专利名称：低压差线性稳压电路及系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种稳压电路及系统，尤指一种具有高精度输出且能够实现快速响应的低压差线性稳压电路及系统。
背景技术：
LDO (low dropout regulator)是一种低压差线性稳压器，其具有低噪声及易于集成等优点，广泛应用于电子系统中。请参阅图1，图1为现有的LDO的电路结构，其中CMP为单级运算放大器，MP为场效应管，电阻Rll和电阻R22构成反馈电路，VREF’为基准电压。由于整个环路要保证高精度的输出值，必须具有高增益，而高增益和高带宽通常无法同时满足，因此现有的LDO的电路结构往往具有低带宽的特点，即很难实现快速响应，因此在电源电压VDD’或者负载快速变化时，输出端V0UT’将会引起很大的过冲或者下降，且需要较长的时间才能恢复到正常的输出值，这将极大的降低系统性能，甚至使系统不工作。
发明内容
鉴于以上内容，有必要提供一种具有高精度输出且能够实现快速响应的低压差线性稳压电路及系统。一种低压差线性稳压电路，所述低压差线性稳压电路包括一电源端、一与所述电源端相连的内环控制模块、一与所述电源端及所述内环控制模块相连的外环控制模块、一与所述外环控制模块相连的基准电压端、一与所述内环控制模块及所述外环控制模块相连的反馈模块、一与所述内环控制模块及所述反馈模块相连的输出端及一与所述反馈模块相连的接地端，所述内环控制模块与所述反馈模块形成一高带宽、低增益的快通路，所述外环控制模块与所述反馈模块形成一高增益、低带宽的慢通路，所述外环控制模块包括一第一运算放大器、一与所述第一运算放大器相连的第一场效应管、一与所述第一运算放大器及所述第一场效应管相连的电容及一与所述第一场效应管相连的第一电阻，所述内环控制模块包括一第二运算放大器及一与所述第二运算放大器相连的第二场效应管，所述反馈模块包括一与所述第二场效应管相连的第二电阻、一与所述第二电阻相连的第三电阻及一与所述第三电阻相连的第四电阻。一种低压差线性稳压系统，所述低压差线性稳压系统包括一电源端、一与所述电源端相连的内环控制模块、一与所述电源端及所述内环控制模块相连的外环控制模块、一与所述外环控制模块相连的基准电压端、一与所述内环控制模块及所述外环控制模块相连的反馈模块、一与所述内环控制模块及所述反馈模块相连的输出端及一与所述反馈模块相连的接地端，所述内环控制模块与所述反馈模块形成一用于实现快速响应的高带宽、低增益的快通路，所述外环控制模块与所述反馈模块形成一用于实现具有高精度输出的高增益、低带宽的慢通路。相对现有技术，本发明低压差线性稳压电路及系统通过慢通路来保证输出端输出电压的精度，实现具有高精度输出的低压差线性稳压电路及系统，并通过快通路使得低压差线性稳压电路及系统能够对电源端或者负载的快速变化作出快速反应，以迅速将输出端输出的电压值调整至正确值，从而实现快速响应。
图1为现有技术中低压差线性稳压电路的电路图。图2为本发明低压差线性稳压系统较佳实施方式的系统架构图。图3为本发明低压差线性稳压电路较佳实施方式的电路图。
具体实施例方式请参阅图2，本发明低压差线性稳压系统较佳实施方式包括一电源端VDD、一与该电源端VDD相连的内环控制模块、一与该电源端VDD及该内环控制模块相连的外环控制模块、一与该外环控制模块相连的基准电压端VREF、一与该内环控制模块及该外环控制模块相连的反馈模块、一与该内环控制模块及该反馈模块相连的输出端VOUT及一与该外环控制模块及该反馈模块相连的接地端GND。该内环控制模块与该反馈模块共同形成一高带宽、低增益的快通路，使得该低压差线性稳压系统能够对该电源端VDD或者负载的快速变化作出快速反应，以迅速将该输出端VOUT输出的电压值调整至正确值，从而实现快速响应；该外环控制模块与该反馈模块共同形成一高增益、低带宽的慢通路，使得该低压差线性稳压系统能够在该电源端VDD或者负载没有变化时，该输出端VOUT输出精确的电压值，从而实现具有高精度输出的低压差线性稳压系统。请参阅图3，图3为本发明低压差线性稳压电路较佳实施方式的电路图。其中，该外环控制模块包括一第一运算放大器CMP1、一第一场效应管MP1、一电容Cl及一第一电阻 Rl ；该内环控制模块包括一第二运算放大器CMP2及一第二场效应管MP2 ；该反馈模块包括一第二电阻R2、一第三电阻R3及一第四电阻R4。本发明低压差线性稳压电路较佳实施方式的连接关系如下该第一运算放大器 CMPl的一反相输入端与该基准电压端VREF相连，该第一运算放大器CMPl的一正相输入端与该第三电阻R3的一端及该第四电阻R4的一端相连，该第一运算放大器CMPl的一输出端与该电容Cl的一端及该第一场效应管MPl的栅极相连。该第一场效应管MPl的漏极与该第一电阻Rl的一端及该第二运算放大器CMP2的一反相输入端相连，该第二运算放大器CMP2 的一正相输入端与该第二电阻R2的一端及该第三电阻R3的另一端相连，该第二运算放大器CMP2的一输出端与该第二场效应管MP2的栅极相连。该第二场效应管MP2的漏极与该第二电阻R2的另一端共同连接该输出端V0UT。该电容Cl的另一端、该第一场效应管MPl 的源级及该第二场效应管MP2的源级共同连接该电源端VDD，该第一电阻Rl的另一端及该第四电阻R4的另一端共同连接该接地端GND。本发明低压差线性稳压电路及系统的工作原理如下
首先假设由该内环控制模块与该反馈模块形成的快通路的环路增益为 H 2 (S) = A2/((s+wl)*(s+w2))；
其中A2为快通路环路的低频增益，s为频率变量，wl为快通路环路的次主极点，w2为快通路环路的主极点，且wl> w20假设由该外环控制模块与该反馈模块形成的慢通路的环路增益为H ！ (s) = Al/ ((s+w3)*(s+w4))；
其中Al为慢通路环路的低频增益，w3为慢通路环路的次主极点，w4为慢通路环路的主极点，且w3> w40又因为w2》w4，因此可以得到整个环路的开环增益为Ho(s) = ((R2+R3+R4)/
R4) ！ (s)*H3 (s)/(1+H a (s)) ^ ((R2+R3+R4) /R4) ！ (s)；
可见，整个环路的开环增益约为慢通路的环路增益，由于慢通路具有高增益、低带宽的特点，从而可以保证输出端VOUT输出电压的精度，实现具有高精度输出的低压差线性稳压电路及系统。当输出端VOUT的输出电压受到电源端VDD或者负载的影响而快速变化时，其变化会通过反馈模块中的第二电阻R2、第三电阻R3及第四电阻R4直接而快速的反馈到图3所示的电压Vl与电压V3上，由于慢通路的带宽较低，因此电压V2会保持近似不变，又因为快通路的带宽较高，因此电压Vl会经过第二运算放大器CMP2快速传递至第二场效应管MP2 的栅极，通过调节第二场效应管MP2来响应输出端VOUT的瞬态变化。由于快通路的带宽较高，从而使得低压差线性稳压电路及系统能够对电源端VDD或者负载的快速变化作出快速反应，以迅速将输出端VOUT输出的电压值调整至正确值，从而实现快速响应。本发明低压差线性稳压电路及系统通过慢通路来保证输出端VOUT输出电压的精度，实现具有高精度输出的低压差线性稳压电路及系统，并通过快通路使得低压差线性稳压电路及系统能够对电源端VDD或者负载的快速变化作出快速反应，以迅速将输出端VOUT 输出的电压值调整至正确值，从而实现快速响应。
权利要求
1.一种低压差线性稳压电路，其特征在于所述低压差线性稳压电路包括一电源端、 一与所述电源端相连的内环控制模块、一与所述电源端及所述内环控制模块相连的外环控制模块、一与所述外环控制模块相连的基准电压端、一与所述内环控制模块及所述外环控制模块相连的反馈模块、一与所述内环控制模块及所述反馈模块相连的输出端及一与所述反馈模块相连的接地端，所述内环控制模块与所述反馈模块形成一高带宽、低增益的快通路，所述外环控制模块与所述反馈模块形成一高增益、低带宽的慢通路，所述外环控制模块包括一第一运算放大器、一与所述第一运算放大器相连的第一场效应管、一与所述第一运算放大器及所述第一场效应管相连的电容及一与所述第一场效应管相连的第一电阻，所述内环控制模块包括一第二运算放大器及一与所述第二运算放大器相连的第二场效应管，所述反馈模块包括一与所述第二场效应管相连的第二电阻、一与所述第二电阻相连的第三电阻及一与所述第三电阻相连的第四电阻。
2.如权利要求1所述的低压差线性稳压电路，其特征在于所述第一运算放大器的一反相输入端与所述基准电压端相连，所述第一运算放大器的一正相输入端与所述第三电阻的一端及所述第四电阻的一端相连。
3.如权利要求2所述的低压差线性稳压电路，其特征在于所述第一运算放大器的一输出端与所述电容的一端及所述第一场效应管的栅极相连，所述第一场效应管的漏极与所述第一电阻的一端及所述第二运算放大器的一反相输入端相连。
4.如权利要求3所述的低压差线性稳压电路，其特征在于所述第二运算放大器的一正相输入端与所述第二电阻的一端及所述第三电阻的另一端相连，所述第二运算放大器的一输出端与所述第二场效应管的栅极相连。
5.如权利要求4所述的低压差线性稳压电路，其特征在于所述第二场效应管的漏极与所述第二电阻的另一端共同连接所述输出端。
6.如权利要求5所述的低压差线性稳压电路，其特征在于所述电容的另一端、所述第一场效应管的源级及所述第二场效应管的源级共同连接所述电源端，所述第一电阻的另一端及所述第四电阻的另一端共同连接所述接地端。
7.一种低压差线性稳压系统，其特征在于所述低压差线性稳压系统包括一电源端、 一与所述电源端相连的内环控制模块、一与所述电源端及所述内环控制模块相连的外环控制模块、一与所述外环控制模块相连的基准电压端、一与所述内环控制模块及所述外环控制模块相连的反馈模块、一与所述内环控制模块及所述反馈模块相连的输出端及一与所述反馈模块相连的接地端，所述内环控制模块与所述反馈模块形成一用于实现快速响应的高带宽、低增益的快通路，所述外环控制模块与所述反馈模块形成一用于实现具有高精度输出的高增益、低带宽的慢通路。
8.如权利要求7所述的低压差线性稳压系统，其特征在于所述外环控制模块包括一第一运算放大器、一与所述第一运算放大器相连的第一场效应管、一与所述第一运算放大器及所述第一场效应管相连的电容及一与所述第一场效应管相连的第一电阻，所述内环控制模块包括一第二运算放大器及一与所述第二运算放大器相连的第二场效应管，所述反馈模块包括一与所述第二场效应管相连的第二电阻、一与所述第二电阻相连的第三电阻及一与所述第三电阻相连的第四电阻。
9.如权利要求8所述的低压差线性稳压系统，其特征在于所述所述第一运算放大器的一反相输入端与所述基准电压端相连，所述第一运算放大器的一正相输入端与所述第三电阻的一端及所述第四电阻的一端相连，所述第一运算放大器的一输出端与所述电容的一端及所述第一场效应管的栅极相连，所述第一场效应管的漏极与所述第一电阻的一端及所述第二运算放大器的一反相输入端相连。
10.如权利要求9所述的低压差线性稳压系统，其特征在于所述第二运算放大器的一正相输入端与所述第二电阻的一端及所述第三电阻的另一端相连，所述第二运算放大器的一输出端与所述第二场效应管的栅极相连，所述第二场效应管的漏极与所述第二电阻的另一端共同连接所述输出端，所述电容的另一端、所述第一场效应管的源级及所述第二场效应管的源级共同连接所述电源端，所述第一电阻的另一端及所述第四电阻的另一端共同连接所述接地端。
全文摘要
一种低压差线性稳压电路，包括一电源端、一内环控制模块、一外环控制模块、一基准电压端、一反馈模块、一输出端及一接地端，内环控制模块与反馈模块形成一高带宽、低增益的快通路，外环控制模块与反馈模块形成一高增益、低带宽的慢通路，外环控制模块包括一第一运算放大器、一与第一运算放大器相连的第一场效应管、一与第一运算放大器及第一场效应管相连的电容及一与第一场效应管相连的第一电阻，内环控制模块包括一第二运算放大器及一与第二运算放大器相连的第二场效应管，反馈模块包括一第二电阻、一与第二电阻相连的第三电阻及一与第三电阻相连的第四电阻。本发明还提供一种低压差线性稳压系统。本发明具有高精度输出且能够实现快速响应。
文档编号G05F1/56GK102393781SQ20111039907
公开日2012年3月28日 申请日期2011年12月6日 优先权日2011年12月6日
发明者范方平 申请人:四川和芯微电子股份有限公司