[发明专利]低压差线性稳压器

说明书

技术领域

本发明实施例涉及模拟集成电路技术，尤其涉及一种低压差线性稳压器。

背景技术

移动电话、笔记本电脑和音乐播放器等高级消费电子设备由电池供电以获得便携性。为了使每个电子设备的功能更强大，采用了越来越复杂的且高度集成的片上系统(System-on-Chip，SoC)设计。对于这些片上系统，通过各种类型的功率转换器实现的快速响应、高效且低成本的电源管理以获得竞争优势是至关重要的。低压差线性稳压器是一种通用的功率转换器，具有低噪声、低成本和快速响应的优点，广泛应用于片上系统电源管理应用。

通过使用负反馈机制，低压差线性稳压器的控制回路连续地调整其功率管的有效电阻，以产生所需的输出电压。在典型的低压差线性稳压器中，通常使用在几μF范围内的片外电容器来滤除噪声并且给不同的负载电流下的稳定性提供主极点。然而，随着低压差线性稳压器的数量的持续增加，去除片外电容以降低成本并提高片上系统开发的集成度变得非常重要。

现有技术中提供了一种无片外电容的低压差线性稳压器，图1为现有技术提供的一种无片外电容的低压差线性稳压器的电路图。图2为现有技术提供的另一种无片外电容的低压差线性稳压器的电路图。如图1所示，该电路包括：运算跨导放大器(Operational Transconductance Amplifier，OTA)、功率晶体管M_P1、带隙基准、电阻r₁、电阻r₂、电阻r₃和电容C。带隙基准为OTA的一个输入产生的DC参考电压；电阻r₁和电阻r₂对输出电压进行采样并反馈到OTA的另一输入端以调节输出电压。电容C和电阻r₃组成补偿网络，其中电容C是帮助产生主极点的密勒电容，而电阻r₃通常用于抵消右半平面零点甚至产生左半平面零点以改善相位裕度。为了实现大的负载电流和小的压差电压，功率晶体管M_P1通常具有大的W/L比值，因此具有大的寄生电容。因此，可以在OTA和功率晶体管M_P1之间增加第二级放大器，如图2所示。第二级放大器可以具有一个增益来提高总环路增益，并因此提高稳压器的调节精度。其中，第二级放大器也可以是电压缓冲器，以提高OTA的驱动能力来获得更快的速度。

最近，这种全集成低压差线性稳压器的设计已经引起了巨大的研究动力，但是在大负载范围内同时实现宽带宽，快速响应和良好稳定性仍是一项非常具有挑战性的任务。

发明内容

本发明提供一种低压差线性稳压器，以实现宽带宽和快速响应，而不损害环路稳定性或增加静态电流消耗。

第一方面，本发明实施例提供了一种低压差线性稳压器，包括：误差放大器和功率晶体管，还包括：动态密勒补偿网络和控制器；

所述功率晶体管的源极接电源，所述功率晶体管的栅极与所述误差放大器的输出端连接，所述功率晶体管的漏极与所述低压差线性稳压器的输出端连接；所述动态密勒补偿网络连接在所述误差放大器的输出端与所述低压差线性稳压器的输出端之间，所述控制器的第一端与所述功率晶体管的栅极连接，所述控制器的第二端与所述密勒补偿网络连接；

其中，所述动态密勒补偿网络包含第一阻容支路和至少一个第二阻容支路，所述第一阻容支路与所述至少一个第二阻容支路并联，所述第一阻容支路包含串联的第一电阻和第一电容，所述第二阻容支路包含串联的第二电阻和第二电容；

所述控制器用于检测所述低压差线性稳压器的输出端的电流，并根据所述电流生成所述动态密勒补偿网络的控制信号，以控制所述动态密勒补偿网络中的第二阻容支路的通断。

进一步的，还包括反馈电阻，所述反馈电阻连接在所述误差放大器的正向输入端与所述低压差线性稳压器的输出端之间。

进一步的，还包括至少一个增益放大器，所述至少一个增益放大器与所述动态密勒补偿网络中的至少一个第二阻容支路一一对应；

每一第二阻容支路中的第二电阻与一个增益放大器并联。

进一步的，所述至少一个增益放大器的增益为1。

进一步的，还包括第二级放大器，所述第二级放大器串联在所述误差放大器的输出端与所述功率晶体管的栅极之间。

进一步的，所述第二级放大器为电压缓冲器。