专利名称：频率补偿的线性稳压器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及ー种集成电路设计，尤其涉及ー种线性稳压器的稳定性提升的电路结构改良，使其具备频率补偿的性能。
背景技术：
最开始在设计线性稳压器(简称LD0)时，其调整管的设计采用的是NPN及PNP管子，但这种设计的弊端就是脱落电压大以及功耗高。因此如果在便携电子产品中使用这种设计，就大大缩短了电子产品的供电周期，要改善这种情况就要在结构上对其设计进行改良。通过不断的努力与反复的验证，对LDO的调整管子使用MOS结构就可以延长供电时间，比如对功率调整管采用 BiCMOS (Bipolar 及 CMOS)、BCDMOS (Bipolar、CMOS 及 DMOS)、CMOS、NMOS或者是PMOS结构，目前国内外大部分生产商都采用的是CMOSエ艺。由于MOS自身低静态电流的特性使其具有低功耗及低压差的特点。以上优势使这种结构在所应用的电子领域成为了ー个巨大的突破，也使电子产品的使用更加的省电，供电周期得以延长，很好的迎合了使用者的需求。LDO的应用范围很广，然后，现在的LDO仍然存在很多技术指标上的不足，例如Dropout电压比较大,静态电流比较大,转换效率低,输出电流较小等,为了弥补这些技术指标的不足之处，LDO朝着以下几个方向发展(I)Dropout电压越来越低；(2)静态电流越来越小；(3)输出电流越来越大；(4)输出噪声越来越低；(5)电容所需数量越来越少；(6)附加功能越来越完善；(7)封装面积越来越小。
实用新型内容鉴于上述现有技术的缺陷，本实用新型g在提供ー种频率补偿的线性稳压器，通过基于PMOSエ艺的电路元器件引入传统线性稳压器，以提升线性稳压器运行状态的稳定性。为实现上述本实用新型的目的，其技术解决方案为频率补偿的线性稳压器，所述稳压器的基本结构包括带隙基准电路、误差放大器、PMOS调整管PT及反馈分压电阻R1、R2，其特征在于所述线性稳压器设有频率补偿组件，所述频率补偿组件包括跟随器、片外电容和RC串联电路，其中跟随器接设于误差放大器的输出与PMOS调整管PT的栅极之间，所述RC串联电路设于线性稳压器输入端的正极与跟随器的输入之间，所述片外电容并联设于线性稳压器输出端。进ー步地，所述误差放大器为折叠式共源共栅运放。进ー步地，所述线性稳压器还设有过流保护电路，所述过流保护电路设于跟随器的输出与PMOS调整管PT的集电极之间。更进一歩地，所述片外电容至少为陶瓷电容。本实用新型技术方案的应用，其较之于现有线性稳压器的显著优点体现为由于线性稳压器的电路改进基于PMOSエ艺实现电路元器件的添加，并且片外电容可采用低成本、高容值的陶瓷电容，在低成本下实现了提升线性稳压器运行的稳定性能。
图1是本实用新型线性稳压器的电路结构示意图。图2是一种简易而优选的过流保护电路示意图。图3是一种过流保护电路示意图。图4是另一种过流保护电路示意图。
具体实施方式
以下便结合实施例附图，对本实用新型的具体实施方式
作进一步的详述，以使本实用新型技术方案更易于理解、掌握。本实用新型创新提出了一种具频率补偿性能的线性稳压器，在传统线性稳压器基本结构(即带隙基准电路、误差放大器、PMOS调整管PT及反馈分压电阻Rl、R2)的基础上增加提升稳定性的频率补偿组件。如图1所示，其包括跟随器、片外电容Cload和RC串联电路，其中跟随器接设于误差放大器的输出与PMOS调整管PT的栅极之间，该RC串联电路设于线性稳压器输入端的正极与跟随器的输入之间，该片外电容并联设于线性稳压器输出端。进一步地来看，其中误差放大器为折叠式共源共栅运放，好处是增益大，就一级，有比较少的零极点，稳定性比较好；片外电容至少可以是陶瓷电容，使得主极点非常的靠近原点，频率非常低。而且该线性稳压器还设有过流保护电路，设于跟随器的输出与PMOS调整管PT的集电极之间。该过流保护电路形式多样，基本原理简述及举例描述如下。基本原理当输出电流变大使得采样电流大于设定值IO时候，输出被限制在此时的电流上。输出负载电流继续增大的话，输出电压开始下降，直到输出被短路，此时的电流也不变。PT是LDO输出的调整管，Pl是过流保护的电流采样管，P2是开关管。P3，P4，N1，N2组成镜像电流源结构，用来使采样电流精准的镜像输出电流。N3镜像采样电流，和基准电流IO做比较。如图2所示，是一种简易而优选的过流保护电路示意图。当负载电流很小时，N3中电流小于10，即A点电压接近VDD，开关管P2关断。所以，正常工作时，P2关断，过流保护对正常工作没影响。当负载电流上升时，有如下过程N3中电流也上升，当它超过IO时侯A点电压会下降，使得P2管开始导通调整管PT的栅极点位上升从而迫使输出电流降低采样电流降低，即N3电流降低。这是一个负反馈，最终采样电流会平衡在IO上面。如图3所示的一种过流保护电路示意图。其中Mp是调整管，Rsns上的电压会随着电流的增大而增大，通过后面的比较器来判断是否过流，产生Vcl信号，给后面的开关管，从而控制Mp的栅压达到控制输出电流的目的。如图4所示的另一种过流保护电路示意图。其中Mp是调整管，Ms镜像输出的电流，通过在Rsns上面产生一个压降Vsns-Vout，随着输出的店里会增大而增大，然后在通过比较器CLA来判断是否过流，产生Vcl信号，给后面的开关管，从而控制Mp的栅压达到控制输出电流的目的。该线性稳压器工作状态下，用跟随器把误差放大器的高阻抗输出与调整管PT的大寄生电容隔离开，使得一个低频的极点分成了两个相对高频的极点，有利于系统的稳定。再用Ce、Re串联引进一个零点来抵消次主极点，调整参数，可以把次主极点移到单位增益带宽GBW以外，使系统稳定。当负载电流变大时，输出的阻抗变小，从而使主极点向高频方向移动，但是由于主极点处有个很大的片外电容Cload，使得该极点处于很低频处，而且由于加入的零点的原因，使次主极点又处于频率非常高的地方。所以随着负载电流的变大，只要输出还处于正常状态时候，稳定性都能保证。本实用新型技术方案的应用，其较之于现有线性稳压器的显著优点体现为由于线性稳压器的电路改进基于PMOS工艺实现电路元器件的添加，并且片外电容可采用低成本、高容值的陶瓷电容，在低成本下实现了提升线性稳压器运行的稳定性能。
权利要求1.频率补偿的线性稳压器，所述稳压器的基本结构包括带隙基准电路、误差放大器、PMOS调整管PT及反馈分压电阻Rl、R2，其特征在于所述线性稳压器设有频率补偿组件，所述频率补偿组件包括跟随器、片外电容和RC串联电路，其中跟随器接设于误差放大器的输出与PMOS调整管PT的栅极之间，所述RC串联电路设于线性稳压器输入端的正极与跟随器的输入之间，所述片外电容并联设于线性稳压器输出端。
2.如权利要求1所述的频率补偿的线性稳压器，其特征在于所述误差放大器为折叠式共源共栅运放。
3.如权利要求1所述的频率补偿的线性稳压器，其特征在于所述线性稳压器还设有过流保护电路，所述过流保护电路设于跟随器的输出与PMOS调整管PT的集电极之间。
4.如权利要求1所述的频率补偿的线性稳压器，其特征在于所述片外电容至少为陶瓷电容。
专利摘要本实用新型揭示了一种频率补偿的线性稳压器，其基本结构包括带隙基准电路、误差放大器、PMOS调整管PT及反馈分压电阻R1、R2。特别地，该线性稳压器设有频率补偿组件，该频率补偿组件包括跟随器、片外电容和RC串联电路，其中跟随器接设于误差放大器的输出与PMOS调整管PT的栅极之间，该RC串联电路设于线性稳压器输入端的正极与跟随器的输入之间，该片外电容并联设于线性稳压器输出端。本实用新型技术方案的应用，由于线性稳压器的电路改进基于PMOS工艺实现电路元器件的添加，并且片外电容可采用低成本、高容值的陶瓷电容，在低成本下实现了提升线性稳压器运行的稳定性能。
文档编号G05F1/46GK202887038SQ201220472448
公开日2013年4月17日 申请日期2012年9月17日 优先权日2012年9月17日
发明者俞白军, 郭建军, 陈克恭 申请人:江苏国石半导体有限公司