[发明专利]一种新型结构的低压差线性稳压器

说明书

技术领域

本发明属于低压差线性稳压器技术领域，特别涉及一种新型结构的低压差 线性稳压器。

背景技术

低压差线性稳压器可以提供特定的直流稳定电压，该电压的输入与输出间 的电压差较小，常用于给电路提供所需电源。许多低压产品，诸如笔记本电脑、 手机、移动DVD、MP3、照相机等采用移动电池的设备，都需使用低压差线性 稳压器。这些便携式电子设备通常需要低压降和小静态电流来增加电池的功效 和寿命。因此低压差线性稳压器越来越广泛地用于各种电子设备中，而随着低 压差线性稳压器的广泛应用，不论是在设计上，还是在工业生产中，对低压差 线性稳压器的要求越来越高。低压差线性稳压器的输入输出电压范围、响应速 度、输出电压稳定性、静态电流、噪声、版图面积等特性都要求达到较高的指 标。另外，随着电子产品的高速发展，需要的供电电压越来越低，这对低压差 线性稳压器提出了可输出较低电压的要求。

当前对高性能供电电路的需求使得稳压器设备持续发展。现有技术中典型 的低压差线性稳压器结构示意图如图1所示，低压差线性稳压器通常是误差放 大器101、驱动元件102这两个部分串联连接组成。误差放大器101连接到低压 差线性稳压器的一个输入端，驱动元件102连接到低压差线性稳压器的一个输 出端，从而驱动元件102能够驱动外部负载。通常还提供反馈电路103给LDO 稳压器，通过电阻分压网络将分压的输出电压反馈到误差放大器101的输入端。 具体结构和工作原理如下：

图1中，误差放大器101采用的元件为OPA，OPA的输出阻抗为低阻抗， 是电压放大器，输出以电压的形式输出。误差放大器101的同相输入端INP是 预置电压输入端，接基准电压源，误差放大器101的反相输入端INN是反馈电 压输入端，接收来自电阻分压反馈电路103输出的反馈电压。误差放大器101 放大其输入端基准电压和反馈电压的差值。驱动元件102由一个宽长比较大的 PMOS晶体管MPOUT构成，驱动元件102使用PMOS晶体管可以实现低压差， 同时，与流控三极管相比，CMOS管是压控器件，CMOS管结构的静态电流低， 另外，与NMOS管相比，PMOS管工作时无需一比输出电压高的栅极电压。误 差放大器101输出端连接到驱动元件102的栅极，误差放大器101放大输出的 差值电压用作驱动元件102的栅极电压。驱动元件102的源极连接到电源电压 VDDA，漏极连接到反馈电路103，稳压器的输出电压从驱动元件102的漏极 OUT端输出。驱动元件102通过误差放大器放大输出的差值电压加在其栅极来 控制输出电流的大小，从而得到稳定的输出电压。驱动元件可为负载提供较大 的电流，从而有利于驱动较大负载。

误差放大器101的电压输入范围，是在低压差线性稳压器中需要关注的重 点问题。为了使低压差线性稳压器的适用范围更广，其输出电压范围是一个至 关重要的指标。随着电子产品的高速发展，需要的供电电压越来越低，这对低 压差线性稳压器提出了可输出较低电压的要求。同时，既然是低压差线性稳压 器，接近输入电压的高输出电压也是必须可以提供的。这就要求低压差线性稳 压器有较大的输出电压范围。通常，现有低压差线性稳压器中误差放大器101 的输入端为NMOS晶体管差分对。若要NMOS晶体管工作在饱和区，则Vds 大于(Vgs-Vth)且Vgs大于Vth。当误差放大器输入端的预置参考电压太小(Vgs 小于Vth)时，晶体管工作在截止区，导致低压差线性稳压器不能正常工作。也 就是说采用NMOS晶体管作为误差放大器输入端的低压差线性稳压器，在电子 设备所需供电电压过低(几百毫伏)的场合不能使用。附图1中，现有技术中 典型的低压差线性稳压器，可以使用PMOS差分对作为误差放大器101的输入 对管，从而满足可输出较低电压的要求。若要PMOS晶体管工作在饱和区，则 |Vds|大于(Vsg-Vth)且Vsg大于Vth。当误差放大器输入端的预置参考电压太 大(Vsg小于Vth)时，晶体管工作在截止区，导致低压差线性稳压器不能正常 工作。此时电阻分压网络的使用，在误差放大器输入电压较低的情况下，可以 实现较高的输出电压。使用PMOS差分对作为误差放大器的输入对管，同时使 用电阻分压网络取样反馈电压，可以实现低压差线性稳压器较大范围的输出电 压。