无片外电容的低压差线性稳压源的制作方法
【专利摘要】本发明提供一种无片外电容的低压差线性稳压源。该低压差线性稳压源至少包括：误差放大器；连接所述误差放大器的功率管输出支路；用于基于所述功率管输出支路输出电压的变化来调节所述误差放大器的驱动能力的高通滤波网络；用于基于所述功率管输出支路输出电压中的纹波，来与所述功率管输出支路包含的功率管的栅电容连接成第一充放电通路的第一充放电电路；用于基于所述功率管输出支路输出电压的瞬态跳变，来与所述功率管输出支路包含的功率管的栅电容连接成第二充放电通路的第二充放电电路；连接所述功率管输出支路的缓冲器。本发明不但解决了全负载范围内的稳定性问题，而且在大负载电流跳变的情况下，能够实现较低的纹波电压和较快的恢复能力。
【专利说明】无片外电容的低压差线性稳压源
【技术领域】
[0001]本发明涉及线性稳压源领域，特别是涉及一种无片外电容的低压差线性稳压源。【背景技术】
[0002]传统的线性稳压器，如78XX系列的芯片都要求输入电压要比输出电压高出2v?3V以上，否则就不能正常工作。但是在一些情况下，这样的条件显然是太苛刻了，如5v转
3.3v，输入与输出的压差只有1.7v，显然是不满足条件的。针对这种情况，就出现了 了低压差线性稳压器(low dropout regulator, LDO)。
[0003]LDO作为一种线性稳压器，因具有成本低、噪音低，静态电流小等优点而应用广泛。由于P沟道MOSFET是电压驱动，不需要电流；而且，由于MOSFET的导通电阻很小，其电压降非常低，大致等于输出电流与导通电阻的乘积；因此，现有低压差线性稳压器的调整管大多采用P沟道M0SFET。尽管如此，为了稳定输出电压，通常在低压差线性稳压器外部需要连接稳压电容。
[0004]例如，如图1所示，其为现有低压差线性稳压器电路图。该低压差线性稳压器包括误差放大器、MOSFET管MPWl、电阻Rfll、Rf21等，此外，在该低压差线性稳压器所在芯片的外部还连接有μ F级的大外挂稳压电容Cout和寄生的等效串联电阻Rest，其作用主要有:(1)当大负载电流发生快速跳变的时候，大外挂电容会响应这种跳变需求，为负载充放电。(2)大外挂电容和等效串联电阻的串联可以引入自然的左半平面零点来抵消环路的次极点，因而改善了系统空载下的稳定性。但是大外挂电容的引入无疑大大增加了 PCB板的面积，而且对系统芯片的集成也提出了更高的要求。
【发明内容】
[0005]鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种无片外电容的低压差线性稳压源。
[0006]为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种无片外电容的低压差线性稳压源，其至少包括:
[0007]误差放大器；
[0008]连接所述误差放大器的功率管输出支路；
[0009]高通滤波网络，用于基于所述功率管输出支路输出电压的变化来调节所述误差放大器的驱动能力；
[0010]第一充放电电路，用于基于所述功率管输出支路输出电压中的纹波，来与所述功率管输出支路包含的功率管的栅电容连接成第一充放电通路；
[0011]第二充放电电路，用于基于所述功率管输出支路输出电压的瞬态跳变，来与所述功率管输出支路包含的功率管的栅电容连接成第二充放电通路；以及
[0012]连接所述功率管输出支路的缓冲器。
[0013]优选地，:所述误差放大器包括带有AB类输出级的放大器；更为优选地，所述误差放大器包括OTA。
[0014]优选地，所述第一充放电电路包括由电容、电阻及跨阻放大器构成的伪微分器；更为优选地，所述电容包括用于分裂主次极点的密勒倍增电容。
[0015]优选地，所述第二充放电电路包括两条共模反馈环路；更为优选地，每一共模反馈环路包括跨阻放大器。
[0016]优选地，所述高通滤波网络包括:电容、电阻及场效应管构成的参考电流电路。
[0017]如上所述，本发明的无片外电容的低压差线性稳压源，具有以下有益效果:无需外挂稳压电容就能输出纹波小的稳定电压，尤其在大负载电流跳变的情况下，能够实现较低的纹波电压和较快的恢复能力。
【专利附图】
【附图说明】
[0018]图1显示为现有技术中的低压差线性稳压器的电路图。
[0019]图2显示为本发明的无片外电容的低压差线性稳压源示意图。
[0020]图3显示为本发明的无片外电容的低压差线性稳压源的高通滤波网络电路图。
[0021]图4显示为本发明的无片外电容的低压差线性稳压源稳态时的电路图。
[0022]图5显示为本发明的无片外电容的低压差线性稳压源的第二充放电电路的电路图。
[0023]图6显示为图4所示的电路的小信号模型示意图。
【具体实施方式】
[0024]以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。
[0025]请参阅图2至图6。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。
[0026]如图所示，本发明提供一种无片外电容的低压差线性稳压源。该低压差线性稳压源包括误差放大器、功率管输出支路、高通滤波网络、第一充放电电路、第二充放电电路、及缓冲器。
[0027]所述误差放大器用于驱动功率管输出支路包含的大功率管MPW，其可由带隙基准电路提供一个高电源抑制比，低温漂的参考源电压Vref。
[0028]优选地，所述误差放大器采用带有AB类输出级的放大器。例如，如图3所示。
[0029]所述功率管输出支路包括大功率管MPW、电阻Rfl、Rf2，通过调节电阻Rfl，Rf2的比值，可得到所需的供电电压值。
[0030]所述高通滤波网络基于所述功率管输出支路输出电压的变化来调节所述误差放大器的驱动能力。[0031]具体地，所述高通滤波网络检测输出端的高频信号变化，高频的交流电压信号又转换为高频的交流电流信号，最后经过电流镜镜像后可有效的提高误差放大器输出级的驱动能力。
[0032]例如，如图3所示，所述高通滤波网络包括电容Cf，电阻Rf、场效应管Mnl，该些元件的连接关系以及与功率管MPW、误差放大器的连接关系如图所示，在此不再详述。
[0033]其中，电容Cf，电阻Rf和场效应管Mnl组成的网络传递函数可表示为:
[0034]
【权利要求】
1.一种无片外电容的低压差线性稳压源，其特征在于，所述无片外电容的低压差线性稳压源至少包括: 误差放大器； 连接所述误差放大器的功率管输出支路； 高通滤波网络，用于基于所述功率管输出支路输出电压的变化来调节所述误差放大器的驱动能力； 第一充放电电路，用于基于所述功率管输出支路输出电压中的纹波，来与所述功率管输出支路包含的功率管的栅电容连接成第一充放电通路； 第二充放电电路，用于基于所述功率管输出支路输出电压的瞬态跳变，来与所述功率管输出支路包含的功率管的栅电容连接成第二充放电通路； 连接所述功率管输出支路的缓冲器。
2.根据权利要求1所述的无片外电容的低压差线性稳压源，其特征在于:所述误差放大器包括带有AB类输出级的放大器。
3.根据权利要求1或2所述的无片外电容的低压差线性稳压源，其特征在于:所述误差放大器包括OTA。
4.根据权利要求1所述的无片外电容的低压差线性稳压源，其特征在于:所述第一充放电电路包括由电容、电阻及跨阻放大器构成的伪微分器。
5.根据权利要求4所述的无片外电容的低压差线性稳压源，其特征在于:所述电容包括用于分裂主次极点的密勒倍增电容。
6.根据权利要求1所述的无片外电容的低压差线性稳压源，其特征在于:所述第二充放电电路包括两条共模反馈环路。
7.根据权利要求6所述的无片外电容的低压差线性稳压源，其特征在于:每一共模反馈环路包括跨阻放大器。
8.根据权利要求1所述的无片外电容的低压差线性稳压源，其特征在于:所述高通滤波网络包括:电容、电阻及场效应管构成的参考电流电路。
【文档编号】G05F1/46GK103729003SQ201210390845
【公开日】2014年4月16日 申请日期:2012年10月15日 优先权日:2012年10月15日
【发明者】胡佳俊, 陈后鹏, 宋志棠 申请人:上海聚纳科电子有限公司