CN205353832U - 一种无需片外电容补偿的高瞬态响应线性稳压器 - Google Patents
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Abstract
一种无需片外电容补偿的高瞬态响应线性稳压器包括基准源、窄带误差放大器、内部补偿零极点对、RC低通滤波器、功率放大晶体管以及反馈电阻。基准源接入该线性稳压器的输入端并连接窄带误差放大器的同向输入端，窄带误差放大器的反向输入端与反馈电阻相接，输出端连接内部补偿零极点对并连接所述功率放大晶体管的栅极，功率放大晶体管的漏极接入所述线性稳压器的输入端，源级被设置为线性稳压器的输出端。其中所述窄带误差放大器、功率放大晶体管和反馈电阻组成主反馈环。该线性稳压器能改善由于没有片外电容导致的瞬态特性较差的问题；通过内部零极点补偿方式使线性稳压器无需片外电容补偿即可稳定工作，提高了芯片的集成度和使用的方便性。
Description
技术领域
本实用新型主要涉及电源稳压电路，尤其是涉及一种无需片外电容补偿的高瞬态响应线性稳压器。
背景技术
供电和电源调整是电路系统无可欠缺的模块。电源所提供的电压本质上都会产生噪声和抖动。线性稳压器的功能是在设定的负载范围内把不太稳定噪声较大的输入电源电压控制下来从而输出一个稳定低噪声的电源电压供于该负载。现有的稳压器电路架构都需要外接较大的电容补偿才能保证稳定性(图1所示)，而且对电容的寄生电阻(Resr)的值要求也很高。然而在高集成度的需求下，较大的电容是无法集成在集成芯片里的，导致无需外接电容的线性稳压器设计是目前的难题。
实用新型内容
本实用新型的设计要点为无需片外电容补偿高瞬态响应性能的线性稳压器，解决了现有稳压器电路需要外接大的片外电容和寄生电阻的问题。本线性稳压器结构不用外接大的片外电容也能保证稳定性，并结合摆率增强电路，以提高稳压器的瞬态响应性能。
一种无需片外电容补偿的高瞬态响应线性稳压器，包括基准源、窄带误差放大器、内部补偿零极点对、RC低通滤波器、功率放大晶体管以及反馈电阻，所述基准源接入该线性稳压器的输入端并连接窄带误差放大器的同向输入端，所述窄带误差放大器的反向输入端与反馈电阻相接，输出端连接内部补偿零极点对并连接所述功率放大晶体管的栅极，所述功率放大晶体管的漏极接入所述线性稳压器的输入端，源级被设置为线性稳压器的输出端。其中所述窄带误差放大器、功率放大晶体管和反馈电阻组成主反馈环。
在一个改进中，所述内部补偿零极点对设有连接该窄带误差放大器输出端的电容和电阻，所述电阻接地。
在另一个改进中，所述线性稳压器还包括宽带摆率增强放大器，所述宽带摆率增强放大器的同向输入端接RC低通滤波器的输出端，宽带摆率增强放大器的反向输入端和RC低通滤波器的输入端连接功率放大晶体管的源级，该功率放大晶体管的栅极同时与宽带摆率增强放大器的输出端相接。其中所述宽带摆率增强放大器、功率放大晶体管和低通滤波器组成次反馈环。
其中，所述RC低通滤波器的输出端接入到宽带摆率增强放大器反向的输入端，使所述线性稳压器工作在负载不变的状态下，所述宽带摆率增强放大器的两输入端产生零电位差，使该主反馈环的性能参数不受次反馈环的影响。
通过本实用新型设计的宽带摆率增强电路，能够改善由于线性稳压器没有片外电容导致的瞬态特性较差的问题；通过上述的内部零极点补偿方式使线性稳压器无需片外电容补偿即可稳定工作，提高了芯片的集成度和使用的方便性。
RC低通滤波器的输出接入到放大器反向输入端，能够让本实用新型线性稳压器工作在负载不变的状态下，所述宽带摆率增强放大器的两输入端产生零电位差，保证该主反馈环的性能参数不受次反馈环的影响。
附图说明
图1为一种常规通用的接设片外电容的线性稳压器的局部电路原理图；
图2为本实用新型无需片外电容补偿的高瞬态响应线性稳压器的局部电路原理图；
图3为本实用新型实现的小信号电路框图。
具体实施方式
参照图2，本实用新型的高瞬态响应线性稳压器，其特点是线性稳压器无需要接片外电容即可稳定工作，且采用两个放大器并联的结构实现摆率增强电路以提高瞬态响应的性能。所述的线性稳压器包括基准源VREF、窄带误差放大器AEA、宽带摆率增强放大器ASRE、内部补偿零极点对、RC低通滤波器(电容C和电阻R)、功率放大晶体管MN以及反馈电阻RF1和RF2。其中所述基准源VREF接入该线性稳压器的输入端VIN，并连接窄带误差放大器AEA的同向输入端，所述窄带误差放大器AEA的反向输入端与反馈电阻RF1和RF2相接，输出端连接内部补偿零极点对，并连接所述功率放大晶体管MN的栅极，所述功率放大晶体管MN的漏极接入所述线性稳压器的输入端VIN，源级被设置为线性稳压器的输出端VOUT，该源级再连接反馈电阻RF1和RF2后即实现由窄带误差放大器AEA、功率放大晶体管MN和反馈电阻RF1和RF2组成的主反馈环。
在一个改进中，所述内部补偿零极点对设有连接该窄带误差放大器AEA输出端的电容CC和电阻RC，所述电阻RC接地。
在另一个改进中，次反馈环是快速反馈环，由宽带摆率增强放大器ASRE、功率放大晶体管MN和RC低通滤波器组成。宽带摆率增强放大器ASRE的同向输入端接RC低通滤波器的输出端，宽带摆率增强放大器ASRE的反向输入端和RC低通滤波器的输入端连接功率放大晶体管MN的源级，该功率放大晶体管MN的栅极同时与宽带摆率增强放大器ASRE的输出端相接。
通过图2看出，在所述次反馈环的连接方式中，RC低通滤波器的输出接入到宽带摆率增强放大器ASRE的反向输入端，这就能够让本实用新型线性稳压器工作在负载不变的状态下，所述宽带摆率增强放大器ASRE的两输入端产生零电位差，保证了该主反馈环的性能参数不受次反馈环的影响。
在频率不高的情况下，线性稳压器的主要性能参数是由窄带误差放大器AEA所在的主反馈环决定的。在本实用新型线性稳压器的负载发生快速变化时，在该负载瞬间变化的时间小于低通滤波器的RC时间常数情况下，所述宽带摆率增强放大器ASRE的两输入端产生电位差，该次反馈环开始对所述线性稳压器的输出端电压进行调整，此时线性稳压器的瞬态响应由宽带摆率增强放大器ASRE来决定。
经过大于所述RC低通滤波器的时间常数的一段时间后，所述的宽带摆率增强放大器ASRE再次进入稳态，且不会对线性稳压器的参数造成影响。由于窄带误差放大器AEA的带宽很小，因此会反应一段时间后才能继续工作。通过所述RC低通滤波器实现分隔窄带误差放大器AEA和宽带摆率增强放大器ASRE的运行时间，因此保证了该稳压系统的稳定性，也同时达到了提高瞬态响应性能的目的。
由图3的小信号框图可以看出，本实用新型的频率补偿方式是将所述窄带误差放大器AEA的极点pEA＝1/RO(CC+CO)设置为低频主极点；所述线性稳压器的输出端极点po＝Gmn/CL(CL为集成芯片内的其他电路模块的输入寄生电容)为第二主极点，在该第二主极点附近稍高的位置增加一个左半平面零点zc＝1/CCRC来抵消该第二主极点的作用；其他的零极点都放置在f0dB＝GEA/(CC+CO)之外，由于这些其他的零极点处于频率很高的位置，因此对线性稳压器的稳定性能没有影响。
Claims (4)
1.一种无需片外电容补偿的高瞬态响应线性稳压器，其特征在于包括基准源、窄带误差放大器、内部补偿零极点对、RC低通滤波器、功率放大晶体管以及反馈电阻，所述基准源接入该线性稳压器的输入端并连接窄带误差放大器的同向输入端，所述窄带误差放大器的反向输入端与反馈电阻相接，输出端连接内部补偿零极点对并连接所述功率放大晶体管的栅极，所述功率放大晶体管的漏极接入所述线性稳压器的输入端，源级被设置为线性稳压器的输出端，其中所述窄带误差放大器、功率放大晶体管和反馈电阻组成主反馈环。
2.根据权利要求1所述的无需片外电容补偿的高瞬态响应线性稳压器，其特征在于，所述内部补偿零极点对设有连接该窄带误差放大器输出端的电容和电阻，所述电阻接地。
3.根据权利要求1所述的无需片外电容补偿的高瞬态响应线性稳压器，其特征在于，所述线性稳压器还包括宽带摆率增强放大器，所述宽带摆率增强放大器的同向输入端接RC低通滤波器的输出端，宽带摆率增强放大器的反向输入端和RC低通滤波器的输入端连接功率放大晶体管的源级，该功率放大晶体管的栅极同时与宽带摆率增强放大器的输出端相接，其中所述宽带摆率增强放大器、功率放大晶体管和低通滤波器组成次反馈环。
4.根据权利要求3所述的无需片外电容补偿的高瞬态响应线性稳压器，其特征在于，所述宽带摆率增强放大器的两输入端产生零电位差，使该主反馈环的性能参数不受次反馈环的影响。
Priority Applications (1)
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| CN201620143386.6U CN205353832U (zh) | 2016-02-25 | 2016-02-25 | 一种无需片外电容补偿的高瞬态响应线性稳压器 |
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN109521830A (zh) * | 2019-01-07 | 2019-03-26 | 上海奥令科电子科技有限公司 | 一种低压差线性稳压电路 |
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2016
- 2016-02-25 CN CN201620143386.6U patent/CN205353832U/zh active Active
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| CN109521830B (zh) * | 2019-01-07 | 2020-05-08 | 上海奥令科电子科技有限公司 | 一种低压差线性稳压电路 |
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