CN202887038U

CN202887038U - 频率补偿的线性稳压器

Info

Publication number: CN202887038U
Application number: CN201220472448.XU
Authority: CN
Inventors: 俞白军; 郭建军; 陈克恭
Original assignee: JIANGSU CORNERSTONE SEMICONDUCTOR Co
Current assignee: JIANGSU CORNERSTONE SEMICONDUCTOR Co
Priority date: 2012-09-17
Filing date: 2012-09-17
Publication date: 2013-04-17
Anticipated expiration: 2022-09-17

Abstract

本实用新型揭示了一种频率补偿的线性稳压器，其基本结构包括带隙基准电路、误差放大器、PMOS调整管PT及反馈分压电阻R1、R2。特别地，该线性稳压器设有频率补偿组件，该频率补偿组件包括跟随器、片外电容和RC串联电路，其中跟随器接设于误差放大器的输出与PMOS调整管PT的栅极之间，该RC串联电路设于线性稳压器输入端的正极与跟随器的输入之间，该片外电容并联设于线性稳压器输出端。本实用新型技术方案的应用，由于线性稳压器的电路改进基于PMOS工艺实现电路元器件的添加，并且片外电容可采用低成本、高容值的陶瓷电容，在低成本下实现了提升线性稳压器运行的稳定性能。

Description

频率补偿的线性稳压器

技术领域

本实用新型涉及一种集成电路设计，尤其涉及一种线性稳压器的稳定性提升的电路结构改良，使其具备频率补偿的性能。

背景技术

最开始在设计线性稳压器（简称LDO）时，其调整管的设计采用的是NPN及PNP管子，但这种设计的弊端就是脱落电压大以及功耗高。因此如果在便携电子产品中使用这种设计，就大大缩短了电子产品的供电周期，要改善这种情况就要在结构上对其设计进行改良。通过不断的努力与反复的验证，对LDO的调整管子使用MOS结构就可以延长供电时间，比如对功率调整管采用BiCMOS(Bipolar及CMOS)、BCDMOS(Bipolar、CMOS及DMOS)、CMOS、NMOS或者是PMOS结构，目前国内外大部分生产商都采用的是CMOS工艺。由于MOS自身低静态电流的特性使其具有低功耗及低压差的特点。以上优势使这种结构在所应用的电子领域成为了一个巨大的突破，也使电子产品的使用更加的省电，供电周期得以延长，很好的迎合了使用者的需求。

LDO的应用范围很广，然后，现在的LDO仍然存在很多技术指标上的不足，例如：Dropout电压比较大，静态电流比较大，转换效率低，输出电流较小等，为了弥补这些技术指标的不足之处，LDO朝着以下几个方向发展：(1)Dropout电压越来越低；(2)静态电流越来越小；(3)输出电流越来越大；(4)输出噪声越来越低；(5)电容所需数量越来越少；(6)附加功能越来越完善；(7)封装面积越来越小。

实用新型内容

鉴于上述现有技术的缺陷，本实用新型旨在提供一种频率补偿的线性稳压器，通过基于PMOS工艺的电路元器件引入传统线性稳压器，以提升线性稳压器运行状态的稳定性。

为实现上述本实用新型的目的，其技术解决方案为：频率补偿的线性稳压器，所述稳压器的基本结构包括带隙基准电路、误差放大器、PMOS调整管PT及反馈分压电阻R1、R2，其特征在于：所述线性稳压器设有频率补偿组件，所述频率补偿组件包括跟随器、片外电容和RC串联电路，其中跟随器接设于误差放大器的输出与PMOS调整管PT的栅极之间，所述RC串联电路设于线性稳压器输入端的正极与跟随器的输入之间，所述片外电容并联设于线性稳压器输出端。

进一步地，所述误差放大器为折叠式共源共栅运放。

进一步地，所述线性稳压器还设有过流保护电路，所述过流保护电路设于跟随器的输出与PMOS调整管PT的集电极之间。

更进一步地，所述片外电容至少为陶瓷电容。

本实用新型技术方案的应用，其较之于现有线性稳压器的显著优点体现为：由于线性稳压器的电路改进基于PMOS工艺实现电路元器件的添加，并且片外电容可采用低成本、高容值的陶瓷电容，在低成本下实现了提升线性稳压器运行的稳定性能。

附图说明

图1是本实用新型线性稳压器的电路结构示意图。

图2是一种简易而优选的过流保护电路示意图。

图3是一种过流保护电路示意图。

图4是另一种过流保护电路示意图。

具体实施方式

以下便结合实施例附图，对本实用新型的具体实施方式作进一步的详述，以使本实用新型技术方案更易于理解、掌握。

本实用新型创新提出了一种具频率补偿性能的线性稳压器，在传统线性稳压器基本结构（即带隙基准电路、误差放大器、PMOS调整管PT及反馈分压电阻R1、R2）的基础上增加提升稳定性的频率补偿组件。如图1所示，其包括跟随器、片外电容Cload和RC串联电路，其中跟随器接设于误差放大器的输出与PMOS调整管PT的栅极之间，该RC串联电路设于线性稳压器输入端的正极与跟随器的输入之间，该片外电容并联设于线性稳压器输出端。进一步地来看，其中误差放大器为折叠式共源共栅运放，好处是：增益大，就一级，有比较少的零极点，稳定性比较好；片外电容至少可以是陶瓷电容，使得主极点非常的靠近原点，频率非常低。而且该线性稳压器还设有过流保护电路，设于跟随器的输出与PMOS调整管PT的集电极之间。该过流保护电路形式多样，基本原理简述及举例描述如下。

基本原理：当输出电流变大使得采样电流大于设定值I0时候，输出被限制在此时的电流上。输出负载电流继续增大的话，输出电压开始下降，直到输出被短路，此时的电流也不变。PT是LDO输出的调整管，P1是过流保护的电流采样管，P2是开关管。P3,P4,N1,N2组成镜像电流源结构，用来使采样电流精准的镜像输出电流。N3镜像采样电流，和基准电流I0做比较。

如图2所示，是一种简易而优选的过流保护电路示意图。当负载电流很小时，N3中电流小于I0，即A点电压接近VDD，开关管P2关断。所以，正常工作时，P2关断，过流保护对正常工作没影响。当负载电流上升时，有如下过程：N3中电流也上升，当它超过I0时侯 A点电压会下降，使得P2管开始导通调整管PT的栅极点位上升从而迫使输出电流降低采样电流降低，即N3电流降低。这是一个负反馈，最终采样电流会平衡在I0上面。

如图3所示的一种过流保护电路示意图。其中Mp是调整管，Rsns上的电压会随着电流的增大而增大，通过后面的比较器来判断是否过流，产生Vcl信号，给后面的开关管，从而控制Mp的栅压达到控制输出电流的目的。

如图4所示的另一种过流保护电路示意图。其中Mp是调整管，Ms镜像输出的电流，通过在Rsns上面产生一个压降Vsns-Vout，随着输出的店里会增大而增大，然后在通过比较器CLA来判断是否过流，产生Vcl信号，给后面的开关管，从而控制Mp的栅压达到控制输出电流的目的。

该线性稳压器工作状态下，用跟随器把误差放大器的高阻抗输出与调整管PT的大寄生电容隔离开，使得一个低频的极点分成了两个相对高频的极点，有利于系统的稳定。再用Cc、Rc串联引进一个零点来抵消次主极点，调整参数，可以把次主极点移到单位增益带宽GBW以外，使系统稳定。

当负载电流变大时，输出的阻抗变小，从而使主极点向高频方向移动，但是由于主极点处有个很大的片外电容Cload，使得该极点处于很低频处，而且由于加入的零点的原因，使次主极点又处于频率非常高的地方。所以随着负载电流的变大，只要输出还处于正常状态时候，稳定性都能保证。

Claims

1.频率补偿的线性稳压器，所述稳压器的基本结构包括带隙基准电路、误差放大器、PMOS调整管PT及反馈分压电阻R1、R2，其特征在于：所述线性稳压器设有频率补偿组件，所述频率补偿组件包括跟随器、片外电容和RC串联电路，其中跟随器接设于误差放大器的输出与PMOS调整管PT的栅极之间，所述RC串联电路设于线性稳压器输入端的正极与跟随器的输入之间，所述片外电容并联设于线性稳压器输出端。

2.如权利要求1所述的频率补偿的线性稳压器，其特征在于：所述误差放大器为折叠式共源共栅运放。

3.如权利要求1所述的频率补偿的线性稳压器，其特征在于：所述线性稳压器还设有过流保护电路，所述过流保护电路设于跟随器的输出与PMOS调整管PT的集电极之间。

4.如权利要求1所述的频率补偿的线性稳压器，其特征在于：所述片外电容至少为陶瓷电容。