零极点负载跟随补偿低压差线性稳压器及其电路

技术领域

本发明属于电子器件领域，涉及一种零极点负载跟随补偿的低压差线性稳压器及其电路。

背景技术

低压差线性稳压器(Low-Dropout Regulator，LDO)是电源管理电路的重要组成部分，相比其它类型电源电路具有高电源抑制比、低噪声等优点。LDO电路内部包含基准电压源、误差放大器、P沟道MOS管以及两个反馈电阻等，LDO电路外部有负载电容与负载电阻等。LDO电路依靠反馈环路调节P沟道MOS管的电流，从而控制输出电压稳定在基准电压源附近。

当LDO电路负载由轻到重时，负载电阻由大变小，使极点发生移动，导致LDO环路次主极点(通常为误差放大器主极点)处增益在0dB以上。此时，如果负载电容寄生电阻为零，则穿越带宽处的相位接近-180°，系统稳定性差或不稳定。如果负载电容寄生电阻不为零，则可以利用合适的负载电容寄生电阻与负载电容值在LDO环路次主极点附近实现相位补偿，让穿越带宽处相位回到-90°附近，提高系统稳定性。然而，实际应用时LDO电路在LDO环路次主极点附近存在其余复杂零极点，且这类零极点通常会加速增益与相位的下降，使LDO电路极易处于不稳定状态，此时负载电容寄生电阻的补偿效果不明显，甚至无法补偿。此外，负载电容取值会影响主极点频率，负载电容寄生电阻受负载电容工艺影响大，而零点又同时受到负载电容寄生电阻与负载电容值的影响，使调节具有较多局限性。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种零极点负载跟随补偿低压差线性稳压器及其电路。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

本发明第一方面，提供一种零极点负载跟随补偿低压差线性稳压器电路，包括低压差线性稳压器电路以及相互连接的电流采样电路和阻容网络电路；电流采样电路与低压差线性稳压器电路的电源端以及低压差线性稳压器电路的误差放大器的输出端均连接；阻容网络电路与低压差线性稳压器电路的误差放大器的正输入端、低压差线性稳压器电路的输出端以及低压差线性稳压器电路的两个反馈电阻的连接线均连接；电流采样电路用于调节阻容网络电路的零极点的频率与增益，以及通过阻容网络电路调节低压差线性稳压器电路的误差放大器的正输入端电压变化幅度；阻容网络电路用于产生不受负载变化影响的零极点对。

可选的，所述电流采样电路包括采样P沟道MOS管M

可选的，所述阻容网络电路包括第一电阻R

可选的，所述第一电容C

可选的，所述低压差线性稳压器电路包括基准电压源VREF、误差放大器、P沟道MOS管M

可选的，所述采样P沟道MOS管M

可选的，所述负载电容C

本发明第二方面，提供一种零极点负载跟随补偿低压差线性稳压器，所述零极点负载跟随补偿低压差线性稳压器采用上述的零极点负载跟随补偿低压差线性稳电路封装得到。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明零极点负载跟随补偿低压差线性稳压器电路，通过在现有低压差线性稳压器电路的基础上设置相互连接的电流采样电路和阻容网络电路，通过阻容网络电路的调节，在系统穿越带宽附近引入了零级点对，使系统增益随频率下降速度降低，同时相位随频率下降速度降低，同时由于零极点对位置不受负载变化影响，因此在不同负载条件下的系统稳定性得到提高。并且，阻容网络与电流采样电路结合后，可避免大负载电容对电流变化速度的影响，进一步优化了不同工况下的系统响应速度。最终实现补偿位置随负载自适应变化，调节自由度高，在实际电路中，即便在误差放大器主极点附近存在其它额外的零极点加速电路相位下降，也会由于负载跟随补偿的相位起点位于0°附近，使得所能兼容的相位或增益衰减范围更大，保证系统的稳定。

附图说明

图1为低压差线性稳压器电路拓扑图。

图2为低压差线性稳压器电路不考虑负载电容寄生电阻的环路理想波特图。

图3为低压差线性稳压器电路考虑负载电容寄生电阻的环路理想波特图。

图4为本发明实施例零极点负载跟随补偿低压差线性稳压器电路拓扑图。

图5为本发明实施例零极点负载跟随补偿低压差线性稳压器电路轻载下的环路理想波特图。

图6为本发明实施例零极点负载跟随补偿低压差线性稳压器电路重载下的环路理想波特图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

下面结合附图对本发明做进一步详细描述：

参见图1，常规低压差线性稳压器内部包含基准电压源V

在低压差线性稳压器内部：P沟道MOS管M

低压差线性稳压器依靠反馈环路调节P沟道MOS管M

低压差线性稳压器环路的零极点分布决定了低压差线性稳压器对负载变化的响应特点，假设A

通常负载电容C

参见图2和3，当低压差线性稳压器负载由轻到重时，负载电阻R

但是，实际系统在P

基于上述，参见图4，本发明一实施例中，提供一种零极点负载跟随补偿低压差线性稳压器电路，可让补偿零点在负载变化过程中跟随主极点的变化，提高系统稳定性。具体的，所述零极点负载跟随补偿低压差线性稳压器电路包括低压差线性稳压器电路以及相互连接的电流采样电路和阻容网络电路。

电流采样电路与低压差线性稳压器电路的电源端以及低压差线性稳压器电路的误差放大器的输出端均连接；阻容网络电路与低压差线性稳压器电路的误差放大器的负输入端、低压差线性稳压器电路的输出端以及低压差线性稳压器电路的两个反馈电阻的连接线均连接。

其中，电流采样电路用于调节阻容网络电路的零极点的频率与增益，以及通过阻容网络电路调节低压差线性稳压器电路的误差放大器的正输入端电压变化幅度，从而提高稳压器的稳定性和响应速度；；阻容网络电路用于产生不受负载变化影响的零极点对，从而降低系统穿越带宽附近的增益随频率下降速度，进而补偿了系统相位裕度，使系统稳定性提高。

具体的，本发明零极点负载跟随补偿低压差线性稳压器电路，在传统低压差线性稳压器电路的结构基础上不再考虑负载电容寄生电阻R

本发明零极点负载跟随补偿低压差线性稳压器电路，通过在现有低压差线性稳压器电路的基础上设置相互连接的电流采样电路和阻容网络电路，通过电流采样电路调节阻容网络电路，在系统穿越带宽附近产生不受负载变化影响的零级点对，使系统在穿越带宽附近的增益随频率下降速度降低，同时相位随频率下降速度降低，提高了不同负载状态下的系统稳定性。并且，在将阻容网络与电流采样电路结合后，可避免大负载电容对P沟道MOS管M

在一种可能的实施方式中，所述电流采样电路包括采样P沟道MOS管M

在一种可能的实施方式中，所述阻容网络电路包括第一电阻R

可选的，所述第一电容C

在一种可能的实施方式中，所述低压差线性稳压器电路包括基准电压源VREF、误差放大器、P沟道MOS管M

在一种可能的实施方式中，所述采样P沟道MOS管M

具体的，基于上述设计，使得采样P沟道MOS管M

在一种可能的实施方式中，所述负载电容C

在频率接近0.1*P

参见图5和6，理想情况下，轻负载时环路穿越带宽较低，H

相比传统依靠负载电容寄生电阻R

本发明又一实施例中，提供一种零极点负载跟随补偿低压差线性稳压器，具体的，所述零极点负载跟随补偿低压差线性稳压器采用上述的零极点负载跟随补偿低压差线性稳电路封装得到。

以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明权利要求书的保护范围之内。