CN112162588A - 一种高稳定性低压差线性稳压器 - Google Patents

Abstract

一种高稳定性低压差线性稳压器，包括压差放大单元、镜像放大单元、镜像转换单元、取样单元、第一反馈单元和第二反馈单元。本发明实施例通过压差放大单元可以将基准电压和取样单元反馈的电压信号进行比较和放大；通过镜像放大单元可以将压差放大单元输出的电流进行镜像和放大，进而可以控制镜像转换单元工作；通过镜像转换单元可以将第一供电电压和第二供电电压虚短，使得第二供电电压发生变化时，也能够通过第一反馈单元进行反馈，进而可以矫正第二供电电压产生的误差，增加了电源抑制比。通过第二反馈单元将镜像转换单元的反馈信号输出到镜像放大单元输入端，减少了反馈的中间环节，提供了快速反馈的基础。

Description

一种高稳定性低压差线性稳压器

技术领域

本发明属于电子电路领域，具体涉及一种高稳定性低压差线性稳压器。

背景技术

低压差线性稳压器是新一代的集成电路稳压器，具有成本低、输出噪声小、电路结构简单、占用芯片面积小和低功耗等优点，目前在众多的领域都有广泛的应用。传统的线性稳压器，如78xx系列的芯片都要求输入电压要比输出电压高出2v至3V以上，否则就不能正常工作。但是在一些情况下，这样的条件显然是太苛刻了，如5v转3.3v,输入与输出的压差只有1.7v，显然是不满足条件的。针对这种情况，便有人提出了低压差线性稳压器。

低压差线性稳压器的工作通常需要两路供电电压：第一供电电压和第二供电电压，传统的低压差线性稳压器的反馈回路只工作在第一供电电压的电压域。因此一旦第二供电电压发现变化时，低压差线性稳压器的输出电压将难以得到修正，稳定性难以保证。此外，传统的低压差线性稳压器却普遍存在反馈速度慢的问题。

专业术语：LDO：低压差线性稳压器的英文缩写；Vgs：MOS管的栅极相对于漏极的电压。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种高稳定性低压差线性稳压器，所述解决了输出稳定性差和反馈电路反馈速度慢的问题。

根据本发明实施例的高稳定性低压差线性稳压器，包括：

压差放大单元，其具有用于连接地线的接地端、用于连接第一供电电压的供电电压端、基准电压端、反馈输入端、输出端；所述压差放大单元用于放大所述基准电压端和反馈输入端之间的压差；

镜像放大单元，其具有与所述压差放大单元输出端连接的输入端、与所述地线连接的接地端、与所述第一供电电压连接的供电电压端、输出端、反馈输入端、反馈输出端；所述镜像放大单元用于将其输入端的电流镜像放大；

镜像转换单元，其具有与所述镜像放大单元输出端连接的输入端、与所述第一供电电压连接的第一供电电压端、用于连接第二供电电压的第二供电电压端、与地线连接的接地端、用于提供输出电压的输出端、第一反馈输出端、与所述镜像放大单元的反馈输入端连接的第二反馈输出端；所述镜像转换单元用于将所述第二供电电压和所述第一供电电压虚短、以及将其输入端的电流镜像；

取样单元，其具有第一连接端、第二连接端、反馈输出端，其第一连接端与所述镜像转换单元的输出端连接，第二连接端与所述地线连接，反馈输出端与所述压差放大单元的反馈输入端连接；所述取样单元用于从所述输出电压中取样并输出至所述压差放大单元；

第一反馈单元，其连接在所述镜像放大单元的反馈输出端与所述镜像放大单元的输入端之间，用于矫正所述第二供电电压波动带来的误差；

第二反馈单元，其输入端与所述镜像转换单元的第一反馈输出端连接，输出端与所述镜像放大单元的输入端连接，所述第二反馈单元用于提高所述输出电压的稳定性。

根据本发明实施例的高稳定性低压差线性稳压器，至少具有如下技术效果：通过压差放大单元可以将基准电压和取样单元反馈的电压信号进行比较和放大；通过镜像放大单元可以将压差放大单元输出的电流进行镜像和放大，进而可以控制镜像转换单元工作；通过镜像转换单元可以将第一供电电压和第二供电电压虚短，使得第二供电电压发生变化时，也能够通过第一反馈单元进行反馈，进而可以矫正第二供电电压产生的误差，增加了电源抑制比。通过取样单元可以直接将输出电压反馈到压差放大单元，进而实现调节输出电压的目的。通过第二反馈单元将镜像转换单元的反馈信号输出到镜像放大单元输入端，减少了反馈的中间环节，提供了快速反馈的基础。

根据本发明的一些实施例，所述压差放大单元包括：第一N沟道MOS管，其源极与所述地线连接，栅极与漏极连接；第二N沟道MOS管，其源极与所述地线连接，栅极与所述第一N沟道MOS管的栅极连接，漏极用作所述压差放大单元的输出端；第一P沟道MOS管，其漏极与所述第一N沟道MOS管的漏极连接，栅极与所述取样单元的反馈输出端连接；第二P沟道MOS管，其漏极与所述第二N沟道MOS管的漏极连接，栅极用作所述压差放大单元的基准电压端，源极与所述第一P沟道MOS管的源极连接；第一电流源，其一端与所述第二P沟道MOS管的源极连接，另一端用于连接所述第一供电电压。

根据本发明的一些实施例，所述镜像放大单元包括：第三N沟道MOS管，其栅极分别与所述压差放大单元的输出端、第二反馈单元的输出端连接，源极与所述地线连接；第四N沟道MOS管，其栅极与所述第三N沟道MOS管的漏极连接，漏极与所述第三N沟道MOS管的栅极之间连接有所述第一反馈单元；第五N沟道MOS管，其源极与所述地线连接，漏极与所述第四N沟道MOS管的源极连接，栅极与所述镜像转换单元的第二反馈输出端连接；第三P沟道MOS管，其漏极与所述第四N沟道MOS管的漏极连接，其栅极与漏极连接，其源极用于连接所述第一供电电压；第四P沟道MOS管，其栅极与所述第三P沟道MOS管的栅极连接，其源极与所述第三P沟道MOS管的源极连接；第六N沟道MOS管，其栅极分别与漏极、所述镜像放大单元的输入端连接，漏极与所述第四P沟道MOS管的漏极连接，其源极与所述取样单元的第一连接端连接；第二电流源，其一端与所述第三N沟道MOS管的漏极连接，另一端用于连接所述第一供电电压。

根据本发明的一些实施例，所述镜像转换单元包括：第七N沟道MOS管，其栅极与所述镜像放大单元的输出端连接，源极与所述取样单元的第一连接端连接，漏极用于连接所述第二供电电压；第八N沟道MOS管，其栅极与所述第七N沟道MOS管的栅极连接，漏极与所述第七N沟道MOS管的漏极连接，其源极与所述取样单元的第一连接端之间连接有第一反馈电阻，源极还与所述第二反馈单元的输入端连接；运放单元，其负输入端与所述第八N沟道MOS管的漏极连接；第五P沟道MOS管，其栅极与所述运放单元的输出端连接，漏极与所述运放单元的正输入端连接，源极用于连接所述第一供电电压；第九N沟道MOS管，其栅极与所述第八N沟道MOS管的栅极连接，漏极与所述第五P沟道MOS管的漏极连接，源极与所述取样单元的第一连接端连接；第六P沟道MOS管，其栅极与所述第五P沟道MOS管的栅极连接，源极用于连接所述第一供电电压；第十N沟道MOS管，其漏极与所述第六P沟道MOS管的漏极连接，栅极与源极连接，源极与所述地线连接；第十一N沟道MOS管，其栅极与所述第十N沟道MOS管的栅极连接，源极与所述地线连接，漏极与所述镜像放大单元的反馈输入端连接；第三电流源，其一端与所述第十一N沟道MOS管的漏极连接，另一端用于连接所述第一供电电压。

根据本发明的一些实施例，所述第三电流源采用可变电流源。

根据本发明的一些实施例，所述取样单元包括依次连接在所述镜像转换单元输出端与所述地线之间的第一取样电阻、第二取样电阻；所述第一取样电阻和第二取样电阻的公共连接端与所述压差放大单元的反馈输入端连接。

根据本发明的一些实施例，所述第一取样电阻和/或第二取样电阻采用可调电阻。

根据本发明的一些实施例，所述第一反馈单元包括：第七P沟道MOS管，其栅极与所述镜像放大单元的反馈输出端连接，漏极与所述镜像放大单元的输入端连接；第四电流源，其一端与所述第七P沟道MOS管的源极连接，另一端用于连接第一供电电压。

根据本发明的一些实施例，所述第二反馈单元包括连接在所述镜像放大单元的输入端与所述镜像转换单元的第一反馈输出端之间的第一反馈电容。

根据本发明的一些实施例，上述高稳定性低压差线性稳压器还包括镜像采集电路，所述镜像采集电路用于通过镜像电路结构采集所述镜像转换单元的输出电流。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本发明实施例的高稳定性低压差线性稳压器的原理图；

图2是传统低压差线性稳压器的典型电路图；

图3是本发明实施例的第三电流源采用可变电流源的原理简图；

图4是本发明实施例的高稳定性低压差线性稳压器的在不同负载下增益及相位裕度仿真图(小电流负载)；

图5是本发明实施例的高稳定性低压差线性稳压器的在不同负载下增益及相位裕度仿真图(大电流负载)。

附图标记：

压差放大单元100、

镜像放大单元200、

镜像转换单元300、

取样单元400、

第一反馈单元500、

第二反馈单元600、

镜像采集电路700。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，如果有描述到第一、第二、第三、第四等等只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

本发明的描述中，除非另有明确的限定，设置、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。

下面参考图1至图5描述根据本发明实施例的高稳定性低压差线性稳压器。

根据本发明实施例的高稳定性低压差线性稳压器，包括压差放大单元100、镜像放大单元200、镜像转换单元300、取样单元400第一反馈单元500、第二反馈单元600。

压差放大单元100具有用于连接地线的接地端、用于连接第一供电电压VDD1的供电电压端、基准电压端、反馈输入端、输出端；压差放大单元100用于放大基准电压端和反馈输入端之间的压差；基准电压端用于连接基准电压Vref，反馈输入端用于连接取样单元400的反馈输出端传输的反馈信号Vb；

镜像放大单元200具有与压差放大单元100输出端连接的输入端、与地线连接的接地端、与第一供电电压VDD1连接的供电电压端、输出端、反馈输入端、反馈输出端；镜像放大单元200用于将其输入端的电流镜像放大；

镜像转换单元300具有与镜像放大单元200输出端连接的输入端、与第一供电电压VDD1连接的第一供电电压端、用于连接第二供电电压VDD2的第二供电电压端、与地线连接的接地端、用于提供输出电压的输出端、第一反馈输出端、与镜像放大单元200的反馈输入端连接的第二反馈输出端；镜像转换单元300用于将第二供电电压VDD2和第一供电电压VDD1虚短、以及将其输入端的电流镜像；

取样单元400具有第一连接端、第二连接端、反馈输出端，其第一连接端与镜像转换单元300的输出端连接，第二连接端与地线连接，反馈输出端与压差放大单元100的反馈输入端连接；取样单元400用于从输出电压中取样并输出至压差放大单元100；

第一反馈单元500，其连接在镜像放大单元200的反馈输出端与镜像放大单元200的输入端之间，用于矫正第二供电电压VDD2波动带来的误差；

第二反馈单元600，其输入端与镜像转换单元300的第一反馈输出端连接，输出端与镜像放大单元200的输入端连接，第二反馈单元600用于提高输出电压的稳定性。

在介绍本发明实施例的高稳定性低压差线性稳压器之前，首先对传统的低压差线性稳压器进行一个简单的介绍。

图2所示为传统的低压差线性稳压器的典型电路，图2中P101、P102、P103、M102是P沟道MOS管，N101、N102、M101、M_device是N沟道MOS管，图中规则是：N沟道MOS管的在图中的下侧为源极、上侧为漏极，P沟道MOS管的在图中的下侧为漏极、上侧为源极。图1可参考图2的规则。不考虑小信号和负载变化，理想情况下：

Vout1＝Vref1*(R101+R102)/R102

其中Vout1是低压差线性稳压器的输出电压，R101，R102是分压电阻，Vref1是基准输入电压。

由于负载电流会发生不确定的变化，所以输出电压Vout1的值并不能保证一直都是理想值，所以传统低压差线性稳压器会采用负反馈电路，通过负反馈电路中的MOS管M101、M102、P101将电流负反馈的到MOS管N101的栅级。形成负反馈之后，当负载电流突然增大时，反馈的电流也会增大，MOS管N101的栅级电压就会增大，进而，MOS管N101栅级电压镜像到N102时，MOS管M_device的Vgs也会增大，随着电流负载的增大驱动力也增加，从而维持Vout1不变；反之亦然。

但是这种电路结构的反馈速度比较慢，需要通过MOS管M101、M102、P101、N101、N102进行多次电流镜像才能最终完成反馈过程。更严重的问题是如果供电电压VDD102发生变化时，由于反馈回路只作用在VDD101的电压域内，Vout1将无法得到充分的修正，进而输出稳定性差的问题。

此外，现阶段的低压差线性稳压器应用的消费类电子产品都是数模混合的电子系统，系统一般对LDO的输出电压和电流需要有严格的控制。为了监控LDO的输出，一般会将在MOS管M_device旁再加上一个电流镜支路用于电流检测，但是用于电流检测的镜像支路本身相当于增加低压差线性稳压器的负载，最终会使得检测到的电流值与净消耗值产生偏差。

下面参考图1、图3介绍本发明实施例的高稳定性低压差线性稳压器。

压差放大单元100和镜像放大单元200是工作在第一供电电压VDD1的电压域下。

压差放大单元100的基准电压端用于连接基准电压Vref，反馈输入端用于连接取样单元400的反馈输出端传输的反馈信号Vb，压差放大单元100可以将反馈信号和基准电压Vref之间的压差进行放大。

镜像放大单元200的输入端与压差放大单元100的输出端连接，可以将压差放大单元100输出端的电流信号进行镜像和放大之后输出。镜像放大单元200的输入端和反馈输出端之间连接了第一反馈单元500。镜像放大单元200的反馈输入端与镜像转换单元300的第二反馈输出端连接之后，可以将镜像转换单元300第二反馈输出端输出的反馈电流信号到镜像放大单元200的反馈输入端，进而通过镜像放大单元200形成对第一反馈单元500的控制，最终通过第一反馈单元500调节镜像放大单元200的输入信号。

镜像转换单元300的第一供电电压端与第一供电电压VDD1连接，第二供电电压端与第二供电电压VDD2连接，镜像转换单元300通过虚短的方式将本发明实施例的高稳定性低压差线性稳压器的反馈电流从第二供电电压VDD2的电压域转换到了第一供电电压VDD1的电压域，进而可以有效的矫正第二供电电压VDD2产生的误差，并增加了电源抑制比。同时，镜像转换单元300可以通过镜像电路结构将反馈电流从镜像转换单元300的输入端镜像输入到镜像放大单元200的反馈输入端，形成反馈回路。

第二反馈单元600是连接在镜像放大单元200的输入端与镜像转换单元300的第一反馈输出端之间，构建了一条快速的反馈回路，在镜像转换单元300的输出出现波动时，直接便会反馈到镜像放大单元200的输入端进行。弥补了第一反馈单元500调节机制的缺陷，使得本发明实施例的高稳定性低压差线性稳压器的反应速度和稳定性更佳。

根据本发明实施例的高稳定性低压差线性稳压器，通过压差放大单元100可以将基准电压和取样单元400反馈的电压信号进行比较和放大；通过镜像放大单元200可以将压差放大单元100输出的电流进行镜像和放大，进而可以控制镜像转换单元300工作；通过镜像转换单元300可以将第一供电电压VDD1和第二供电电压VDD2虚短，使得第二供电电压VDD2发生变化时，也能够通过第一反馈单元500进行反馈，进而可以矫正第二供电电压VDD2产生的误差，增加了电源抑制比。通过取样单元400可以直接将输出电压反馈到压差放大单元100，进而实现调节输出电压的目的。通过第二反馈单元600将镜像转换单元300的反馈信号输出到镜像放大单元200输入端，减少了反馈的中间环节，提供了快速反馈的基础。

在本发明的一些实施例中，参考图1，压差放大单元100包括：第一N沟道MOS管N1、第二N沟道MOS管N2、第一P沟道MOS管P1、第二P沟道MOS管P2、第一电流源I1。第一N沟道MOS管N1，其源极与地线连接，栅极与漏极连接；第二N沟道MOS管N2，其源极与地线连接，栅极与所述第一N沟道MOS管N1的栅极连接，漏极用作压差放大单元100的输出端；第一P沟道MOS管P1，其漏极与第一N沟道MOS管N1的漏极连接，栅极与取样单元400的反馈输出端连接；第二P沟道MOS管P2，其漏极与第二N沟道MOS管N2的漏极连接，栅极用作压差放大单元100的基准电压端，源极与第一P沟道MOS管P1的源极连接；第一电流源I1，其一端与第二P沟道MOS管P2的源极连接，另一端用于连接第一供电电压VDD1。

压差放大单元100采用共源镜像放大电路，让第二P沟道MOS管P2的栅极连接基准电压Vref，第一P沟道MOS管P1的栅极连接取样单元400输出的反馈信号之后，可以实现镜像放大，进而可以改变镜像放大单元200的输入信号。压差放大单元100也可以采用运算放大器作为核心部件的电路。

在本发明的一些实施例中，参考图1，镜像放大单元200包括：第三N沟道MOS管N3、第四N沟道MOS管N4、第五N沟道MOS管N5、第六N沟道MOS管N6、第三P沟道MOS管P3、第四P沟道MOS管P4、第二电流源I2。第三N沟道MOS管N3，其栅极分别与压差放大单元100的输出端、第二反馈单元600的输出端连接，源极与地线连接；第四N沟道MOS管N4，其栅极与第三N沟道MOS管N3的漏极连接，漏极与第三N沟道MOS管N3的栅极之间连接有第一反馈单元500；第五N沟道MOS管N5，其源极与地线连接，漏极与第四N沟道MOS管N4的源极连接，栅极与镜像转换单元300的第二反馈输出端连接；第三P沟道MOS管P3，其漏极与第四N沟道MOS管N4的漏极连接，其栅极与漏极连接，其源极用于连接第一供电电压VDD1；第四P沟道MOS管P4，其栅极与第三P沟道MOS管P3的栅极连接，其源极与第三P沟道MOS管P3的源极连接；第六N沟道MOS管N6，其栅极分别与漏极、镜像放大单元200的输入端连接，漏极与第四P沟道MOS管P4的漏极连接，其源极与取样单元400的第一连接端连接；第二电流源I2，其一端与第三N沟道MOS管N3的漏极连接，另一端用于连接第一供电电压VDD1。

当第三N沟道MOS管N3的栅极电信号出现变化时，便会改变第六N沟道MOS管N6的输出，即改变图1中的ndrive电压。

参考图1，镜像转换单元300包括：第七N沟道MOS管N7、第八N沟道MOS管N8、第九N沟道MOS管N9、第十N沟道MOS管N10、第十一N沟道MOS管N11、第五P沟道MOS管P5、第六P沟道MOS管P6、运放单元U1、第三电流源I3。第七N沟道MOS管N7，其栅极与镜像放大单元200的输出端连接，源极与取样单元400的第一连接端连接，漏极用于连接第二供电电压VDD2；第八N沟道MOS管N8，其栅极与第七N沟道MOS管N7的栅极连接，漏极与第七N沟道MOS管N7的漏极连接，其源极与取样单元400的第一连接端之间连接有第一反馈电阻，源极还与第二反馈单元600的输入端连接；运放单元U1，其负输入端与第八N沟道MOS管N8的漏极连接；第五P沟道MOS管P5，其栅极与运放单元U1的输出端连接，漏极与运放单元U1的正输入端连接，源极用于连接第一供电电压VDD1；第九N沟道MOS管N9，其栅极与第八N沟道MOS管N8的栅极连接，漏极与第五P沟道MOS管P5的漏极连接，源极与取样单元400的第一连接端连接；第六P沟道MOS管P6，其栅极与第五P沟道MOS管P5的栅极连接，源极用于连接第一供电电压VDD1；第十N沟道MOS管N10，其漏极与第六P沟道MOS管P6的漏极连接，栅极与源极连接，源极与地线连接；第十一N沟道MOS管N11，其栅极与第十N沟道MOS管N10的栅极连接，源极与地线连接，漏极与镜像放大单元200的反馈输入端连接；第三电流源I3，其一端与第十一N沟道MOS管N11的漏极连接，另一端用于连接第一供电电压VDD1。

运放单元U1的正输入端和负输入端是处于虚短状态，进而可以将第二供电电压VDD2虚短到第九N沟道MOS管N9的漏级，而第九N沟道MOS管N9的栅级由ndrive电压控制，这样就可以成比例的将第七N沟道MOS管N7的电流镜像到第五P沟道MOS管P5和第九N沟道MOS管P9组成的镜像电流支路，该镜像支路电流的大小与第五P沟道MOS管P5和第九N沟道MOS管N9的宽长比成比例。而第五P沟道MOS管P5的源级是连接在第一供电电压VDD1的，这样就完成了第二供电电压VDD2的电压域到第一供电电压VDD1的电压域的转换。最终，反馈电流通过第五P沟道MOS管P5、第六P沟道MOS管P6、第十N沟道MOS管N10、第十一N沟道MOS管N11到达第五N沟道MOS管N5的栅极，最终通过控制第五N沟道MOS管N5的栅极电压达到控制第一反馈单元500的目的。

镜像放大单元200、镜像转换单元300、第一反馈单元500组成的电路结构，实现了电流反馈从第二供电电压VDD2电压域到第一供电电压VDD1电压域的转换，当第二供电电压VDD2电压域发生变化时，由第一反馈单元500和第一反馈单元500构成了电流反馈电路结构可以有效的矫正第二供电电压VDD2电压域产生的误差，增加电源抑制比。

在本发明的一些实施例中，第三电流源I3采用可变电流源。参考图3，采用可变电流源可以增加对电流负载的使用范围，增大本发明实施例的高稳定性低压差线性稳压器的适用性。在本发明的一些实施例中，可变电流源采用多个电流源并联的结构，通过控制接通或断开来控制电流源并联的个数，便可以实现对电流源输出能力的控制。

在本发明的一些实施例中，取样单元400包括依次连接在镜像转换单元300输出端与地线之间的第一取样电阻R1、第二取样电阻R2；第一取样电阻R1和第二取样电阻R2的公共连接端与压差放大单元100的反馈输入端连接。取样单元400采用的是分压采样的方式，通过调整第一取样电阻R1和第二取样电阻R2阻值的比值便可以获取想要的电压值。

在本发明的一些实施例中，第一取样电阻R1和/或第二取样电阻R2采用可调电阻。本发明实施例的高稳定性低压差线性稳压器的输出电压在理想状态下的表达式为：

Vout＝Vref*(R1+R2)/R2

Vout是输出电压，Vref是基准电压。基准电压通常在给定之后便不会改变，调节第一取样电阻R1和/或第二取样电阻R2的阻值，便可以调节第一取样电阻R1和第二取样电阻R2阻值的比值，从而达到调节输出的目的。

在本发明的一些实施例中，参考图1，第一反馈单元500包括：第七P沟道MOS管P7，其栅极与镜像放大单元200的反馈输出端连接，漏极与镜像放大单元200的输入端连接；第四电流源I4，其一端与第七P沟道MOS管P7的源极连接，另一端用于连接第一供电电压VDD1。第一反馈单元500的工作状态受第五N沟道MOS管N5的控制，在第五N沟道MOS管N5的控制线，实现对第三N沟道MOS管N3栅极电压的控制。

在本发明的一些实施例中，参考图1，第二反馈单元600包括连接在镜像放大单元200的输入端与镜像转换单元300的第一反馈输出端之间的第一反馈电容C1。第二反馈单元600不仅引入了高速反馈机制，可以快速的反馈负载变换带来的误差，同时在增加了第一反馈电容C1后，使主级点与次极点之间相位余度更宽，增加了本发明实施例的高稳定性低压差线性稳压器。

在本发明的一些实施例中，上述高稳定性低压差线性稳压器还包括镜像采集电路700，镜像采集电路700用于通过镜像电路结构采集镜像转换单元300的输出电流。参考图1，由于运放单元U1隔离第一供电电压VDD1和第二供电电压VDD2，所以理论上镜像电流支路可以无限增加，而不会想传统低压差线性稳压器一样影响到第二供电电压VDD2的稳定，这样便可以实际测得非常精准的电流负载大小。

在本发明的一些实施例中，参考图1，镜像采集电路700包括：第八P沟道MOS管P8，其栅极与第六P沟道MOS管P6的栅极连接，源极用于连接第一供电电压VDD1；输出采样电阻，其一端与第八P沟道MOS管P8的漏极连接，另一端与地线连接；第八P沟道MOS管P8的漏极便可以采样镜像电流。采样电压Vadc就是由该镜像电流通过输出采样电阻Radc转换而来的镜像电压，其数值可以通过片外的控制器进行测量和监控。

最后，结合图4、图5，来说明在本发明的一些实施例中，上述高稳定性低压差线性稳压器的实际仿真效果。

图4显示的是小电流负载情况下增加容性负载从1uF减少到1pF的相位裕度，图5是在大电流负载情况下增加容性负载从1uF减少到1pF的相位裕度。从图4、图5可以看出大部分的应用情形下反馈回路是相当稳定的，绝大部分情况下相位裕度都大于60度，具有极佳的稳定性。即使在最坏的情况下，即大电流负载情况下增加1uF容性负载的情形，本发明的高稳定性低压差线性稳压器依然有45度左右的相位裕度。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管上述结合附图对本发明实施例作了详细说明，但是本发明不限于上述实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种高稳定性低压差线性稳压器，其特征在于，包括：

压差放大单元(100)，其具有用于连接地线的接地端、用于连接第一供电电压的供电电压端、基准电压端、反馈输入端、输出端；所述压差放大单元(100)用于放大所述基准电压端和反馈输入端之间的压差；

镜像放大单元(200)，其具有与所述压差放大单元(100)输出端连接的输入端、与所述地线连接的接地端、与所述第一供电电压连接的供电电压端、输出端、反馈输入端、反馈输出端；所述镜像放大单元(200)用于将其输入端的电流镜像放大；

镜像转换单元(300)，其具有与所述镜像放大单元(200)输出端连接的输入端、与所述第一供电电压连接的第一供电电压端、用于连接第二供电电压的第二供电电压端、与地线连接的接地端、用于提供输出电压的输出端、第一反馈输出端、与所述镜像放大单元(200)的反馈输入端连接的第二反馈输出端；所述镜像转换单元(300)用于将所述第二供电电压和所述第一供电电压虚短、以及将其输入端的电流镜像；

取样单元(400)，其具有第一连接端、第二连接端、反馈输出端，其第一连接端与所述镜像转换单元(300)的输出端连接，第二连接端与所述地线连接，反馈输出端与所述压差放大单元(100)的反馈输入端连接；所述取样单元(400)用于从所述输出电压中取样并输出至所述压差放大单元(100)；

第一反馈单元(500)，其连接在所述镜像放大单元(200)的反馈输出端与所述镜像放大单元(200)的输入端之间，用于矫正所述第二供电电压波动带来的误差；

第二反馈单元(600)，其输入端与所述镜像转换单元(300)的第一反馈输出端连接，输出端与所述镜像放大单元(200)的输入端连接，所述第二反馈单元(600)用于提高所述输出电压的稳定性。

2.根据权利要求1所述的高稳定性低压差线性稳压器，其特征在于，所述压差放大单元(100)包括：

第一N沟道MOS管，其源极与所述地线连接，栅极与漏极连接；

第二N沟道MOS管，其源极与所述地线连接，栅极与所述第一N沟道MOS管的栅极连接，漏极用作所述压差放大单元(100)的输出端；

第一P沟道MOS管，其漏极与所述第一N沟道MOS管的漏极连接，栅极与所述取样单元(400)的反馈输出端连接；

第二P沟道MOS管，其漏极与所述第二N沟道MOS管的漏极连接，栅极用作所述压差放大单元(100)的基准电压端，源极与所述第一P沟道MOS管的源极连接；

第一电流源，其一端与所述第二P沟道MOS管的源极连接，另一端用于连接所述第一供电电压。

3.根据权利要求1所述的高稳定性低压差线性稳压器，其特征在于，所述镜像放大单元(200)包括：

第三N沟道MOS管，其栅极分别与所述压差放大单元(100)的输出端、第二反馈单元(600)的输出端连接，源极与所述地线连接；

第四N沟道MOS管，其栅极与所述第三N沟道MOS管的漏极连接，漏极与所述第三N沟道MOS管的栅极之间连接有所述第一反馈单元(500)；

第五N沟道MOS管，其源极与所述地线连接，漏极与所述第四N沟道MOS管的源极连接，栅极与所述镜像转换单元(300)的第二反馈输出端连接；

第三P沟道MOS管，其漏极与所述第四N沟道MOS管的漏极连接，其栅极与漏极连接，其源极用于连接所述第一供电电压；

第四P沟道MOS管，其栅极与所述第三P沟道MOS管的栅极连接，其源极与所述第三P沟道MOS管的源极连接；

第六N沟道MOS管，其栅极分别与漏极、所述镜像放大单元(200)的输入端连接，漏极与所述第四P沟道MOS管的漏极连接，其源极与所述取样单元(400)的第一连接端连接；

第二电流源，其一端与所述第三N沟道MOS管的漏极连接，另一端用于连接所述第一供电电压。

4.根据权利要求1所述的高稳定性低压差线性稳压器，其特征在于，所述镜像转换单元(300)包括：

第七N沟道MOS管，其栅极与所述镜像放大单元(200)的输出端连接，源极与所述取样单元(400)的第一连接端连接，漏极用于连接所述第二供电电压；

第八N沟道MOS管，其栅极与所述第七N沟道MOS管的栅极连接，漏极与所述第七N沟道MOS管的漏极连接，其源极与所述取样单元(400)的第一连接端之间连接有第一反馈电阻，源极还与所述第二反馈单元(600)的输入端连接；

运放单元，其负输入端与所述第八N沟道MOS管的漏极连接；

第五P沟道MOS管，其栅极与所述运放单元的输出端连接，漏极与所述运放单元的正输入端连接，源极用于连接所述第一供电电压；

第九N沟道MOS管，其栅极与所述第八N沟道MOS管的栅极连接，漏极与所述第五P沟道MOS管的漏极连接，源极与所述取样单元(400)的第一连接端连接；

第六P沟道MOS管，其栅极与所述第五P沟道MOS管的栅极连接，源极用于连接所述第一供电电压；

第十N沟道MOS管，其漏极与所述第六P沟道MOS管的漏极连接，栅极与源极连接，源极与所述地线连接；

第十一N沟道MOS管，其栅极与所述第十N沟道MOS管的栅极连接，源极与所述地线连接，漏极与所述镜像放大单元(200)的反馈输入端连接；

第三电流源，其一端与所述第十一N沟道MOS管的漏极连接，另一端用于连接所述第一供电电压。

5.根据权利要求4所述的高稳定性低压差线性稳压器，其特征在于，所述第三电流源采用可变电流源。

6.根据权利要求1所述的高稳定性低压差线性稳压器，其特征在于，所述取样单元(400)包括依次连接在所述镜像转换单元(300)输出端与所述地线之间的第一取样电阻、第二取样电阻；所述第一取样电阻和第二取样电阻的公共连接端与所述压差放大单元(100)的反馈输入端连接。

7.根据权利要求6所述的高稳定性低压差线性稳压器，其特征在于，所述第一取样电阻和/或第二取样电阻采用可调电阻。

8.根据权利要求1所述的高稳定性低压差线性稳压器，其特征在于，所述第一反馈单元(500)包括：

第七P沟道MOS管，其栅极与所述镜像放大单元(200)的反馈输出端连接，漏极与所述镜像放大单元(200)的输入端连接；

第四电流源，其一端与所述第七P沟道MOS管的源极连接，另一端用于连接第一供电电压。

9.根据权利要求1所述的高稳定性低压差线性稳压器，其特征在于，所述第二反馈单元(600)包括连接在所述镜像放大单元(200)的输入端与所述镜像转换单元(300)的第一反馈输出端之间的第一反馈电容。

10.根据权利要求1所述的高稳定性低压差线性稳压器，其特征在于，还包括镜像采集电路(700)，所述镜像采集电路(700)用于通过镜像电路结构采集所述镜像转换单元(300)的输出电流。

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