CN112650348A - 一种低压差线性稳压器 - Google Patents

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Chengdu Xinyi Technology Co.,Ltd.
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    • G05F1/56—Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is dc using semiconductor devices in series with the load as final control devices
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Abstract

本发明公开了一种低压差线性稳压器，包括：噪声抑制电路、误差放大器EA、输出调整电路MP1、反馈网络；其中：所述噪声抑制电路一个输入端与参考电压VREF连接，其另一个输入端与输入电源电压VIN连接，噪声抑制电路的输出端与误差放大器EA的一个输入端连接；所述误差放大器EA的另一个输入端连接反馈网络，其输出端连接输出调整电路的控制端；所述输出调整电路的输入端连接输入电源电压VIN，其输出端作为所述低压差线性稳压器的输出。与传统结构相比，本发明能加快VREF响应速度，降噪的同时不影响输出响应。

Description

一种低压差线性稳压器
技术领域
本发明涉及低压差线性稳压器领域，具体的，涉及一种低压差线性稳压器。
背景技术
随着通信通道的复杂程度不断增加，对其可靠性的需求也不断增加，人们对电信系统的要求和期望也在不断提高。这些通信系统依赖于高性能、高时钟频率和数据转换器器件，而这些器件的性能有非常依赖于系统电源轨的质量。低压差线性稳压器以其电路结构简单、占用芯片面积小以及输出纹波小等优点，被广泛应用于模拟、射频电路中的电源管理电路。表明低压差线性稳压器的一个关键参数就是其输出噪声，在实际应用中，仅仅是少量的噪声也可能对系统性能产生极大的负面影响。
传统低压差线性稳压器的主要噪声源之一就是基准电压VREF处的噪声，也就是误差放大器输出端噪声。为了减小基准电压VREF噪声，通常的做法是增加一个NR管脚。在VREF和误差放大器之间串联一个电阻RNR，并且通过NR管脚外接一个滤波电容CNR来达到过滤噪声的目的。此做法不但增加了一个管脚和一个外部器件，而且RNR和CNR在降噪的同时，较大的CNR值还会引起线性稳压器参考电压VREF有较大的延时。
发明内容
本发明的目的在于，针对上述问题，提出一种低压差线性稳压器。
一种低压差线性稳压器，包括噪声抑制电路、误差放大器EA、输出调整电路MP1、反馈网络；其中：
所述噪声抑制电路一个输入端与参考电压VREF连接，其另一个输入端与输入电源电压VIN连接，噪声抑制电路的输出端与误差放大器EA的一个输入端连接；
所述误差放大器EA的另一个输入端连接反馈网络，其输出端连接输出调整电路的控制端；
所述输出调整电路的输入端连接输入电源电压VIN，其输出端作为所述低压差线性稳压器的输出。
所述输出调整电路MP1为PMOS管，所述PMOS管栅极接误差放大器EA输出端，所述PMOS管源极和衬底接输入电压VIN，所述PMOS管漏极接反馈网络输入端。
所述低压差线性稳压器还包括输出电容COUT，所述输出电容连接反馈网络输入端。
所述反馈网络包括第一分压电阻R1和第二分压电阻R2。
所述噪声抑制电路为改进型抑制电路，所述噪声抑制电路包括：缓冲器Buffer1，其正向输入端接输入信号VREF，用于接收降噪前的带隙基准电压VREF；基准电压调节电路，其输入端连接所述缓冲器Buffer1反向输入端和输出端，用于处理基准电压VREF并生成电压可调的基准电压源VREF1；有源电阻电路，其输入端连接所述基准电压调节电路输出端，用于接收并处理基准电压调节电路输出的基准电压源VREF1，生成低噪声基准源VREF2；快速响应电路，其输入端连接所述基准电压调节电路输出端，其输出端连接有源电阻输出端，用于快速建立低噪声基准源VREF2。
本发明的有益效果：省略了传统NR降噪管脚，能够减小外接电容CNR的电容值并将其集成于芯片内部，减少了应用外围器件，提高集成度。本发明与传统结构相比，还能加快VREF的响应速度，降噪的同时不影响输出响应。
附图说明
图1为传统低压差线性稳压器结构框图。
图2为传统VREF基准电压噪声抑制解决方案示意图。
图3为本发明涉及的VREF基准电压噪声抑制电路示意图。
图4为本发明噪声抑制电路及应用其的低压差线性稳压器示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。
如图4所示，一种低压差线性稳压器，包括噪声抑制电路、误差放大器EA、输出调整电路MP1、反馈网络；其中：
所述噪声抑制电路一个输入端与参考电压VREF连接，其另一个输入端与输入电源电压VIN连接，噪声抑制电路的输出端与误差放大器EA的一个输入端连接；
所述误差放大器EA的另一个输入端连接反馈网络，其输出端连接输出调整电路的控制端；
所述输出调整电路的输入端连接输入电源电压VIN，其输出端作为所述低压差线性稳压器的输出。
所述输出调整电路MP1为PMOS管，所述PMOS管栅极接误差放大器EA输出端，所述PMOS管源极和衬底接输入电压VIN，所述PMOS管漏极接反馈网络输入端。
所述低压差线性稳压器还包括输出电容COUT，所述输出电容连接反馈网络输入端。
所述反馈网络包括第一分压电阻R1和第二分压电阻R2。
如图3所示，所述噪声抑制电路为改进型抑制电路，所述噪声抑制电路包括：缓冲器Buffer1，其正向输入端接输入信号VREF，用于接收降噪前的带隙基准电压VREF；基准电压调节电路，其输入端连接所述缓冲器Buffer1反向输入端和输出端，用于处理基准电压VREF并生成电压可调的基准电压源VREF1；有源电阻电路，其输入端连接所述基准电压调节电路输出端，用于接收并处理基准电压调节电路输出的基准电压源VREF1，生成低噪声基准源VREF2；快速响应电路，其输入端连接所述基准电压调节电路输出端，其输出端连接有源电阻输出端，用于快速建立低噪声基准源VREF2。
需要说明的是，如图1和图2所示，传统VREF基准电压噪声抑制电路针对的主要噪声源之一就是基准电压VREF处的噪声，也就是误差放大器输出端噪声，为了减小基准电压VREF噪声，通常的做法是增加一个NR管脚，在VREF和误差放大器之间串联一个电阻RNR，并且通过NR管脚外接一个滤波电容CNR来达到过滤噪声的目的；此做法不但增加了一个管脚和一个外部器件，而且RNR和CNR在降噪的同时，较大的CNR值还会引起线性稳压器参考电压VREF有较大的延时。
需要理解的是，该噪声抑制电路的工作原理如下：
基准电压VREF经过第一缓冲器Buffer1、电流镜MP1、MP2和分压电压R2、R3以后，产生电压可调且温度系数与VREF基本相同的基准电压源VREF1；MP4和MP5经过电流镜像以后产生的微电流源替代无源电阻，此有源电阻等效电阻为RNR；电容C1为滤波电容，所有VREF2就是通过噪声抑制电路以后的低噪声基准源，输出到误差放大器；从VREF1处至VREF2处的噪声衰减程度可以用一个衰减函数来表示：
Figure BDA0002877439090000041
其中
Figure BDA0002877439090000042
可见RNR和C1越大，fp越小，则G(f)越小，噪声抑制越有效。由于MP4和MP5形成的有源电阻RNR较大，可以减小电容C1以有利于集成到芯片内部。
另外INV1、MN5和MP6的加入，使得在VREF的建立阶段VREF2_DET为高电平，INV1输出为低电平，MN5和MP6构成的传输门导通，所以VREF2等于VREF1，能够解决由于RNR的存在导致VREF2建立时间变慢的问题，加快了低压差线性稳压器的响应时间。
其中信号线的名称可以更改，信号线的名称不影响上述各器件之间的连接关系。
较佳地，应用了本发明噪声抑制电路的低压差线性稳压器，其主要噪声源VREF处的噪声经过噪声抑制电路处理后，输出较为纯净的低噪声信号VREF2，并提供给误差方法器的输入端，可以在不额外增加管脚和外围器件的前提下实现低噪声稳压器输出电压。
以上仅为本发明实施例中一个较佳的实施方案。但是，本发明并不限于上述实施方案，凡按本发明方案所做的任何均等变化和修饰，所产生的功能作用未超出本方案的范围时，均属于本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种低压差线性稳压器，其特征在于，包括噪声抑制电路、误差放大器EA、输出调整电路MP1、反馈网络；其中：
所述噪声抑制电路一个输入端与参考电压VREF连接，其另一个输入端与输入电源电压VIN连接，噪声抑制电路的输出端与误差放大器EA的一个输入端连接；
所述误差放大器EA的另一个输入端连接反馈网络，其输出端连接输出调整电路的控制端；
所述输出调整电路的输入端连接输入电源电压VIN，其输出端作为所述低压差线性稳压器的输出。
2.如权利要求1所述，一种低压差线性稳压器，其特征在于，所述输出调整电路MP1为PMOS管，所述PMOS管栅极接误差放大器EA输出端，所述PMOS管源极和衬底接输入电压VIN，所述PMOS管漏极接反馈网络输入端。
3.如权利要求1所述，一种低压差线性稳压器，其特征在于，所述低压差线性稳压器还包括输出电容COUT，所述输出电容COUT连接反馈网络输入端。
4.如权利要求1所述，一种低压差线性稳压器，其特征在于，所述反馈网络包括第一分压电阻R1和第二分压电阻R2。
5.如权利要求1所述，一种低压差线性稳压器，其特征在于，所述噪声抑制电路为改进型抑制电路，所述噪声抑制电路包括：缓冲器Buffer1，其正向输入端接输入信号VREF，用于接收降噪前的带隙基准电压VREF；基准电压调节电路，其输入端连接所述缓冲器Buffer1反向输入端和输出端，用于处理基准电压VREF并生成电压可调的基准电压源VREF1；有源电阻电路，其输入端连接所述基准电压调节电路输出端，用于接收并处理基准电压调节电路输出的基准电压源VREF1，生成低噪声基准源VREF2；快速响应电路，其输入端连接所述基准电压调节电路输出端，其输出端连接有源电阻输出端，用于快速建立低噪声基准源VREF2。
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