电压调节器及其瞬态增强电路的制作方法

本发明涉及电源管理，特别涉及一种电压调节器及其瞬态增强电路。

背景技术：

1、电压调节器是通过对发电机交流励磁机励磁电流的控制，实现对发电机输出电压的自动调节的装置。发电机电压调节器可满足普通60/50hz及中频400hz单机或并列运行的发电机使用。

2、图1是典型无片外电容的电压调节器的整体结构。如图1所示，无片外电容的电压调节器，一般包含误差放大电路，功率管输出与反馈电路，瞬态增强和频率补偿等辅助电路模块。由于芯片功耗要求和片内电容的限制，电压调节器中误差放大器的带宽和片内电容往往无法满足负载瞬态性能的指标要求。因此需要瞬态增强辅助电路来改善负载瞬态性能，图2是现有无片外电容的电压调节器中瞬态增强辅助电路示意图。但往往瞬态增强电路又会对电压调节器整体的稳定性造成影响，又需要进一步增加频率补偿的辅助电路。以及一些用于其他特定功能的辅助电路等。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种电压调节器及其瞬态增强电路，以解决现有的瞬态增强电路又会对电压调节器整体的稳定性造成影响。

2、为解决上述技术问题，本发明提供一种电压调节器的瞬态增强电路，包括：

3、第一电流镜电路，被配置为提供偏置电流至第二电流镜电路；

4、第二电流镜电路，被配置为根据偏置电流调整第一输出电压；以及

5、电容电压偏置电路，被配置为连接在第一电流镜电路与第二输出电压之间、以及第二电流镜电路与第二输出电压之间，以使得第二输出电压的变化值耦合至第一电流镜电路和第二电流镜电路。

6、可选的，在所述的电压调节器的瞬态增强电路中，所述第一电流镜电路包括：

7、恒流源，被配置为连接在电源电压和第一瞬态增强晶体管的漏极之间；

8、第一瞬态增强晶体管，被配置为栅极连接漏极，源极接地；

9、第二瞬态增强晶体管，被配置为栅极连接第一瞬态增强晶体管的栅极，漏极连接第二电流镜电路，源极接地；以及

10、第一电阻，被配置为连接在电容电压偏置电路和第一瞬态增强晶体管的栅极之间。

11、可选的，在所述的电压调节器的瞬态增强电路中，所述第二电流镜电路包括：

12、第三瞬态增强晶体管，被配置为栅极连接漏极和第二瞬态增强晶体管的漏极，源极连接电源电压；

13、第四瞬态增强晶体管，被配置为漏极连接第一输出电压，源极连接电源电压；

14、第五瞬态增强晶体管，被配置为栅极连接电容电压偏置电路，漏极连接第一输出电压，源极接地；以及

15、第二电阻，被配置为连接在第三瞬态增强晶体管的栅极和第四瞬态增强晶体管的栅极之间。

16、可选的，在所述的电压调节器的瞬态增强电路中，电容电压偏置电路包括：

17、第一电容，被配置为一端连接第二输出电压，另一端连接第五瞬态增强晶体管的栅极和第一电阻；以及

18、第二电容，被配置为一端连接第二输出电压，另一端连接第四瞬态增强晶体管的栅极和第二电阻。

19、可选的，在所述的电压调节器的瞬态增强电路中，电压调节器还包括：

20、误差放大电路，被配置为连接在电压缓冲电路和功率管输出与反馈电路之间；

21、电压缓冲电路，被配置为连接在误差放大电路与瞬态增强电路之间；以及

22、功率管输出与反馈电路，被配置为连接在瞬态增强电路与误差放大电路之间。

23、可选的，在所述的电压调节器的瞬态增强电路中，所述误差放大电路包括：

24、第一误差放大晶体管，被配置为栅极连接第二误差放大晶体管的栅极，源极连接电源电压，漏极连接第三误差放大晶体管的漏极；

25、第二误差放大晶体管，被配置为栅极连接漏极，源极连接电源电压，漏极连接第四误差放大晶体管的漏极；

26、第三误差放大晶体管，被配置为栅极连接参考电压vref，源极连接第五误差放大晶体管的漏极；

27、第四误差放大晶体管，被配置为栅极连接反馈电压vfb，源极连接第五误差放大晶体管的漏极；以及

28、第五误差放大晶体管，被配置为栅极连接第一偏置电压vbias1，源极接地。

29、可选的，在所述的电压调节器的瞬态增强电路中，所述电压缓冲电路包括：

30、第一电压缓冲晶体管，被配置为栅极连接第一误差放大晶体管的漏极，源极连接电源电压，漏极连接第四电压缓冲晶体管的漏极；

31、第二电压缓冲晶体管，被配置为栅极连接第二偏置电压vbias2，源极连接电源电压，漏极连接第三电压缓冲晶体管的源极；

32、第三电压缓冲晶体管，被配置为栅极连接漏极，漏极连接第五电压缓冲晶体管的漏极；

33、第四电压缓冲晶体管，被配置为栅极连接漏极，源极接地；以及

34、第五电压缓冲晶体管，被配置为栅极连接第四电压缓冲晶体管的栅极，源极接地。

35、可选的，在所述的电压调节器的瞬态增强电路中，所述功率管输出与反馈电路包括：

36、第一反馈晶体管，被配置为栅极连接第一输出电压和第二电压缓冲晶体管的漏极，源极连接电源电压，漏极连接第二输出电压；

37、第一反馈电阻，被配置为一端连接第二输出电压，另一端连接反馈电压；以及

38、第二反馈电阻，被配置为一端连接反馈电压，另一端接地；

39、其中负载连接在第二输出电压和地之间。

40、可选的，在所述的电压调节器的瞬态增强电路中，所述第一反馈晶体管为nmos晶体管。

41、本发明还提供一种电压调节器，包括如上所述的瞬态增强电路。

42、在如图2所示的瞬态增强电路中，当i1＝i2时，mp的电流等于mn的电流。当负载有小电流快速变化到大电流时，输入电压vout有一个向下的跳变，此跳变通过电容耦合到mn1和mp1的栅极，导致mn电流变大，mp电流变小，vo向下变化，进而导致电压调节器的输出功率pmos管的栅源电压变大。上述过程变化是优先于误差放大器的带宽响应的，故可以抑制vout的瞬态向下跳变的幅度。同理，当负载有大电流快速变化到小电流时，也能通过上述电路的反馈机理抑制vout的瞬态向上跳变的幅度。

43、但本发明的发明人经研究发现，同时该瞬态增强的辅助电路会对整体电压调节器额外引入了三个零点与一个极点。其中的两个零点的频率非常接近，使电压调节器频率补偿变的非常困难。因此图2中的瞬态增强电路具有多个缺点：

44、1、整体频率补偿较为困难；

45、2、需要使用两个相等的电流源电路i1和i2，如果i1与i2有细小的偏差都会造成mp与mn中静态电流的不匹配，最终会造成输出电压vout的偏差；

46、3、vout的跳变是通过电容耦合到mp1和mn1的栅极，然后通过电流镜拷贝才能实现最终vo的相应变化，响应速度上会有损失。

47、基于以上洞察，本发明的目的在于能够针对在现有技术结构的三个客观缺点，提出一种改进的结构，综合性的解决上述多个技术问题，为实现上述目的，本发明提供了一种电压调节器及其瞬态增强电路，通过第一电流镜电路提供偏置电流至第二电流镜电路，第二电流镜电路根据偏置电流调整第一输出电压，以及电容电压偏置电路使得第二输出电压的变化值耦合至第一电流镜电路和第二电流镜电路可知，相比于现有的瞬态增强电路，本电路结构简单，仅需要两个电流镜电路即可，响应速度更快。

48、通过第一电流镜电路仅包括一个恒流源，避免了使用两个相等的电流源电路，以及两者有细小的偏差造成晶体管中静态电流的不匹配造成第二输出电压vout偏差的问题，因此输出电压更加稳定，输出电压更加准确。