别连接有偏置电路BIAS1（103）和偏置电路BIAS2（104），所述偏置电路BIAS1（103）的输出端连接有N沟道MOS管一（105）及其采样限流电路一（107），所述偏置电路BIAS2（104）的输出端连接有N沟道MOS管二（106）及其采样限流电路二（108）；所述N沟道MOS管一（105）和N沟道MOS管二（106）的输出端连接有负载电路（110）；在所述负载电路(110)和误差放大器（102）之间还连接有补偿网络（109）；

所述偏置电路BIAS1（103）由P沟道MOS管M9，P沟道MOS管M12和电阻R1组成；所述偏置电路BIAS2（104）由P沟道MOS管M7，N沟道MOS管M8，N沟道MOS管M10和N沟道MOS管M11组成；所述P沟道MOS管M7的源极接电源VCC，P沟道MOS管M7的栅极接误差放大器（102）中P沟道MOS管M6和误差放大器（102）中N沟道MOS管M4的漏极，P沟道MOS管M7的漏极与N沟道MOS管M8的漏极相接，且N沟道MOS管M8的栅极和N沟道MOS管M8的漏极相接，N沟道MOS管M8的源极接地；P沟道MOS管M9的源极接电源VCC，P沟道MOS管M9的栅极接误差放大器（102）中P沟道MOS管M5和误差放大器（102）中N沟道MOS管M3的漏极，P沟道MOS管M9的漏极与N沟道MOS管M10的漏极相接，N沟道MOS管M10的栅极和N沟道MOS管M8的栅极相接，N沟道MOS管M10的源极和N沟道MOS管M11的漏极相接，N沟道MOS管M11的栅极和N沟道MOS管M10的漏极相接，N沟道MOS管M11的源极接地；

P沟道MOS管M12的漏极连接有电阻R1的一端，电阻R1的另一端与电压VOUT的输出端相连接，P沟道MOS管M12的源极连接有电源VCC，P沟道MOS管M12的栅极与P沟道MOS管M7的栅极相连接。

2.根据权利要求1所述的具有Sink和Source电流能力的低压差线性稳压器，其特征在于，所述误差放大器（102）的反向输入端与基准电压源（101）相连；所述偏置电路BIAS1（103）的输出和N沟道MOS管一（105）的栅极和源极相连；所述偏置电路BIAS2（104）的输出和N沟道MOS管二（106）的栅极相连；所述N沟道MOS管一（105）的漏极接电压VIN，且其源极接负载电路(110)；所述N沟道MOS管二（106）的源极接地，且其漏极接负载电路(110)。

3.根据权利要求2所述的具有Sink和Source电流能力的低压差线性稳压器，其特征在于，所述采样限流电路一（107）由采样管一（107-1），采样电阻一（107-2）和限流比较器COMP1（107-3）组成；所述采样管一（107-1）的漏极接电源VIN，且其源极和采样电阻一（107-2）的一端及限流比较器COMP1（107-3）的负端相连，所述采样电阻一（107-2）的另一端与负载电路(110)相连；所述限流比较器COMP1（107-3）的正端与一个基准电压VREF2相连，所述限流比较器COMP1（107-3）的输出与N沟道MOS管一（105）的栅极相连；所述采样限流电路二（108）由采样管二（108-1），采样电阻二（108-2）和限流比较器COMP2（108-3）组成；所述采样管二（108-1）的漏极接负载电路(110)，且其源极和采样电阻二（108-2）的一端及限流比较器COMP2（108-3）的负端相连，所述采样电阻二（108-2）的另一端接地；所述限流比较器COMP2（108-3）的正端与一个基准电压VREF3相连，所述限流比较器COMP2（108-3）的输出与N沟道MOS管二（106）的栅极相连；所述补偿网络（109）由补偿电容（109-1）和补偿电阻（109-2）组成，所述补偿电容（109-1）一端接限流比较器COMP1（107-3）的负端，另一端接误差放大器（102）的正端，所述补偿电阻（109-2）的一端接负载电路(110)，另一端接误差放大器（102）的正端。

4.根据权利要求1或2所述的具有Sink和Source电流能力的低压差线性稳压器，其特征在于，所述误差放大器（102）为高增益具有双端输出的运算放大器。

5.根据权利要求1所述的具有Sink和Source电流能力的低压差线性稳压器，其特征在于，所述误差放大器由P沟道MOS管M1，P沟道MOS管M2，N沟道MOS管M3，N沟道MOS管M4，P沟道MOS管M5，P沟道MOS管M6，电流偏置电路IBIAS1，电流偏置电路IBIAS2，电流偏置电路IBIAS3组成；

所述电流偏置电路IBIAS1和电流偏置电路IBIAS2的一端均接电源VCC，电流偏置电路IBIAS1的另一端与P沟道MOS管M1的源极相接，电流偏置电路IBIAS2的另一端与P沟道MOS管M2的源极相连，且P沟道MOS管M1的漏极和P沟道MOS管M2的漏极一起接地；P沟道MOS管M5的源极和P沟道MOS管M6的源极都接电源VCC，P沟道MOS管M5的栅极和P沟道MOS管M6的栅极相接，且P沟道MOS管M5的栅极和P沟道MOS管M5的漏极相接，N沟道MOS管M3的漏极与P沟道MOS管M5的漏极相接，N沟道MOS管M3的栅极和P沟道MOS管M1的源极相接，N沟道MOS管M4的漏极与P沟道MOS管M6的漏极相接，N沟道MOS管M4的栅极和P沟道MOS管M2的源极相接，且N沟道MOS管M3的源极和N沟道MOS管M4的源极相接，电流偏置电路IBIAS3的一端接地，另一端与N沟道MOS管M3的源极和N沟道MOS管M4的源极相接；

所述P沟道MOS管M1的栅极和P沟道MOS管M2的栅极为所述误差放大器的两个输入端，且P沟道MOS管M1的栅极与补偿网络（109）的一端相接，P沟道MOS管M2的栅极与基准电压源（101）相接。

6.根据权利要求3所述的具有Sink和Source电流能力的低压差线性稳压器，其特征在于，

所述限流比较器COMP1（107-3）由电流偏置电路IBIAS4，N沟道MOS管M17，电流偏置电路IBIAS5，N沟道MOS管M18，电阻R4和P沟道MOS管M22组成；所述采样管一（107-1）由N沟道MOS管M15组成；所述采样电阻一（107-2）由电阻R2组成；所述电流偏置电路IBIAS4的一端接电源VCC，电流偏置电路IBIAS4的另一端接N沟道MOS管M17的漏极，且N沟道MOS管M17的栅极和N沟道MOS管M17的漏极相接，N沟道MOS管M17的源极和N沟道MOS管M15的源极相接，N沟道MOS管M15的漏极接电源VIN，N沟道MOS管M15的栅极和N沟道MOS管一（105）的栅极相接，电阻R2的一端与N沟道MOS管M15的源极相接，电阻R2的另一端和N沟道MOS管一（105）的源极相接，电流偏置电路IBIAS5的一端接电源VCC，电流偏置电路IBIAS5的另一端接N沟道MOS管M18的漏极，M18的栅极与M17的栅极相接，N沟道MOS管M18的源极和电阻R4的一端相接，且R4的另一端接N沟道MOS管一（105）的源极，P沟道MOS管M22的源极接电源VCC，P沟道MOS管M22的栅极与N沟道MOS管M18的漏极相接，P沟道MOS管M22的漏极接P沟道MOS管M12的栅极；

所述限流比较器COMP2（108-3）由电流偏置电路IBIAS6，N沟道MOS管M19，电流偏置电路IBIAS7，N沟道MOS管M20，电阻R5，N沟道MOS管M21组成；所述采样管二（108-1）由N沟道MOS管M16组成;所述采样电阻二（108-2）由电阻R3组成；所述电流偏置电路IBIAS6的一端接电源VCC，电流偏置电路IBIAS6的另一端接N沟道MOS管M19的漏极，且N沟道MOS管M19的栅极和N沟道MOS管M20的栅极相接，N沟道MOS管M19的源极和N沟道MOS管M16的源极相接，N沟道MOS管M16的栅极和N沟道MOS管二（106）的栅极相接，N沟道MOS管M16的漏极和N沟道MOS管二（106）的漏极相接，电阻R3的一端与N沟道MOS管M16的源极相接，电阻R3的另一端与地相接，电流偏置电路IBIAS7的一端接电源VCC，电流偏置电路IBIAS7的另一端接N沟道MOS管M20的漏极，且N沟道MOS管M20的漏极和N沟道MOS管M20的栅极相接，电阻R5的一端与N沟道MOS管M20的源极相接，电阻R5的另一端接地，N沟道MOS管M21的源极接地，N沟道MOS管M21的栅极与N沟道MOS管M19的漏极相接，N沟道MOS管M21的漏极接N沟道MOS管M16的栅极。