[发明专利]低压差调节器

说明书

技术领域

本发明涉及一种低压差调节器，尤其涉及一种具有可变阻抗负载补偿电 路的低压差调节器。

背景技术

电压调节电路通常设置在电源供应电路与负载电路之间。当电源供应电 路所产生的电压变动时，电压调节电路仍可提供一固定的电压给负载电路。 以行动电话所使用的电池为例，若没有对电池充电，则电池的电压可能会下 降。然而，透过电压调节电路，就算电池的输出电压下降，只要电池的电压 大于电压调节电路所提供的固定电压，电压调节电路便可持续提供一固定的 电压给行动电话的负载电路。为了使电压调节电路提供固定的电压，一压差 电压会接着被定义成一最小电压差。该最小电压差必须从电压调节电路的输 入端，被提供至电压调节电路的输出端。举例而言，一电压调节器提供的固 定电压为1.8V。当电压调节器的输入电压为2.0V时，该电压调节器便可输出 1.8V的固定电压。因此，在此例中，压差电压为0.2V(2.0V-1.8V)。所谓的低 压差(low drop-out；LDO)调节器(regulator)就是具有低压差电压的电压调节器。 在调制解调器(modem)的应用中，电压调节器的压差电压需小于50mV。

请参考图1，图1显示具有第一补偿电路的低压差调节器10。低压差调 节器10具有第一级放大器101、反相放大器102、旁路晶体管(pass  transistor)MP、反射晶体管(mirror transistor)MS、电流-电压转换器103、补偿 电容C_C以及补偿电阻R_C。低压差调节器10输出一输出电压OUT。不论输入 电压V_DD如何变化，输出电压OUT会维持在一固定值。从输入电压V_DD开始， 一负载电流I_L会经过旁路晶体管MP，而进入负载Z_L。第一电阻R_A及第二电 阻R_B产生一电压，该电压与输出电压OUT之间具有比例关系。该电压会与 参考电压V_REF作比较，并透过放大器101、102以及旁路晶体管MP，控制输 出电压OUT。补偿电容C_C及补偿电阻R_C可提供一补偿频率。由于补偿电阻 R_C所接收的电压经过反射晶体管MS以及电流-电压转换器103，故补偿频率 随着流经旁路晶体管MP的电流而变化。

请参考图2，图2显示具有第二补偿电路的低压差调节器20。低压差调 节器20具有第一级放大器201、缓冲器202、旁路晶体管MP、第一电阻R_A、 第二电阻R_B、补偿电阻R_C以及补偿电容C_C。低压差调节器20输出一输出电 压OUT。不论输入电压V_DD如何变化，输出电压OUT会维持在一固定值。 流经负载Z_L的负载电流I_L，是由旁路晶体管MP所提供。低压差调节器20 与低压差调节器10相似。另外，虽然第一补偿电路与第二补偿电路不太一样， 但原理相同。

低压差调节器10及20具有一些缺点。第一，低压差调节器10及20的 电源抑制比(PSRR)不够高。在图1所示的低压差调节器10中，第一级放大器 101的输出端x到交流地端(AC ground)之间具有一寄生电容，该寄生电容的容 值C_L1＝(1+A)C_C。在图2所示的低压差调节器20中，第一级放大器101的输 出端x到交流地端(AC ground)的寄生电容的容值C_L1＝C_C。这表示图2的补偿 电容C_C必须非常大。因此，低压差调节器10及20的PSRR频率响应的零点 (zero)在1/2πC_L1r_o1，其中r_o1为第一级放大器的输出阻抗。

第二，低压差调节器10及20的补偿无法应用在输出电压OUT。也就是 说，图1及图2所示的补偿方法，无法将输出电压的极点(pole)移至较高的频 率。

第三，低压差调节器10及20的可变补偿电阻R_C由MOSFET所构成。 因此，可变补偿电阻R_C所能够提供的补偿效应会受到MOSFET的制造工艺 或是温度的影响。

发明内容