[发明专利]一种用于补偿LDO输出极点的前馈补偿方法和电路

说明书

一种用于补偿LDO输出极点的前馈补偿方法和电路，设置采样电路用于采样LDO的NMOS功率管的栅极电压，从而获得采样信号，将所述采样信号通过一个带通滤波电路后反馈到LDO的输出电压经过分压网络后获得的反馈电压中，反馈电压和参考电压进行误差放大后用于控制NMOS功率管的栅极电压。本发明利用前馈补偿形成一个固定的增益和相位，再与LDO本身功率管回路的增益并联之后，就可以得到和功率管回路输出极点相关的零点，能够实现相位裕度不会随着输出极点的衰减而衰减，不仅能够补偿LDO负载电阻的变化，也能够补偿LDO负载电容的变化；同时本发明能够适应NMOS功率管的LDO，且整体结构简单，易于实现。

技术领域

本发明属于模拟集成电路设计领域，涉及一种用于补偿LDO输出极点的前馈补偿方法和实现该前馈补偿方法的具体电路。

背景技术

低压差线性稳压器（low dropout regulator，LDO）具有压差低、转换效率高的特点，在便携电子产品供电领域有广泛的应用前景。LDO通常包括误差放大器、功率管、分压网络和负载，LDO的输出信号Vout经过分压网络获得反馈信号Vfb后与参考电压一起经过误差放大器处理，误差放大器的输出信号控制功率管的栅端，功率管的源漏接在LDO输入端和输出端之间。LDO目前存在的关键问题是环路稳定性问题，由于LDO输出极点的位置会随着负载变化，导致电路稳定性不高。现有的经常用于补偿LDO输出极点的方法有以下两种：

第一种补偿LDO输出极点的方法是使用前馈电容引入和环路增益相关的零点来补偿LDO输出极点，例如申请号为201110329842.8的中国专利申请公开了在LDO输出信号Vout和反馈信号Vfb之间跨接一个前馈电容，产生零极对补偿系统相位，但该方法在分压网络两个电阻相差较小时，补偿作用也会减小，不能保持LDO输出稳定。第二种补偿LDO输出极点的方法是使用可变零点来补偿输出极点的负载电流变化，通过提供一个动态零点补偿，确保LDO在全负载大范围内稳定。但是可变零点技术只能补偿随着负载电阻变化而变化的情况，不能补偿随着输出电容变化而变化的情况。且现有的补偿技术主要应用在PMOS管作为LDO功率管的情况，难以适应NMOS功率管的LDO。

发明内容

针对现有的补偿LDO输出极点方法中存在的不能补偿输出电容变化、以及不能适应NMOS功率管的不足之处，本发明提出一种用于补偿LDO输出极点的前馈补偿方法，通过引入一个和NMOS功率管栅电压相关的信号并使其通过带通电路后反馈到LDO的反馈电压上，这样利用前馈补偿形成一个固定的增益和相位，再与LDO本身功率管回路的增益并联之后，就可以得到和功率管回路输出极点相关的零点，能够实现相位裕度不会随着输出极点的衰减而衰减。

本发明提出的前馈补偿方法的技术方案为：

一种用于补偿LDO输出极点的前馈补偿方法，所述LDO包括误差放大器、NMOS功率管、分压网络、负载电阻和负载电容，所述NMOS功率管的漏极连接LDO的输入电压，其源极连接LDO的输出端并通过所述分压网络产生反馈电压，所述负载电阻和所述负载电容都接在所述LDO的输出端和地之间，所述误差放大器的两个输入端分别连接所述反馈电压和参考电压，其输出信号用于控制所述NMOS功率管的栅极电压；

所述前馈补偿方法为：首先采样所述NMOS功率管的栅极电压获得采样信号，然后将所述采样信号通过一个带通滤波电路后反馈到所述反馈电压中。

具体的，设置采样电路获取所述采样信号，所述采样电路包括一个尺寸小于所述NMOS功率管的NMOS采样管和一个偏置电流源，所述NMOS采样管的栅极和漏极分别连接所述NMOS功率管的栅极和漏极，NMOS采样管的源极输出所述采样信号并连接所述偏置电流源。

具体的，所述带通滤波电路包括第一电阻、第一电容、第二电阻和第二电容，第一电阻的第一连接端连接所述采样信号，第一电阻的第二连接端一方面通过第一电容后连接所述反馈电压，另一方面依次通过第二电容和第二电阻后接地。