CN110244811A - 无需外接输出电容的调压器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种调压器，其包括：串联于电压输出端和接地端之间的分压电路，其具有分压输出端FB；差分跨导放大器TA，其第一输入端与参考电压Ref相连，其第二输入端与所述分压输出端FB相连；连接于电源端VDD和输出电压端VO之间的功率晶体管MP4，其栅极与所述差分跨导放大器TA的输出端A相连；第一电流源，其连接于电源端VDD和所述差分跨导放大器TA的输出端之间；依次串联于所述差分跨导放大器TA的输出端A和接地端之间的晶体管MN2和第二电流源I3；依次串联于中间节点B和电压输出端VO之间的补偿电阻Rc和补偿电容Cc。这样，可以无需外接输出电容，从而可以节省印刷电路板面积、降低成本。

Description

无需外接输出电容的调压器
【技术领域】
本发明属于电源领域，具体涉及一种无需外接输出电容的调压器。
【背景技术】
调压器在芯片中应用广泛，为系统中各种电路供电。蓝牙耳机系统不断要求更小更轻的电路设计。现有电路中，一般调压器需要外接输出电容来保证稳定工作。调压器一般存在负反馈环路，来保证输出电压的高精度。一般设计的反馈环路的小信号增益大于60dB。高增益的负反馈环路容易产生振荡。一般现有技术中的调压器需要在输出节点上连接1微法或者更大的电容来保证稳定性。1微法的电容一般无法集成到芯片内部，通常需要在印刷电路板上安装，这样需要额外的印刷电路板面积。如果无需此电容，则可以节省印刷电路板的面积，减小蓝牙耳机电路的体积和重量，这样带了更佳的使用体验。如果无需此电容，也可以减少应用成本。
因此，有必要提供一种无需外接输出电容的调压器。
【发明内容】
本发明的目的在于提供一种调压器，其可以无需外接输出电容，从而可以节省印刷电路板面积、降低成本。
根据本发明的一个方面，本发明提供一种调压器，其包括：串联于电压输出端VO和接地端之间的分压电路，其具有分压输出端FB；差分跨导放大器TA，其第一输入端与参考电压Ref相连，其第二输入端与所述分压输出端FB相连；连接于电源端VDD和输出电压端VO之间的功率晶体管MP4，其栅极与所述差分跨导放大器TA的输出端A相连；第一电流源I1，其连接于电源端VDD和所述差分跨导放大器TA的输出端之间；依次串联于所述差分跨导放大器TA的输出端A和接地端之间的晶体管MN2和第二电流源I3；依次串联于晶体管MN2和第二电流源I2的中间节点B和电压输出端VO之间的补偿电阻Rc和补偿电容Cc。
与现有技术相比，本发明的调压器通过合理的电路设计可以无需外接输出电容，从而可以节省印刷电路板面积、降低成本。
本发明还有一些特点和优点将在下面的附图以及实例的实施方式中阐述。
【附图说明】
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅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性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。其中：
图1为本发明中的调压器在一个实施例中的电路原理图；
图2描述了图1电路中从节点FB经过差分跨导放大器TA、功率晶体管MP4至电压输出端VO的小信号等效电路。
【具体实施方式】
本发明的详细描述主要通过程序、步骤、逻辑块、过程或其他象征性的描述来直接或间接地模拟本发明技术方案的运作。为透彻的理解本发明，在接下来的描述中陈述了很多特定细节。而在没有这些特定细节时，本发明则可能仍可实现。所属领域内的技术人员使用此处的这些描述和陈述向所属领域内的其他技术人员有效的介绍他们的工作本质。换句话说，为避免混淆本发明的目的，由于熟知的方法和程序已经容易理解，因此它们并未被详细描述。
此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。
图1为本发明中的调压器100在一个实施例中的电路原理图。如图1所示的，所述调压器100包括分压电路110、差分跨导放大器TA、功率晶体管MP4、第一电流源I1、晶体管MN2、第二电流源I3、补偿电阻Rc、补偿电容Cc和负载Ro。
所述分压电路110串联于电压输出端VO和接地端之间的，具有分压输出端FB。在一个实施例中，所述分压电路110包括串联的第一电阻R1和第二电阻R2，第一电阻R1和第二电阻R2的中间节点为所述分压输出端FB。
所述差分跨导放大器TA的第一输入端与参考电压Ref相连，其第二输入端与所述分压输出端FB相连，其输出端为节点A。在一个实施例中，第一输入端为其负相输入端，第二输入端为其正相输入端。
所述功率晶体管MP4连接于电源端VDD和输出电压端VO之间，其栅极与所述差分跨导放大器TA的输出端A相连。在一个实施例中，所述功率晶体管MP4为PMOS晶体管，其源极与电源端VDD相连，其漏极与所述输出电压端VO相连。
第一电流源I1连接于电源端VDD和所述差分跨导放大器TA的输出端之间。在一个实施例中，第一电流源I1的电流输入端与电源端VDD相连，电流输出端与所述差分跨导放大器TA的输出端。
晶体管MN2和第二电流源I3依次串联于所述差分跨导放大器TA的输出端A和接地端之间。在一个实施例中，所述晶体管MN2为NMOS晶体管，所述NMOS晶体管MN2的源极与第二电流源I2的电流输入端相连，其漏极与所述差分跨导放大器TA的输出端A相连，其栅极接偏置电压VBIAS。偏置电压VBIAS一般为比晶体管MN2的阈值电压稍高的一个偏置电压，例如VthN+0.2V，即比VthN高0.2V，VthN为MN2的阈值电压。第二电流源I3的电流输出端与接地端相连。
补偿电阻Rc和补偿电容Cc依次串联于晶体管MN2和第二电流源I2的中间节点B和电压输出端VO之间。所述负载电阻Ro连接于所述电压输出端VO和接地端之间。
图2描述了图1电路中从节点FB经过差分跨导放大器TA、功率晶体管MP4至电压输出端VO的小信号等效电路，其中差分跨导放大器TA的小信号等效为gmA，即等效输出电流等于gmA.VFB，其中gmA为差分跨导放大器TA的等效跨导，VFB为节点FB的小信号电压值，ro1是第一电流源I1的等效输出电阻，gm2为晶体管MN2的跨导，VB为节点B的小信号电压值，VA为节点A的小信号电压值，ro2为晶体管MN2的等效输出电阻，ro3为第二电流源I3的等效输出电阻，gm4为晶体管MP4的跨导，ro4为晶体管MP4的等效输出电阻，Rc为补偿电阻Rc的电阻值，Cc为补偿电容Cc的电容值，Co为等效的VO节点的寄生电容值(虽然图1中VO未加电容，但由于如VO节点的压焊区以及其他器件和金属连接会导致寄生电容，一般为1～10皮法)，Ro为负载的等效电阻。
经过小信号分析可知：
图1电路会存在位于节点B的一个主极点,在电压输出端VO会存在一个次极点，Rc和Cc会形成一个零点。
次极点的频率满足:
零点的频率满足:
将Rc和Cc形成的零点设计补偿VO节点(即电压输出端VO)的次极点，则可以将系统补偿成一个近似的单极点系统，从而实现较好的稳定性。这样无需在电压输出端VO上连接芯片外部的大电容。
本发明中的“连接”、“相连”或“相接”等表示电性连接的词语都表示电性的间接或直接连接。上述说明已经充分揭露了本发明的具体实施方式。需要指出的是，熟悉该领域的技术人员对本发明的具体实施方式所做的任何改动均不脱离本发明的权利要求书的范围。相应地，本发明的权利要求的范围也并不仅仅局限于前述具体实施方式。

Claims (7)

1.一种调压器，其特征在于，其包括：
串联于电压输出端VO和接地端之间的分压电路，其具有分压输出端FB；
差分跨导放大器TA，其第一输入端与参考电压Ref相连，其第二输入端与所述分压输出端FB相连；
连接于电源端VDD和输出电压端VO之间的功率晶体管MP4，其栅极与所述差分跨导放大器TA的输出端A相连；
第一电流源I1，其连接于电源端VDD和所述差分跨导放大器TA的输出端之间；
依次串联于所述差分跨导放大器TA的输出端A和接地端之间的晶体管MN2和第二电流源I3；
依次串联于晶体管MN2和第二电流源I2的中间节点B和电压输出端VO之间的补偿电阻Rc和补偿电容Cc。
2.根据权利要求1所述的调压器，其特征在于，所述功率晶体管MP4为PMOS晶体管，其源极与电源端VDD相连，其漏极与所述输出电压端VO相连。
3.根据权利要求1所述的调压器，其特征在于，所述调压器还包括连接于所述电压输出端VO和接地端之间的负载。
4.根据权利要求1所述的调压器，其特征在于，所述分压电路包括串联的第一电阻R1和第二电阻R2，第一电阻R1和第二电阻R2的中间节点为所述分压输出端FB。
5.根据权利要求1所述的调压器，其特征在于，第一电流源I1的电流输入端与电源端VDD相连，电流输出端与所述差分跨导放大器TA的输出端。
6.根据权利要求1所述的调压器，其特征在于，所述晶体管MN2为NMOS晶体管，
所述NMOS晶体管MN2的源极与第二电流源I2的电流输入端相连，其漏极与所述差分跨导放大器TA的输出端A相连，
第二电流源I3的电流输出端与接地端相连。
7.根据权利要求1所述的调压器，其特征在于，
所述调压器存在位于中间节点B的一个主极点,在电压输出端VO会存在一个次极点，补偿电阻Rc和补偿电容Cc会形成一个零点，
其中次极点的频率满足:
其中Co为等效的电压输出端VO的寄生电容值，Ro为负载的等效电阻，
零点的频率满足:
其中Rc为补偿电阻Rc的电阻值，Cc补充电容Cc的电容值，将补偿电阻Rc和补偿电容Cc形成的零点设计补偿在电压输出端VO形成的次极点。
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103970176A (zh) * 2014-05-26 2014-08-06 万高(杭州)科技有限公司 一种低压差线性稳压电路及其应用系统
CN104052412A (zh) * 2014-06-05 2014-09-17 无锡中星微电子有限公司 一种改进型米勒补偿放大器
CN104881070A (zh) * 2014-02-27 2015-09-02 无锡华润上华半导体有限公司 一种适用于mems应用的超低功耗ldo电路
CN108776506A (zh) * 2018-06-25 2018-11-09 电子科技大学 一种高稳定性的低压差线性稳压器

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104881070A (zh) * 2014-02-27 2015-09-02 无锡华润上华半导体有限公司 一种适用于mems应用的超低功耗ldo电路
CN103970176A (zh) * 2014-05-26 2014-08-06 万高(杭州)科技有限公司 一种低压差线性稳压电路及其应用系统
CN104052412A (zh) * 2014-06-05 2014-09-17 无锡中星微电子有限公司 一种改进型米勒补偿放大器
CN108776506A (zh) * 2018-06-25 2018-11-09 电子科技大学 一种高稳定性的低压差线性稳压器

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