动态密勒补偿的CMOS低压差线性稳压器及电子设备的制作方法

本实用新型涉及稳压器技术领域，具体地说，特别涉及一种动态密勒补偿的CMOS低压差线性稳压器及电子设备。

背景技术：

随着消费类电子产品的迅速普及，以及半导体制造工艺的逐步提升，低压差线性稳压器被大量应用在消费类电子产品中，原因是其在给整个系统内各个模块供应所需稳定直流电压方面具有十分出色的性能。但在满足一定指标和工艺的同时，往往我们要牺牲一部分电路的稳定性，例如在消除运放产生极点问题时候，我们采用传统电阻加电容串联的密勒补偿结构，这样的结果往往导致电路不能有恒定的带宽，系统瞬态响应能力不够高。

技术实现要素：

为了解决现有技术的问题，本实用新型实施例提供了一种动态密勒补偿的CMOS低压差线性稳压器及电子设备。所述技术方案如下：

一方面，提供了一种动态密勒补偿的CMOS低压差线性稳压器，包括：带隙基准电源、误差放大器、缓冲器以及功率调整管，所述带隙基准电源与所述误差放大器的输入端连接，所述误差放大器的输出端与所述缓冲器的输入端连接，所述缓冲器的输出端与所述功率调整管连接；所述动态密勒补偿的CMOS低压差线性稳压器还包括：动态密勒补偿电路；

所述动态密勒补偿电路包括电阻、电容以及PMOS管；所述电容、电阻以及PMOS管串联，一端为所述电容，另一端为所述PMOS管；所述电容与所述误差放大器的输出端连接；所述PMOS管的栅极与所述功率调整管连接。

可选地，所述带隙基准电源为所述误差放大器提供稳定的电流，并作为所述动态密勒补偿的CMOS低压差线性稳压器的输入级。

可选地，所述误差放大器比较输出反馈取样信号与基准电压；所述误差放大器采用双端输入的结构。

可选地，所述缓冲器的输入端与所述误差放大器连接，输出端与所述功率调整管连接，用于快速驱动所述功率调整管；所述缓冲器采用PMOS管串联的结构。

可选地，所述功率调整管的输出端连接有负载，作为所述动态密勒补偿的CMOS低压差线性稳压器的输出级；所述功率调整管采用正向连接的PMOS管。

另一方面，提供了一种电子设备，包括所述的动态密勒补偿的CMOS低压差线性稳压器。

可选地，所述电子设备为移动终端。

本实用新型实施例提供的技术方案带来的有益效果是：

功耗低，效率高，由于动态密勒补偿电路采用PMOS管作线性电阻连接的设计，使得电路具有非常恒定的带宽，大大提高了系统瞬态响应的能力，并且提高了稳压器环路的稳定性。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型实施例一提供的一种动态密勒补偿的CMOS低压差线性稳压器的示意图；

图2是本实用新型实施例一提供的一种动态密勒补偿的CMOS低压差线性稳压器电路的稳定性仿真曲线图；

图3是本实用新型实施例二提供的一种电子设备的示意图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型实施方式作进一步地详细描述。

实施例一

本实用新型提供了一种动态密勒补偿的CMOS低压差线性稳压器，参见图1，包括：带隙基准电源100、误差放大器200、缓冲器300以及功率调整管500，所述带隙基准电源100与所述误差放大器200的输入端连接，所述误差放大器200的输出端与所述缓冲器300的输入端连接，所述缓冲器300的输出端与所述功率调整管500连接；所述动态密勒补偿的CMOS低压差线性稳压器10还包括：动态密勒补偿电路400，保护电路始终保持在负反馈状态下正常工作；

所述动态密勒补偿电路400包括电容C1、电阻R1以及PMOS管M1；所述电容C1、电阻R1以及PMOS管M1串联，一端为所述电容C1，另一端为所述PMOS管M1；所述电容C1与所述误差放大器200的输出端连接；所述PMOS管M1的栅极与所述功率调整管500连接。

具体地，高的输出阻抗和大的负载电容连接构成的密勒补偿结构可以有效地使放大器输出端产生的极点频率具有良好的相位裕度，并且后接PMOS管M1，可以使得电路具有非常恒定的带宽，提高了系统瞬态响应的能力，提高了电路的稳定性。

具体地，动态密勒补偿电路400为了消除差分放大器200输出产生的极点问题，利用高的输出阻抗和大的负载电容可以有效地使放大器输出端产生的极点频率具有良好的相位裕度的原理，采用电容C1、电阻R1和PMOS管M1连接作负载的新型结构，其中PMOS管M1的栅极与功率调整管500连接，所以PMOS管M1能跟踪功率调整管500的电流。保持PMOS管M1偏置在线性区，那么此时的PMOS管M1可以被看作一个等效的线性电阻Ron，Ron可以被表示成：

另外，工作在饱和区的功率调整管可以推出：

带入上式，可以得到：

PMOS管M1的等效电阻Ron，会随着负载电流Ioad的增大而减小，实现了让PMOS管M1跟随负载电流变化。考虑到电路中的主要零点和极点，则存在一个零点Zc，位于误差放大器200的输出端。另外，还存在一个极点P1，位于稳压器的输出端。零点Zc和极点P1可以表示为：

极点P1与零点Zc在负载电流增大时，都会向着高频方向移动。通过适当调整，可以使极点P1与零点Zc的位置不断靠近，从而利用零点Zc压缩单位增益带宽，提高了稳压器环路的稳定性。

可选地，所述带隙基准电源100为所述误差放大器200提供稳定的电流，并作为所述动态密勒补偿的CMOS低压差线性稳压器10的输入级。

具体地，所述带隙基准电源100采用一种基于与绝对温度成正比的电流型

带隙基准；带隙电压电路输出与绝对温度无关的带隙电压表达式为：

由于BJT管的基极—发射极电压具有负的温度系数，而V_T具有正温度系数，因此调节电阻的大小可将正负温度系数抵消，从而得到一个与温度无关的基准电压。

可选地，所述误差放大器200比较输出反馈取样信号与基准电压，并控制着后级电路的工作状态，使输出保持稳定；所述误差放大器200采用双端输入的结构。

具体地，采用双端输入是为了减小增益变化时放大器静态工作点的漂移，并且采用PMOS管作为输入，优化了放大器的噪声性能。

可选地，所述缓冲器300的输入端与所述误差放大器200连接，输出端与所述功率调整管500连接，用于快速驱动所述功率调整管500；所述缓冲器300采用PMOS管串联的结构。

具体地，前与误差放大器200连接，后与动态密勒补偿电路400中的PMOS管M1连接，目的是为了快速驱动后级的功率调整管500；将PMOS管M1和电阻R1串联起来调整了电路稳态偏置情况，并且快速驱动了后级的功率调整管500。

可选地，所述功率调整管500的输出端连接有负载，作为所述动态密勒补偿的CMOS低压差线性稳压器10的输出级；所述功率调整管500采用正向连接的PMOS管。

具体地，为了电路要正常工作，输入电源电压与输出电压的电压差必须比阈值电压高0.4-0.6V，因此选择了正向的连接的PMOS管。PMOS功率调整管不仅能够驱动、适应宽范围内的稳态负载，而且有足够高的效率。

本实施例中，还提供了动态密勒补偿的CMOS低压差线性稳压器的稳定性仿真曲线，参见图2，得到该曲线的工作条件是：电源工作电压±3V,负载调整率小于0.5％，线性调整率小于0.5％，采用TSMC 0.18um CMOS工艺。可见在负载为2.5KΩ时，低压差线性稳压器的相位裕度为72度。

本实用新型实施例一提供的技术方案带来的有益效果是：

功耗低，效率高，由于动态密勒补偿电路采用PMOS作线性电阻连接的设计，使得电路具有非常恒定的带宽，大大提高了系统瞬态响应的能力，并且提高了稳压器环路的稳定性。

实施例二

本实用新型提供了一种电子设备，参见图3，包括实施例一中所述的动态密勒补偿的CMOS低压差线性稳压器。

可选地，所述电子设备为移动终端。

具体地，移动终端可以是手机或平板电脑。

本实用新型实施例二提供的技术方案带来的有益效果是：

功耗低，效率高，由于动态密勒补偿电路采用PMOS作线性电阻连接的设计，使得电路具有非常恒定的带宽，大大提高了系统瞬态响应的能力，并且提高了稳压器环路的稳定性。

以上仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。