CN108153364B - 一种低压差线性稳压器及其稳压方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种低压差线性稳压器及其稳压方法，低压差线性稳压器包括运算放大器、主控制晶体管、第一镜像晶体管、电流检测模块、电流调节模块和反馈模块，电流检测模块用于根据第一信号输入端输入的负载电流确定控制信号输出端输出的控制信号；电流调节模块用于根据控制信号输入端输入的控制信号控制调节信号输入端的输入信号的电流，以调节反馈信号输入端的输入信号的电流；反馈模块的反馈信号输入端与第一镜像晶体管的第二端电连接，反馈模块用于根据反馈信号输入端的输入信号的电流调节反馈信号输出端的输出信号的电压。通过本发明的技术方案，在提高低压差线性稳压器稳定性的同时，降低了低压差线性稳压器的负载调节率。

Description

一种低压差线性稳压器及其稳压方法

技术领域

本发明实施例涉及模拟集成电路技术领域，尤其涉及一种低压差线性稳压器及其稳压方法。

背景技术

随着科技的发展，诸如手环等可穿戴设备，移动电话等高级消费电子设备，空气净化器等智能家居，这些电子设备发展越来越快，其便携性以及功能的复杂性需要高度集成的片上系统设计实现，出于宽负载高稳定性的要求，这些系统中一般设置有低压差线性稳压器。

传统的低压差线性稳压器在其电源信号输入端上电后，反馈网络会产生一个采样电压反馈到运算放大器的一端，和运算放大器另一端的参考电压做比较，运算放大器根据比较结果调整其输出，使得控制负载电流的晶体管输出一个稳定的电压，但是由于负载与反馈网络电连接，负载上电信号的变化会直接引起反馈网络的反馈信号的变化，大大降低了低压差线性稳压器工作的稳定性。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种低压差线性稳压器及其稳压方法，通过第一镜像晶体管的设置，使反馈模块不与接负载的主控制晶体管电连接，而是与第一镜像晶体管电连接，大大提高了低压差线性稳压器的稳定性。通过电流检测模块与电流调节模块的设置，根据负载电流控制反馈至运算放大器的反馈信号，在提高低压差线性稳压器的稳定性的同时，降低了低压差线性稳压器的负载调节率。

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：

运算放大器，所述运算放大器的同向输入端接入参考电压信号；

主控制晶体管，所述主控制晶体管的控制端与所述运算放大器的信号输出端电连接，所述主控制晶体管的第一端作为所述低压差线性稳压器的电源信号输入端，所述主控制晶体管的第二端作为所述低压差线性稳压器的电源信号输出端；

第一镜像晶体管，所述第一镜像晶体管的控制端与所述运算放大器的信号输出端电连接，所述第一镜像晶体管的第一端与所述主控制晶体管的第一端电连接；

电流检测模块，所述电流检测模块包括第一信号输入端、第二信号输入端、第一电源信号输入端和控制信号输出端，所述第一信号输入端与所述主控制晶体管的第二端电连接，所述第二信号输入端与所述运算放大器的信号输出端电连接，所述第一电源信号输入端与所述主控制晶体管的第一端电连接，所述电流检测模块用于根据所述第一信号输入端输入的负载电流确定所述控制信号输出端输出的控制信号；

电流调节模块，所述电流调节模块包括控制信号输入端、调节信号输入端和第二电源信号输入端，所述控制信号输入端与所述控制信号输出端电连接，所述调节信号输入端与所述第一镜像晶体管的第二端电连接，所述第二电源信号输入端与所述主控制晶体管的第一端电连接，所述电流调节模块用于根据所述控制信号输入端输入的控制信号控制所述调节信号输入端的输入信号的电流，以调节所述反馈信号输入端的输入信号的电流；

反馈模块，所述反馈模块包括反馈信号输入端和反馈信号输出端，所述反馈信号输入端与所述第一镜像晶体管的第二端电连接，所述反馈信号输出端与所述运算放大器的反向输入端电连接，所述反馈模块用于根据所述反馈信号输入端的输入信号的电流调节所述反馈信号输出端的输出信号的电压。

进一步地，所述低压差线性稳压器还包括：

电压调节模块，所述电压调节模块包括电压调节信号输入端和电压调节信号输出端，所述电压调节信号输入端与所述主控制晶体管的第一端电连接，所述电压调节信号输出端与所述运算放大器的电源输入端电连接；

所述电压调节模块用于调节所述电压调节信号输入端的输入信号的电压并输出至所述电压调节信号输出端；其中，所述电压调节信号输出端的输出信号的电压大于所述电压调节信号输入端的输入信号的电压。

进一步地，所述运算放大器的电源输入端与所述主控制晶体管的第一端电连接；所述第一镜像晶体管和所述主控制晶体管的阈值电压均小于设定阈值电压。

进一步地，所述运算放大器的电源输入端的输入信号的电压大于所述主控制晶体管的第一端的信号的电压。

进一步地，所述电流调节模块包括：

多个并联的电流源分支，每个所述电流源分支包括串联的开关模块和第一恒定电流源，每个所述电流源分支的一端与所述电流调节模块的调节信号输入端电连接，每个所述电流源分支的另一端与接地端电连接；

所述开关模块包括开关控制信号输入端、开关信号输入端、开关信号输出端和第三电源信号输入端，所述开关控制信号输入端作为所述电流调节模块的控制信号输入端，所述开关信号输入端作为所述电流调节模块的调节信号输入端，所述第三电源信号输入端作为所述电流调节模块的第二电源信号输入端，所述开关信号输出端与对应的所述电流源分支中的第一恒定电流源电连接；

所述开关模块用于根据所述开关控制信号输入端的输入信号控制对应的所述电流源分支的导通或关断。

进一步地，所述开关模块包括：

第二镜像晶体管、第一开关晶体管、第二开关晶体管、第二恒定电流源、第三恒定电流源、第一反向器和第二反向器；

所述第二镜像晶体管的第二端作为所述开关模块的开关控制信号输入端，所述第二镜像晶体管的第一端通过串联的所述第一反向器和所述第二反向器与所述第一开关晶体管的控制端电连接；

所述第一开关晶体管第一端作为所述开关模块的开关信号输入端，所述第一开关晶体管的第二端作为所述开关模块的开关信号输出端；

所述第二开关晶体管的控制端与所述第一反向器的信号输出端电连接，所述第二开关晶体管的第二端与所述第一反向器的信号输入端电连接；

所述第二恒定电流源串联于所述第三电源信号输入端与所述第二镜像晶体管的第一端之间，所述第三恒定电流源串联于所述第三电源信号输入端与所述第二开关晶体管的第一端之间。

进一步地，所述电流检测模块包括：

第三镜像晶体管，所述第三镜像晶体管的控制端作为所述电流检测模块的第二信号输入端，所述第三镜像晶体管的第一端作为所述电流检测模块的第一电源信号输入端，所述第三镜像晶体管的第二端与所述电流检测模块的控制信号输出端电连接；

所述主控制晶体管的宽长比大于所述第三镜像晶体管的宽长比。

进一步地，所述主控制晶体管的宽长比大于第一镜像晶体管的宽长比。

进一步地，所述反馈模块包括：

第一阻抗元件和第二阻抗元件，所述第一阻抗元件与所述第二阻抗元件串联，所述第一阻抗元件未与所述第二阻抗元件电连接的一端作为所述反馈模块的反馈信号输入端，所述第一阻抗元件与所述第二阻抗元件电连接的一端作为所述反馈模块的反馈信号输出端，所述第二阻抗元件未与所述第一阻抗元件电连接的一端与接地端电连接。

第二方面，本发明实施例还提供了一种第一方面所述低压差线性稳压器的稳压方法，包括：

所述电流检测模块根据所述第一信号输入端输入的负载电流通过所述控制信号输出端输出控制信号至所述电流调节模块的控制信号输入端；

所述电流调节模块根据所述控制信号输入端输入的控制信号控制所述调节信号输入端的输入信号电流，以调节所述反馈信号输入端的输入信号的电流；

所述反馈模块根据所述反馈信号输入端的输入信号的电流调节反馈信号输出端的输出信号的电压；

所述运算放大器根据所述反向信号输入端的输入信号的电压调节所述低压差线性稳压器的电源信号输出端的输出信号的电压。

本发明实施例提供了一种低压差线性稳压器及其稳压方法，通过在低压差线性稳压器中设置第一镜像晶体管，并设置反馈模块与第一镜像晶体管电连接，反馈模块能够根据反馈信号输入端的输入信号的电流调节反馈信号输出端的输出信号的电压，在实现反馈调节功能的同时，相对于现有技术设置反馈模块与主控制晶体管电连接，大大提高了低压差线性稳压器的稳定性。另外，通过在低压差线性稳压器中设置电流检测模块和电流调节模块，电流检测模块能够根据其第一信号输入端输入的负载电流确定其控制信号输出端输出的控制信号，电流调节模块能够根据其控制信号输入端接收到该控制信号后调节反馈模块的反馈信号输出端输出至运算放大器的反向输入端的电压，实现了根据负载电流调节低压差线性稳压器的电源输出端的输出电压，即根据负载电流实现了低压差线性稳压器的稳压过程，在提高低压差线性稳压器的稳定性的同时，降低了低压差线性稳压器的负载调节率。

附图说明

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本发明实施例提供的一种低压差线性稳压器的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的一种电压调节模块的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的另一种低压差线性稳压器的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的另一种低压差线性稳压器的结构示意图；

图5为本发明实施例提供的一种运算放大器的结构示意图；

图6为本发明实施例提供的电流调节模块和电流检测模块的具体连接关系示意图；

图7为本发明实施例提供的低压差线性稳压器与传统低压差线性稳压器的负载调节率对比示意图；

图8为本发明实施例提供的低压差线性稳压器的稳定性波特图；

图9为本发明实施例提供的一种低压差线性稳压器的稳压方法的流程示意图。

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。贯穿本说明书中，相同或相似的附图标号代表相同或相似的结构、元件或流程。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

本发明实施例提供了一种低压差线性稳压器，低压差线性稳压器包括运算放大器、主控制晶体管、第一镜像晶体管、电流检测模块、电流调节模块以及反馈模块。

运算放大器的同向输入端接入参考电压信号，主控制晶体管的控制端与运算放大器的信号输出端电连接，主控制晶体管的第一端作为低压差线性稳压器的电源信号输入端，主控制晶体管的第二端作为低压差线性稳压器的电源信号输出端；第一镜像晶体管的控制端与运算放大器的信号输出端电连接，第一镜像晶体管的第一端与主控制晶体管的第一端电连接；电流检测模块包括第一信号输入端、第二信号输入端、第一电源信号输入端和控制信号输出端，第一信号输入端与主控制晶体管的第二端电连接，第二信号输入端与运算放大器的信号输出端电连接，第一电源信号输入端与主控制晶体管的第一端电连接；电流调节模块包括控制信号输入端、调节信号输入端和第二电源信号输入端，控制信号输入端与控制信号输出端电连接，调节信号输入端与第一镜像晶体管的第二端电连接，第二电源信号输入端与主控制晶体管的第一端电连接；反馈模块包括反馈信号输入端和反馈信号输出端，反馈信号输入端与第一镜像晶体管的第二端电连接，反馈信号输出端与运算放大器的反向输入端电连接。

电流检测模块用于根据第一信号输入端输入的负载电流确定控制信号输出端输出的控制信号，电流调节模块用于根据控制信号输入端输入的控制信号控制调节信号输入端的输入信号的电流，以调节反馈信号输入端的输入信号的电流，反馈模块用于根据反馈信号输入端的输入信号的电流调节反馈信号输出端的输出信号的电压。

传统的低压差线性稳压器在其电源信号输入端上电后，反馈模块会产生一个采样电压反馈到运算放大器的一端，和运算放大器另一端的参考电压做比较，运算放大器根据比较结果调整其输出，使得控制负载电流的晶体管输出一个稳定的电压，但是由于负载与反馈模块电连接，负载上电信号的变化会直接引起反馈模块的反馈信号的变化，大大降低了低压差线性稳压器工作的稳定性。

本发明实施例通过在低压差线性稳压器中设置第一镜像晶体管，并设置反馈模块与第一镜像晶体管电连接，反馈模块能够根据反馈信号输入端的输入信号的电流调节反馈信号输出端的输出信号的电压，在实现反馈调节功能的同时，相对于现有技术设置反馈模块与主控制晶体管电连接，大大提高了低压差线性稳压器的稳定性。另外，通过在低压差线性稳压器中设置电流检测模块和电流调节模块，电流检测模块能够根据其第一信号输入端输入的负载电流确定其控制信号输出端输出的控制信号，电流调节模块能够根据其控制信号输入端接收到该控制信号后调节反馈模块的反馈信号输出端输出至运算放大器的反向输入端的电压，实现了根据负载电流调节低压差线性稳压器的电源输出端的输出电压，负载调节率的高低对应低压差线性稳压器的负载电流变化引起的负载电压的变化量的大小，负载调节率越低，负载电流变化引起的负载电压的变化量越小，本发明实施例根据负载电流实现了低压差线性稳压器的稳压过程，在提高低压差线性稳压器的稳定性的同时，降低了低压差线性稳压器的负载调节率。

以上是本发明的核心思想，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下，所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1为本发明实施例提供的一种低压差线性稳压器的结构示意图。如图1所示，低压差线性稳压器包括运算放大器1、主控制晶体管T1、第一镜像晶体管T21、电流检测模块2、电流调节模块3以及反馈模块4。

运算放大器1的同向输入端A1接入参考电压信号Vref，主控制晶体管T1的控制端h1与运算放大器1的信号输出端A3电连接，主控制晶体管T1的第一端h2作为低压差线性稳压器的电源信号输入端Vin1，主控制晶体管T1的第二端h3作为低压差线性稳压器的电源信号输出端Vout。第一镜像晶体管T21的控制端h1与运算放大器1的信号输出端A3电连接，第一镜像晶体管T21的第一端h2与主控制晶体管T1的第一端h2电连接。电流检测模块2包括第一信号输入端B1、第二信号输入端B2、第一电源信号输入端B3和控制信号输出端B4，第一信号输入端B1与主控制晶体管T1的第二端h3电连接，第二信号输入端B2与运算放大器1的信号输出端A3电连接，第一电源信号输入端B3与主控制晶体管T1的第一端h2电连接。电流调节模块3包括控制信号输入端D1、调节信号输入端D2和第二电源信号输入端D3，控制信号输入端D1与控制信号输出端B4电连接，调节信号输入端D2与第一镜像晶体管T21的第二端h3电连接，第二电源信号输入端D3与主控制晶体管T1的第一端h2电连接。反馈模块4包括反馈信号输入端E1和反馈信号输出端E2，反馈信号输入端E1与第一镜像晶体管T21的第二端h3电连接，反馈信号输出端E2与运算放大器1的反向输入端A2电连接。

如图1所示，电流检测模块2用于根据第一信号输入端B1输入的负载电流确定控制信号输出端B4输出的控制信号，电流调节模块3用于根据控制信号输入端D1输入的控制信号控制调节信号输入端D2的输入信号的电流，以调节反馈信号输入端E1的输入信号的电流，反馈模块4用于根据反馈信号输入端E1的输入信号的电流调节反馈信号输出端E2的输出信号的电压。

具体的，电流检测模块2的第一信号输入端B1与主控制晶体管T1的第二端h3电连接，而主控制晶体管T1的第二端h3作为低压差线性稳压器的电源信号输出端Vout，电源信号输出端Vout电连接负载，因此电流检测模块2的第一信号输入端B1能够采集到流经负载的负载电流。若流经负载的电流增加，电源信号输出端Vout的电压降低，电流检测模块2在检测到负载电流增加时，确定其发送至电流调节模块3的控制信号，电流调节模块3接收到该控制信号后，控制其调节信号输入端D2的输入信号的电流增加，使得反馈模块4的反馈信号输入端E1的输入信号的电流减小，反馈模块4的反馈信号输出端E2的输出信号的电压减小，由于反馈模块4的反馈信号输出端E2与运算放大器1的反向输入端A2电连接，运算放大器1的信号输出端A3的输出信号的电压增加，主控制晶体管T1的控制端h1与运算放大器1的信号输出端A3电连接，主控制晶体管T1的第二端h3的输出信号的电压增加，使得低压差线性稳压器的电源信号输出端Vout的输出信号的电压增加，低压差线性稳压器依此实现稳压目的，且相对于现有技术提高低压差线性稳压器的稳定性的同时，降低了低压差线性稳压器的负载调节率。

可选的，如图1所示，低压差线性稳压器还可以包括电压调节模块5，电压调节模块5包括电压调节信号输入端F1和电压调节信号输出端F2，电压调节信号输入端F1与主控制晶体管T1的第一端h2电连接，电压调节信号输出端F2与运算放大器1的电源输入端A0电连接。电压调节模块5能够调节电压调节信号输入端F1的输入信号的电压并输出至电压调节信号输出端F2，且电压调节信号输出端F2的输出信号的电压大于电压调节信号输入端F1的输入信号的电压。

具体的，如图1所示，电压调节模块5能够将电压调节信号输入端F1的输入信号的电压提升后通过电压调节信号输出端F2输出至运算放大器1的电源输入端A0，相对于不设置电压调节模块5，运算放大器1的电源输入端A0的输入信号的电压增加，运算放大器1的信号输出端A3的输出信号的电压随之增加，主控制晶体管T1的控制端h1，即栅极与运算放大器1的信号输出端A3电连接，主控制晶体管T1的栅极电压增加，使得主控制晶体管T1的第一端h2与第二端h3之间的压降减小，即主控制晶体管T1的源漏极之间的电压减小，而低压差线性稳压器的电源信号输入端Vin1输入的电源信号的电压等于低压差线性稳压器的电源信号输出端Vout输出的电源信号的电压与主控制晶体管T1的源漏极之间电压之和，因此通过设置电压调节模块5，使得低压差线性稳压器的电源信号输出端Vout输出的电源信号的电压增加，减小了低压差线性稳压器的电源信号输出端Vout输出的电源信号的电压与低压差线性稳压器的电源信号输入端Vin1输入的电源信号的电压的差值，提高了低压差线性稳压器的电压转换效率。

图2为本发明实施例提供的一种电压调节模块的结构示意图。如图2所示，示例性的，电压调节模块5可以为图2所示的倍压器，第一时钟信号输入端CLK1与第二时钟信号输入端CLK2在同一时刻输入高低电平相反的脉冲时钟信号，使得电压调节模块5的电压调节信号输出端F2的输出信号的电压始终为电压调节模块的电压调节信号输入端F1的输入信号的电压的两倍。需要说明的是，图2仅示例性地示出了电压调节模块5的一种实现形式，本发明实施例对电压调节模块5的具体结构不作限定，电压调节模块5能够提升其电压调节信号输入端F1的输入信号的电压并通过其电压调节信号输出端F2输出即可。

图3为本发明实施例提供的另一种低压差线性稳压器的结构示意图。如图3所示，与图1所示结构的低压差线性稳压器不同的是，低压差线性稳压器中未设置电压调节模块，而是设置运算放大器1的电源输入端A0与主控制晶体管T1的第一端h2电连接，即设置运算放大器1的电源输入端A0直接与低压差线性稳压器的电源信号输入端Vin1电连接，可以设置第一镜像晶体管T21的阈值电压和主控制晶体管T1的阈值电压均小于设定阈值电压。

示例性的，设定阈值电压可以是常规晶体管的阈值电压，设定第一镜像晶体管T21的阈值电压和主控制晶体管T1的阈值电压均小于设定阈值电压，即设置第一镜像晶体管T21和主控制晶体管T1均为低阈值电压的晶体管，相对于设置第一镜像晶体管T21和主控制晶体管T1的阈值电压为常规晶体管的阈值电压，设置第一镜像晶体管T21和主控制晶体管T1均为低阈值电压的晶体管，能够使运算放大器1的信号输出端A3输出信号的电压相对于设置电压调节模块时运算放大器1的信号输出端A3输出信号的电压更小，也能确保阈值电压较低的主控制晶体管T1和第一镜像晶体管T21正常工作。

图4为本发明实施例提供的另一种低压差线性稳压器的结构示意图。如图4所示，与图1和图3所示结构的低压差线性稳压器不同的是，低压差线性稳压器中未设置电压调节模块，且运算放大器1的电源输入端A0未与主控制晶体管T1的第一端h2电连接，而是设置运算放大器1的电源输入端A0单独接入另外的电源信号Vin2，可以设置运算放大器1的电源输入端A0的输入信号的电压大于主控制晶体管T1的第一端h2的信号的电压。

相对于图3设置运算放大器1的电源输入端A0与主控制晶体管T1的第一端h2电连接使运算放大器1的电源输入端A0的输入信号的电压等于主控制晶体管T1的第一端h2的电压，图4设置运算放大器1的电源输入端A0的输入信号的电压大于主控制晶体管T1的第一端h2的信号的电压，使得运算放大器1的电源输入端A0的输入信号的电压增加，运算放大器1的信号输出端A3的输出信号的电压增加，主控制晶体管T1的栅极电压增加，同样使得主控制晶体管T1的第一端h2与第二端h3之间的压降减小，使得低压差线性稳压器的电源信号输出端Vout输出的电源信号增加，减小了压差线性稳压器的电源信号输出端Vout输出的电源信号与低压差线性稳压器的电源信号输入端Vin1输入的电源信号的差值，提高了低压差线性稳压器的电压转换效率。

图5为本发明实施例提供的一种运算放大器的结构示意图。如图5所述，示例性的，运算放大器1中的晶体管Ta1和晶体管Ta2构成运算放大器1的电源输入端，晶体管Ta5至晶体管Ta8自偏置，晶体管Ta1至晶体管Ta4为晶体管Ta9和晶体管Ta10提供偏置，可以设置运算放大器1具有较高的增益。

可选的，参照图1、图3和图4，反馈模块4包括第一阻抗元件R1和第二阻抗元件R2，第一阻抗元件R1与第二阻抗元件R2串联，第一阻抗元件R1未与第二阻抗元件R2电连接的一端作为反馈模块4的反馈信号输入端E1，第一阻抗元件R1与第二阻抗元件R2电连接的一端作为反馈模块4的反馈信号输出端E2，第二阻抗元件R2未与第一阻抗元件R1电连接的一端与接地端GND电连接。具体的，反馈模块4的反馈信号输出端E2的输出信号的电压等于反馈模块4的反馈信号输入端E1的输入信号的电流与第二阻抗元件R2的阻值的乘积，因此反馈信号的反馈信号输入端E1的输入信号的电流与反馈模块4的反馈信号输出端E2的输出信号的电压呈正比。

图6为本发明实施例提供的电流调节模块和电流检测模块的具体连接关系示意图。参照图1、图3、图4和图6，电流调节模块3可以包括多个并联的电流源分支30，每个电流源分支30包括串联的开关模块31和第一恒定电流源32，每个电流源分支30的一端与电流调节模块3的调节信号输入端D2电连接，每个电流源分支30的另一端与接地端GND电连接。

开关模块31包括开关控制信号输入端G1、开关信号输入端G2、开关信号输出端G3和第三电源信号输入端G4，开关控制信号输入端G1作为电流调节模块3的控制信号输入端D1，开关信号输入端G2作为电流调节模块3的调节信号输入端D2，第三电源信号输入端G4作为电流调节模块3的第二电源信号输入端D3，开关信号输出端G3与对应的电流源分支30中的第一恒定电流源32电连接，开关模块31用于根据开关控制信号输入端G1的输入信号控制对应的电流源分支30的导通或关断。

参照图1、图3、图4和图6，开关模块31可以包括第二镜像晶体管T22、第一开关晶体管T11、第二开关晶体管T12、第二恒定电流源33、第三恒定电流源34、第一反向器35和第二反向器36，第二镜像晶体管T22的第二端h3作为开关模块31的开关控制信号输入端G1，第二镜像晶体管T22的第一端h2通过串联的第一反向器35和第二反向器36与第一开关晶体管T11的控制端h1电连接，第一开关晶体管T11第一端h2作为开关模块31的开关信号输入端G2，第一开关晶体管T11的第二端h3作为开关模块31的开关信号输出端G3。第二开关晶体管T12的控制端h1与第一反向器35的信号输出端H2电连接，第二开关晶体管T12的第二端h3与第一反向器35的信号输入端H1电连接；第二恒定电流源33串联于第三电源信号输入端G4与第二镜像晶体管T22的第一端h2之间，第三恒定电流源34串联于第三电源信号输入端G4与第二开关晶体管T12的第一端h2之间。

电流检测模块2包括第三镜像晶体管T23，第三镜像晶体管T23的控制端h1作为电流检测模块2的第二信号输入端B2，第三镜像晶体管T23的第一端h2作为电流检测模块2的第一电源信号输入端B3，第三镜像晶体管T23的第二端h3与电流检测模块2的控制信号输出端B4电连接。

具体的，参照图1、图3、图4和图6，电流检测模块2的第一信号输入端B1与主控制晶体管T1的第二端h3电连接，主控制晶体管T1的第二端h3作为低压差线性稳压器的电源信号输出端Vout，即电流检测模块2的第一信号输入端B1与低压差线性稳压器的电源信号输出端Vout电连接，电流检测模块2的第一信号输入端B1输入流经负载的电流。

主控制晶体管T1与电流检测模块2中的第三镜像晶体管T23为镜像关系，可以设置主控制晶体管T1的宽长比大于第三镜像晶体管T23的宽长比，电流检测模块2的第一信号输入端B1输入的电流，即流经主控制晶体管T1的电流按比例镜像至第三镜像晶体管T23。示例性的，可以设置主控制晶体管T1的宽长比与第三镜像晶体管T23的宽长比的比值为1000:1，使得第三镜像晶体管T23的电流为主控制晶体管T1电流的1/1000，以减小低压差线性稳压器的功耗。图4中的晶体管T31至晶体管T34构成运算放大器，流经第三镜像晶体管T23的电流经过晶体管T31至晶体管T34构成的运算放大器传输至电流检测模块2的控制信号输出端B4。

电流调节模块3中的开关模块31根据其开关控制信号输入端G1输入的开关控制信号控制其开关信号输入端G2与开关信号输出端G3是否连通，进而控制该开关模块31所在的电流源分支30是否导通，第一恒定电流源32的设置使得当开关模块31控制其所在电流源分支30导通时，流经该电流源分支30的电流恒定。

参照图1、图3、图4和图6，设定初始负载电流较小，各电流源分支30中的第一开关晶体管T11的控制端h1为高电平，可以设置第一开关晶体管T11为PMOS，则第一开关晶体管T11处于关断状态，此时各电流源分支30中未连通，即第一恒定电流源32与第一镜像晶体管T21未连通。当负载电流增加至某个预定的电流值时，由于主控制晶体管T1、第三镜像晶体管T23和第二镜像晶体管T22均为镜像关系，使得流经第二镜像晶体管T22的电流增加，当流经第二镜像晶体管T22的电流增加至大于第二恒定电流源33和第三恒定电流源34的电流之和时，第二镜像晶体管T22的第一端h2的电压被拉低，由于第二镜像晶体管T22的第一端h2通过第一反向器35和第二反向器36与第一开关晶体管T11的控制端h1电连接，第一开关晶体管T11的控制端h1的电压被拉低，第一开关晶体管T11导通，电流源分支30中的第一恒定电流源32与第一镜像晶体管T21连通。

参照图1、图3和图4电流源分支30中的第一恒定电流源32与第一镜像晶体管T21连通，使得反馈模块4的反馈信号输入端E1的输入信号的电流减小，反馈模块4的反馈信号输出端E2的输出信号的电压减小，由于反馈模块4的反馈信号输出端E2与运算放大器1的反向输入端A2电连接，运算放大器1的信号输出端A3的输出信号的电压增加，主控制晶体管T1的控制端h1与运算放大器1的信号输出端A3电连接，主控制晶体管T1的第二端h3的输出信号的电压增加，即低压差线性稳压器的电源信号输出端Vout的输出信号增加，以抵消负载电流增加导致的低压差线性稳压器的电源信号输出端Vout的输出信号的电压的减小，低压差线性稳压器依此实现稳压目的，且相对于现有技术提高低压差线性稳压器的稳定性的同时，降低了低压差线性稳压器的负载调节率。

可选的，可以设置主控制晶体管T1的宽长比大于第一镜像晶体管T21的宽长比。由于负载电流的大小主要取决于流经主控制晶体管T1的第一端h2和第二端h3的电流，出于低压差线性稳压器稳定性的要求，第一镜像晶体管T21仅起到镜像作用，因此设置主控制晶体管T1的宽长比大于第一镜像晶体管T21的宽长比，例如设置主控制晶体管T1的宽长比与第一镜像晶体管T21的宽长比的比值为1000:1，使得第一镜像晶体管T21的电流为主控制晶体管T1电流的1/1000，大大减小了低压差线性稳压器的功耗。

图7为本发明实施例提供的低压差线性稳压器与传统低压差线性稳压器的负载调节率对比示意图。如图7所示，横坐标表示低压差线性稳压器的负载电流，纵坐标表示低压差线性稳压器的负载电压，图7中曲线A代表本发明实施例提供的低压差线性稳压器对应的负载调节率的曲线，图7中曲线B代表传统低压差线性稳压器对应的负载调节率的曲线，由图7可以看出，曲线A的负载电压基本不会受负载电流的影响，而曲线B的负载电压受负载电流影响严重，由此可见，本发明实施例提供的低压差线性稳压器的负载调节率更低，低压差线性稳压器的负载电压受负载电流的影响更小。

图8为本发明实施例提供的低压差线性稳压器的稳定性波特图。如图8所示，图8中横坐标表示频率，上方两纵坐标表示环路增益，下方两纵坐标表示相位裕度，图8中左侧两图是在负载电容Cout为0μF时的实验结果，右侧两图是在负载电容Cout为1μF时的实验结果，图8中曲线C为负载电流为1mA时的实验结果，曲线D为负载电流为100mA时的实验结果。参照图8左侧两图，选取左上方图中纵坐标为0时曲线C和曲线D上对应的点，左下方图中分别与曲线C和曲线D上对应的点横坐标相同的点对应的纵坐标均小于70，右侧两图同理，本发明实施例提供的低压差线性稳压器的稳定性较好。

本发明实施例还提供了一种低压差线性稳压器的稳压方法，图9为本发明实施例提供的一种低压差线性稳压器的稳压方法的流程示意图，该稳压方法可以由上述实施例的压差线性稳压器执行，如图9所示，稳压方法包括：

S110、电流检测模块根据第一信号输入端输入的负载电流通过控制信号输出端输出控制信号至电流调节模块的控制信号输入端。

S120、电流调节模块根据控制信号输入端输入的控制信号控制调节信号输入端的输入信号电流，以调节反馈信号输入端的输入信号的电流。

S130、反馈模块根据反馈信号输入端的输入信号的电流调节反馈信号输出端的输出信号的电压。

S140、运算放大器根据反向信号输入端的输入信号的电压调节低压差线性稳压器的电源信号输出端的输出信号的电压。

本发明实施例通过在低压差线性稳压器中设置第一镜像晶体管，并设置反馈模块与第一镜像晶体管电连接，反馈模块能够根据反馈信号输入端的输入信号的电流调节反馈信号输出端的输出信号的电压，在实现反馈调节功能的同时，相对于现有技术设置反馈模块与主控制晶体管电连接，大大提高了低压差线性稳压器的稳定性。另外，通过在低压差线性稳压器中设置电流检测模块和电流调节模块，电流检测模块能够根据其第一信号输入端输入的负载电流确定其控制信号输出端输出的控制信号，电流调节模块能够根据其控制信号输入端接收到该控制信号后调节反馈模块的反馈信号输出端输出至运算放大器的反向输入端的电压，实现了根据负载电流调节低压差线性稳压器的电源输出端的输出电压，即根据负载电流实现了低压差线性稳压器的稳压过程，在提高低压差线性稳压器的稳定性的同时，降低了低压差线性稳压器的负载调节率。

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，其特征在于，包括：

运算放大器，所述运算放大器的同向输入端接入参考电压信号；

主控制晶体管，所述主控制晶体管的控制端与所述运算放大器的信号输出端电连接，所述主控制晶体管的第一端作为所述低压差线性稳压器的电源信号输入端，所述主控制晶体管的第二端作为所述低压差线性稳压器的电源信号输出端；

第一镜像晶体管，所述第一镜像晶体管的控制端与所述运算放大器的信号输出端电连接，所述第一镜像晶体管的第一端与所述主控制晶体管的第一端电连接；

电流检测模块，所述电流检测模块包括第一信号输入端、第二信号输入端、第一电源信号输入端和控制信号输出端，所述第一信号输入端与所述主控制晶体管的第二端电连接，所述第二信号输入端与所述运算放大器的信号输出端电连接，所述第一电源信号输入端与所述主控制晶体管的第一端电连接，所述电流检测模块用于根据所述第一信号输入端输入的负载电流确定所述控制信号输出端输出的控制信号；

反馈模块，所述反馈模块包括反馈信号输入端和反馈信号输出端，所述反馈信号输入端与所述第一镜像晶体管的第二端电连接，所述反馈信号输出端与所述运算放大器的反向输入端电连接，所述反馈模块用于根据所述反馈信号输入端的输入信号的电流调节所述反馈信号输出端的输出信号的电压；

电流调节模块，所述电流调节模块包括控制信号输入端、调节信号输入端和第二电源信号输入端，所述控制信号输入端与所述控制信号输出端电连接，所述调节信号输入端与所述第一镜像晶体管的第二端电连接，所述第二电源信号输入端与所述主控制晶体管的第一端电连接，所述电流调节模块用于根据所述控制信号输入端输入的控制信号控制所述调节信号输入端的输入信号的电流，以调节所述反馈信号输入端的输入信号的电流。

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：

电压调节模块，所述电压调节模块包括电压调节信号输入端和电压调节信号输出端，所述电压调节信号输入端与所述主控制晶体管的第一端电连接，所述电压调节信号输出端与所述运算放大器的电源输入端电连接；

所述电压调节模块用于调节所述电压调节信号输入端的输入信号的电压并输出至所述电压调节信号输出端；其中，所述电压调节信号输出端的输出信号的电压大于所述电压调节信号输入端的输入信号的电压。

3.根据权利要求1所述的低压差线性稳压器，其特征在于，所述运算放大器的电源输入端与所述主控制晶体管的第一端电连接；所述第一镜像晶体管和所述主控制晶体管的阈值电压均小于设定阈值电压。

4.根据权利要求1所述的低压差线性稳压器，其特征在于，所述运算放大器的电源输入端的输入信号的电压大于所述主控制晶体管的第一端的信号的电压。

5.根据权利要求1-4任一项所述的低压差线性稳压器，其特征在于，所述电流调节模块包括：

多个并联的电流源分支，每个所述电流源分支包括串联的开关模块和第一恒定电流源，每个所述电流源分支的一端与所述电流调节模块的调节信号输入端电连接，每个所述电流源分支的另一端与接地端电连接；

所述开关模块包括开关控制信号输入端、开关信号输入端、开关信号输出端和第三电源信号输入端，所述开关控制信号输入端作为所述电流调节模块的控制信号输入端，所述开关信号输入端作为所述电流调节模块的调节信号输入端，所述第三电源信号输入端作为所述电流调节模块的第二电源信号输入端，所述开关信号输出端与对应的所述电流源分支中的第一恒定电流源电连接；

所述开关模块用于根据所述开关控制信号输入端的输入信号控制对应的所述电流源分支的导通或关断。

6.根据权利要求5所述的低压差线性稳压器，其特征在于，所述电流检测模块包括：

第三镜像晶体管，所述第三镜像晶体管的控制端作为所述电流检测模块的第二信号输入端，所述第三镜像晶体管的第一端作为所述电流检测模块的第一电源信号输入端，所述第三镜像晶体管的第二端与所述电流检测模块的控制信号输出端电连接；

所述主控制晶体管的宽长比大于所述第三镜像晶体管的宽长比。

7.根据权利要求6所述的低压差线性稳压器，其特征在于，所述开关模块包括：

第二镜像晶体管、第一开关晶体管、第二开关晶体管、第二恒定电流源、第三恒定电流源、第一反向器和第二反向器；

所述第二镜像晶体管的第二端作为所述开关模块的开关控制信号输入端，所述第二镜像晶体管的第一端通过串联的所述第一反向器和所述第二反向器与所述第一开关晶体管的控制端电连接；

所述电流检测模块还包括第一晶体管(T31)、第二晶体管(T32)、第三晶体管(T33)和第四晶体管(T34)；

所述第一晶体管的控制端与所述第二晶体管的控制端电连接，所述第一晶体管的第一端作为所述电流检测模块的第一信号输入端，所述第一晶体管的第二端与所述第一晶体管的控制端电连接，所述第二晶体管的第一端与所述第三镜像晶体管的第二端电连接；

所述第三晶体管的控制端与所述第四晶体管的控制端电连接，所述第三晶体管的第一端与所述第一晶体管的第二端电连接，所述第四晶体管的第一端与所述第二晶体管的第二端电连接，所述第三晶体管的第二端和所述第四晶体管的第二端接地；

所述第二镜像晶体管的控制端与所述第三晶体管的控制端电连接；

所述第一开关晶体管第一端作为所述开关模块的开关信号输入端，所述第一开关晶体管的第二端作为所述开关模块的开关信号输出端；

所述第二开关晶体管的控制端与所述第一反向器的信号输出端电连接，所述第二开关晶体管的第二端与所述第一反向器的信号输入端电连接；

所述第二恒定电流源串联于所述第三电源信号输入端与所述第二镜像晶体管的第一端之间，所述第三恒定电流源串联于所述第三电源信号输入端与所述第二开关晶体管的第一端之间。

8.根据权利要求1所述的低压差线性稳压器，其特征在于，所述主控制晶体管的宽长比大于第一镜像晶体管的宽长比。

9.根据权利要求1所述的低压差线性稳压器，其特征在于，所述反馈模块包括：

第一阻抗元件和第二阻抗元件，所述第一阻抗元件与所述第二阻抗元件串联，所述第一阻抗元件未与所述第二阻抗元件电连接的一端作为所述反馈模块的反馈信号输入端，所述第一阻抗元件与所述第二阻抗元件电连接的一端作为所述反馈模块的反馈信号输出端，所述第二阻抗元件未与所述第一阻抗元件电连接的一端与接地端电连接。

10.一种如权利要求1-9任一项所述低压差线性稳压器的稳压方法，其特征在于，包括：

所述电流检测模块根据所述第一信号输入端输入的负载电流通过所述控制信号输出端输出控制信号至所述电流调节模块的控制信号输入端；

所述电流调节模块根据所述控制信号输入端输入的控制信号控制所述调节信号输入端的输入信号电流，以调节所述反馈信号输入端的输入信号的电流；

所述反馈模块根据所述反馈信号输入端的输入信号的电流调节反馈信号输出端的输出信号的电压；

所述运算放大器根据所述反向输入端的输入信号的电压调节所述低压差线性稳压器的电源信号输出端的输出信号的电压。

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