专利名称：低压差线性稳压器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及集成电路领域，具体的讲是涉及一种低压差线性稳压器。
背景技术：
低压差线性稳压器(Low Dropout Regulator，LD0)，其工作原理是以带隙基准的输出为负载电路的输入，经过电压-电压负反馈有源电路，提供准确的供电电压。由于负载电流直接消耗在输入电压和输出电压的压差上，因此低压差线性稳压器的效率较低，理论最高效率仅为输出电压与输入电压的比，但它具有无输出纹波、噪声低、无电磁辐射的优点。与开关电源管理芯片比较而言，如直流电源模块(DC-DC)和充电泵(Charge Pump), 因有储能元件隔离电压差，因而效率较高，目前应用广泛。然而，开关电源管理芯片都有较大的输出电压纹波，而DC-DC因为使用了电感，还有较强的电磁辐射，会对电路造成严重干扰，因此，在一些高精度、对噪声敏感的电路中，LDO依然是首选。如图1所示，现有结构的低压差线性稳压器，包括功率驱动级，所述功率驱动级包括驱动三极管M6’，以及为驱动三极管M6’提供偏置信号的偏置三极管TB3’，还包括为偏置三极管TB23’提供的偏置电压信号VB3’，偏置三极管TB3’的源极端接电源输入端VIN’，偏置电压信号VB3’漏极端接驱动三极管M6’的漏极端，其公共连接点为功率驱动级的驱动输出端M)’，驱动三极管M6’的栅极端为驱动输入端YI’。其驱动输出端X0’接驱动输出级的功率三极管。此种结构的低压差线性稳压器，驱动输出端M)’对地的输入阻抗为Zl近似等于驱动输出端M)’对电源输入端的输入阻抗Z2。其缺点在于当电源输入端VIN’有一个AV的变化时，驱动输出端Χ0’的电压变化为△ V* (Zl/(Ζ1+Ζ2))，则驱动输出端Χ0’的电压变化约为0.5 Δ V，则功率输出级的功率三极管的栅源电压为电源输入端VIN’的电压减去驱动输出端Χ0’的电压，其变化也约为0.5AV，使得通过功率三极管的电流有明显变化，导致电源抑制较低。
实用新型内容本实用新型所要解决的技术问题是，克服以上不足，提供了一种能够提高电源抑制的低压差线性稳压器。为了解决上述技术问题，本实用新型的技术方案是一种低压差线性稳压器，包括功率输出级，以及为功率输出级提供驱动信号的功率驱动级，所述功率驱动级，包括驱动三极管，以及为驱动三极管提供偏置信号的第二偏置三极管，以及为第二偏置三极管提供偏置信号的第三偏置三极管，还包括为第二偏置三极管提供的第二偏置电压信号，以及为第三偏置三极管提供的第三偏置电压信号，所述第二偏置电压信号接第二偏置三极管的栅极端，所述第三偏置电压信号接第三偏置三极管的栅极端，所述驱动三极管的源极端接地、栅极端为驱动输入端，所述驱动三极管的漏极端接第二偏置三极管的源极端，所述第二偏置三极管的漏极端与第三偏置三极管的漏极端共漏极连接，其公共连接点为驱动输出端；所述第三偏置三极管的源极端与电源输入端电连接。[0006]进一步的，所述功率输出级，包括功率三极管，所述功率三极管的栅极端为功率输出级的输入端、源极端接电源输入端、漏极端通过由第一反馈电阻和第二反馈电阻串联构成的反馈电阻接地，所述第一反馈电阻和第二反馈电阻的公共连接点为反馈端，所述功率三极管的漏极端与反馈电阻的公共连接点为电源输出端。进一步的，所述反馈电阻的两端并联有滤波电容。与现有技术相比，本技术方案的有益效果是驱动输出端对地的输入阻抗为Z1， 驱动输出端对电源输入端的输入阻抗Z2，由于驱动输出端对地的输入阻抗Zl有两个三极管形成共源共栅结构放大器，而驱动输出端对电源输入端的输入阻抗Z2为一个三极管，因此，驱动输出端对地的输入阻抗为Zl远远大于驱动输出端对电源输入端的输入阻抗Z2，当电源输入端VIN有一个△ V的变化时，驱动输出端M)的电压变化为Δν*(Ζ1/(Ζ1+Ζ2))，则驱动输出端Μ)的电压变化约等于△ V，则功率三极管的栅源电压为VIN的电压减去Μ)的电压，其变化量约等于零，功率三极管的电流不会有明显变化，使电源抑制得到提高。为了解决上述技术问题，本实用新型的另一技术方案是一种低压差线性稳压器， 包括功率输出级，以及为功率输出级提供驱动信号的功率驱动级，所述功率驱动级，包括驱动三极管，以及为驱动三极管提供偏置信号的第二偏置三极管，还包括为第二偏置三极管提供的第二偏置电压信号，所述第二偏置电压信号接第二偏置三极管的栅极端，所述驱动三极管的源极端接地、栅极端为驱动输入端，所述驱动三极管的漏极端接第二偏置三极管的源极端，所述第二偏置三极管的漏极端通过上拉电阻接电源输入端，所述第二偏置三极管与上拉电阻的公共连接点为驱动输出端，所述上拉电阻的电阻值远远小于驱动输出端对地的输入阻抗的电阻值。进一步的，所述功率输出级，包括功率三极管，所述功率三极管的栅极端为功率输出级的输入端、源极端接电源输入端、漏极端通过由第一反馈电阻和第二反馈电阻串联构成的反馈电阻接地，所述第一反馈电阻和第二反馈电阻的公共连接点为反馈端，所述功率三极管的漏极端与反馈电阻的公共连接点为电源输出端。进一步的，所述反馈电阻的两端并联有滤波电容。与现有技术相比，本技术方案的有益效果是驱动输出端对地的输入阻抗Ζ1，驱动输出端对电源输入端的输入阻抗Ζ2为上拉电阻的电阻值，由于上拉电阻的电阻值远远小于驱动输出端对地的输入阻抗Ζ2，因此，驱动输出端对地的输入阻抗Zl远远大于驱动输出端对电源输入端的输入阻抗Ζ2。当电源输入端VIN有一个Δ V的变化时，驱动输出端Μ)的电压变化为Δ V* (Zl/ (Ζ1+Ζ2))，则驱动输出端Μ)的电压变化约等于△ V，则功率三极管的栅源电压为电源输入端VIN的电压减去驱动输出端Μ)的电压，其变化量约等于零，功率三极管的电流不会有明显变化，使电源抑制得到提高。
图1是现有技术的功率驱动级的电路原理图；图2是本实用新型低压差线性稳压器实施例1的功率驱动级的电路原理图；图3是本实用新型低压差线性稳压器实施例1电路原理图；图4是本实用新型低压差线性稳压器实施例2的功率驱动级的电路原理图；[0018]图5是本实用新型低压差线性稳压器实施例2的电路原理图。现有技术图示僅6，、驱动三极管383，、偏置三极管，￥83，、偏置电压信号，￥讯，、电源输入端，XO'、驱动输出端，YI ’、驱动输入端。本实用新型图示1、带隙基准模块，2、误差放大级，3、功率驱动级，4、功率输出级， VIN,电源输入端，W、电源输出端，VBl、第一偏置电压信号，VB2、第二偏置电压信号，VB3、第三偏置电压信号，TBI、第一偏置三极管，TB2、第二偏置三极管，TB3，第三偏置三极管，Ml、第一三极管，M2、第二三极管，M3、第三三极管，M4、第四三极管，M6、驱动三极管，M7、功率三极管，R1、上拉电阻，RF1、第一反馈电阻，RF2、第二反馈电阻，CO、滤波电容，CC、前馈电容，VF、 反馈端，K、前馈端，XI、功率输入端，X0、驱动输出端，YI、驱动输入端，Y0、误差输出端，BIN、 带隙基准输入端，VREF、带隙基准输出端，GND、地端，V+、差分输入的正极端，V-、差分输入的负极端。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型作详细描述实施例1如图2-3所示，本实用新型低压差线性稳压器，包括电源输入端VIN;电源输出端 VO ；功率输出级4，为低压差线性稳压器的输出单元，包括功率输入端XI、反馈端VF和功率输出端，其功率输出端为所述电源输出端VO ；功率驱动级3，为功率输出级4提供驱动电压信号，包括驱动输入端YI和驱动输出端X0，所述驱动输出端M)接功率输出级4的功率输入端XI ；误差放大级2，包括差分输入的正极端V+、差分输入的负极端V-和误差输出端Y0， 所述误差输出端YO与所述功率驱动级3的驱动输入端YI电连接，所述差分输入的负极端 V-与功率输出级4的反馈端VF电连接；带隙基准模块1，包括带隙基准输入端BIN、带隙基准输出端VERF、地端GND，所述带隙基准输入端BIN与所述电源输入端VIN电连接，所述带隙基准输出端VERF与所述误差放大级2的差分输入的正极端V+电连接，所述地端GND接地。误差放大级2，包括第一三极管Ml、第二三极管M2、第三三极管M3、第四三极管M4、 第一偏置三极管TB1，以及为第一偏置三极管TBl提供的第一偏置电压信号VB1，所述第一偏置电压信号VBl接第一偏置三极管TBl的栅极端；其中，第一三极管Ml的栅极端为差分输入的正极端V+，所述第二三极管M2的栅极端为差分输入的负极端V-;所述第一三极管Ml和第二三极管M2共源极端连接后，其公共点与第一偏置三极管TBl的漏极端电连接，所述第一偏置三极管TBl的源极端接电源输入端VIN ；所述第一三极管Ml的漏极端分别电连接第三三极管M3的漏极端和栅极端，所述第三三极管M3源极端与第四三极管M4的源极端共地连接、栅极端共栅极连接，所述第四三极管M4的漏极端和第二三极管M2的漏极端为共漏极连接，其公共连接点为误差输出端 YO ；所述第一三极管Ml的漏极端、与第三三极管M3的漏极端和栅极端的公共连接点为误差放大器的前馈端K。优选的，误差放大器还包括前馈端K，所述反馈电阻与功率三极管M7的漏极端的公共连接点通过前馈电容CC与所述前馈端K电连接，形成前馈通路，用于改善LDO的频率响应特性。其中，第一三极管Ml的漏极端、与第三三极管M3的漏极端和栅极端的公共连接点为误差放大器的前馈端K。功率驱动级3，包括驱动三极管M6，以及为驱动三极管M6提供偏置信号的第二偏置三极管TB2，以及为第二偏置三极管TB2提供偏置信号的第三偏置三极管TB3，还包括为第二偏置三极管TB2提供的第二偏置电压信号VB2，以及为第三偏置三极管TB3提供的第三偏置电压信号VB3，所述第二偏置电压信号VB2接第二偏置三极管TB2的栅极端，所述第三偏置电压信号VB3接第三偏置三极管TB3的栅极端，所述驱动三极管M6的源极端接地、栅极端为驱动输入端YI，所述驱动三极管M6的漏极端接第二偏置三极管TB2的源极端，所述第二偏置三极管TB2的漏极端与第三偏置三极管TB3的漏极端共漏极连接，其公共连接点为驱动输出端M)；所述第三偏置三极管TB3的源极端与电源输入端VIN电连接。功率输出级，包括功率三极管M7，所述功率三极管M7的栅极端为功率输出级的输入端XI、源极端为电源输入端VIN、漏极端通过由第一反馈电阻RFl和第二反馈电阻RF2串联构成的反馈电阻接地，所述第一反馈电阻RFl和第二反馈电阻RF2的公共连接点为反馈端F，所述反馈端F接误差放大器的反馈电压输入端VF，所述反馈电阻两端并联有滤波电容 CO。滤波电容CO用于滤除输出端的纹波信号。与现有技术相比，本技术方案的有益效果是驱动输出端对地的输入阻抗为Z1， 驱动输出端对电源输入端的输入阻抗Z2，由于驱动输出端对地的输入阻抗Zl有两个三极管形成共源共栅结构放大器，而驱动输出端对电源输入端的输入阻抗Z2为一个三极管，因此，驱动输出端对地的输入阻抗为Zl远远大于驱动输出端对电源输入端的输入阻抗Z2。当电源输入端VIN有一个Δ V的变化时，则驱动输出端M)的电压变化为Δν*(Ζ1/(Ζ1+Ζ2))， 则驱动输出端Μ)的电压变化约等于Δν，则功率三极管的栅源电压为电源输入端VIN的电压减去驱动输出端Μ)的电压，其变化量约等于零，功率三极管的电流不会有明显变化，使电源抑制得到提高。实施例2如图4-5所示，本实施例2是实施例1的基础上进行的改进，其区别技术特征在于将实施例1中的第三偏置三极管ΤΒ3替换上拉电阻R1。即功率驱动级3，包括驱动三极管Μ6，以及为驱动三极管Μ6提供偏置信号的第二偏置三极管ΤΒ2，还包括为第二偏置三极管ΤΒ2提供的第二偏置电压信号VB2，所述第二偏置电压信号VB2接第二偏置三极管ΤΒ2的栅极端，所述驱动三极管Μ6的源极端接地、栅极端为驱动输入端ΥΙ，所述驱动三极管Μ6的漏极端接第二偏置三极管ΤΒ2的源极端，所述第二偏置三极管ΤΒ2的漏极端通过上拉电阻 Rl接电源输入端VIN，所述第二偏置三极管ΤΒ2与上拉电阻Rl的公共连接点为驱动输出端 XO。驱动输出端Μ)对地的输入阻抗Ζ1，驱动输出端Μ)对电源输入端VIN的输入阻抗 Ζ2为上拉电阻Rl的电阻值，由于上拉电阻Rl的电阻值远远小于驱动输出端Μ)对地的输入阻抗Ζ1，因此，驱动输出端对地的输入阻抗Zl远远大于驱动输出端对电源输入端的输入阻抗Ζ2。当电源输入端VIN有一个Δ V的变化时，驱动输出端Μ)的电压变化为Δ V* (Zl/ (Ζ1+Ζ2))，则驱动输出端Μ)的电压变化约等于△ V，则功率三极管的栅源电压为电源输入端VIN的电压减去驱动输出端M)的电压，其变化量约等于零，功率三极管的电流不会有明显变化，使电源抑制得到提高。本实施例2不仅能提高LDO的电源抑制，而且在LDO的电源输出端VO负载为轻载时，还能降低功耗。即当轻载时，功率驱动级3的功率输出端M)的电压会很高，甚至接近 VIN0如果采用现有技术中带有偏置的三极管TB3’，那么功率驱动级3的电流是固定的；而如果采用上拉电阻R1，则功率驱动级3的电流随着功率输出端M)的电压越来越接近电源输入端VIN而变小，其功率输出端M)的电流值为(VIN-VXO)/Rl，其中VM)为功率输出端M) 的电压值。为了在重载下保证功率驱动级的增益与实施例1相当，取的上拉电阻值并不能使重载下功率驱动级的电流比实施例1有显著降低，但由于是在重载下，即负载的功率本身就很大，因此功率驱动级的电流远小于负载电流，功率驱动级的电流减小并不能明显影响效率；但在轻载下，负载的功率小到可以和LDO的功率相比拟，功率驱动级3的电流可以自动降低，则整个LDO的功率就会下降，效率得到提高。以上实施例1和实施例2，功率三极管M7的栅极电压能跟随电源输入端VIN变化， 从而使功率三极管M7栅源电压不随电源输入端VIN的电源波动，保持功率三极管M7的电流不变。因此，本实用新型低压差线性稳压器的电源抑制较高。其中，实施例2的优点还在于当负载电流变小时，P型功率三极管M7的栅压向电源输入端VIN的电压靠近，上拉电阻Rl的电流会也变小，LDO的静态电流得到自动优化。误差放大级2中的第一三极管Ml和第二三极管M2的宽长比大于第三三极管M3 和第四三极管M4的宽长比。采用此种结构，可以有降低误差放大级的输出噪声。本实用新型，功率三极管M7采用P型功率三极管，但不限于P型功率三极管，也可以采用N型功率三极管，只需在功率驱动级做相对应的修改。
权利要求1.一种低压差线性稳压器，包括功率输出级(4)，以及为功率输出级(4)提供驱动信号的功率驱动级(3)，其特征在于所述功率驱动级(3)，包括驱动三极管(M6)，以及为驱动三极管(M6)提供偏置信号的第二偏置三极管(TB2)，以及为第二偏置三极管(TB》提供偏置信号的第三偏置三极管(TB3)，还包括为第二偏置三极管(TB》提供的第二偏置电压信号 (VB2)，以及为第三偏置三极管(TB; )提供的第三偏置电压信号(VB!3)，所述第二偏置电压信号(卯幻接第二偏置三极管(TB2)的栅极端，所述第三偏置电压信号(VB!3)接第三偏置三极管(TB3)的栅极端，所述驱动三极管(M6)的源极端接地、栅极端为驱动输入端(YI)， 所述驱动三极管(M6)的漏极端接第二偏置三极管(TB2)的源极端，所述第二偏置三极管 (TB2)的漏极端与第三偏置三极管(TB3)的漏极端共漏极连接，其公共连接点为驱动输出端(XO)；所述第三偏置三极管(TB3)的源极端与电源输入端(VIN)电连接。
2.根据权利要求1所述的低压差线性稳压器，其特征在于所述功率输出级，包括功率三极管(M7)，所述功率三极管(M7)的栅极端为功率输出级(4)的输入端(XI)、源极端接电源输入端(VIN)、漏极端通过由第一反馈电阻(RFl)和第二反馈电阻(RF2)串联构成的反馈电阻接地，所述第一反馈电阻(RFl)和第二反馈电阻(RF2)的公共连接点为反馈端 (VF)，所述功率三极管(M7)的漏极端与反馈电阻的公共连接点为电源输出端(VO)。
3.根据权利要求3所述的低压差线性稳压器，其特征在于所述反馈电阻的两端并联有滤波电容(CO)。
4.一种低压差线性稳压器，包括功率输出级G)，以及为功率输出级(4)提供驱动信号的功率驱动级(3)，其特征在于所述功率驱动级(3)，包括驱动三极管(M6)，以及为驱动三极管(M6)提供偏置信号的第二偏置三极管(TB2)，还包括为第二偏置三极管(TB》提供的第二偏置电压信号(VB》，所述第二偏置电压信号(VB》接第二偏置三极管(TB2)的栅极端，所述驱动三极管(M6)的源极端接地、栅极端为驱动输入端(YI)，所述驱动三极管(M6) 的漏极端接第二偏置三极管(TB2)的源极端，所述第二偏置三极管(TB2)的漏极端通过上拉电阻(Rl)接电源输入端(VIN)，所述第二偏置三极管(TB2)与上拉电阻(Rl)的公共连接点为驱动输出端(XO)；其中，上拉电阻(Rl)的阻抗远远小于驱动输出端(XO)对地的输入阻抗。
5.根据权利要求4所述的低压差线性稳压器，其特征在于所述功率输出级，包括功率三极管(M7)，所述功率三极管(M7)的栅极端为功率输出级(4)的输入端(XI)、源极端接电源输入端(VIN)、漏极端通过由第一反馈电阻(RFl)和第二反馈电阻(RF2)串联构成的反馈电阻接地，所述第一反馈电阻(RFl)和第二反馈电阻(RF2)的公共连接点为反馈端 (VF)，所述功率三极管(M7)的漏极端与反馈电阻的公共连接点为电源输出端(VO)。
6.根据权利要求5所述的低压差线性稳压器，其特征在于所述反馈电阻的两端并联有滤波电容(CO)。
专利摘要本实用新型公开了一种低压差线性稳压器，包括电源输入端；电源输出端；功率输出级，为低压差线性稳压器的输出单元；功率驱动级，为功率输出级提供驱动电压信号；误差放大级，放大基准电压和反馈电压的差模信号，使误差放大级的输出电压信号更加稳定。本实用新型低压差线性稳压器，功耗较低、具有较高的电源抑制。
文档编号G05F1/56GK202183059SQ201120214958
公开日2012年4月4日 申请日期2011年6月23日 优先权日2011年6月23日
发明者尹睿, 田鑫, 聂辉 申请人:上海集成电路研发中心有限公司