[发明专利]用于数字低压差线性稳压器的模拟相位补偿系统

说明书

本发明公开了一种用于数字低压差线性稳压器的相位补偿系统，包括动态比较器、双向移位寄存器、PMOS功率晶体管阵列、负载电容器及负载电流源、模拟前馈路径和PMOS辅助前馈；模拟前馈路径包括电容器和电阻器，电容器第二端连接电阻器第一端，电阻器第二端接参考电压Vsubgt;REF/subgt;；动态比较器为四输入动态比较器。本发明解决数字低压差线性稳压器中极限环振荡大导致输出电压纹波大的问题。

技术领域

本发明涉及一种电变量调节技术，特别是一种用于数字低压差线性稳压器的相位补偿系统。

背景技术

在数字低压差线性稳压器领域中，由于PMOS功率晶体管阵列和比较器的离散性，当数字低压差线性稳压器达到稳定状态时，输出电压中包含参考电压大小附近的纹波，这被称为极限环振荡(LCO)。极限环振荡(LCO)越小，数字低压差线性稳压器越稳定。LCO是周期性的，其周期是时钟采样频率Fs提供的时钟信号Clk周期的2M倍，其中比例M为正整数(M称为LCO的模)，即M 越小，数字低压差线性稳压器越稳定。

图1、图2为传统的数字低压差线性稳压器结构示意图和等效电路示意图。包括动态比较器100，双向移位寄存器102，PMOS功率晶体管阵列104，以及负载电容器及负载电流源106，其中动态比较器100是用来监测整个稳压器输出 V_OUT和参考电压V_REF之间的差异。这种传统数字低压差线性稳压器中极限环振荡大导致输出电压纹波很大。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供一种用于数字低压差线性稳压器的相位补偿系统，以解决数字低压差线性稳压器中极限环振荡大导致输出电压纹波大的问题。

为了达到上述目的，本发明是通过以下技术方案来实现的。

一种用于数字低压差线性稳压器的相位补偿系统，包括动态比较器、双向移位寄存器、PMOS功率晶体管阵列、负载电容器及负载电流源、模拟前馈路径和 PMOS辅助前馈；模拟前馈路径包括电容器和电阻器，电容器第二端连接电阻器第一端，电阻器第二端接参考电压V_REF；动态比较器为四输入动态比较器；电容器第一端接四输入动态比较器主输入对，电容器和电阻器中间的支路接四输入动态比较器辅助输入对，四输入动态比较器的辅助输入差分对的大小与主输入的不同，四输入动态比较器输出端分别接双向移位寄存器输入端和PMOS辅助前馈输入端，双向移位寄存器输出端接PMOS功率晶体管阵列输入端，PMOS功率晶体管阵列输出端接PMOS辅助前馈输出端，负载电容器及负载电流源输入端接地，且输出端分别接PMOS功率晶体管阵列、模拟前馈路径并作为系统的输出端。

本发明进一步的改进在于：模拟前馈路径的信号传递函数L(s)为

四输入动态比较器(200)总输入的传递函数为

H(s)＝1+γL(s)                       (2)

相位滞后为

其中，s为拉普拉斯变换中的复频率，ω₁为模拟前馈中电阻器R1 和电容器C1确定的角频率，ω_s为时钟信号的角频率，ω₀为输出级的主极点，γ为比较器辅助输入提供的额外增益，α为比较器和寄存器之间延迟的延迟长度， M为LCO的模，k为ω_s/ω₀，β为PMOS辅助前馈中PMOS管的数量。

本发明进一步的改进在于：所述PMOS辅助前馈包含若干P型MOS管，P 型MOS管的栅极连接四输入动态比较器的输出端，且漏极连接PMOS功率晶体管阵列中的P型MOS管的漏极。