一种包含频率补偿的低压差稳压器的制作方法

本发明涉及集成芯片技术领域，尤其涉及的是一种包含频率补偿的低压差稳压器。

背景技术：

低压差线性稳压器，简称ldo(lowdropoutvoltage)，由于其转换效率高、体积小、低噪声、外接元件少、价格低等特点，在由电池提供电源的便携式系统以及通讯相关的电子产品上，均被大量的采用。由于ldo环路由两级或多级放大器级联，使环路会产生两个或两个以上的极点，又由于电源电压、工作温度及制造工艺的误差造成各级放大器中直流工作点的位置发生偏移，从而影响到系统的稳定性。传统的低压差稳压器需要外接一个大电容，以维持ldo电路的稳定性，而大容量电容需要占据较大的电路版图面积。常规的低压差稳压器在负载发生较大变化时性能不稳定，同时零极点的移动也会使电路的功耗增加。

技术实现要素：

本发明的目的是为了解决现有技术中低压差线性稳压器稳定性不够高、功耗高的问题，提供了一种更低功耗、更高稳定性的包含频率补偿的低压差稳压器。

本发明提供了一种包含频率补偿的低压差稳压器，包括基准电压产生电路、第一级放大器电路、第二级放大器电路、功率管、电阻分压电路、辅助电路、负载和外接电容，所述基准电压产生电路的输出端连接第一级放大器电路的输入端，第一级放大器依次连接第二级放大器电路和功率管，所述功率管连接电阻分压电路、外接电容以及负载，所述电阻分压电路的输出作为第一级放大器电路的输入，所述第二级放大器电路还连接有短路保护电路等辅助电路。

其中，所述第一级放大器电路包括mos管m0、m1、m2、m3、m4、m5、m6、m7、m8，所述mos管m0的栅极连接电压vb1，源极连接电源电压vin，漏极连接mos管m1和m2的源极；m2的栅极连接基准电压产生电路的输出电压vref；mos管m7、m8的源极连接电源电压vin，栅极均连接电压vb1，漏极分别连接m5、m6的漏极；m5、m6的栅极连接电压vb2，源极分别连接m3、m4的漏极；m3、m4的栅极相连并连接m7的漏极，源极均接地；m3、m4的漏极分别连接m1、m2的漏极；所述第二级放大器电路包括mos管m9、m10、m11、m12、补偿电阻rz和补偿电容cz，mos管m10的源极连接电源电压vin，漏极连接m9的漏极，栅极连接补偿电容cz和补偿电阻rz的一端，补偿电容的另一端连接电源电压vin，补偿电阻rz的另一端连接m10的漏极和m11的栅极；mos管m9的栅极连接m6的漏极，源极接地；mos管m11的源极连接电源电压vin，漏极连接m12的漏极和功率管mp的控制端；m12的栅极连接m3、m4的栅极，源极接地；所述功率管mp的源极连接电源电压vin，漏极连接外接电容cp的一端和负载rl的一端，外接电容cp和负载rl的另一端均接地；所述电阻分压电路的包括串联的电阻rf1和rf2，所述mos管m1的栅极连接电阻rf1和rf2的一端，电阻rf2的另一端接地，电阻rf1的另一端连接功率管mp的漏极，即输出端vout。上述低压差稳压器还包括电容cm，电容cm的一端连接mos管m6的栅极，另一端连接功率管mp的漏极。上述mos管m0、m1、m2、m7、m8、m10、m11为pmos管，上述mos管m3、m4、m5、m6、m9、m12为nmos管。

本发明所提供的一种包含频率补偿的低压差稳压器，有效地解决了现有技术中低压差线性稳压器稳定性不够高、功耗高的问题，在传统低压差线性稳压器的基础上进行改进，降低了功耗，提高了电路稳定性。

附图说明

图1为本发明提供的一种包含频率补偿的低压差稳压器框架结构示意图。

图2为本发明提供的一种包含频率补偿的低压差稳压器主体电路结构示意图。

图3为本发明提供的包含频率补偿的低压差稳压器环路频率特性曲线图。

具体实施方式

本发明提供了一种包含频率补偿的低压差稳压器，为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如1图所示，一种包含频率补偿的低压差稳压器，包括基准电压产生电路、第一级放大器电路、第二级放大器电路、功率管、电阻分压电路、辅助电路、负载和外接电容，所述基准电压产生电路的输出端连接第一级放大器电路的输入端，第一级放大器依次连接第二级放大器电路和功率管，所述功率管连接电阻分压电路、外接电容以及负载，所述电阻分压电路的输出作为第一级放大器电路的输入，所述第二级放大器电路还连接有短路保护电路等辅助电路。

图2是本发明的包含频率补偿的低压差稳压器主体结构示意图(基准电压产生电路和辅助电路未画出)，其中，所述第一级放大器电路包括mos管m0、m1、m2、m3、m4、m5、m6、m7、m8，所述mos管m0的栅极连接电压vb1，源极连接电源电压vin，漏极连接mos管m1和m2的源极；m2的栅极连接基准电压产生电路的输出电压vref；mos管m7、m8的源极连接电源电压vin，栅极均连接电压vb1，漏极分别连接m5、m6的漏极；m5、m6的栅极连接电压vb2，源极分别连接m3、m4的漏极；m3、m4的栅极相连并连接m7的漏极，源极均接地；m3、m4的漏极分别连接m1、m2的漏极；所述第二级放大器电路包括mos管m9、m10、m11、m12、补偿电阻rz和补偿电容cz，mos管m10的源极连接电源电压vin，漏极连接m9的漏极，栅极连接补偿电容cz和补偿电阻rz的一端，补偿电容的另一端连接电源电压vin，补偿电阻rz的另一端连接m10的漏极和m11的栅极；mos管m9的栅极连接m6的漏极，源极接地；mos管m11的源极连接电源电压vin，漏极连接m12的漏极和功率管mp的控制端；m12的栅极连接m3、m4的栅极，源极接地；所述功率管mp的源极连接电源电压vin，漏极连接外接电容cp的一端和负载rl的一端，外接电容cp和负载rl的另一端均接地；所述电阻分压电路的包括串联的电阻rf1和rf2，所述mos管m1的栅极连接电阻rf1和rf2的一端，电阻rf2的另一端接地，电阻rf1的另一端连接功率管mp的漏极，即输出端vout。上述低压差稳压器还包括电容cm，电容cm的一端连接mos管m6的栅极，另一端连接功率管mp的漏极。上述mos管m0、m1、m2、m7、m8、m10、m11为pmos管，上述mos管m3、m4、m5、m6、m9、m12为nmos管。

在上述包含频率补偿的低压差稳压器电路中，电路启动以后，基准电压快速建立，输出随输入的上升而不断上升，当输出达到设定值时，由电阻分压电路产生的反馈电压接近输入的基准电压值，此时放大器将反馈电压和输入的基准电压差值进行放大，再经功率管放大到输出，从而形成负反馈，保证输出电压稳定在设定值。此时，补偿电阻rz和补偿电容cz构成频率补偿电路，设置在第二级放大器电路的内部，且没有消耗额外的功耗。在电路满负载的情况下，由于零极点相消可产生接近90度的相位裕度，从而提高了整个电路的稳定性。

图3是本发明提供的包含频率补偿的低压差稳压器环路频率特性曲线仿真结果图。仿真结果显示，在正常负载的情况下，由于零极点相消产生了相位的衰减，与前面的理论分析基本一致，具有更好的稳定性。

应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。