低压差线性稳压器的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种稳压器，且特别涉及一种低压差线性稳压器。
【背景技术】
[0002]在现代，人们对电子产品依赖日益增加，以致于电子产品的功能也随之复杂化。相对的，依据不同的功能需求，电子装置需要不同的电压转换电路，常见的电压转换电路为交换式稳压器(switching regulator)以及线性稳压器(linear regulator)。其中，在降压应用中常使用的线性稳压器为低压降稳压器(Low DropOut regulator, LDO regulator)。低压降稳压器具有低生产成本、电路简单和低噪音等特点，并且能够提供稳定的输出电压，因此被广泛地应用于各种便携式电子产品上。其中，响应速度和电压稳定度是评估电压转换电路的重要参数。
【发明内容】
[0003]本发明提供一种低压差线性稳压器，可提高其输出电压的稳定度。
[0004]本发明的低压差线性稳压器，包括一功率晶体管、一电压反馈单元、一第一差动放大电路、一第一电流镜及一电流缓冲器。功率晶体管具有一第一端、一第二端及一控制端，其中功率晶体管的控制端接收一输出设定电压，功率晶体管的第一端接收一系统高电压，功率晶体管的第二端提供一输出电压。电压反馈单元用以对输出电压进行分压以产生一第一反馈电压及一第二反馈电压。第一差动放大电路具有一第一输入端、一第二输入端、一第一输出端及一第二输出端，其中第一输入端接收一参考电压，第二输入端接收第二反馈电压，第一输出端输出一第一输出电流，第二输出端提供一电流设定电压。第一电流镜接收第一输出电流以设定对应电流设定电压的一第二输出电流，并且接收输出电压以调整第一输出电流及第二输出电流。电流缓冲器接收电流设定电压及第一反馈电压以提供输出设定电压。
[0005]基于上述，本发明实施例的低压差线性稳压器，其第一差动放大电路及第一电流镜反应于输出电压的变化同步调整电流设定电压，并且电流缓冲器依据输出电压的变化与电流设定电压的变化调整输出控制电压。藉此，可快速反应输出电压的变化而调整功率晶体管的导通程度，以提高输出电压的稳定度。
[0006]为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图作详细说明如下。
【附图说明】
[0007]图1A为依据本发明一实施例的低压差线性稳压器的系统示意图。
[0008]图1B为依据本发明一实施例的低压差线性稳压器的电路示意图。
[0009]【符号说明】
[0010]100:低压差线性稳压器[0011 ]110:差动放大器
[0012]111:第一差动放大电路
[0013]113:第一电流镜
[0014]120:电流缓冲器
[0015]121:第二差动放大电路
[0016]123:第二电流镜
[0017]125:第三电流镜
[0018]130:电压反馈单元
[0019]Ccp:耦合电容
[0020]GND:接地电压
[0021]101:第一输出电流
[0022]102:第二输出电流
[0023]103:第三输出电流
[0024]104:第四输出电流
[0025]105:第五输出电流
[0026]IRE:调整电流
[0027]Ml?M13:晶体管
[0028]MPR:功率晶体管
[0029]Rl ?R3:电阻
[0030]TIl ?IT4:输入端
[0031]TOl ?T04:输出端
[0032]VBl:第一偏压
[0033]VB2:第二偏压
[0034]VDD:系统高电压
[0035]VFl:第一反馈电压
[0036]VF2:第二反馈电压
[0037]VIS:电流设定电压
[0038]V0C:输出设定电压
[0039]Vout:输出电压
[0040]VRl:参考电压
【具体实施方式】
[0041]图1A为依据本发明一实施例的低压差线性稳压器的系统示意图。请参照图1A，在本实施例中，低压差线性稳压器100包括差动放大器110、电流缓冲器120、电压反馈单元130及功率晶体管MPR。功率晶体管MPR在此例如为P型晶体管，其中功率晶体管MPR的栅极(对应控制端)接收输出设定电压V0C，功率晶体管MPR的源极(对应第一端)接收系统高电压VDD，功率晶体管MPR的漏极(对应第二端)提供输出电压Vout。
[0042]电压反馈单元130用以对输出电压Vout进行分压以产生第一反馈电压VFl及第二反馈电压VF2。在本实施例中，输出电压Vout可大于第一反馈电压VFl，第一反馈电压VFl可大于第二反馈电压VF2，但本发明实施例不以此为限。
[0043]差动放大器110接收参考电压VRl、输出电压Vout及第二反馈电压VF2，并且提供电流设定电压VIS至电流缓冲器120。其中，差动放大器110会比较参考电压VRl及第二反馈电压VF2以决定电流设定电压VIS的电压电平。并且，差动放大器110会对应输出电压Vout的变化调整电流设定电压VIS的电压电平，亦即当输出电压Vout降低时，电流设定电压VIS的电压电平会提高，当输出电压Vout提高时，电流设定电压VIS的电压电平会降低。
[0044]电流缓冲器120接收电流设定电压VIS及第一反馈电压VFl以提供输出设定电压VOC0其中，电流缓冲器120比较电流设定电压VIS及第一反馈电压VFl以决定输出设定电压VOC的电压电平，亦即当电流设定电压VIS大于第一反馈电压VFl时，设定电压VOC会被拉低，当电流设定电压VIS小于第一反馈电压VFl时，设定电压VOC会被抬高。
[0045]依据上述，当低压差线性稳压器100的输出负载变大时，输出电压Vout会对应负载的变化而降低。此时，差动放大器110对应输出电压Vout的降低而抬高电流设定电压VIS的电压电平，并且电流缓冲器120会对应电流设定电压VIS的提高而降低输出设定电压VOC0接着，由于输出设定电压VOC的降低，功率晶体管MPR导通程度会被提高，亦即经由功率晶体管MPR提供至负载的电流变大，进而抬高输出设定电压VOC至回复至原始的电压电平。
[0046]当低压差线性稳压器100的输出负载变小时，输出电压Vout会对应负载的变化而上升。此时，差动放大器110对应输出电压Vout的提高而降低电流设定电压VIS的电压电平，并且电流缓冲器120会对应电流设定电压VIS的降低而抬高输出设定电压V0C。接着，由于输出设定电压VOC的提高，功率晶体管MPR导通程度会被降低，亦即经由功率晶体管MPR提供至负载的电流变小，进而降低输出设定电压VOC至回复至原始的电压电平。
[0047]依据上述，本发明低压差线性稳压器100会反应于负载的变化而快速地调整输出设定电压VOC的电压电平，以提高输出电压Vout的稳定度。
[0048]图1B为依据本发明一实施例的低压差线性稳压器的电路示意图。请参照图1A及图1B,其中相同或相似元件使用相同或相似标号。本实施例中，电压反馈单元130例如包括电阻Rl?R3 (对应第一电阻至第三电阻)。其中，电阻Rl的一端接收输出电压Vout，电阻Rl的另一端提供第一反馈电压VFl ;电阻R2的一端耦接电阻Rl的另一端，电阻R2的另一端提供第二反馈电压VF2 ；电阻R3耦接于电阻R2的另一端与接地电压GND之间。
[0049]差动放大器110例如包括第一差动放大电路111及第一电流镜113。第一差动放大电路111的输入端TIl (对应第一输入端)接收参考电压VRl,第一差动放大电路111的输入端TI2 (对应第二输入端)接收第二反馈电压VF2，第一差动放大电路111的输出端TOl(对应第一输出端)输出第一输出电流101,第一差动放大电路111的输出端T02 (对应第二输出端)提供电流设定电压VIS及第二输出电流102。
[0050]第一差动放大电路111例如包括晶体管Ml?M3(对应第一晶体管至第三晶体管)，并且晶体管Ml?M3例如是P型晶体管。晶体管Ml的源极(对应第一端)接收系统高电压VDD，晶体管Ml的栅极(对应控制端)接收第一偏压VB1，其中晶体管Ml可视为一电流源。晶体管M2的源极耦接晶体管Ml的漏极(对应第二端)，晶体管M2的栅极耦接输入端TIl以接收参考电压VRl，晶体管M2的漏极耦接输出端TOl以提供第一输出电流101。晶体管M3的源极耦接晶体管Ml的漏极，晶体管M3的栅极耦接输入端TI2以接收第二反馈电压VF2，晶体管M3的漏极耦接输出端T02以提供第二输出电流102。
[0051]第一电流镜113例如包括晶体管M4、M5 (对应第四晶体管及第五晶体管)，并且晶体管M4、M5例如是N型晶体管。晶体管M4的漏极(对应第一端)耦接输出端TOl以接收第一输出电流101，晶体管M4的栅极(对应控制端)耦接晶体管M4的漏极，晶体管M4的源极(对应第二端)接收接地电压GND。晶体管M5的漏极耦接输出端T02以接收第二输出电流102，晶体管M5的栅极耦接晶体管M4的栅极，晶体管M5的源极接收接地电压GND。耦合电容Ccp耦接于晶体管M4的栅极与输出电压Vout之间。
[0052]电流缓冲器120例如包括第二差动放大电路121、第二电流镜123及第三电流镜125。第二差动放大电路121的输入端TI3 (对应第三输入端)接收电流设定电压VIS，第二差动放大电路121的输入端TI4 (对应第四输入端)接收第一反馈电压VF1，第二差动放大电路121的输出端T03 (对应第三输出端)输出第三输出电流103，第二差动放大电路121的输出端T04 (对应第四输出端)接收第四输出电流104，第二差动放大电路121的电流调整端TIR接收调整电流IRE。第二电流镜123接收第三输出电流103以设定第四输出电流104及第五输出电流105，且提供输出设定电压V0C。第三电流镜125接收第五输出电流105以设定调整电流IRE。
[0053]第二差动放大电路121例如包括晶体管M6?M8(对应第六晶体管至第八晶体管)，并且晶体管M6?M8