CN202711104U - 一种低压差线性稳压器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供的一种低压差线性稳压器(LDO)，所述LDO包括电源抑制比(PSRR)提高电路和低压差稳压电路，所述PSRR提高电路在输入电压有高频小信号时，放大所述高频小信号，并传送至低压差稳压电路的输出增益节点，增加低压差稳压电路的增益；通过本实用新型的方案，能够在不影响低压差稳压电路的零/极点的情况下，提高LDO在输入电压有高频小信号时的PSRR，特别是在小信号频率高于100KHz时，LDO的PSRR提高更为显著。
Description
技术领域
本实用新型涉及低压差线性稳压技术，尤其涉及一种低压差线性稳压器(LDO，Low Dropout regulator)。
背景技术
在输入电压与输出电压很接近的时候，通常会选用LDO进行直流变直流(DC-DC)的转换。目前的LDO一般只保证在输入电压的小信号频率低于10KHz时，电源抑制比(PSRR)达到50dB以上，而当输入电压的小信号频率高于100KHz时，PSRR往往下降到40dB以下。
图1为一种LDO，如图1所示，误差放大器(EA，Error Amplifier)的正输入端接收参考电压Vref，负输入端连接分压电阻R1与采样电阻R2的相连处，输出端连接作为调整管的N型金属氧化物半导体场效应晶体管(NMOS，N-Metal-Oxid-Semiconductor)N1的栅极，NMOS N1的源极接地，漏极连接P型金属氧化物半导体场效应晶体管(PMOS，P-Metal-Oxid-Semiconductor)P3的栅极和漏极、以及PMOS P4的栅极，所述PMOS P3和PMOS P4连接成共源共栅的电流镜，PMOS P4的漏极连接分压电阻R1，并作为输出端连接负载，这里，负载为电容Cload和电阻Rload。
图1所示LDO在工作时，EA放大参考电压Vref与采样电阻R2的采样电压的差值，根据该差值对NMOS N1的压降进行控制，由于PMOS P3和PMOSP4连接成共源共栅的电流镜，从而对输出端的电压进行控制，也即控制负载电流Iload。但是，该LDO在输入电压的小信号频率高于100KHz时，PSRR往往达不到理想的要求，特别是在负载电流Iload为1mA或10mA、输入电压的小信号频率高于100KH时，PSRR下降幅度过大，无法满足设计需要。
实用新型内容
为解决现有技术存在的问题，本实用新型的主要目的在于提供一种LDO。
为达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：
本实用新型提供的一种LDO，该LDO包括：
在输入电压有高频小信号时，将所述高频小信号放大并传送至低压差稳压电路的输出增益节点，增加低压差稳压电路的增益的PSRR提高电路；
调节输入电流并产生稳定的输出电压的低压差稳压电路。
本实用新型实施例通过PSRR提高电路和低压差稳压电路，能够在不影响低压差稳压电路的零/极点的情况下，提高LDO在输入电压有高频小信号时的PSRR，特别是在小信号频率高于100KHz时，LDO的PSRR提高更为显著。
附图说明
图1为现有技术中LDO的结构示意图；
图2为本实用新型实施例提供的LDO的结构示意图；
图3为本实用新型图2所示实施例的具体电路示意图；
图4为本实用新型对没有PSRR提高电路的LDO和有PSRR提高电路的LDO进行PSRR测试的结构示意图。
具体实施方式
本实用新型的基本思想是：在LDO中设置PSRR提高电路，在输入电压有高频小信号时，所述PSRR提高电路放大所述高频小信号，并传送至低压差稳压电路的输出增益节点，增加低压差稳压电路的增益，从而提高LDO的PSRR。
这里，所述高频小信号是指频率高于100KHz的小信号。
下面通过附图及具体实施例对本实用新型做进一步的详细说明。
本实用新型实施例提供的一种LDO，如图2所示，该LDO包括：PSRR提高电路21和低压差稳压电路22，其中，
PSRR提高电路21，配置为在输入电压有高频小信号时，放大所述高频小信号，并传送至低压差稳压电路22的输出增益节点，增加低压差稳压电路22的增益；
低压差稳压电路22，配置为对输入电流进行调节，产生低压差的、稳定的输出电压；
所述PSRR提高电路21包括配置有RC滤波器的第一电流镜211，所述第一电流镜211包括第一分支电路31、RC滤波器32和第二分支电路33，其中，
第一分支电路31工作为跟随器，配置为快速响应所述高频小信号；
RC滤波器32，配置为阻断第一分支电路31向第二分支电路33传导的高频小信号；
第二分支电路33工作为共栅放大电路，配置为放大所述高频小信号，并传送至低压差稳压电路22的输出增益节点；
具体的，如图3所示，该PSRR提高电路21包括：PMOS P1、PMOS P2、电流源B1、电阻Rf、电容Cf，其中，PMOS P1和电流源B1构成第一分支电路31，电阻Rf和电容Cf构成RC滤波器32，PMOS P2构成第二分支电路33；
所述PMOS P1和PMOS P2的源极都连接输入电压，PMOS P1和PMOS P2的栅极通过电阻Rf连接；电容Cf一端连接PMOS P2的栅极，另一端接地；电流源B1一端连接PMOS P1的漏极，另一端接地；PMOS P2的漏极连接低压差稳压电路22的输出增益节点net2；
在输入电压有高频小信号时，PMOS P1和电流源B1工作为跟随器快速响应所述高频小信号，电阻Rf和电容Cf构成RC滤波器，阻断PMOS P1传导的高频小信号，保证PMOS P2的栅极处节点net1的电压稳定，PMOS P2工作为共栅放大电路，放大所述高频小信号，并传送至低压差稳压电路22的输出增益节点net2。
所述低压差稳压电路22一般包括第二电流镜221和负反馈电路222，其中，
所述第二电流镜221，配置为产生输出电压；
所述负反馈电路222，配置为根据输出电压调节输入电流，保持输出电压稳定；
具体的，如图3所示，所述低压差稳压电路22包括：EA、NMOS N1、PMOSP3、PMOS P4、分压电阻R1、采样电阻R2；其中，PMOS P3和PMOS P4构成第二电流镜221，EA、NMOS N1、分压电阻R1和采样电阻R2构成负反馈电路222；
所述EA的正输入端接收参考电压Vref，负输入端连接分压电阻R1与采样电阻R2的相连处，输出端连接作为调整管的NMOS N1的栅极，NMOS N1的源极接地，漏极连接PMOS P3的栅极和漏极、PMOS P4的栅极、以及PSRR提高电路中PMOS P2的漏极，所述PMOS P3和PMOS P4连接成共源共栅的电流镜，PMOS P4的漏极连接分压电阻R1，并作为输出端连接负载，这里负载为电容Cload和电阻Rload；
在正常工作时，EA放大参考电压Vref与采样电阻R2的采样电压的差值，根据该差值对NMOS N1的压降进行控制，由于PMOS P3和PMOS P4连接成共源共栅的第二电流镜，从而通过控制NMOS N1的压降对输出端的电压进行控制，也即对负载电流Iload进行控制；
在输入电压有高频小信号时，所述PMOS P3和PMOS P4的栅极处节点net2为输出增益节点，输出增益节点net2处因为接收到被放大的所述高频小信号，所以，输出增益节点net2处增加的增益为gm2×r2，所述gm2为PMOS P2的跨导，所述r2为输出增益节点net2的小信号电阻。由于环路带宽所限，所述NMOS N1的栅极处节点net3响应缓慢，可以看作固定电压，所述NMOS N1等效为电流源，所述r2可以忽略，输出增益节点net2的增益为gm2×gm3，所述gm3为PMOS P3的跨导。这样，增加了低压差稳压电路22的增益，也就相应的提高了LDO的PSRR。
为了实现上述LDO，本实用新型实施例LDO的PSRR提高方法包括：在LDO中设置PSRR提高电路，在输入电压有高频小信号时，所述PSRR提高电路放大所述高频小信号，并传送至低压差稳压电路的输出增益节点，增加低压差稳压电路的增益；
所述PSRR提高电路放大所述高频小信号，具体为：所述PSRR提高电路的第一分支电路工作为跟随器，快速响应所述高频小信号，所述PSRR提高电路的RC滤波器阻断所述第一分支电路向所述PSRR提高电路的第二分支电路传导的高频小信号，所述第二分支电路工作为共栅放大电路，放大所述高频小信号。
下面通过对没有PSRR提高电路的LDO和有PSRR提高电路的LDO进行PSRR测试，比较两个电路PSRR的差别。
图4中，虚线表示没有PSRR提高电路的LDO的PSRR，实线表示有PSRR提高电路的LDO的PSRR。其中，第(1)幅图为负载电流Iload＝1mA的测试结果；第(2)幅图为负载电流Iload＝10mA的测试结果；第(3)幅图为负载电流Iload＝20mA的测试结果；第(4)幅图为负载电流Iload＝50mA的测试结果；第(5)幅图为负载电流Iload＝100mA的测试结果；第(6)幅图为负载电流Iload＝150mA的测试结果；第(7)幅图为负载电流Iload＝200mA的测试结果；第(8)幅图为负载电流Iload＝240mA的测试结果。可以看出，在输入电压的小信号频率高于100KHz时，有PSRR提高电路的LDO的PSRR明显要高于没有PSRR提高电路的LDO的PSRR，因此，本实用新型实施例的方案能够提高LDO在输入电压有高频小信号时的PSRR，特别是在小信号频率高于100KHz时，LDO的PSRR提高更为显著。
以上所述，仅为本实用新型的较佳实施例而已，并非用于限定本实用新型的保护范围。
Claims (6)
1.一种低压差线性稳压器(LDO)，其特征在于，该LDO包括：
在输入电压有高频小信号时，将所述高频小信号放大并传送至低压差稳压电路的输出增益节点，增加低压差稳压电路的增益的PSRR提高电路；
调节输入电流并产生稳定的输出电压的低压差稳压电路。
2.根据权利要求1所述的LDO，其特征在于，所述PSRR提高电路包括配置有RC滤波器的第一电流镜。
3.根据权利要求2所述的LDO，其特征在于，所述第一电流镜包括：
工作为跟随器、快速响应所述高频小信号的第一分支电路；
阻断第一分支电路向第二分支电路传导的高频小信号的RC滤波器；
工作为共栅放大电路、将所述高频小信号放大并传送至低压差稳压电路的输出增益节点的第二分支电路。
4.根据权利要求3所述的LDO，其特征在于，所述PSRR提高电路包括：PMOSP1、PMOSP2、电流源B1、电阻Rf、电容Cf，其中，PMOSP1和电流源B1构成所述第一分支电路，电阻Rf和电容Cf构成所述RC滤波器，PMOSP2构成所述第二分支电路；
所述PMOSP1和PMOSP2的源极都连接输入电压，PMOSP1和PMOSP2的栅极通过电阻Rf连接；电容Cf一端连接PMOSP2的栅极，另一端接地；电流源B1一端连接PMOSP1的漏极，另一端接地；PMOSP2的漏极连接低压差稳压电路的输出增益节点。
5.根据权利要求4所述的LDO，其特征在于，所述低压差稳压电路包括：
产生输出电压的第二电流镜；
根据输出电压调节输入电流，保持输出电压稳定的负反馈电路。
6.根据权利要求5所述的LDO，其特征在于，所述低压差稳压电路包括：误差放大器EA、NMOSN1、PMOSP3、PMOSP4、分压电阻R1、采样电阻R2；其中，PMOSP3和PMOSP4构成第二电流镜，误差放大器EA、NMOSN1、分 压电阻R1和采样电阻R2构成负反馈电路；
所述误差放大器EA的正输入端接收参考电压，负输入端连接分压电阻R1与采样电阻R2的相连处，输出端连接NMOSN1的栅极，NMOSN1的源极接地，漏极连接PMOSP3的栅极和漏极、PMOSP4的栅极、以及PSRR提高电路中PMOSP2的漏极，所述PMOSP3和PMOSP4连接成共源共栅的电流镜，PMOSP4的漏极连接分压电阻R1，并作为输出端连接负载。
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