CN203595961U - 动态补偿低压差线性稳压器的相位裕度的系统 - Google Patents

Abstract

一种动态补偿低压差线性稳压器的相位裕度的系统，包括一低压差线性稳压器、一检测电路、一判决电路、一负载可控电路、一基准电压输入端和一电压输出端，所述低压差线性稳压器与所述基准电压输入端及所述电压输出端相连，实现将所述输入基准电压按照一定比例放大，并输出至所述电压输出端，同时为所述检测电路提供含有相位裕度信息的电压；所述检测电路按照预先设定的标准对所述低压差线性稳压器提供的电压进行检测，并将其检测结果输出至所述判决电路，所述判决电路按照一定规则对所述检测电路的检测结果进行判决，并输出判决结果至所述负载可控电路，所述负载可控电路按照所述判决电路的判决结果进行相应的负载变化，以改变所述低压差线性稳压器的负载，从而达到改变所述低压差线性稳压器的相位裕度的目的。本实用新型可动态检测所述低压差线性稳压器的相位裕度，并进行实时补偿，以保证所述低压差线性稳压器在动态响应时不会存在稳定性问题。

Description

动态补偿低压差线性稳压器的相位裕度的系统

技术领域

本发明涉及低压差线性稳压器技术领域，更具体地涉及一种可动态补偿低压差线性稳压器的相位裕度的系统。 

背景技术

现有低压差线性稳压器在负载范围太大时，其相位裕度很难满足设计要求，具体为当相位裕度在大负载时满足要求，则在小负载时不能满足要求，若在相位裕度在小负载时满足要求，则在大负载时不能满足要求，即相位裕度的设计很难兼顾大负载和小负载，存在折中关系，当相位裕度不满足要求时，其低压差线性稳压器会存在不稳定的现象，从而严重影响低压差线性稳压器的性能。其中大负载是指输出电流值很大，小负载是指输出电流值很小。而在实际运用中，低压差线性稳压器的负载情况越来越复杂多样，其负载会在大负载和小负载之间不停切换，造成低压差线性稳压器的输出电压出现很大的波动，甚至会出现震荡。 

因此，有必要提供一种能够同时兼顾大小负载的方案来克服上述缺陷。 

发明内容

本发明的目的是提供一种动态补偿低压差线性稳压器的相位裕度的方案，该方案可动态检测所述低压差线性稳压器的相位裕度，并进行实时补偿，以保证所述低压差线性稳压器在动态响应时不会存在稳定性问题。 

为实现上述目的，一种动态补偿低压差线性稳压器的相位裕度的方案，包括一低压差线性稳压器、一检测电路、一判决电路、一负载可控电路、一基准电压输入端和一电压输出端。所述低压差线性稳压器与所述基准电压输入端及所述电压输出端相连，实现将所述输入基准电压按照一定比例放大，并输出至所述电压输出端，同时为所述检测电路提供含有相位裕度信息的电压；所述检测电路按照预先设定的标准对所述低压差线性稳压器提供的电压进行检测，并将其检测结果输出至所述判决电路，所述判决电路按照一定规则对所述检测电路的检测结果进行判决，并输出判决结果至所述负载可控电路，所述负载可控电路按照所述判决电路的判决结果进行相应的负载变化，以改变所述低压差线性稳压器的负载，从而达到改变所述低压差线性稳压器的相位裕度的目的。 

较佳的，所述低压差线性稳压器包括一运算放大器、一第一场效应管、一第一电阻和一第二电阻。所述第一场效应管的源极与电源相连，所述第一场效应管的栅极与所述运算放大器的输出端相连，同时输出至所述检测电路，所述第一场效应管的漏极与所述第一电阻的一端、所述电压输出端共同连接，所述第一电阻的另一端与所述第二电阻的一端、所述运算放大器的正输入端共同连接，所述第二电阻的另一端与地相连，所述运算放大器的负输入端与所述基准电压输入端相连。 

较佳的，所述检测电路包括一第二场效应管、一第三电阻、一第四电阻、一第五电阻、一第一电流源、一第二电流源、一第一比较器、 一第二比较器。所述第二场效应管的栅极与所述第一场效应管的栅极相连，所述第二场效应管的漏极与所述第三电阻的一端、所述第一比较器的负输入端、所述第二比较器的正输入端共同连接，所述第二场效应管的源极与电源相连，所述第一电流源的一端与电源相连，所述第一电流源的另一端与所述第四电阻的一端、所述第一比较器的正输入端共同连接，所述第四电阻的另一端与地相连，所述第二电流源的一端与电源相连，所述第二电流源的另一端与所述第五电阻的一端、所述第二比较器的负输入端共同连接，所述第五电阻的另一端与地相连，所述第一比较器的输出端、所述第二比较器的输出端与所述判决电路相连。 

较佳的，所述判决电路包括一第一与非门、一第二与非门。所述第一与非门的一输入端与所述第一比较器的输出端相连，所述第一与非门的另一输入端与所述第二与非门的输出端相连，所述第二与非门的一输入端与所述第二比较器的输出端相连，所述第二与非门的另一输入端与所述第一与非门的输出端相连。 

较佳的，所述负载可控电路包括一第三场效应管、一第六电阻。所述第三场效应管的源极与地相连，所述第三场效应管的栅极与所述第二与非门的输出端相连，所述第三场效应管的漏极与所述第六电阻的一端相连，所述第六电阻的另一端与所述电压输出端相连。 

本发明的动态补偿低压差线性稳压器的相位裕度的方案，由于所述低压差线性稳压器为所述检测电路提供含有相位裕度信息的电压；且所述检测电路按照预先设定的标准对所述低压差线性稳压器提供 的电压进行检测，并将其检测结果输出至所述判决电路，同时所述判决电路按照一定规则对所述检测电路的检测结果进行判决，并输出判决结果至所述负载可控电路，最后所述负载可控电路按照所述判决电路的判决结果进行相应的负载变化，以改变所述低压差线性稳压器的负载，从而达到改变所述低压差线性稳压器的相位裕度的目的，整个补偿环路进行实时补偿，以保证所述低压差线性稳压器在动态响应时不会存在稳定性问题。 

通过以下的描述并结合附图，本发明将变得更加清晰，这些附图用于解释本发明。 

附图说明

图1为本发明动态补偿低压差线性稳压器的相位裕度的方案的系统框图。 

图2为本发明动态补偿低压差线性稳压器的相位裕度的方案的电路结构图。 

具体实施方式

现在参考附图描述本发明的实施例，附图中类似的元件标号代表类似的元件。如上所述，本发明提供了一种动态补偿低压差线性稳压器的相位裕度的方案，可动态检测所述低压差线性稳压器的相位裕度，并进行实时补偿，以保证所述低压差线性稳压器在动态响应时不会存在稳定性问题。 

请参考图1，图1为本发明高精度振荡器的系统框图。如图所示，本发明的动态补偿低压差线性稳压器的相位裕度的方案包括低压差 线性稳压器检测电路、判决电路、负载可控电路、基准电压输入端VREF和一电压输出端VOUT。所述低压差线性稳压器实现将所述输入基准电压VREF按照一定比例放大，并输出至所述电压输出端VOUT，同时为所述检测电路提供含有相位裕度信息的电压Vg；所述检测电路按照预先设定的标准对所述低压差线性稳压器提供的电压Vg进行检测，并将其检测结果Vo1、Vo2输出至所述判决电路，所述判决电路按照一定规则对所述检测电路的检测结果进行判决，并输出判决结果Vo3至所述负载可控电路，所述负载可控电路按照所述判决电路的判决结果Vo3进行相应的负载变化，以改变所述低压差线性稳压器的负载，从而达到改变所述低压差线性稳压器的相位裕度的目的。 

请再结合参考图2，图2为图1所示动态补偿低压差线性稳压器的相位裕度的方案的电路结构图。如图2所示，所述低压差线性稳压器包括一运算放大器OPM、一第一场效应管M1、一第一电阻R1和一第二电阻R2。所述第一场效应管M1的源极与电源VCC相连，所述第一场效应管M1的栅极与所述运算放大器OPM的输出端Vg相连，同时输出至所述检测电路，所述第一场效应管M1的漏极与所述第一电阻R1的一端、所述电压输出端VOUT共同连接，所述第一电阻R1的另一端与所述第二电阻R2的一端、所述运算放大器OPM的正输入端Vb共同连接，所述第二电阻R2的另一端与地GND相连，所述运算放大器OPM的负输入端与所述基准电压输入端VREF相连。所述检测电路包括一第二场效应管M2、一第三电阻R3、一第 四电阻R4、一第五电阻R5、一第一电流源I1、一第二电流源I2、一第一比较器CMP1、一第二比较器CMP2。所述第二场效应管M2的栅极与所述第一场效应管M1的栅极Vg相连，所述第二场效应管M2的漏极VT与所述第三电阻R3的一端、所述第一比较器CMP1的负输入端、所述第二比较器CMP2的正输入端共同连接，所述第二场效应管M2的源极与电源VCC相连，所述第一电流源I1的一端与电源VCC相连，所述第一电流源I1的另一端V1与所述第四电阻R4的一端、所述第一比较器CMP1的正输入端共同连接，所述第四电阻R4的另一端与地GND相连，所述第二电流源I2的一端与电源VCC相连，所述第二电流源I2的另一端V2与所述第五电阻R5的一端、所述第二比较器CMP2的负输入端共同连接，所述第五电阻R5的另一端与地GND相连，所述第一比较器CMP1的输出端Vo1、所述第二比较器CMP2的输出端Vo2与所述判决电路相连；所述判决电路包括一第一与非门AND1、一第二与非门AND2。所述第一与非门AND1的一输入端与所述第一比较器的输出端Vo1相连，所述第一与非门AND1的另一输入端与所述第二与非门AND2的输出端Vo3相连，所述第二与非门AND2的一输入端与所述第二比较器CMP2的输出端Vo2相连，所述第二与非门AND2的另一输入端与所述第一与非门AND1的输出端相连；所述负载可控电路包括一第三场效应管M3、一第六电阻R6。所述第三场效应管M3的源极与地GND相连，所述第三场效应管M3的栅极与所述第二与非门的输出端Vo3相连，所述第三场效应管M3的漏极与所述第六电阻R6的一端相连， 所述第六电阻R6的另一端与所述电压输出端VOUT相连。 

现设定低压差线性稳压器的主极点为Vg端产生的极点，设定为P1，设定低压差线性稳压器的次主极点为所述电压输出端VOUT端产生的极点，设定为P2，可知P2反比于所述电压输出端VOUT的等效阻抗ROUT，当外部负载变化时，其所述电压输出端VOUT端的等效阻抗ROUT会相应变化，具体为外部负载变大时，即所述电压输出端VOUT端的输出电流变大，其等效阻抗ROUT变小，即次主极点P2变大，与主极点P1的距离变大，此时相位裕度变大，利于环路稳定，反之，当外部负载变小时，即所述电压输出端VOUT端的输出电流变小，其等效阻抗ROUT变大，即次主极点P2变小，与主极点P1的距离变小，此时相位裕度变小，不利于环路稳定。 

所述第二场效应管M2用于检测所述电压输出端VOUT输出的电流，即流过所述第一场效应管M1的电流，为了便于分析，现设定所述场效应管M1与所述场效应管M2的宽长比相等，即流过所述第一场效应管M1的电流与流过所述第二场效应管M2的电流相等，设定电压输出端VOUT的输出电流为IOUT，且设定所述第三电阻R3，所述第四电阻R4，所述第五电阻R5的阻值相等，其阻值设定为Rt，则有: 

VT=IOUT*Rt 

V1=I1*Rt 

V2=I2*Rt 

再设定I1>I2,其中所述第二电流源I2为相位裕度补偿阈值，其 电流值可根据实际情况进行调整；即只有当输出电流IOUT小于I2时，其补偿才会启动，否则，则不启动； 

当IOUT<I2时，则有VT<V2<V1,此时所述第一比较器CMP1的输出Vo1为高电平，所述第二比较器CMP2的输出Vo2为低电平，经过所述第一与非门AND1和所述第二与非门AND2的判断，其所述第二与非门AND2的输出Vo3为高电平，则所述第三场效应管M3开启，所述电压输出端VOUT增加所述第六电阻R6为负载电阻，以增大次主极点P2，使所述次主极点P2离所述主极点P1更远，从而增大其相位裕度，利于环路稳定；其增加的负载电流为

现设定

即所述负载可控电路增加的负载电流值

必须大于所述第二电流源I2的电流值，同时必须小于所述第一电流源I1与所述第二电流源I2的电流差值I1-I2。则此时所述第二场效应管M2检测的电流I2<IOUT<I1,则有V2<VT<V1,此时所述第一比较器CMP1的输出Vo1为高电平，所述第二比较器CMP2的输出Vo2为高电平，经过所述第一与非门AND1和所述第二与非门AND2的判断，其所述第二与非门AND2的输出Vo3仍为高电平，以保持所述第三场效应管M3开启，以保持其相位裕度； 

当IOUT逐步增大，直到大于I1时，则有V2<V1<VT,此时所述第一比较器CMP1的输出Vo1为低电平，所述第二比较器CMP2的输出Vo2为高电平，经过所述第一与非门AND1和所述第二与非门AND2的判断，其所述第二与非门AND2的输出Vo3为低电平，则所述第三场效应管M3关断，所述第六电阻R6不再成为所述电压输 出端VOUT的负载电阻，其减少的负载电流为

现设定 

则此时所述第二场效应管M2检测的电流I2<IOUT<I1,则有V2<VT<V1,此时所述第一比较器CMP1的输出Vo1为高电平，所述第二比较器CMP2的输出Vo2为高电平，经过所述第一与非门AND1和所述第二与非门AND2的判断，其所述第二与非门AND2的输出Vo3仍为低电平，以保持所述第三场效应管M3关断，以保持其相位裕度不再增大，同时不会增加额外负载电流  $\frac{\mathrm{VOUT}}{R3};$

当IOUT再次逐步增大，直到再次大于I1时，则有V2<V1<VT,此时所述第一比较器CMP1的输出Vo1为低电平，所述第二比较器CMP2的输出Vo2为高电平，经过所述第一与非门AND1和所述第二与非门AND2的判断，其所述第二与非门AND2的输出Vo3为低电平，则保持所述第三场效应管M3关断。 

由上述可知，本发明的动态补偿低压差线性稳压器的相位裕度的方案可动态检测所述低压差线性稳压器的相位裕度，并进行实时补偿，以保证所述低压差线性稳压器在动态响应时不会存在稳定性问题。 

以上结合最佳实施例对本发明进行了描述，但本发明并不局限于以上揭示的实施例，而应当涵盖各种根据本发明的本质进行的修改、等效组合。 

Claims (7)

1.一种动态补偿低压差线性稳压器的相位裕度的系统，其特征是：包括一低压差线性稳压器、一检测电路、一判决电路、一负载可控电路、一基准电压输入端和一电压输出端，所述低压差线性稳压器与所述基准电压输入端及所述电压输出端相连，实现将所述输入基准电压按照一定比例放大，并输出至所述电压输出端，同时为所述检测电路提供含有相位裕度信息的电压；所述检测电路按照预先设定的标准对所述低压差线性稳压器提供的电压进行检测，并将其检测结果输出至所述判决电路，所述判决电路按照一定规则对所述检测电路的检测结果进行判决，并输出判决结果至所述负载可控电路，所述负载可控电路按照所述判决电路的判决结果进行相应的负载变化，以改变所述低压差线性稳压器的负载，从而达到改变所述低压差线性稳压器的相位裕度的目的。 

2.根据权利要求1所述的一种动态补偿低压差线性稳压器的相位裕度的系统，其特征是：所述低压差线性稳压器包括一运算放大器、一第一场效应管、一第一电阻和一第二电阻，所述第一场效应管的源极与电源相连，所述第一场效应管的栅极与所述运算放大器的输出端相连，同时输出至所述检测电路，所述第一场效应管的漏极与所述第一电阻的一端、所述电压输出端共同连接，所述第一电阻的另一端与所述第二电阻的一端、所述运算放大器的正输入端共同连接，所述第二电阻的另一端与地相连，所述运算放大器的负输入端与所述基准电 压输入端相连。 

3.根据权利要求1所述的一种动态补偿低压差线性稳压器的相位裕度的系统，其特征是：所述检测电路包括一第二场效应管、一第三电阻、一第四电阻、一第五电阻、一第一电流源、一第二电流源、一第一比较器、一第二比较器，所述第二场效应管的栅极与所述第一场效应管的栅极相连，所述第二场效应管的漏极与所述第三电阻的一端、所述第一比较器的负输入端、所述第二比较器的正输入端共同连接，所述第二场效应管的源极与电源相连，所述第一电流源的一端与电源相连，所述第一电流源的另一端与所述第四电阻的一端、所述第一比较器的正输入端共同连接，所述第四电阻的另一端与地相连，所述第二电流源的一端与电源相连，所述第二电流源的另一端与所述第五电阻的一端、所述第二比较器的负输入端共同连接，所述第五电阻的另一端与地相连，所述第一比较器的输出端、所述第二比较器的输出端与所述判决电路相连。 

4.根据权利要求3所述的一种动态补偿低压差线性稳压器的相位裕度的系统，其特征是：所述第二电流源为相位裕度的补偿阈值，其电流值可根据实际情况进行调整。 

5.根据权利要求1所述的一种动态补偿低压差线性稳压器的相位裕度的系统，其特征是：所述判决电路包括一第一与非门、一第二与非门，所述第一与非门的一输入端与所述第一比较器的输出端相连，所述第一与非门的另一输入端与所述第二与非门的输出端相连，所述第二与非门的一输入端与所述第二比较器的输出端相连，所述第 二与非门的另一输入端与所述第一与非门的输出端相连。 

6.根据权利要求1所述的一种动态补偿低压差线性稳压器的相位裕度的系统，其特征在于：所述负载可控电路包括一第三场效应管、一第六电阻，所述第三场效应管的源极与地相连，所述第三场效应管的栅极与所述第二与非门的输出端相连，所述第三场效应管的漏极与所述第六电阻的一端相连，所述第六电阻的另一端与所述电压输出端相连。 

7.根据权利要求6所述的一种动态补偿低压差线性稳压器的相位裕度的系统，其特征是：所述负载可控电路增加的负载电流值必须大于所述第二电流源的电流值，同时必须小于所述第一电流源与所述第二电流源的电流差值。 

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