CN112346508A - 线性稳压器及电子设备 - Google Patents

Abstract

本申请公开一种线性稳压器及一种电子设备，所述线性稳压器包括：误差放大模块、输出模块和瞬态响应增强模块；所述误差放大模块，包括一级放大单元和二级放大单元，所述一级放大单元用于对采样电压和参考电压进行误差放大并输出一级放大信号，所述二级放大单元用于对所述一级放大信号进行放大并输出二级放大信号至所述输出模块；所述输出模块用于在所述二级放大信号的控制下输出稳压信号，并向所述误差放大模块反馈基于所述稳压信号的采样电压；所述瞬态响应模块用于根据所述一级放大信号的变化向所述误差放大模块内部的密勒补偿节点、所述误差放大模块的输出端或者稳压信号输出端中的至少一个施加调整信号，以提高所述稳压信号的瞬态响应能力。

Description

线性稳压器及电子设备

技术领域

本申请涉及集成电路技术领域，具体涉及一种线性稳压器及电子设备。

背景技术

低压差线性稳压器(LDO，low dropout regulator)由于成本低、噪声小、电源抑制比(PSR)性能高、外围器件少等优点，在便携式电子产品中得到了越来越广泛的应用。同时随着半导体制造工艺的进步，电路集成度也不断提高，集成电路功耗逐渐增大，LDO的负载端瞬态切换频率提高，对LDO的负载瞬态响应要求也更高。

并且，随着便携式应用场景越来越复杂，不仅对低压差线性稳压器LDO瞬态响应能力要求较高，同时也要求其具有较低的静态功耗，以便能够大大提高产品的待机时间。目前的低压差线性稳压器LDO往往需要通过较为复杂的电路来提高瞬态响应能力，往往会导致静态功耗提高，无法满足低功耗要求。

发明内容

鉴于此，本申请提供一种线性稳压器。

本申请提供的一种线性稳压器，包括：误差放大模块、输出模块和瞬态响应增强模块；所述误差放大模块，包括一级放大单元和二级放大单元，所述一级放大单元用于对采样电压和参考电压进行误差放大并输出一级放大信号，所述二级放大单元用于对所述一级放大信号进行放大并输出二级放大信号至所述输出模块；所述输出模块用于在所述二级放大信号的控制下输出稳压信号，并向所述误差放大模块反馈所述稳压信号的采样电压；所述瞬态响应模块连接至所述一级放大单元的输出端，用于根据所述一级放大信号的变化向所述误差放大模块内部的密勒补偿节点、所述误差放大模块的输出端或者稳压信号输出端中的至少一个施加调整信号，以提高所述稳压信号的瞬态响应能力。

可选的，所述一级放大信号的输出端与所述二级放大信号的输出端之间连接有密勒补偿单元，所述密勒补偿节点位于所述密勒补偿单元内。

可选的，所述瞬态响应模块包括：第一响应单元，所述第一响应单元的一端连接至所述一级放大信号的输出端，另一端连接至所述密勒补偿单元的密勒补偿节点之间；所述第一响应单元用于在所述一级放大信号大于第一阈值时，将所述密勒补偿节点与工作电源之间导通，向所述密勒补偿节点施加第一调整信号，使得所述密勒补偿节点的电压与所述一级放大信号同向变化。

可选的，所述瞬态响应模块包括：第二响应单元，所述第二响应单元一端连接至所述一级放大信号的输出端，另一端连接至所述二级放大信号的输出端，用于在所述一级放大信号大于第二阈值时导通，将所述二级放大信号的输出端与地端之间导通，向所述二级放大信号的输出端施加第二调整信号，将所述二级放大信号拉低。

可选的，所述瞬态响应模块包括第三响应单元，所述第三响应单元一端连接至所述一级放大信号的输出端，另一端连接至所述稳压信号的输出端，用于向稳压信号的输出端施加随所述一级放大信号变化的第三调整信号，使得所述稳压信号随所述一级放大信号同向变化。

可选的，所述瞬态响应模块包括第四响应单元，所述第四响应单元一端连接至所述一级放大信号的输出端，另一端连接至所述稳压信号的输出端，用于在所述一级放大信号小于第三阈值时，将所述稳压信号的输出端与地端之间导通，向所述稳压信号的输出端施加第四调整信号，将所述稳压信号下拉。

可选的，所述瞬态响应模块包括第五响应单元，所述第五响应单元一端连接至所述一级放大信号的输出端，另一端连接至所述二级放大信号的输出端，用于在所述一级放大信号小于第四阈值时，将所述二级放大信号的输出端与地端之间断开，降低所述第五响应单元对所述二级放大信号的下拉能力。

可选的，所述第一响应单元包括：第一调整子单元，串联于所述线性稳压器的工作电源与所述密勒补偿节点之间；所述第一调整子单元包括PMOS晶体管MP6和NMOS晶体管MN9，所述PMOS晶体管MP6的栅极连接至第一控制端，所述NMOS晶体管MN9的栅极连接至第二偏置电压，所述第一控制端的信号随所述一级放大信号变大而减小。

可选的，所述第一响应单元还包括第一控制子单元，所述第一控制子单元包括串联于所述线性稳压器的工作电源与地之间的PMOS晶体管MP5和NMOS晶体管MN6；所述PMOS晶体管MP5的源极连接至所述工作电源，漏极连接至所述NMOS晶体管MN6的漏极以及所述第一控制端，栅极连接至一级放大信号输出端；所述NMOS晶体管MN6的源极接地，栅极连接至第一偏置电压；所述第一响应单元还包括偏置子单元，所述偏置子单元包括串联于工作电源与地之间的PMOS晶体管MP4和NMOS晶体管MN5，PMOS晶体管MP4的源极连接至干工作电源，漏极连接至NMOS晶体管MN5的漏极，且PMOS晶体管MP4的栅极与漏极连接，并共同作为第二偏置电压输出端；NMOS晶体管MN5的源极接地，栅极连接至第一偏置电压。

可选的，所述第二响应单元包括第二调整子单元，所述第二调整子单元包括NMOS晶体管MN8、NMOS晶体管MN7和第一反相器，所述NMOS晶体管MN8的栅极连接至第一偏置电压，NMOS晶体管MN8的漏极连接至二级放大信号输出端，漏极连接至所述NMOS晶体管MN7的漏极，所述NMOS晶体管MN7的源极接地，所述第一反相器的输入端连接至第二控制端，输出端连接至所述NMOS晶体管MN7的栅极，所述第二控制端的电压随所述一级放大信号变大而减小。

可选的，所述第二响应单元还包括第二控制子单元，所述第二控制子单元包括串联于所述线性稳压器的工作电源与地端之间的PMOS晶体管MP5和NMOS晶体管MN6；所述PMOS晶体管MP5的源极连接至所述工作电源，漏极连接至所述NMOS晶体管MN6的漏极，栅极连接至一级放大信号输出端；所述NMOS晶体管MN6的源极接地，栅极连接至第一偏置电压；所述PMOS晶体管MP5的漏极连接至所述第二控制端。

可选的，所述第三响应单元包括：PMOS晶体管MP7、NMOS晶体管MN10、NMOS晶体管MN11；所述PMOS晶体管MP7的源极连接至工作电源，漏极连接至所述NMOS晶体管MN10的漏极，栅极连接至所述一级放大信号的输出端；所述NMOS晶体管MN10的源极接地；所述NMOS晶体管MN11与所述NMOS晶体管MN10镜像连接，NMOS晶体管MN10的漏极连接至稳压信号的输出端。

可选的，所述第四响应单元包括第四调整子单元，所述第四调整子单元包括NMOS晶体管MN15和NMOS晶体管MN13；所述NMOS晶体管MN15的漏极连接至稳压信号的输出端，源极连接至所述NMOS晶体管MN13的漏极，栅极连接至第一偏置电压；所述NMOS晶体管MN13的源极接地，栅极连接至第三控制端；所述第三控制端的电压随所述一级放大信号减小而增大。

可选的，所述第四响应单元还包括第四控制子单元，所述第四控制子单元包括：串联于所述线性稳压器的工作电源与地端之间的PMOS晶体管MP8和NMOS晶体管MN12；所述PMOS晶体管MP8的源极连接至所述工作电源，漏极连接至所述NMOS晶体管MN12的漏极，栅极连接至一级放大信号输出端；所述NMOS晶体管MP12的源极接地，栅极连接至第一偏置电压；所述PMOS晶体管MP8的漏极连接至所述第三控制端。

可选的，所述第五响应单元包括第五调整子单元，所述第五调整子单元包括：NMOS晶体管MN16、NMOS晶体管MN14和第二反相器，所述NMOS晶体管MN16的栅极连接至第一偏置电压，NMOS晶体管MN16的漏极连接至二级放大信号的输出端，源极连接至所述NMOS晶体管MN14的漏极，所述NMOS晶体管MN14的源极接地，所述第二反相器的输入端连接至第四控制端，输出端连接至所述NMOS晶体管MN14的栅极，所述第四控制端的电压随所述一级放大信号减小而增大。

可选的，所述第五响应单元还包括第五控制子单元，所述第五控制子单元包括：串联于所述线性稳压器的工作电源与地端之间的PMOS晶体管MP8和NMOS晶体管MN12；所述PMOS晶体管MP8的源极连接至所述工作电源，漏极连接至所述NMOS晶体管MN12的漏极，栅极连接至一级放大信号输出端；所述NMOS晶体管MP12的源极接地，栅极连接至第一偏置电压；所述PMOS晶体管MP8的漏极连接至所述第四控制端。

本申请还提供的一种电子设备，包括上述任一项所述的线性稳压器。

本申请上述线性稳压器，具有两级放大单元，所述瞬态响应模块能够根据一级放大信号的变化而输出相应的调整信号，以进一步提高瞬态调整能力。整个瞬态增强调整过程，均由一级放大信号的变化控制，无需再额外增加检测稳压信号变化的电路，从而可以采用较为简单的电路结构实现瞬态响应能力的提高，从而降低整个电路的静态功耗。

附图说明

为了更清楚地说明本申请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的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，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是本申请一实施例的线性稳压器的结构示意图；

图2是本申请一实施例的线性稳压器中的误差放大模块和输出模块的结构示意图；

图3是本申请一实施例的线性稳压器中的瞬态响应模块的结构示意图；

图4是本申请另一实施例的线性稳压器中的瞬态响应模块的结构示意图。

具体实施方式

如背景技术中所述，现有的线性稳压器通常需要采用较为复杂的电路提高瞬态响应能力，负载电路的元件数量较多，导致静态功耗提高。

为解决上述问题，发明人提出一种新的线性稳压器结构，采用简单的电路提高瞬态响应能力，实现结构简单，静态功耗较低。

下面结合附图，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，而非全部实施例。基于本申请中的实施例，本领域技术人员在没有作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。在不冲突的情况下，下述各个实施例及其技术特征可以相互组合。

请参考图1，为本发明一实施例的线性稳压器的结构示意图。

所述线性稳压器包括误差放大模块110、输出模块130和瞬态响应增强模块120。

所述误差放大模块110用于对采样电压VFB和参考电压VREF进行误差放大并输出放大信号，具体地包括一级放大单元111和二级放大单元112，所述一级放大单元111用于对采样电压VFB和参考电压VREF进行误差放大并输出一级放大信号A1，所述二级放大单元112用于对所述一级放大信号A1进行放大，并输出二级放大信号PGATE至所述输出模块130。所述输出模块130用于在所述二级放大信号PGATE的控制下输出稳压信号VOUT，并向所述误差放大模块110反馈基于所述稳压信号VOUT的采样电压VFB；所述瞬态响应模块120连接至所述一级放大单元111的一级放大信号A1的输出端，用于根据所述一级放大信号A1的变化向所述误差放大模块110内部的密勒补偿节点、误差放大模块110的输出端或者稳压信号VOUT的输出端中的至少一个施加调整信号，以提高所述线性稳压器对所述稳压信号VOUT的瞬态响应能力。

所述第一放大单元111可以包括误差放大器，用于进行误差放大，所述第二放大单元112为增益放大器，用于对一级放大信号A1进行增益放大后输出二级放大信号PGATE，使得二级放大信号PGATE足够驱动所述输出模块130以输出稳压信号VOUT。

该实施例中，所述输出模块130包括调整晶体管MP、电阻R2和电阻R1。调整晶体管MP为PMOS晶体管，源极连接至线性稳压器的工作电源VDD，漏极分别通过串联的电阻R2和电阻R1接地，栅极连接至所述第二放大单元112的输出端，用于接收所述二级放大信号PGATE。所述电阻R2和电阻R1的连接端用于输出采样电压VFB。

所述稳压信号VOUT用于向负载提供驱动电压，当负载大小瞬间发生较大变化时，稳压信号VOUT会发生突变，通过所述采样电压VFB反馈至所述误差放大模块110对输出的二级放大信号PGATE进行负反馈调整，使得稳压信号VOUT重新恢复至固定值。稳压信号VOUT恢复至稳定的固定值的速率越快，所述线性稳压器的瞬态响应能力越高。

所述瞬态响应模块120根据所述一级放大单元111的输出端的一级放大信号A1的变化，输出相应的调整信号，以提高VOUT恢复的速率，从而提高电路的瞬态响应能力。由于所述稳压信号VOUT的大小受到二级放大信号PGATE的控制，而二级放大信号PGATE又由所述一级放大信号A1决定，且二级放大信号PGATE的稳定输出受到误差放大模块110内部的密勒补偿节点形成稳定电压的速率影响。因此，所述瞬态响应模块120可以向所述误差放大模块110内部的密勒补偿节点、二级放大信号PGATE的输出端(即误差放大模块110的输出端)或者稳压信号VOUT的输出端中的任意一个或多个端点施加调整信号，以增大被施加调整信号的端点处的信号变化速率，从而使得稳压信号VOUT尽快恢复至稳定值。所述调整信号可以是电压信号，也可以是电流信号。

由于一级放大信号A1跟随稳压信号VOUT的采样信号VFB变化，因此，当一级放大信号A1发生变化时，必然是稳压信号VOUT发生了波动。直接跟随所述一级放大信号A1的变化，输出相应的调整信号，无需判断是否需要进行瞬态响应调整，从而可以简化瞬态响应模块的电路结构，直接由所述一级放大信号A1控制，输出相应的调整信号，以提高瞬态响应能力。所述瞬态调整模块120的结构简单，有利于减低电路的静态功耗。

请参考图2，为本发明一实施方式的线性稳压器的局部结构示意图。图2中仅示出了误差放大模块110和输出模块130。

所述误差放大模块110包括第一放大单元111和第二放大单元112。

所述第一放大单元111包括一对输入对管和电流镜组成，所述输入对管包括NMOS晶体管MN1和NMOS晶体管MN2；所述电流镜包括：镜像连接的PMOS晶体管MP1和PMOS晶体管MP2，MP1和MP2的源极连接至线性稳压器的工作电源VDD，MP1的漏极连接至MN1的漏极，MP2的漏极连接至MN2的漏极，NMOS晶体管MN1的栅极用于输入参考电压VREF，NMOS晶体管MN2的栅极用于输入采样电压VFB，NMOS晶体管MN2的漏极作为第一放大单元111的输出端，用于输出一级放大信号A1。

所述第一放大单元111还包括NMOS晶体管MN3，MN3的漏极连接至所述MN2和MN1的源极，MN3的源极接地，栅极用于连接至第一偏置电压VBN。所述NMOS晶体管MN3作为偏置晶体管，用于向所述输入对管和电流镜提供偏置电流。

所述第二放大单元112包括PMOS晶体管MP3和NMOS晶体管MN4。PMOS晶体管MP3的源极连接至工作电源VDD，漏极连接至NMOS晶体管MN4的漏极，栅极连接至所述第一放大单元112的输出端；NMOS晶体管MN4的源极接地，栅极用于连接至所述第一偏置电压VBN，所述NMOS晶体管MN4作为偏置晶体管，用于提供偏置电流。PMOS晶体管MP3作为放大晶体管，用于对一级放大信号A1进行放大后，并从漏极输出二级放大信号PGATE。二级放大信号PGATE用于驱动所述输出模块130内的PMOS晶体管MP，以输出稳压信号VOUT。在稳定工作状态下，所述二级放大信号PGATE稳定，使得输出模块130输出的稳压信号VOUT稳定在固定值。

所述第一放大单元111与所述第二放大单元112之间进一步还设置有密勒补偿单元，用于补偿两级放大造成的零点偏移，提高所述误差放大模块110的稳定性。具体的，所述密勒补偿单元连接于所述一级放大信号A1的输出端与二级放大信号PGATE的输出端之间，包括串联的电阻R3和电容C1，电阻R3和电容C1的连接节点为密勒补偿节点B1。

请参考图3，为本发明一实施例的瞬态响应模块的结构示意图。

该实施例中，所述瞬态响应模块120包括第一响应单元和第二响应单元中的至少一个。

所述第一响应单元的一端连接至所述一级放大信号A1的输出端，另一端连接至所述密勒补偿单元的密勒补偿节点B1，用于在所述一级放大信号A1大于第一阈值时，将所述密勒补偿节点与工作电源之间导通，向所述密勒补偿节点B1施加第一调整信号，使得所述密勒补偿节点B1的电压与所述一级放大信号A1同向变化。所述第一阈值为触发所述第一响应单元向所述密勒补偿节点B1施加第一调整信号的触发阈值

具体的，该实施例中，所述第一响应单元包括：第一调整子单元121，包括串联于所述线性稳压器的工作电源VDD与所述密勒补偿节点B1之间的PMOS晶体管MP6和NMOS晶体管MN9，所述PMOS晶体管MP6的栅极连接至第一控制端CON1，所述NMOS晶体管MN9的栅极连接至第二偏置电压VC，所述第一控制端CON1的信号随所述一级放大信号A1变大而减小。

该实施例中，所述第一响应单元还包括偏置子单元1212，用于提供第二偏置电压VC。所述偏置子单元1212包括串联于VDD与地之间的PMOS晶体管MP4和NMOS晶体管MN5，MP4的源极连接至VDD，漏极连接至MN5的漏极，且栅极与漏极连接；MN5的源极接地，栅极连接至第一偏置电压VBN。NMOS晶体管MN5为偏置晶体管，用于提供偏置电压，MP4采用二级管连接方式，具有固定的压降，从而通过MP4的漏极能够提供固定的第二偏置电压VC。在其他实施例中，还可以通过其他电路方式，提供所述第二偏置电压VC。

所述第一响应单元还包括第一控制子单元1211，所述第一控制子单元1211包括串联于所述线性稳压器的工作电源VDD与地端之间的PMOS晶体管MP5和NMOS晶体管MP6；所述PMOS晶体管MP5的源极连接至所述工作电源VDD，漏极连接至所述NMOS晶体管MP6的漏极，栅极连接至一级放大信号A1输出端；所述NMOS晶体管MN6的源极接地，栅极连接至第一偏置电压VBN；所述PMOS晶体管MP5的漏极连接至所述第一控制端CON1，用于向所述第一调整子单元121输入第一控制信号。其中，MN6为偏置晶体管，用于提供偏置电流。

所述第二响应单元一端连接至所述一级放大信号A1输出端，另一端连接至所述二级放大信号PGATE输出端，用于在所述一级放大信号A1大于第二阈值后，将所述二级放大信号PGATE输出端与地端之间导通，并向所述二级放大信号PGATE输出端施加第二调整信号，将所述二级放大信号PGATE拉低。

该实施例中，所述第二响应单元包括第二调整子单元122，所述第二调整子单元122包括：NMOS晶体管MN8、NMOS晶体管MN7和第一反相器INV1，所述NMOS晶体管MN8的栅极连接至第一偏置电压VBN，NMOS晶体管MN8的漏极连接至二级放大信号PGATE输出端，漏极连接至所述NMOS晶体管MN7的漏极，所述NMOS晶体管MN7的源极接地，所述第一反相器INV1的输入端连接至第二控制端。该实施例中，所述瞬态响应模块120同时包括所述第一响应单元和第二响应单元，此时，所述第二调整子单元122的第二控制端连接至所述第一调整子单元122的第一控制端CON1，所述第一反相器INV1的输出端连接至所述NMOS晶体管MN7的栅极。

所述第二响应单元还包括第二控制子单元，由于向所述第二调整子单元122的第二控制端提供控制信号。该实施例中，所述第二响应单元复用所述第一控制子单元1211作为所述第二响应单元的第二控制子单元，通过所述第一控制子单元1211同时向所述第一调整子单元121和第二调整子单元122提供控制信号。

当线性稳压器的负载由轻载切换至重载时，稳压信号VOUT会被拉低，通过采样信号VFB反馈至误差放大模块110，使得所述以及放大信号A1变大，使得MP5的漏极输出至第一控制端CON1的信号变小，即CON1的信号随A1变大而减小。由于一级放大信号A1施加至PMOS晶体管MP5的栅极，随着A1逐渐增大，MP5电流逐渐变小，当A1大于第二阈值后，CON1信号转为低电平，通过反相器INV1输出高电平，使得MN7导通，从而所述第二调整子单元122将第二放大信号PGATE输出端与地之间导通，产生自二级放大信号PGATE输出端流出的下拉电流，从而快速将PGATE信号拉低，加速输出模块130内的PMOS晶体管MP的打开速率，使得输出信号VOUT被快速提高恢复至固定值，从而快速响应输出端的重载需求，改善负载由轻载变为重载时的瞬态响应能力。该实施例中，所述第二响应单元输出的第二调整信号为所述第二调整子单元122提供的自所述二级放大信号PGATE输出端流出经过MN8和MN7的下拉电流。

当线性稳压器的负载由轻载切换至重载时，一级放大信号A1升高，当A1值大于第一阈值时CON1下降至使得MN6导通，所述第一调整子单元121在CON1和VC的共同作用下，导通工作电源VDD与密勒补偿节点B1，产生流向节点B1的电流I1，从而拉高B1处电压，使得线性稳压器加速到达稳定工作点。

所述第一阈值为触发所述第一响应单元向所述密勒补偿节点B1施加第一调整信号的触发阈值，该实施例中，可以根据所需的第一阈值，选择具有合适参数的MP5、MP6，使得A1大于第一阈值时，MP5漏极电压能够使得MP6导通，从而向所述密勒补偿节点B1施加第一调整信号。所述第二阈值为触发所述第二响应单元向所述二级放大信号PGATE输出端施加第二调整信号的触发阈值，该实施例中，可以根据所需的第二阈值，选择具有合适参数的MP5、INV1以及MN7，使得A1大于第二阈值时，MP5漏极输出的电压信号在经过反相器INV1反相后能够使得MN7导通。可以根据瞬态响应的要求，合理设置所述第一阈值与所述第二阈值。在一些实施例中，所述第一阈值与所述第二阈值相同。

该实施例中，所述第一响应单元提供的第一调整信号为流入补偿节点B1的电流I1。设置所述第二偏置电压VC小于补偿节点B1在稳定工作时的电压信号，因此，当线性稳压器从启动达到稳定状态后，MN9断开，不再向所述补偿节点B1提供第一调整信号。所述第一响应单元用于使得所述误差放大模块110内的密勒补偿节点B1尽快到达稳定电压，加快所述误差放大器110的稳定状态的建立，进而提高所述误差放大模块110输出稳定的稳压信号VOUT的速度。

在本发明的其他实施例中，所述瞬态响应模块120还可以仅包括所述第一响应单元和第二响应单元中的其中任意一个响应单元。所述第一响应单元和第二响应单元还可以通过其他具有相同功能的电路结构实现。

上述第一响应单元和第二响应单元适用于轻载切换至重载状态下的瞬态响应增强。当负载自重载切换至轻载时，稳压信号VOUT升高，通过负反馈环路使得一级放大信号A1降低，使得CON1始终保持高电平，第二调整子单元122和第一调整子单元121均为断开状态，无法进行瞬态响应的增强调节。

为了能够改善负载自重载切换至轻载时的瞬态响应能力，本发明还提供了另一实施例。

请参考图4，为本发明一实施例的瞬态响应模块120的结构示意图。

该实施例中，所述瞬态响应模块120包括第三响应单元123、第四响应单元以及第五响应单元中的至少一个。

所述第三响应单元123的一端连接至所述一级放大信号A1输出端，另一端连接至所述稳压信号VOUT输出端，用于向稳压信号VOUT输出端施加随所述一级放大信号A1变化的第三调整信号，使得所述稳压信号VOUT随所述一级放大信号A1同向变化。

具体的，该实施例中，所述第三响应单元123包括：PMOS晶体管MP7、NMOS晶体管MN10、NMOS晶体管MN11；所述PMOS晶体管MP7的源极连接至工作电源VDD，漏极连接至所述NMOS晶体管MN10的漏极，栅极连接至所述一级放大信号A1输出端；所述NMOS晶体管MN10的源极接地；所述NMOS晶体管MN11与所述NMOS晶体管MN10镜像连接，NMOS晶体管MN10的漏极连接至稳压信号VOUT输出端。

稳定工作状态下，可以通过合理设置MP7、MN10和MN11的参数，使得MN10和MN11具有一很小的下拉电流I3，对稳压信号VOUT输出端几乎没有下拉能力。当负载由轻载切换为重载时，稳压信号VOUT被拉低，一级放大信号A1变大，MP7断开，所述第三响应单元123不工作。当负载由重载切换为轻载时，稳压信号VOUT拉高，一级放大信号A1降低，MP7电流增大，并通过MN10镜像至MN11，使得MN11在所述稳压信号VOUT输出端的下拉电流I3提高，即相当于增大了VOUT端负载，进而将稳压信号VOUT拉低，使得稳压信号VOUT更快恢复至稳定值。该实施例中，所述第三响应单元123提供的第三调整信号为所述VOUT输出端的下拉电流。

所述第四响应单元的一端连接至所述一级放大信号A1输出端，另一端连接至所述稳压信号VOUT输出端，用于在所述一级放大信号A1小于第三阈值后，将所述稳压信号VOUT输出端与地端之间导通，向稳压信号VOUT输出端施加第四调整信号，将所述稳压信号VOUT下拉。

具体的，该实施例中，所述第四响应单元包括第四调整子单元124，所述第四调整子单元124包括NMOS晶体管MN15和NMOS晶体管MN13；所述NMOS晶体管MN15的漏极连接至稳压信号VOUT输出端，源极连接至所述NMOS晶体管MN13的漏极，栅极连接至第一偏置电压VBN；所述NMOS晶体管MN13的源极接地，栅极连接至第三控制端CON2；所述第三控制端CON2的电压随所述一级放大信号A1减小而增大。

该实施例中，所述第四响应单元还包括第四控制子单元1213，所述第四控制子单元1213包括串联于所述线性稳压器的工作电源VDD与地端之间的PMOS晶体管MP8和NMOS晶体管MN12；所述PMOS晶体管MP8的源极连接至所述工作电源VDD，漏极连接至所述NMOS晶体管MN12的漏极，栅极连接至一级放大信号A1输出端；所述NMOS晶体管MP12的源极接地，栅极连接至第一偏置电压VBN；所述PMOS晶体管MP8的漏极连接至所述第三控制端CON2。

所述第五响应单元的一端连接至所述一级放大信号A1输出端，另一端连接至所述二级放大信号PGATE输出端，在所述一级放大信号A1小于第三阈值时，将所述二级放大信号输出端与地端之间断开，降低所述第五响应单元对所述二级放大信号PGATE的下拉能力将所述二级放大信号PGATE抬高。

具体的，该实施例中，所述第五响应单元包括第五调整子单元125，所述第五调整子单元125包括NMOS晶体管MN16、NMOS晶体管MN14和第二反相器INV2，所述NMOS晶体管MN16的栅极连接至第一偏置电压，NMOS晶体管MN16的漏极连接至二级放大信号PGATE输出端，源极连接至所述NMOS晶体管MN14的漏极，所述NMOS晶体管MN14的源极接地，所述第二反相器INV2的输入端连接至第四控制端，输出端连接至所述NMOS晶体管MN14的栅极，所述第四控制端的电压随所述一级放大信号A1减小而增大。该实施例中，所述瞬态响应模块120同时包括所述第五调整子单元125和所述第四调整子单元124，所述第五调整子单元125的第四控制端与所述第四调整子单元124的第三控制端CON2连接。

所述第五响应单元还包括第五控制子单元，用于向所述第五调整子单元125的第四控制端提供控制信号。该实施例中，所述第五响应单元复用所述第四控制子单元1213作为所述第五响应单元的第五控制子单元，通过所述第四控制子单元1213同时向所述第四调整子单元124和第五调整子单元125提供控制信号。

通过合理设置MP8和MN12的参数，使得在正常工作状态下，第三控制端CON2为低电平，MN13断开，第四调整子单元124不工作。当负载由轻载切换为重载时，稳压信号VOUT被拉低，一级放大信号A1变大，CON2始终为低电平，所述第四调整子单元124不工作。当负载由重载切换为轻载时，稳压信号VOUT拉高，一级放大信号A1降低，MP8电流增大，第三控制端CON2电压从低电平逐渐升高，当一级放大信号降低至第三阈值后，第三控制端CON2电压变为高电平，使得MN13导通，MN13和MN15构成的通路导通，增大稳压信号VOUT输出端的负载，在所述稳压信号VOUT输出端施加下拉电流I4，从而减少负载由重载切换至轻载时VOUT被拉高后的回落速率，使得VOUT尽快恢复至稳定值。该实施例中，所述第四响应单元提供的第四调整信号为施加至VOUT输出端的下拉电流I4。

在正常工作状态下，第三控制端CON2为低电平，经过反相器INV2反相后，INV2输出信号使得MN14导通，从而导通所述PGATE输出端与地端，向PGATE端提供下拉电流I5。当负载由轻载切换为重载时，稳压信号VOUT被拉低，一级放大信号A1变大，CON2始终为低电平，所述第五调整子单元125依旧提供下拉电流I2。当负载由重载切换为轻载时，稳压信号VOUT拉高，一级放大信号A1降低，MP8导通，MP8电流随A1降低而增大，第三控制端CON2电压从低电平逐渐升高，当一级放大信号A1降低至第四阈值后，第三控制端CON2电压升高，经过反相器INV2后变为低电平，使得MN14断开，使得MN14和MN16构成的通路断开，不再产生下拉电流I2，从而降低了对输出模块130内的PMOS晶体管MP栅极的二级放大信号PGATE的下拉能力，使得MP的电流能力迅速减弱，降低VOUT产生的过程电压。该所述例中，所述第五响应单元提供的第五调整信号为施加至二级放大信号PGATE输出端的下拉电流I2。

所述第三阈值为触发所述第四响应单元向所述稳压信号VOUT输出端施加第四调整信号的触发阈值。该实施例中，可以根据所需的第三阈值，选择具有合适参数的MP8、MN13，使得A1小于等于第三阈值时，MP8漏极输出的电压信号能够使得MN13导通。所述第四阈值为触发所述第五响应单元向所述二级放大信号PGATE输出端施加第五调整信号的触发阈值，可以根据所需的第四阈值，选择具有合适参数的MP8、INV2和MN14，使得A1小于等于第四阈值时，MP8漏极输出的电压信号经过INV2反相后能够使得MN14导通。可以根据瞬态响应的要求，合理设置所述第三阈值与所述第四阈值。在一些实施例中，所述第四阈值和第三阈值相同。

该实施例中，所述瞬态响应模块120内集成了三种响应单元，用于提高负载从重载切换为轻载时的瞬态响应能力。在其他实施例中，所述瞬态响应模块120还可以仅包括所述第三响应单元、第四响应单元以及第五响应单元中的任一个或多个响应单元。所述第三响应单元、第四响应单元以及所述第五响应单元还可以通过其他具有相同功能的电路结构实现。

在其他实施例的线性稳压器中，所述瞬态响应模块可以包括图3中的第一响应单元、第二响应单元中的至少一个响应单元用于提高线性稳压器在负载从轻载切换为重载时的瞬态响应能力，以及还包括图4中的第三响应单元、第四响应单元以及第五响应单元中的任一个或多个响应单元，以提高线性稳压器在负载从重载切换为轻载时的瞬态响应能力，使得所述线性稳压器在负载的任意切换过程中，均具有良好的瞬态响应能力。

上述实施例中的所述瞬态响应模块120根据所述误差放大模块110内的一级放大信号的变化而输出相应的调整信号，以进一步提高瞬态调整能力。整个瞬态增强调整过程，均由一级放大信号的变化控制，无需再额外增加检测稳压信号变化的电路，从而可以采用较为简单的电路结构实现瞬态响应能力的提高，避免由于瞬态响应模块的加入而导致整个电路的静态功耗大幅增加。

本发明的实施例还提供一种电子设备，包括上述实施例中所述的线性稳压器。

即，以上所述仅为本申请的实施例，并非因此限制本申请的专利范围，凡是利用本申请说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，例如各实施例之间技术特征的相互结合，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本申请的专利保护范围内。

Claims (17)

1.一种线性稳压器，其特征在于，包括：

误差放大模块、输出模块和瞬态响应增强模块；

所述误差放大模块，包括一级放大单元和二级放大单元，所述一级放大单元用于对采样电压和参考电压进行误差放大并输出一级放大信号，所述二级放大单元用于对所述一级放大信号进行放大并输出二级放大信号至所述输出模块；

所述输出模块用于在所述二级放大信号的控制下输出稳压信号，并向所述误差放大模块反馈基于所述稳压信号的采样电压；

所述瞬态响应模块连接至所述一级放大单元的输出端，用于根据所述一级放大信号的变化向所述误差放大模块内部的密勒补偿节点、所述误差放大模块的输出端或者稳压信号输出端中的至少一个施加调整信号，以提高所述稳压信号的瞬态响应能力。

2.根据权利要求1所述的线性稳压器，其特征在于，所述一级放大信号的输出端与所述二级放大信号的输出端之间连接有密勒补偿单元，所述密勒补偿节点位于所述密勒补偿单元内。

3.根据权利要求2所述的线性稳压器，其特征在于，所述瞬态响应模块包括：第一响应单元，所述第一响应单元的一端连接至所述一级放大信号的输出端，另一端连接至所述密勒补偿单元的密勒补偿节点；所述第一响应单元用于在所述一级放大信号大于第一阈值时，将所述密勒节点与工作电源之间导通，向所述密勒补偿节点施加第一调整信号，使得所述密勒补偿节点的电压与所述一级放大信号同向变化。

4.根据权利要求1所述的线性稳压器，其特征在于，所述瞬态响应模块包括：第二响应单元，所述第二响应单元的一端连接至所述一级放大信号的输出端，另一端连接至所述二级放大信号的输出端，用于在所述一级放大信号大于第二阈值时，将所述二级放大信号的输出端与地端之间导通，向所述二级放大信号的输出端施加第二调整信号，将所述二级放大信号拉低。

5.根据权利要求1所述的线性稳压器，其特征在于，所述瞬态响应模块包括第三响应单元，所述第三响应单元的一端连接至所述一级放大信号的输出端，另一端连接至所述稳压信号的输出端，用于向稳压信号的输出端施加随所述一级放大信号变化的第三调整信号，使得所述稳压信号随所述一级放大信号同向变化。

6.根据权利要求1所述的线性稳压器，其特征在于，所述瞬态响应模块包括第四响应单元，所述第四响应单元的一端连接至所述一级放大信号的输出端，另一端连接至所述稳压信号的输出端，用于在所述一级放大信号小于第三阈值时，将所述稳压信号的输出端与地端之间导通，向所述稳压信号的输出端施加第四调整信号，将所述稳压信号下拉。

7.根据权利要求1所述的线性稳压器，其特征在于，所述瞬态响应模块包括第五响应单元，所述第五响应单元的一端连接至所述一级放大信号的输出端，另一端连接至所述二级放大信号的输出端，用于在所述一级放大信号小于第四阈值时，将所述二级放大信号输出端与地端之间断开，降低所述第五响应单元对所述二级放大信号的下拉能力。

8.根据权利要求3所述的线性稳压器，其特征在于，所述第一响应单元包括：第一调整子单元，串联于所述线性稳压器的工作电源与所述密勒补偿节点之间，所述第一调整单元包括PMOS晶体管MP6和NMOS晶体管MN9，所述PMOS晶体管MP6的栅极连接至第一控制端，所述NMOS晶体管MN9的栅极连接至第二偏置电压，所述第一控制端的信号随所述一级放大信号变大而减小。

9.根据权利要求8所述的线性稳压器，其特征在于，所述第一响应单元还包括第一控制子单元，所述第一控制子单元包括串联于所述线性稳压器的工作电源与地之间的PMOS晶体管MP5和NMOS晶体管MN6；所述PMOS晶体管MP5的源极连接至所述工作电源，漏极连接至所述NMOS晶体管MN6的漏极以及所述第一控制端，栅极连接至一级放大信号输出端；所述NMOS晶体管MN6的源极接地，栅极连接至第一偏置电压；所述第一响应单元还包括偏置子单元，所述偏置子单元包括串联于工作电源与地之间的PMOS晶体管MP4和NMOS晶体管MN5，PMOS晶体管MP4的源极连接至干工作电源，漏极连接至NMOS晶体管MN5的漏极，且PMOS晶体管MP4的栅极与漏极连接，并共同作为第二偏置电压输出端；NMOS晶体管MN5的源极接地，栅极连接至第一偏置电压。

10.根据权利要求4所述的线性稳压器，其特征在于，所述第二响应单元包括第二调整子单元，所述第二调整子单元包括NMOS晶体管MN8、NMOS晶体管MN7和第一反，所述NMOS晶体管MN8的栅极连接至第一偏置电压，NMOS晶体管MN8的漏极连接至二级放大信号输出端，漏极连接至所述NMOS晶体管MN7的漏极，所述NMOS晶体管MN7的源极接地，所述第一反相器的输入端连接至第二控制端，输出端连接至所述NMOS晶体管MN7的栅极，所述第二控制端的电压随所述一级放大信号变大而减小。

11.根据权利要求10所述的线性稳压器，其特征在于，所述第二响应单元还包括第二控制子单元，所述第二控制子单元包括串联于所述线性稳压器的工作电源与地端之间的PMOS晶体管MP5和NMOS晶体管MN6；所述PMOS晶体管MP5的源极连接至所述工作电源，漏极连接至所述NMOS晶体管MN6的漏极，栅极连接至一级放大信号输出端；所述NMOS晶体管MN6的源极接地，栅极连接至第一偏置电压；所述PMOS晶体管MP5的漏极连接至所述第二控制端。

12.根据权利要求5所述的线性稳压器，其特征在于，所述第三响应单元包括：PMOS晶体管MP7、NMOS晶体管MN10、NMOS晶体管MN11；所述PMOS晶体管MP7的源极连接至工作电源，漏极连接至所述NMOS晶体管MN10的漏极，栅极连接至所述一级放大信号的输出端；所述NMOS晶体管MN10的源极接地；所述NMOS晶体管MN11与所述NMOS晶体管MN10镜像连接，NMOS晶体管MN10的漏极连接至稳压信号的输出端。

13.根据权利要求6所述的线性稳压器，其特征在于，所述第四响应单元包括第四调整子单元，所述第四调整子单元包括NMOS晶体管MN15和NMOS晶体管MN13；所述NMOS晶体管MN15的漏极连接至稳压信号的输出端，源极连接至所述NMOS晶体管MN13的漏极，栅极连接至第一偏置电压；所述NMOS晶体管MN13的源极接地，栅极连接至第三控制端；所述第三控制端的电压随所述一级放大信号减小而增大。

14.根据权利要求13所述的线性稳压器，其特征在于，所述第四响应单元还包括第四控制子单元，所述第四控制子单元包括：串联于所述线性稳压器的工作电源与地端之间的PMOS晶体管MP8和NMOS晶体管MN12；所述PMOS晶体管MP8的源极连接至所述工作电源，漏极连接至所述NMOS晶体管MN12的漏极，栅极连接至一级放大信号输出端；所述NMOS晶体管MP12的源极接地，栅极连接至第一偏置电压；所述PMOS晶体管MP8的漏极连接至所述第三控制端。

15.根据权利要求7所述的线性稳压器，其特征在于，所述第五响应单元包括第五调整子单元，所述第五调整子单元包括：NMOS晶体管MN16、NMOS晶体管MN14和第二反相器，所述NMOS晶体管MN16的栅极连接至第一偏置电压，NMOS晶体管MN16的漏极连接至二级放大信号的输出端，源极连接至所述NMOS晶体管MN14的漏极，所述NMOS晶体管MN14的源极接地，所述第二反相器的输入端连接至第四控制端，输出端连接至所述NMOS晶体管MN14的栅极，所述第四控制端的电压随所述一级放大信号减小而增大。

16.根据权利要求15所述的线性稳压器，其特征在于，所述第五响应单元还包括第五控制子单元，所述第五控制子单元包括：串联于所述线性稳压器的工作电源与地端之间的PMOS晶体管MP8和NMOS晶体管MN12；所述PMOS晶体管MP8的源极连接至所述工作电源，漏极连接至所述NMOS晶体管MN12的漏极，栅极连接至一级放大信号输出端；所述NMOS晶体管MP12的源极接地，栅极连接至第一偏置电压；所述PMOS晶体管MP8的漏极连接至所述第四控制端。

17.一种电子设备，其特征在于，包括如权利要求1至16中任一项所述的线性稳压器。

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