CN110488908B - 一种提高瞬态响应的低压差线性稳压器 - Google Patents

一种提高瞬态响应的低压差线性稳压器 Download PDF

Info

Publication number
CN110488908B
CN110488908B CN201910823625.0A CN201910823625A CN110488908B CN 110488908 B CN110488908 B CN 110488908B CN 201910823625 A CN201910823625 A CN 201910823625A CN 110488908 B CN110488908 B CN 110488908B
Authority
CN
China
Prior art keywords
tube
module
voltage
output
nmos
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201910823625.0A
Other languages
English (en)
Other versions
CN110488908A (zh
Inventor
刘飞
王乾乾
黄策策
霍宗亮
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Institute of Microelectronics of CAS
Original Assignee
Institute of Microelectronics of CAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Institute of Microelectronics of CAS filed Critical Institute of Microelectronics of CAS
Priority to CN201910823625.0A priority Critical patent/CN110488908B/zh
Publication of CN110488908A publication Critical patent/CN110488908A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN110488908B publication Critical patent/CN110488908B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05F—SYSTEMS FOR REGULATING ELECTRIC OR MAGNETIC VARIABLES
    • G05F3/00—Non-retroactive systems for regulating electric variables by using an uncontrolled element, or an uncontrolled combination of elements, such element or such combination having self-regulating properties
    • G05F3/02—Regulating voltage or current
    • G05F3/08—Regulating voltage or current wherein the variable is dc
    • G05F3/10—Regulating voltage or current wherein the variable is dc using uncontrolled devices with non-linear characteristics
    • G05F3/16—Regulating voltage or current wherein the variable is dc using uncontrolled devices with non-linear characteristics being semiconductor devices
    • G05F3/20—Regulating voltage or current wherein the variable is dc using uncontrolled devices with non-linear characteristics being semiconductor devices using diode- transistor combinations
    • G05F3/26—Current mirrors

Abstract

本发明公开了一种提高瞬态响应的低压差线性稳压器，包括：比较模块、缓冲模块、功率开关管、反馈网络、检测模块和输出控制模块；反馈网络，用于将LDO的输出电压，输出反馈电压至比较模块的第一输入端；比较模块，用于比较反馈电压和基准电压，基于比较的结果经缓冲模块控制功率开关管的导通或截止；检测模块，用于检测LDO是否产生过冲电压；当LDO产生过冲电压时发送驱动信号至输出控制模块；输出控制模块，用于在接收到驱动信号时，对输出电压进行放电，减小了输出的过冲电压，缩短了电压的恢复时间，提高了瞬态响应的效率和效果。

Description

一种提高瞬态响应的低压差线性稳压器
技术领域
本申请涉及电力电子技术领域，尤其涉及一种提高瞬态响应的低压差线性稳压器。
背景技术
低压差线性稳压器(Low-dropout regulator，LDO)，又称低压差稳压器、低压降稳压器，是线性直流稳压器的一种，用途是提供稳定的直流电压电源。相比于一般线性直流稳压器，LDO能于更小输出输入电压差的情况下工作。
虽然现有的LDO在负载发生跳变时，能够快速稳定输出的电压，实现稳压输出，但当负载电流从满载跳变到空载时，现有的LDO对输出电压的下拉能力仍然较弱，易产生很大的过冲电压。
发明内容
有鉴于此，本申请实施例提供了一种提高瞬态响应的低压差线性稳压器，能够解决现有技术中负载电流从满载跳变到空载时易产生很大的过冲电压的问题。
本申请实施例提供了一种提高瞬态响应的低压差线性稳压器，包括：比较模块、缓冲模块、功率开关管、反馈网络、检测模块和输出控制模块；
所述比较模块的第一输入端经所述反馈网络连接所述低压差线性稳压器LDO的输出端，所述比较模块的第二输入端连接基准电压，所述比较模块的输出端经所述缓冲模块连接所述功率开关管的栅极；
所述功率开关管的源极连接电源电压，所述功率开关管的漏极为所述LDO的输出端；
所述反馈网络，用于将所述LDO的输出电压，输出反馈电压至所述比较模块的第一输入端；
所述比较模块，用于比较所述反馈电压和所述基准电压，基于比较的结果经所述缓冲模块控制所述功率开关管的导通或截止；
所述检测模块，用于检测所述LDO是否产生过冲电压；当所述LDO产生过冲电压时发送驱动信号至所述输出控制模块；
所述输出控制模块，用于在接收到所述驱动信号时，对所述输出电压进行放电。
可选的，所述检测模块，包括：耦合电容、第一开关管和辅助开关管；
所述耦合电容的两端分别连接在LDO的输出端和所述第一开关管的控制端；
所述第一开关管的第一端连接所述输出控制模块的控制端，所述第一开关管的第二端接地；
所述辅助开关管的第一端连接所述供电电源，所述辅助开关管的第二端连接所述第一开关管的第一端，所述辅助开关管的控制端连接所述第一开关管的第一端。
可选的，还包括：偏置电路；
所述偏置电路，用于为所述第一开关管提供偏置电压。
可选的，所述偏置电路，包括：第一NMOS管、第二NMOS管、第三NMOS管、第四NMOS管、第一PMOS管和第二PMOS管；
所述第一NMOS管的漏极连接所述供电电源和所述第一NMOS管的栅极，所述第一NMOS管的源极连接所述第二NMOS管的源极，所述第一NMOS管的栅极连接所述第二NMOS管的栅极；
所述第二NMOS管的漏极连接所述第一PMOS管的漏极，所述第二NMOS管的源极连接所述第三NMOS管的源极；
所述第一PMOS管的栅极连接所述第一PMOS管的漏极，所述第一PMOS管的源极连接所述第二PMOS管的源极；
所述第二PMOS管的漏极连接所述第四NMOS管的漏极，所述第二PMOS管的栅极连接所述第一PMOS管的栅极；
所述第四NMOS管的栅极连接所述第四NMOS管的漏极，所述第四NMOS管的源极连接所述第三NMOS管的漏极；
所述第三NMOS管的栅极连接所述第四NMOS管的栅极，所述第三NMOS管的漏极连接所述第一开关管的控制端。
可选的，所述输出控制模块，包括：第四开关管、第五开关管和第六开关管；
所述第四开关管的控制端连接所述检测模块的输出端，所述第四开关管的第一端连接所述供电电源，所述第四开关管的第二端连接所述第五开关管的第一端；
所述第五开关管的控制端连接所述第五开关管的第一端和所述第六开关管的控制端，所述第五开关管的第二端接地；
所述第六开关管的第一端连接所述LDO的输出端，所述第六开关管的第二端接地。
可选的，还包括：开关管控制模块；
所述检测模块，还用于当所述LDO产生过冲电压时发送驱动信号至所述开关管控制模块；
所述开关管控制模块，用于在接收到所述驱动信号时，控制所述功率开关管截止。
可选的，所述开关管控制模块，包括：第二开关管和/或第三开关管；
所述第二开关管的第一端连接所述供电电源，所述第二开关管的第二端连接所述功率开关管的栅极，所述第二开关管的控制端连接所述检测模块的输出端；
所述第三开关管的第一端连接所述供电电源，所述第三开关管的第二端连接所述缓冲模块的控制端，所述第三开关管的控制端连接所述检测模块的输出端。
可选的，所述缓冲模块，包括：第三PMOS管和第四PMOS管；
所述第三PMOS管的栅极连接偏置电压，所述第三PMOS管的源极连接所述供电电源，所述第三PMOS管的漏极连接所述第四PMOS管的源极；
所述第四PMOS管的栅极连接所述比较模块的输出端和所述第三开关管的第二端，所述第四PMOS管的漏极接地，所述第四PMOS管的源极连接所述功率开关管的栅极。
可选的，所述比较模块为折叠式共源共栅放大器；所述低压差线性稳压器还包括：第一补偿电容、第二补偿电容和补偿电阻；
所述第一补偿电容的第一端连接所述比较模块的输出端，所述第一补偿电容的第二端经所述补偿电阻接地；
所述第二补偿电容连接在所述折叠式共源共栅放大器的折叠点和所述LDO的输出端之间。
与现有技术相比，本申请至少具有以下优点：
在本申请实施例中，供电电源经功率开关管输出LDO的输出电压，LDO的输出电压经反馈网络反馈至比较模块，比较模块基于该反馈的电压和基准电压经缓冲模块控制功率开关管的导通和截止，使得LDO的输出电压维持稳定。缓冲模块可以提高负载跳变时LDO的瞬态响应。检测模块用于检测是否产生过冲电压，在产生过冲电压时发送驱动信号至输出控制模块，以使输出控制模块在接收到驱动信号时对LDO的输出电压进行放电，减小了输出的过冲电压，缩短了电压的恢复时间，提高了瞬态响应的效率和效果。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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申请中记载的一些实施例，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它的附图。
图1为现有的一种LDO的电路拓扑；
图2为本申请实施例提供的一种低压差线性稳压器的结构示意图；
图3为本申请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为本申请实施例提供的另一种低压差线性稳压器的结构示意图；
图5a为本申请实施例提供的一种偏置电路的电路拓扑；
图5b为本申请实施例提供的另一种偏置电路的电路拓扑；
图6为本申请实施例提供的又一种偏置电路的电路拓扑；
图7为本申请实施例提供的另一种低压差线性稳压器的结构示意图；
图8为本申请实施例提供的一种低压差线性稳压器的电路拓扑；
图9为图8对应的小信号模型示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。
应当理解，在本申请中，“至少一个(项)”是指一个或者多个，“多个”是指两个或两个以上。“和/或”，用于描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，“A和/或B”可以表示：只存在A，只存在B以及同时存在A和B三种情况，其中A，B可以是单数或者复数。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。“以下至少一项(个)”或其类似表达，是指这些项中的任意组合，包括单项(个)或复数项(个)的任意组合。例如，a，b或c中的至少一项(个)，可以表示：a，b，c，“a和b”，“a和c”，“b和c”，或“a和b和c”，其中a，b，c可以是单个，也可以是多个。
现有的一种低压差线性稳压器的电路拓扑如图1所示，包括：误差放大器EA、缓冲器buffer、第一反馈电阻Rf1、第二反馈电阻Rf2、功率开关管Mp和负载电容CL。功率开关管Mp的源极连接输入电源Vin，漏极逐一经第一反馈电阻Rf1、第二反馈电阻Rf2接地，栅极连接缓冲器buffer的输出端。误差放大器EA的正相输入端连接在第一反馈电阻Rf1和第二反馈电阻Rf2之间，反相输入端连接基准电压Vref，输出端连接缓冲器buffer的输入端。功率开关管Mp的漏极作为LDO的输出端向负载输入稳定的电压。
当负载电流跳变时，LDO输出的电压会发生急剧变化，缓冲器buffer可以提高对功率开关管Mp栅极的充放电速度，提高系统的瞬态响应，缩短电压稳定所需的时间。
但是，发明人在研究中发现，在现有技术中，缓冲器buffer对瞬态响应的提高效果有限。当负载电流突然减小时，缓冲器buffer对产生的下冲电压(undershoot)的抑制效果较好。但是，当负载电流突然增大时，缓冲器buffer对产生的上冲电压(overshoot)的抑制效果较弱，容易产生较大的过冲电压，影响负载的安全。
为此，本申请实施例提供了一种提高瞬态响应的低压差线性稳压器，在负载跳变产生过冲电压时，对LDO的输出电压进行放电，从而减小LDO的输出电压，缩短电压的恢复时间，提高瞬态响应的效果和效率。
基于上述思想，为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本申请的具体实施方式做详细的说明。
参见图2，该图为本申请实施例提供的一种提高瞬态响应的低压差线性稳压器的结构示意图。
本申请实施例提供的低压差线性稳压器，包括：比较模块100、缓冲模块200、功率开关管M、反馈网络300、检测模块400和输出控制模块500；
比较模块100的第一输入端经反馈网络300连接低压差线性稳压器LDO的输出端，比较模块100的第二输入端连接基准电压Vref，比较模块100的输出端经缓冲模块200连接功率开关管M的栅极；
功率开关管M的源极连接电源电压VDD，功率开关管M的漏极为LDO的输出端；
反馈网络300，用于将LDO的输出电压Vout，输出反馈电压至比较模块100的第一输入端；
比较模块100，用于比较反馈电压和基准电压Vref，基于比较的结果经缓冲模块200控制功率开关管M的导通或截止；
检测模块400，用于检测LDO是否产生过冲电压；当LDO产生过冲电压时发送驱动信号至输出控制模块500；
输出控制模块500，用于在接收到驱动信号时，对输出电压Vout进行放电。
在本申请实施例中，比较模块100可以根据反馈电压和基准电压Vref的比较结果，控制功率开关管M导通或截止，使得LDO的输出电压稳定期望值附近。缓冲模块200可以提高对功率开关管M栅极的充电速度和放电速度，从而提高负载跳变时的瞬态响应。在具体实施时，比较模块100可以为折叠式共源共栅放大器，功率开关管M可以是PMOS管或NMOS管，这里不进行限定。下面以功率开关管M为PMOS管为例进行说明，功率开关管M为NMOS管时的具体实现方式类似，这里不再赘述。
作为一个示例，缓冲模块200具体可以为PMOS源极跟随器，可以提高对PMOS管(即功率开关管M)栅极电压的下拉能力，减小产生的下冲电压。但是，对上冲电压的削弱能力有限。为此，在本申请实施例中，利用检测模块400检测LDO是否产生上冲电压，在检测到上冲电压时，发送驱动信号至输出控制模块500，以使输出控制模块500对LDO的输出电压Vout进行放电，从而减小了LDO输出的过冲电压，缩短了电压的恢复时间，提高了瞬态响应的效率和效果。
在本申请实施例一些可能的实现方式中，如图3所示，缓冲模块，具体可以包括：第三PMOS管PM3和第四PMOS管PM4；
第三PMOS管PM3的栅极连接偏置电压，第三PMOS管PM3的源极连接供电电源VDD，第三PMOS管PM3的漏极连接第四PMOS管PM4的源极；
第四PMOS管PM4的栅极连接比较模块100的输出端，第四PMOS管PM4的漏极接地，第四PMOS管PM4的源极连接功率开关管M的栅极。
在本申请实施例中，缓冲模块可以为PMOS缓冲器结构，可以投稿瞬态响应，减小负载跳变时产生的下冲电压，并减小功率开关管M栅极的电阻，将功率开关管M栅极的极点推到较高频率，提高环路稳定性。
在本申请实施例一些可能的实现方式中，继续参见图3，输出控制模块，具体可以包括：第四开关管K4、第五开关管K5和第六开关管K6；
第四开关管K4的控制端连接检测模块400的输出端，第四开关管K4的第一端连接供电电源VDD，第四开关管K4的第二端连接第五开关管K5的第一端；
第五开关管K5的控制端连接第五开关管K5的第一端和第六开关管K6的控制端，第五开关管K5的第二端接地；
第六开关管K6的第一端连接LDO的输出端，第六开关管K6的第二端接地。
在本申请实施例中，第四开关管K4在检测模块400输出的驱动信号下导通，控制第五开关管K5和第六开关管K6导通，为LDO的输出端提供放电通路，减小LDO输出的过冲电压。在实际应用中，第四开关管K4可以利用PMOS管实现，第五开关管K5和第六开关管K6均可以利用NMOS管实现。
在本申请实施例中，供电电源经功率开关管输出LDO的输出电压，LDO的输出电压经反馈网络反馈至比较模块，比较模块基于该反馈的电压和基准电压经缓冲模块控制功率开关管的导通和截止，使得LDO的输出电压维持稳定。缓冲模块可以提高负载跳变时LDO的瞬态响应。检测模块用于检测是否产生过冲电压，在产生过冲电压时发送驱动信号至输出控制模块，以使输出控制模块在接收到驱动信号时对LDO的输出电压进行放电，减小了输出的过冲电压，缩短了电压的恢复时间，提高了瞬态响应的效率和效果。
参见图4，该图为本申请实施例提供的另一种提高瞬态响应的低压差线性稳压器的结构示意图。相较于图2和3，该图提供了一种更加具体的提高瞬态响应的低压差线性稳压器。
在本申请实施例一些可能的实现方式中，检测模块，具体可以包括：耦合电容Ccouple、第一开关管K1和辅助开关管Ke；
耦合电容Ccouple的两端分别连接在LDO的输出端和第一开关管K1的控制端；
第一开关管K1的第一端连接输出控制模块500的控制端，第一开关管K1的第二端接地；
辅助开关管Ke的第一端连接供电电源VDD，辅助开关管Ke的第二端连接第一开关管K1的第一端，辅助开关管Ke的控制端连接第一开关管K1的第一端。
在本申请实施例中，通过耦合电容Ccouple可以感应到LDO输出电压的变化，当负载电流从满载跳变到空载时，LDO的输出产生过充电压，使得经耦合电容Ccouple耦合使得第一开关管K1的控制端电压增大，第一开关管K1导通，经辅助开关管Ke配合，拉低输出控制模块500的控制端电压，即输出驱动信号至输出控制模块5000使之对LDO的输出电压Vout进行放电。
在实际应用中，第一开关管K1可以利用NMOS管实现，辅助开关管Ke可以利用PMOS管实现，具体工作原理这里不再赘述。
需要说明的是，为了保证第一开关管K1的正常工作，低压差线性稳压器还可以包括：偏置电路；
偏置电路，用于为第一开关管K1提供偏置电压。
需要说明的是，偏置电路提供的偏置电压需要低于阈值电压。在实际应用中，偏置电路可以利用任意一种偏置电路结构实现，例如利用NMOS管做电流镜的偏置电路，如图5a所示(图中仅示出电流镜的一条支路)，提供的偏置电压为VB3，或，PMOS管做电流镜的偏置电路，如图5b所示(图中仅示出电流镜的一条支路)，提供的偏置电压为VB4。但是，需要说明的是，为了防止偏置电压随着供电电源VDD变化导致第一开关管K1意外导通，需要提供一种不随着供电电源VDD变化的偏置电压，如利用NMOS管做电流镜的偏置电路。然而，检测电路利用耦合电容Ccouple感应LDO输出的耦合电压，需要耦合电容Ccouple耦合的电压变化越大越好，但图5a所示的偏置电路由于偏置电流固定，第一开关管K1控制端电压不会被耦合的过大，电压的变化受到第一开关管K1控制端电压的限制，耦合电容Ccouple耦合的电压变化较小。
为此，在本申请实施例一些可能的实现方式中，如图6所示，该偏置电路，具体可以包括：第一NMOS管NM1、第二NMOS管NM2、第三NMOS管NM3、第四NMOS管NM4、第一PMOS管PM1和第二PMOS管PM2；
第一NMOS管NM1的漏极连接供电电源VDD和第一NMOS管NM1的栅极，第一NMOS管NM1的源极连接第二NMOS管NM2的源极，第一NMOS管NM1的栅极连接第二NMOS管NM2的栅极；
第二NMOS管NM2的漏极连接第一PMOS管PM1的漏极，第二NMOS管NM2的源极连接第三NMOS管NM3的源极；
第一PMOS管PM1的栅极连接第一PMOS管PM1的漏极，第一PMOS管PM1的源极连接第二PMOS管PM2的源极；
第二PMOS管PM2的漏极连接第四NMOS管NM4的漏极，第二PMOS管PM2的栅极连接第一PMOS管PM1的栅极；
第四NMOS管NM4的栅极连接第四NMOS管NM4的漏极，第四NMOS管NM4的源极连接第三NMOS管NM3的漏极；
第三NMOS管NM3的栅极连接第四NMOS管NM4的栅极，第三NMOS管NM3的漏极连接第一开关管K1的控制端。
可以理解的时，供电电源VDD为该偏置电路提供偏置电流。在本申请实施例中，偏置电压由第四NMOS管NM4的源极和第三NMOS管NM3的漏极控制，偏置电流对其的限制较小，使得经耦合电容Ccouple耦合的电压有较大的变化。
参见图7，该图为本申请实施例提供的另一种提高瞬态响应的低压差线性稳压器的结构示意图。相较于图2和3，该图提供了一种更加具体的提高瞬态响应的低压差线性稳压器。
在本申请实施例一些可能的实现方式中，该低压差线性稳压器还可以包括：开关管控制模块600；
检测模块400，还用于当LDO产生过冲电压时，发送驱动信号至开关管控制模块400；
开关管控制模块600，用于在接收到驱动信号时，控制功率开关管M截止。
在本申请实施例中，利用检测模块400检测LDO是否产生上冲电压，在检测到上冲电压时，发送驱动信号至开关管控制模块600，以使开关管控制模块600控制功率开关管M截止，减小LDO的输出电压，缩短输出电压的恢复时间，提高瞬态响应。
在本申请实施例一些可能的实现方式中，如图8所示，开关管控制模块，具体可以包括：第二开关管K2和/或第三开关管K3；
第二开关管K2的第一端连接供电电源VDD，第二开关管K2的第二端连接功率开关管M的栅极，第二开关管M的控制端连接检测模块400的输出端；
第三开关管K3的第一端连接供电电源VDD，第三开关管K3的第二端连接缓冲模块的控制端(即图3中第四PMOS管PM4的栅极)，第三开关管K3的控制端连接检测模块400的输出端。
在本申请实施例中，第二开关管K2在检测模块400输出的驱动信号的控制下导通，给功率开关管M的栅极充电，使功率开关管M更快的截止，减小LDO输出的过冲电压以及电压的恢复时间。第三开关管K3在检测模块400输出的驱动信号的控制下导通，给缓冲模块的控制端(如图3中第四PMOS管PM4的栅极)充电，使得缓冲模块输出的电压更快的提升，使功率开关管M更快的截止，从而减小LDO输出的过冲电压以及电压的恢复时间。
在实际应用中，第二开关管K2和第三开关管K3均可以利用PMOS管实现。
在本申请实施例一些可能的实现方式中，继续参见图8，为了实现系统稳定，保证LDO的输出端为主极点，当比较模块为折叠式共源共栅放大器时，该低压差线性稳压器还可以包括：第一补偿电容Cz、第二补偿电容Cm和补偿电阻Rz；
第一补偿电容Cz的第一端连接比较模块100的输出端，第一补偿电容Cz的第二端经补偿电阻Rz接地；
第二补偿电容Cm连接在折叠式共源共栅放大器的折叠点和LDO的输出端之间。
在本申请实施例中，可以利用第一补偿电容Cz和补偿电阻Rz产生一个位于单位增益带宽之外的左半平面零点，提高稳定性。第二补偿电容Cm利用密勒效应将折叠式共源共栅放大器第一级的主极点推到更低频，可以避免右半平面零点的产生，同时产生一个左半平面的零点，提高相位裕度，还可以改善较高频的电源抑制比(PSRR)。此时，利用负载的寄生电容即可实现系统的稳定。
图9为图8对应的小信号模型。其中，gm1为折叠式共源共栅放大器第一级的跨导，gmp为功率开关管的跨导，gm5为折叠式共源共栅放大器折叠点的跨导，Ro1和C1为折叠式共源共栅放大器输出端的电阻和寄生电容，Ro2和C2为缓冲模块输出端的电阻和寄生电容，CL和IL分别为负载电容和负载电流，Rf1和Rf2为反馈电阻。则，环路增益传输函数为：
Figure BDA0002188368060000121
品质因子Q：
Figure BDA0002188368060000122
通过近似计算，可将环路增益传输函数简化为：
Figure BDA0002188368060000123
由此可知，主极点位于低压差线性稳压器的输出：
Figure BDA0002188368060000124
次极点：
Figure BDA0002188368060000125
由于缓冲模块输出的电阻很小，所以功率开关管M栅极的极点位于较高频，可以忽略。由第二补偿电容Cm补偿产生的左半平面零点
Figure BDA0002188368060000126
与第三个极点p3相互抵消。第一补偿电容Cz和补偿电阻Rz产生一个位于单位增益带款之外的左半平面零点
Figure BDA0002188368060000127
用来抵消次主极点的影响，提高相位裕度。
同时，根据品质因子Q的表达式可知，当CL一定时，可以通过增大gm5和C1来减小Q值，从而减小增益曲线的峰值，提高稳定性，所以合适大小的第一补偿电容Cz不仅可以用来产生左半平面零点，还可以减小品质因数。
在本申请实施例中，利用缓冲模块和开关管控制模块保证系统的瞬态响应，还利用缓冲模块、第一补偿电容、第二补偿电容和补偿电阻保证了系统的稳定性，无需另外增加片外电容，缩小了LDO的面积，减低了成本。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上所述，仅是本申请的较佳实施例而已，并非对本申请作任何形式上的限制。虽然本申请已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本申请。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本申请技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本申请技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本申请技术方案的内容，依据本申请的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本申请技术方案保护的范围内。

Claims (7)

1.一种提高瞬态响应的低压差线性稳压器，其特征在于，包括：比较模块、缓冲模块、功率开关管、反馈网络、检测模块和输出控制模块；
所述比较模块的第一输入端经所述反馈网络连接所述低压差线性稳压器LDO的输出端，所述比较模块的第二输入端连接基准电压，所述比较模块的输出端经所述缓冲模块连接所述功率开关管的栅极；
所述功率开关管的源极连接供电电源，所述功率开关管的漏极为所述LDO的输出端；
所述反馈网络，用于将所述LDO的输出电压，输出反馈电压至所述比较模块的第一输入端；
所述比较模块，用于比较所述反馈电压和所述基准电压，基于比较的结果经所述缓冲模块控制所述功率开关管的导通或截止；
所述检测模块，用于检测所述LDO是否产生过冲电压；当所述LDO产生过冲电压时发送驱动信号至所述输出控制模块；
所述输出控制模块，用于在接收到所述驱动信号时，对所述输出电压进行放电；
其中，所述检测模块包括耦合电容、第一开关管和辅助开关管；所述耦合电容的两端分别连接在LDO的输出端和所述第一开关管的控制端；所述第一开关管的第一端连接所述输出控制模块的控制端，所述第一开关管的第二端接地；所述辅助开关管的第一端连接所述供电电源，所述辅助开关管的第二端连接所述第一开关管的第一端，所述辅助开关管的控制端连接所述第一开关管的第一端；
所述输出控制模块包括第四开关管、第五开关管和第六开关管；所述第四开关管的控制端连接所述检测模块的输出端，所述第四开关管的第一端连接所述供电电源，所述第四开关管的第二端连接所述第五开关管的第一端；所述第五开关管的控制端连接所述第五开关管的第一端和所述第六开关管的控制端，所述第五开关管的第二端接地；所述第六开关管的第一端连接所述LDO的输出端，所述第六开关管的第二端接地。
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：偏置电路；
所述偏置电路，用于为所述第一开关管提供偏置电压。
3.根据权利要求2所述的低压差线性稳压器，其特征在于，所述偏置电路，包括：第一NMOS管、第二NMOS管、第三NMOS管、第四NMOS管、第一PMOS管和第二PMOS管；
所述第一NMOS管的漏极连接所述供电电源和所述第一NMOS管的栅极，所述第一NMOS管的源极连接所述第二NMOS管的源极，所述第一NMOS管的栅极连接所述第二NMOS管的栅极；
所述第二NMOS管的漏极连接所述第一PMOS管的漏极，所述第二NMOS管的源极连接所述第三NMOS管的源极；
所述第一PMOS管的栅极连接所述第一PMOS管的漏极，所述第一PMOS管的源极连接所述第二PMOS管的源极；
所述第二PMOS管的漏极连接所述第四NMOS管的漏极，所述第二PMOS管的栅极连接所述第一PMOS管的栅极；
所述第四NMOS管的栅极连接所述第四NMOS管的漏极，所述第四NMOS管的源极连接所述第三NMOS管的漏极；
所述第三NMOS管的栅极连接所述第四NMOS管的栅极，所述第三NMOS管的漏极连接所述第一开关管的控制端。
4.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：开关管控制模块；
所述检测模块，还用于当所述LDO产生过冲电压时发送驱动信号至所述开关管控制模块；
所述开关管控制模块，用于在接收到所述驱动信号时，控制所述功率开关管截止。
5.根据权利要求4所述的低压差线性稳压器，其特征在于，所述开关管控制模块，包括：第二开关管和/或第三开关管；
所述第二开关管的第一端连接所述供电电源，所述第二开关管的第二端连接所述功率开关管的栅极，所述第二开关管的控制端连接所述检测模块的输出端；
所述第三开关管的第一端连接所述供电电源，所述第三开关管的第二端连接所述缓冲模块的控制端，所述第三开关管的控制端连接所述检测模块的输出端。
6.根据权利要求5所述的低压差线性稳压器，其特征在于，所述缓冲模块，包括：第三PMOS管和第四PMOS管；
所述第三PMOS管的栅极连接偏置电压，所述第三PMOS管的源极连接所述供电电源，所述第三PMOS管的漏极连接所述第四PMOS管的源极；
所述第四PMOS管的栅极连接所述比较模块的输出端和所述第三开关管的第二端，所述第四PMOS管的漏极接地，所述第四PMOS管的源极连接所述功率开关管的栅极。
7.根据权利要求1至3任一项所述的低压差线性稳压器，其特征在于，所述比较模块为折叠式共源共栅放大器；所述低压差线性稳压器还包括：第一补偿电容、第二补偿电容和补偿电阻；
所述第一补偿电容的第一端连接所述比较模块的输出端，所述第一补偿电容的第二端经所述补偿电阻接地；
所述第二补偿电容连接在所述折叠式共源共栅放大器的折叠点和所述LDO的输出端之间。
CN201910823625.0A 2019-09-02 2019-09-02 一种提高瞬态响应的低压差线性稳压器 Active CN110488908B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910823625.0A CN110488908B (zh) 2019-09-02 2019-09-02 一种提高瞬态响应的低压差线性稳压器

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910823625.0A CN110488908B (zh) 2019-09-02 2019-09-02 一种提高瞬态响应的低压差线性稳压器

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN110488908A CN110488908A (zh) 2019-11-22
CN110488908B true CN110488908B (zh) 2020-11-03

Family

ID=68556025

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910823625.0A Active CN110488908B (zh) 2019-09-02 2019-09-02 一种提高瞬态响应的低压差线性稳压器

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110488908B (zh)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111026230B (zh) * 2019-12-16 2021-05-28 成都海光微电子技术有限公司 Ldo装置及存储设备
CN112558668B (zh) * 2020-12-08 2022-05-20 大连民族大学 一种基于斩波技术的ldo电路
CN112860002B (zh) * 2021-01-21 2022-07-19 中国科学院微电子研究所 一种瞬时响应线性稳压器
CN114756083A (zh) * 2022-04-01 2022-07-15 广东省大湾区集成电路与系统应用研究院 低压差线性稳压电路及电子设备
CN115373458B (zh) * 2022-10-24 2022-12-27 成都市安比科技有限公司 一种输出电压快速响应的ldo电源

Also Published As

Publication number Publication date
CN110488908A (zh) 2019-11-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110488908B (zh) 一种提高瞬态响应的低压差线性稳压器
CN110377092B (zh) 一种低压差线性稳压器
US9684325B1 (en) Low dropout voltage regulator with improved power supply rejection
US9588541B1 (en) Dual loop regulator circuit
US7218087B2 (en) Low-dropout voltage regulator
CN109976424B (zh) 一种无电容型低压差线性稳压器
US8810219B2 (en) Voltage regulator with transient response
US20190004553A1 (en) Ripple pre-amplification based fully integrated low dropout regulator
CN107688366B (zh) 一种ldo电路及ldo的实现方法
EP2372485B1 (en) Voltage regulator
CN112925378B (zh) 快速响应线性稳压器及其快速响应放大电路
CN102681582A (zh) 低压差线性稳压电路
CN102915060A (zh) 低压差线性稳压器
CN115328254B (zh) 一种基于多种频率补偿方式的高瞬态响应ldo电路
US11016519B2 (en) Process compensated gain boosting voltage regulator
WO2022105796A1 (zh) 一种低压差线性稳压器及电子设备
CN112346508B (zh) 线性稳压器及电子设备
CN111324165A (zh) 偏置电流的补偿方法和补偿电路、线性稳压电路
CN111414040A (zh) 低压差线性稳压器
CN114442717B (zh) 具有双向电流调整的低压差稳压器
TWI275919B (en) Quick-recovery low dropout linear regulator
CN111367342A (zh) 一种低压差线性稳压电路
CN114647268A (zh) 一种低压差线性稳压电路
CN109683655B (zh) 瞬态增强的ldo电路
Li et al. A novel low-dropout regulator with large load current and high stability

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant