CN106774578A - 低压差线性稳压器 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例公开了一种低压差线性稳压器。该低压差线性稳压器中，功率晶体管的源极接电源，功率晶体管的栅极与误差放大器的输出端连接，功率晶体管的漏极与低压差线性稳压器的输出端连接；动态密勒补偿网络连接在误差放大器的输出端与低压差线性稳压器的输出端之间，控制器的第一端与功率晶体管的栅极连接，所述控制器第二端与密勒补偿网络连接；控制器用于检测低压差线性稳压器的输出端的电流，并根据电流生成动态密勒补偿网络的控制信号，以控制动态密勒补偿网络中的第二阻容支路的通断。本实施例提供的技术方案，使低压差线性稳压器在轻负载时使用较大的补偿电容以实现良好的稳定性，在重负载时使用较小的补偿电容以实现快速响应和宽带宽。

Description

低压差线性稳压器
技术领域
本发明实施例涉及模拟集成电路技术，尤其涉及一种低压差线性稳压器。
背景技术
移动电话、笔记本电脑和音乐播放器等高级消费电子设备由电池供电以获得便携性。为了使每个电子设备的功能更强大，采用了越来越复杂的且高度集成的片上系统(System-on-Chip，SoC)设计。对于这些片上系统，通过各种类型的功率转换器实现的快速响应、高效且低成本的电源管理以获得竞争优势是至关重要的。低压差线性稳压器是一种通用的功率转换器，具有低噪声、低成本和快速响应的优点，广泛应用于片上系统电源管理应用。
通过使用负反馈机制，低压差线性稳压器的控制回路连续地调整其功率管的有效电阻，以产生所需的输出电压。在典型的低压差线性稳压器中，通常使用在几μF范围内的片外电容器来滤除噪声并且给不同的负载电流下的稳定性提供主极点。然而，随着低压差线性稳压器的数量的持续增加，去除片外电容以降低成本并提高片上系统开发的集成度变得非常重要。
现有技术中提供了一种无片外电容的低压差线性稳压器，图1为现有技术提供的一种无片外电容的低压差线性稳压器的电路图。图2为现有技术提供的另一种无片外电容的低压差线性稳压器的电路图。如图1所示，该电路包括：运算跨导放大器(OperationalTransconductance Amplifier，OTA)、功率晶体管MP1、带隙基准、电阻r1、电阻r2、电阻r3和电容C。带隙基准为OTA的一个输入产生的DC参考电压；电阻r1和电阻r2对输出电压进行采样并反馈到OTA的另一输入端以调节输出电压。电容C和电阻r3组成补偿网络，其中电容C是帮助产生主极点的密勒电容，而电阻r3通常用于抵消右半平面零点甚至产生左半平面零点以改善相位裕度。为了实现大的负载电流和小的压差电压，功率晶体管MP1通常具有大的W/L比值，因此具有大的寄生电容。因此，可以在OTA和功率晶体管MP1之间增加第二级放大器，如图2所示。第二级放大器可以具有一个增益来提高总环路增益，并因此提高稳压器的调节精度。其中，第二级放大器也可以是电压缓冲器，以提高OTA的驱动能力来获得更快的速度。
最近，这种全集成低压差线性稳压器的设计已经引起了巨大的研究动力，但是在大负载范围内同时实现宽带宽，快速响应和良好稳定性仍是一项非常具有挑战性的任务。
发明内容
本发明提供一种低压差线性稳压器，以实现宽带宽和快速响应，而不损害环路稳定性或增加静态电流消耗。
第一方面，本发明实施例提供了一种低压差线性稳压器，包括：误差放大器和功率晶体管，还包括：动态密勒补偿网络和控制器；
所述功率晶体管的源极接电源，所述功率晶体管的栅极与所述误差放大器的输出端连接，所述功率晶体管的漏极与所述低压差线性稳压器的输出端连接；所述动态密勒补偿网络连接在所述误差放大器的输出端与所述低压差线性稳压器的输出端之间，所述控制器的第一端与所述功率晶体管的栅极连接，所述控制器的第二端与所述密勒补偿网络连接；
其中，所述动态密勒补偿网络包含第一阻容支路和至少一个第二阻容支路，所述第一阻容支路与所述至少一个第二阻容支路并联，所述第一阻容支路包含串联的第一电阻和第一电容，所述第二阻容支路包含串联的第二电阻和第二电容；
所述控制器用于检测所述低压差线性稳压器的输出端的电流，并根据所述电流生成所述动态密勒补偿网络的控制信号，以控制所述动态密勒补偿网络中的第二阻容支路的通断。
进一步的，还包括反馈电阻，所述反馈电阻连接在所述误差放大器的正向输入端与所述低压差线性稳压器的输出端之间。
进一步的，还包括至少一个增益放大器，所述至少一个增益放大器与所述动态密勒补偿网络中的至少一个第二阻容支路一一对应；
每一第二阻容支路中的第二电阻与一个增益放大器并联。
进一步的，所述至少一个增益放大器的增益为1。
进一步的，还包括第二级放大器，所述第二级放大器串联在所述误差放大器的输出端与所述功率晶体管的栅极之间。
进一步的，所述第二级放大器为电压缓冲器。
进一步的，还包括零点发生器，所述零点发生器包括第三电阻和第一开关，所述第三电阻和所述第一开关并联后分别与所述第一电阻和第一电容串联，所述第一开关的控制信号与所述任意一个动态密勒补偿网络的控制信号反相。
进一步的，所述电压缓冲器包括：第一绝缘栅型晶体管、第二绝缘栅型晶体管、第三绝缘栅型晶体管、第四绝缘栅型晶体管、第五绝缘栅型晶体管、第六绝缘栅型晶体管和第七绝缘栅型晶体管，其中，
所述第七绝缘栅型晶体管的栅极与所述第六绝缘栅型晶体管的栅极相连，所述第七绝缘栅型晶体管的源极分别与所述第二绝缘栅型晶体管的源极、所述第一绝缘栅型晶体管的源极以及所述第六绝缘栅型晶体管的漏极相连，所述第七绝缘栅型晶体管的漏极分别与所述电压缓冲器的输出端及所述第二绝缘栅型晶体管的栅极相连；所述第六绝缘栅型晶体管的源极分别与所述第五绝缘栅型晶体管的源极及电源相连；
所述第五绝缘栅型晶体管的栅极与所述第五绝缘栅型晶体管的漏极连接后接地；
所述第一绝缘栅型晶体管的栅极与所述误差放大器的输出端相连，所述第一绝缘栅型晶体管的漏极分别与所述第三绝缘栅型晶体管的漏极及所述第三绝缘栅型晶体管的栅极相连；
所述第二绝缘栅型晶体管的漏极分别与所述第四绝缘栅型晶体管的漏极及所述电压缓冲器的输出端相连；
所述第三绝缘栅型晶体管的源极和所述第四绝缘栅型晶体管的源极连接后接地，所述第三绝缘栅型晶体管的栅极和所述第四绝缘栅型晶体管的栅极相连。
进一步的，向所述第六绝缘栅型晶体管的源极与所述第二绝缘栅型晶体管的源极之间输入第一偏置电流，所述第一偏置电流的电流值为预设电流值。
进一步的，所述第一偏置电流的电流值按预设比例随所述低压差线性稳压器的输出端的电流值变化。
本实施例提供的低压差线性稳压器，通过控制器检测低压差线性稳压器的输出端的电流，并根据电流生成动态密勒补充网络的控制信号，以控制动态密勒补偿网络中的第二阻容支路的通断，通过低压差线性稳压器外接负载的情况，动态改变给控制回路提供主极点的动态密勒补偿网络中第二电容。使得低压差线性稳压器在轻负载时使用较大的补偿电容以实现良好的稳定性，在重负载时使用较小的补偿电容以实现快速响应和宽带宽。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图做一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为现有技术提供的一种无片外电容的低压差线性稳压器的电路图；
图2为现有技术提供的另一种无片外电容的低压差线性稳压器的电路图；
图3为本发明实施例一提供的一种低压差线性稳压器的电路图；
图4为本发明实施例一提供的低压差线性稳压器中的运算跨导放大器的电路图；
图5为本发明实施例一提供的低压差线性稳压器中的控制器的电路图；
图6为本发明实施例二提供的一种低压差线性稳压器的电路图；
图7为本发明实施例三提供的一种低压差线性稳压器的电路图；
图8为本发明实施例三提供的低压差线性稳压器中的电压缓冲器的电路图；
图9为本发明实施例四提供的一种低压差线性稳压器的电路图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
实施例一
图3为本发明实施例一提供一种的低压差线性稳压器的电路图。参见图3，该低压差线性稳压器包括：误差放大器10和功率晶体管MP，还包括：动态密勒补偿网络20和控制器30；所述功率晶体管MP的源极接电源VIN，所述功率晶体管MP栅极与所述误差放大器10的输出端连接，所述功率晶体管MP漏极与所述低压差线性稳压器的输出端VOUT连接；所述动态密勒补偿网络20连接在所述误差放大器10的输出端与所述低压差线性稳压器的输出端VOUT之间，所述控制器30的第一端与所述功率晶体管MP的栅极连接，所述控制器30的第二端与和所述密勒补偿网络20连接；其中，所述动态密勒补偿网络20包含第一阻容支路21和至少一个第二阻容支路22，所述第一阻容支路21与所述至少一个第二阻容支路22并联，所述第一阻容支路21包含串联的第一电阻RC0和第一电容C0，所述第二阻容支路包含串联的第二电阻RC1，…，RCN和第二电容C1，…，CN；所述控制器30用于检测所述低压差线性稳压器的输出端VOUT的电流，并根据所述电流生成所述动态密勒补偿网络20的控制信号，以控制所述动态密勒补偿网络20中的第二阻容支路22的通断。
可选的，所述低压差线性稳压器还包括反馈电阻40，所述反馈电阻40连接在所述误差放大器10的正向输入端与所述低压差线性稳压器的输出端VOUT之间。其中，反馈电阻40包括第一反馈电阻R1和第二反馈电阻R2，其中，第一反馈电阻R1和第二反馈电阻R2串联构成反馈电阻40，第一反馈电阻R1和第二反馈电阻R2串联的中点与误差放大器10的正向输入端相连，第一反馈电阻R1的非串联端与低压差线性稳压器的输出端VOUT相连，第二反馈电阻R2的非串联端接地。
在本实施例中，可选的，误差放大器10可以为运算跨导放大器OTA，OTA包括一个正向输入端、一个反向输入端和一个输出端。向误差放大器10的反向输入端输入一个基准电压，优选的，所述基准电压为带隙基准电压，其中，带隙基准电压为稳压器提供参考电压。动态密勒补偿网络20包含第一阻容支路21和至少一个第二阻容支路22，示例性的，动态密勒补偿网络20中包含N个第二阻容支路22，其中，N为不小于1的整数，各个第二阻容支路中的第二电阻分别用RC1，…，RCN表示，第二电容分别用C1，…，CN表示。相应的，控制器30根据低压差线性稳压器的输出端VOUT的电流生成的动态密勒补偿网络20的控制信号为N个，每个控制信号分别对应控制每个第二阻容支路22中一个开关的通断，每个控制信号对应控制的开关分别用S1，…，SN表示。当低压差线性稳压器的输出端的电流(负载电流)变化时，控制器30产生N个控制信号，分别控制开关S1，…，SN的通断，使得第二阻容支路22中的第二电容C1，…，CN保持在动态密勒补偿网络20中或从动态密勒补偿网络20切换出来，以达到具有可接受的相位和增益裕度的期望带宽。具体的，当低压差线性稳压器的输出端VOUT的电流处于其最小值时，控制器30产生的控制信号控制所有开关闭合，以将动态密勒补偿网络20中所有的第二电容C1，…，CN接入，以使低压差线性稳压器达到最佳的稳定性；当低压差线性稳压器的输出端VOUT的电流处于某个预设的最大值时，控制器30产生的控制信号控制所有开关S1，…，SN全部打开，以将动态密勒补偿网络20中所有的第二电容C1，…，CN切断，以使低压差线性稳压器获得最佳的相位裕度和最佳的瞬态响应速度。
在本实施例中，运算跨导放大器OTA可以是一个电流镜式放大器。图4是本实施例提供的低压差线性稳压器中的运算跨导放大器的电路图。如图4所示，OTA包括一对由第一晶体管M1-M2组成的输入端，三个由第二晶体管M3-M4，M5-M6，M7-M8组成的电流镜，一个由偏置电流IB1和第三晶体管M9-M10组成的偏置网络，第四晶体管M11，第四晶体管M11的栅极电压可以被单独产生的，且第四晶体管可以为OAT提供动态偏置电流。第二晶体管M3-M6的源极接电源；第二晶体管M7-M8的源极、第三晶体管M9-M10的源极及第四晶体管M11的源极相连并接地；第一晶体管M1-M2的源极、第三晶体管M10的漏极及第四晶体管M11的漏极相连；第一晶体管M1的漏极和第二晶体管M3的漏极相连；第一晶体管M2的漏极和第二晶体管M5的漏极相连；第二晶体管M4的漏极和第二晶体管M7的漏极相连；第二晶体管M6的漏极和第二晶体管M8的漏极相连，且该连接点为OTA的输出端；偏置电流IB1为输入电源和第三晶体管M9的漏极之间的电流。通过瞬时地增加或减少OTA中的偏置电流IB1，以提高低压差线性稳压器输出端的电流瞬变时的响应速度。该电流镜式放大器可以提供宽输出电压摆幅，有利于提高低压差线性稳压器的宽负载范围。
图5为本实施例提供的低压差线性稳压器中的控制器的电路图。为了便于讨论，功率晶体管MP也在控制器的电路图中示出。控制器包括电流检测模块和控制信号生成模块，其中电流检测模块由第五晶体管MSEN和第六晶体管M31-M34组成，第六晶体管M31-M34形成放大器，使得第五晶体管MSEN的漏极电压与功率晶体管的漏极电压相同，以实现精确的电流检测。为了节省电流检测模块的功耗，检测比，即第五晶体管MSEN与功率晶体管MP的大小比为1：M，通常M为远远大于1的整数，例如M为100或1000等。检测到的电流通过第七晶体管M35-M37镜像以在M37中提供自适应偏置电流。检测到的电流也通过第八晶体管M38和M41被镜像，以帮助产生用于低压差线性稳压器中的动态密勒补偿网络的控制信号。为了示范说明，仅示出了控制开关S1和S2的两个控制信号S1和S2的生成。第一固定偏置电流IB3和第二固定偏置电流IB7具有某个预定的电流值。假设低压差线性稳压器具有非常小的初始负载电流，因此控制信号S1和S2都处于高电平，第二电容被接入动态密勒补偿网络中，以形成对稳定性的强补偿。在这种情况下，第九晶体管M39和M42导通以允许IB4和IB7通过，而第十晶体管M40截止以阻断IB5。当负载电流超过第一个特定预定值IL1，使得第八晶体管M38的电流高于IB3和IB4的电流之和时，第八晶体管M38的漏极电压被下拉，因此控制信号S1被下拉至低电平，以切断动态密勒补偿网络中对应的第二电容C1。因此，动态密勒补偿网络中的总的第二电容减小，并且低压差线性稳压器的带宽得到改善。在这种情况下，S1处于低电平，因此晶体管第十晶体管M40导通以允许IB5通过。当负载电流进一步增加以超过第二个特定预定义值IL2，使得第十一晶体管M41的电流高于IB5，IB6和IB7的总电流之和时，第十一晶体管M41的漏极电压被下拉，并且因此控制信号S2被下拉到低电平，以切断其在动态密勒补偿网络中的第二电容C2。因此，动态密勒补偿网络中的总的第二电容进一步减小，并且低压差线性稳压器的带宽得到进一步改善。根据需要可以用类似的方法生成更多的控制信号。由于实际上负载电流可能有变化，因此通过IB4和IB7引入滞后以避免控制信号产生中的振荡。示例性的，当负载电流增加到超过IL1，使得第八晶体管M38的电流高于IB3和IB4之和时，则控制信号S1从高电平切换到低电平。因为在这种情况下，第九晶体管M39被关闭，并且IB4被阻塞，只有当负载电流大大降低，使得第八晶体管M38的电流甚至低于IB3本身，则第八晶体管M38的漏极被上拉，控制信号S1被上拉至高电平，否则控制信号S1将保持在低电平，负载的电流小变化不会导致S1被错误触发。类似地，当负载电流超过IL2，使得第十一晶体管M41的电流高于IB5、IB6和IB7之和时，则控制信号S2从高电平切换到低电平，IB7被第九晶体管M42阻挡。只有当负载电流大大降低时，第十一晶体管M41低于IB5和IB6之和，以便再次触发控制信号S2回到高电平。
本实施例提供的低压差线性稳压器，通过控制器检测低压差线性稳压器的输出端的电流，并根据电流生成动态密勒补充网络的控制信号，以控制动态密勒补偿网络中的第二阻容支路的通断，通过低压差线性稳压器外接负载的情况，动态改变给控制回路提供主极点的动态密勒补偿网络中第二电容。使得低压差线性稳压器在轻负载时使用较大的补偿电容以实现良好的稳定性，在重负载时使用较小的补偿电容以实现快速响应和宽带宽。
实施例二
图6为本实施例提供的一种低压差线性稳压器的电路图。本实施例在上述实施例的基础上，增加了至少一个增益放大器23。
可选的，低压差线性稳压器还包括至少一个增益放大器23，所述至少一个增益放大器23与所述动态密勒补偿网络20中的至少一个第二阻容支路22一一对应；每一第二阻容支路22中的第二电阻RC1，…，RCN与一个增益放大器23并联。可选的，所述至少一个增益放大器23的增益为1。
如图6所示，增益放大器23的个数为N，每个增益放大器23由控制器30产生的控制信号的相反信号控制开关S1b，…，SNb的通断，以切换每个增益放大器23分别接在误差放大器20输出端VEA与相应的第二电容C1，…，CN的一个端子(即VEA1，…，VEAN)之间。当第二电容C1，…，CN中的任意一个切换接入动态密勒补偿网络20时，通常在需要大补偿电容的轻负载时发生，相应的增益放大器23被关闭，使得其输出处于高阻抗状态并且不影响VEA1，…，VEAN，同时节省了轻负载时的功耗。当第二电容C1，…，CN中的任意一个从动态密勒补偿网络20切换出去时，通常在需要小补偿电容的重负载时发生，相应的增益放大器23将被接通，使得VEA1，…，VEAN将跟随变化VEA变化。由于在稳态中没有电流流过电容，所以电压VEA1，…，VEAN应该等于VEA。因此，稳态VEA1，…，VEAN电压总是处于期望的电平。当大负载电流瞬变发生并且第二电容需要被接入或切出动态密勒补偿网络20时，VEA1，…，VEAN将不会通过开关Sx1，…，SN和第二电阻RC1，…，RCN向VEA引起大的电压尖，使得瞬态响应变得更平滑。由于当第二电容C1，…，CN从动态密勒补偿网络20断开时负载电流大，所以相应的导通的增益放大器23消耗的额外电流不会损害稳压器的电流效率。
本实施例提供的低压差线性稳压器，通过增加至少一个增益放大器，进一步提高了低压差线性稳压器的瞬态响应速度。
实施例三
图7为本实施例提供的一种低压差线性稳压器的电路图。本实施例在上述实施例的基础上，增加了第二级放大器50。
可选的，低压差线性稳压器还包括第二级放大器50，所述第二级放大器50串联在所述误差放大器10的输出端与所述功率晶体管MP的栅极之间。可选的，所述第二级放大器50为电压缓冲器。
图8为本实施例提供的低压差线性稳压器中的电压缓冲器的电路图。如图8所示，所述电压缓冲器包括：第一绝缘栅型晶体管M21、第二绝缘栅型晶体管M22、第三绝缘栅型晶体管M23、第四绝缘栅型晶体管M24、第五绝缘栅型晶体管M25、第六绝缘栅型晶体管M26和第七绝缘栅型晶体管M27，其中，所述第七绝缘栅型晶体管M27的栅极与所述第六绝缘栅型晶体管M26的栅极相连，所述第七绝缘栅型晶体管M27的源极分别与所述第二绝缘栅型晶体管M22的源极、所述第一绝缘栅型晶体管M21的源极以及所述第六绝缘栅型晶体管M26的漏极相连，所述第七绝缘栅型晶体管M27的漏极分别与所述电压缓冲器的输出端及所述第二绝缘栅型晶体管M22的栅极相连；所述第六绝缘栅型晶体管M26的源极分别与所述第五绝缘栅型晶体管M25的源极及电源相连；所述第五绝缘栅型晶体管M25的栅极与所述第五绝缘栅型晶体管M25的漏极连接后接地；所述第一绝缘栅型晶体管M21的栅极与所述误差放大器的输出端相连，所述第一绝缘栅型晶体管M21的漏极分别与所述第三绝缘栅型晶体管M23的漏极及所述第三绝缘栅型晶体管M23的栅极相连；所述第二绝缘栅型晶体管M22的漏极分别与所述第四绝缘栅型晶体管M24的漏极及所述电压缓冲器的输出端相连；所述第三绝缘栅型晶体管M23的源极和所述第四绝缘栅型晶体管M24的源极连接后接地，所述第三绝缘栅型晶体管M23的栅极和所述第四绝缘栅型晶体管M24的栅极相连。可选的，向所述第六绝缘栅型晶体管M26的源极与所述第二绝缘栅型晶体管M22的源极之间输入第一偏置电流IAB，所述第一偏置电流IAB的电流值为预设电流值。示例性的，所述第一偏置电流IAB的电流值按预设比例随所述低压差线性稳压器的输出端的电流值变化。第一偏置电流IAB可以由图5中第七晶体管M37提供自适应偏置电流。
在本实施例中，第一绝缘栅型晶体管M21和第二绝缘栅型晶体管M22组成电压缓冲器的输入端；第三绝缘栅型晶体管M23和第四绝缘栅型晶体管M24组成电压缓冲器的有源负载；第五绝缘栅型晶体管M25、第六绝缘栅型晶体管M26和第五绝缘栅型晶体管M25的漏极与地之间的第二偏置电流IB2组偏置网络。当低压差线性稳压器的输出端的电流较小时，OTA输出端的电压VEA接近电源电压，电压缓冲器中的VBS为高电平，此时，第七绝缘栅型晶体管M27导通，第六绝缘栅型晶体管M26的电流可以通过第七绝缘栅型晶体管的导通，对电压缓冲器的输出端电压VGP充电，使得功率晶体管在弱反转或亚阈值区域中工作。当低压差线性稳压器的输出端的电流较大时，OTA输出端的电压VEA较小，电压缓冲器中的VBS也较小，此时，第七绝缘栅型晶体管M27被关闭，又由于第一绝缘栅型晶体管M21和第二绝缘栅型晶体管M22组成电压缓冲器的输入端，使得电压缓冲器的输出摆幅的下限可以非常小，以允许低压差线性稳压器中的功率晶体管更好接通，从而利于该低压差稳压器实现较大的最大负载电流能力。需要说明的是，电压缓冲器不仅可以适用于本实施例提供的低压差线性稳压器中，而且也可以适用于一般的有片外电容或无片外电容的低压差线性稳压器中。
本实施例提供的低压差线性稳压器，通过低功率宽摆幅的电压缓冲器，在保证低压差线性稳压器调节精度的基础上，进一步提高了低压差线性稳压器的响应速度，使得低压差线性稳压器更加有利于片上系统电源管理的应用。
实施例四
图9为本实施例提供的一种低压差线性稳压器的电路图。本实施例在上述实施例的基础上，增加了零点发生器24。
可选的，低压差线性稳压器还包括零点发生器24，所述零点发生器24包括第三电阻R0和第一开关S1b，所述第三电阻R0和所述第一开关S1b并联分别与在所述第一电阻RC0和第一电容C0串联，所述第一开关S1b的控制信号与所述任意一个动态密勒补偿网络的控制信号反相。
示例性的，第一开关S1b的控制信号为动态密勒补偿网络中控制开关S1的控制信号的相反信号，容易理解的是，当第一开关S1b关闭时，开关S1打开，当第一开关S1b打开时，开关S1关闭。第三电阻R0与第一开关S1b并联后串联在第一电阻RC0和第一电容C0之间。其中，第三电阻R0的电阻值远远大于第一电阻RC0的电阻值。第一开关S1b与第三电阻R0构成零点发生器24，该零点发生器24为左半平面(Left Half Plane，LHP)零点发生器，使得低压差线性稳压器在轻负载或者无负载时获得更好的相位裕度。当低压差线性稳压器的输出端的电流很小时，开关S1，…，SN闭合，同时第一S1b打开，第三电阻R0接入动态密勒补偿网络。由于第三电阻R0的电阻值远大于第一电阻RC0，使得动态密勒补偿网络中引入的右半平面(Right HalfPlane，RHP)零点可以得到减轻，消除，甚至创造出一个LHP零点，这样可以获得一个更好的相位裕度。当低压差线性稳压器的输出端的电流增加时，不再需要一个大的电阻来获得好的相位裕度。而且，如果电阻太大会使动态密勒补偿网络断开，这样会破坏动态密勒频率补偿的效果，极点分离效应也会消失。因此，当低压差线性稳压器输出端的电流增加到某个预定的值时，第一开关S1b闭合，第一电阻R0从动态密勒补偿网络中断开。
本实施例提供的低压差线性稳压器，通过增加零点发生器，在轻负载或无负载时，使动态密勒补偿网络中的电阻具有较大的电阻值，而在重负载时具有较小的电阻值，使得低压差线性稳压器获得更好的相位裕度。可以有助于消除由动态密勒补偿引入的右半平面零点，创造一个适当的左半平面零点而不破坏密勒频率补偿和极点分离效果。
注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (10)

1.一种低压差线性稳压器，包括：误差放大器和功率晶体管，其特征在于，还包括：动态密勒补偿网络和控制器；
所述功率晶体管的源极接电源，所述功率晶体管的栅极与所述误差放大器的输出端连接，所述功率晶体管的漏极与所述低压差线性稳压器的输出端连接；
所述动态密勒补偿网络连接在所述误差放大器的输出端与所述低压差线性稳压器的输出端之间，所述控制器的第一端与所述功率晶体管的栅极连接，所述控制器的第二端与所述密勒补偿网络连接；
其中，所述动态密勒补偿网络包含第一阻容支路和至少一个第二阻容支路，所述第一阻容支路与所述至少一个第二阻容支路并联，所述第一阻容支路包含串联的第一电阻和第一电容，所述第二阻容支路包含串联的第二电阻和第二电容；
所述控制器用于检测所述低压差线性稳压器的输出端的电流，并根据所述电流生成所述动态密勒补偿网络的控制信号，以控制所述动态密勒补偿网络中的第二阻容支路的通断。
2.根据权利要求1所述的低压差线性稳压器，其特征在于，还包括反馈电阻，所述反馈电阻连接在所述误差放大器的正向输入端与所述低压差线性稳压器的输出端之间。
3.根据权利要求2所述的低压差线性稳压器，其特征在于，还包括至少一个增益放大器，所述至少一个增益放大器与所述动态密勒补偿网络中的至少一个第二阻容支路一一对应；
每一第二阻容支路中的第二电阻与一个增益放大器并联。
4.根据权利要求3所述的低压差线性稳压器，其特征在于，所述至少一个增益放大器的增益为1。
5.根据权利要求3所述的低压差线性稳压器，其特征在于，还包括第二级放大器，所述第二级放大器串联在所述误差放大器的输出端与所述功率晶体管的栅极之间。
6.根据权利要求5所述的低压差线性稳压器，其特征在于，所述第二级放大器为电压缓冲器。
7.根据权利要求2-6任一项所述的低压差线性稳压器，其特征在于，还包括零点发生器，所述零点发生器包括第三电阻和第一开关，所述第三电阻和所述第一开关并联后分别与所述第一电阻和第一电容串联，所述第一开关的控制信号与所述任意一个动态密勒补偿网络的控制信号反相。
8.根据权利要求6所述的低压差线性稳压器，其特征在于，所述电压缓冲器包括：第一绝缘栅型晶体管(M21)、第二绝缘栅型晶体管(M22)、第三绝缘栅型晶体管(M23)、第四绝缘栅型晶体管(M24)、第五绝缘栅型晶体管(M25)、第六绝缘栅型晶体管(M26)和第七绝缘栅型晶体管(M27)，其中，
所述第七绝缘栅型晶体管(M27)的栅极与所述第六绝缘栅型晶体管(M26)的栅极相连，所述第七绝缘栅型晶体管(M27)的源极分别与所述第二绝缘栅型晶体管(M22)的源极、所述第一绝缘栅型晶体管(M21)的源极以及所述第六绝缘栅型晶体管(M26)的漏极相连，所述第七绝缘栅型晶体管(M27)的漏极分别与所述电压缓冲器的输出端及所述第二绝缘栅型晶体管(M22)的栅极相连；所述第六绝缘栅型晶体管(M26)的源极分别与所述第五绝缘栅型晶体管(M25)的源极及电源相连；
所述第五绝缘栅型晶体管(M25)的栅极与所述第五绝缘栅型晶体管(M25)的漏极连接后接地；
所述第一绝缘栅型晶体管(M21)的栅极与所述误差放大器的输出端相连，所述第一绝缘栅型晶体管(M21)的漏极分别与所述第三绝缘栅型晶体管(M23)的漏极及所述第三绝缘栅型晶体管(M23)的栅极相连；
所述第二绝缘栅型晶体管(M22)的漏极分别与所述第四绝缘栅型晶体管(M24)的漏极及所述电压缓冲器的输出端相连；
所述第三绝缘栅型晶体管(M23)的源极和所述第四绝缘栅型晶体管(M24)的源极连接后接地，所述第三绝缘栅型晶体管(M23)的栅极和所述第四绝缘栅型晶体管(M24)的栅极相连。
9.根据权利要求8所述的低压差线性稳压器，其特征在于，向所述第六绝缘栅型晶体管(M26)的源极与所述第二绝缘栅型晶体管(M22)的源极之间输入第一偏置电流，所述第一偏置电流的电流值为预设电流值。
10.根据权利要求9所述的低压差线性稳压器，其特征在于，所述第一偏置电流的电流值按预设比例随所述低压差线性稳压器的输出端的电流值变化。
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Denomination of invention: Low dropout linear regulator

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License type: Common License

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