專利名稱：一種頻率補償的線性穩壓器的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種集成電路設計，尤其涉及一種線性穩壓器的穩定性提升的電路結構改良，使其具備頻率補償的性能。
背景技術：
最開始在設計線性穩壓器(簡稱LD0)時，其調整管的設計采用的是NPN及PNP管子，但這種設計的弊端就是脫落電壓大以及功耗高。因此如果在便攜電子產品中使用這種設計，就大大縮短了電子產品的供電周期，要改善這種情況就要在結構上對其設計進行改良。通過不斷的努力與反復的驗證，對LDO的調整管子使用MOS結構就可以延長供電時間，比如對功率調整管采用 BiCMOS (Bipolar 及 CMOS)、BCDMOS (Bipolar、CMOS 及 DMOS)、CMOS、NMOS或者是PMOS結構，目前國內外大部分生產商都采用的是CMOS工藝。由于MOS自身低靜態電流的特性使其具有低功耗及低壓差的特點。以上優勢使這種結構在所應用的電子領 域成為了一個巨大的突破，也使電子產品的使用更加的省電，供電周期得以延長，很好的迎合了使用者的需求。LDO的應用范圍很廣，然后，現在的LDO仍然存在很多技術指標上的不足，例如Dropout電壓比較大,靜態電流比較大,轉換效率低,輸出電流較小等,為了彌補這些技術指標的不足之處，LDO朝著以下幾個方向發展=(I)Dropout電壓越來越低；(2)靜態電流越來越小；(3)輸出電流越來越大；(4)輸出噪聲越來越低；(5)電容所需數量越來越少；(6)附加功能越來越完善；(7)封裝面積越來越小。

發明內容
鑒于上述現有技術的缺陷，本發明旨在提供一種頻率補償的線性穩壓器，通過基于PMOS工藝的電路元器件引入傳統線性穩壓器，以提升線性穩壓器運行狀態的穩定性。為實現上述本發明的目的，其技術解決方案為一種頻率補償的線性穩壓器，所述穩壓器的基本結構包括帶隙基準電路、誤差放大器、PMOS調整管PT及反饋分壓電阻R1、R2，其特征在于所述線性穩壓器設有頻率補償組件，所述頻率補償組件包括跟隨器、片外電容和RC串聯電路，其中跟隨器接設于誤差放大器的輸出與PMOS調整管PT的柵極之間，所述RC串聯電路設于線性穩壓器輸入端的正極與跟隨器的輸入之間，所述片外電容并聯設于線性穩壓器輸出端。進一步地，所述誤差放大器為折疊式共源共柵運放。進一步地，所述線性穩壓器還設有過流保護電路，所述過流保護電路設于跟隨器的輸出與PMOS調整管PT的集電極之間。更進一步地，所述片外電容至少為陶瓷電容。本發明技術方案的應用，其較之于現有線性穩壓器的顯著優點體現為由于線性穩壓器的電路改進基于PMOS工藝實現電路元器件的添加，并且片外電容可采用低成本、高容值的陶瓷電容，在低成本下實現了提升線性穩壓器運行的穩定性能。


圖I是本發明線性穩壓器的電路結構示意圖。
具體實施例方式以下便結合實施例附圖，對本發明的具體實施方式
作進一步的詳述，以使本發明技術方案更易于理解、掌握。本發明創新提出了一種具頻率補償性能的線性穩壓器，在傳統線性穩壓器基本結構(即帶隙基準電路、誤差放大器、PMOS調整管PT及反饋分壓電阻R1、R2)的基礎上增加提升穩定性的頻率補償組件。如圖I所示，其包括跟隨器、片外電容Cload和RC串聯電路，其中跟隨器接設于誤差放大器的輸出與PMOS調整管PT的柵極之間，該RC串聯電路設于線性穩壓器輸入端的正極與跟隨器的輸入之間，該片外電容并聯設于線性穩壓器輸出端。進一步地來看，其中誤差放大器為折疊式共源共柵運放，好處是增益大，就一級，有比較少的零極點，穩定性比較好；片外電容至少可以是陶瓷電容，使得主極點非常的靠近原點，頻率非 常低。而且該線性穩壓器還設有過流保護電路，設于跟隨器的輸出與PMOS調整管PT的集電極之間。該過流保護電路形式多樣，基本原理簡述及舉例描述如下。基本原理當輸出電流變大使得采樣電流大于設定值IO時候，輸出被限制在此時的電流上。輸出負載電流繼續增大的話，輸出電壓開始下降，直到輸出被短路，此時的電流也不變。PT是LDO輸出的調整管，Pl是過流保護的電流采樣管，P2是開關管。P3，P4，N1，N2組成鏡像電流源結構，用來使采樣電流精準的鏡像輸出電流。N3鏡像采樣電流，和基準電流IO做比較。如圖2所示，是一種簡易而優選的過流保護電路示意圖。當負載電流很小時，N3中電流小于10，即A點電壓接近VDD，開關管P2關斷。所以，正常工作時，P2關斷，過流保護對正常工作沒影響。當負載電流上升時，有如下過程N3中電流也上升，當它超過IO時侯A點電壓會下降，使得P2管開始導通調整管PT的柵極點位上升從而迫使輸出電流降低采樣電流降低，即N3電流降低。這是一個負反饋，最終采樣電流會平衡在IO上面。如圖3所示的一種過流保護電路示意圖。其中Mp是調整管，Rsns上的電壓會隨著電流的增大而增大，通過后面的比較器來判斷是否過流，產生Vcl信號，給后面的開關管，從而控制Mp的柵壓達到控制輸出電流的目的。如圖4所示的另一種過流保護電路示意圖。其中Mp是調整管，Ms鏡像輸出的電流，通過在Rsns上面產生一個壓降Vsns-Vout，隨著輸出的店里會增大而增大，然后在通過比較器CLA來判斷是否過流，產生Vcl信號，給后面的開關管，從而控制Mp的柵壓達到控制輸出電流的目的。該線性穩壓器工作狀態下，用跟隨器把誤差放大器的高阻抗輸出與調整管PT的大寄生電容隔離開，使得一個低頻的極點分成了兩個相對高頻的極點，有利于系統的穩定。再用Ce、Re串聯引進一個零點來抵消次主極點，調整參數，可以把次主極點移到單位增益帶寬GBW以外，使系統穩定。當負載電流變大時，輸出的阻抗變小，從而使主極點向高頻方向移動，但是由于主極點處有個很大的片外電容Cload，使得該極點處于很低頻處，而且由于加入的零點的原因，使次主極點又處于頻率非常高的地方。所以隨著負載電流的變大，只要輸出還處于正常狀態時候，穩定性都能保證。本發明技術方案的應用，其較之于現有線性穩壓器的顯著優點體現為由于線性穩壓器的電路改進基于PMOSエ藝實現電路元器件的添加，并且片外電容可采用低成本、高容值的陶瓷電容，在低成本 下實現了提升線性穩壓器運行的穩定性能。
權利要求
1.一種頻率補償的線性穩壓器，所述穩壓器的基本結構包括帶隙基準電路、誤差放大器、PMOS調整管PT及反饋分壓電阻Rl、R2，其特征在于所述線性穩壓器設有頻率補償組件，所述頻率補償組件包括跟隨器、片外電容和RC串聯電路，其中跟隨器接設于誤差放大器的輸出與PMOS調整管PT的柵極之間，所述RC串聯電路設于線性穩壓器輸入端的正極與跟隨器的輸入之間，所述片外電容并聯設于線性穩壓器輸出端。
2.如權利要求I所述的一種頻率補償的線性穩壓器，其特征在于所述誤差放大器為折疊式共源共柵運放。
3.如權利要求I所述的一種頻率補償的線性穩壓器，其特征在于所述線性穩壓器還設有過流保護電路，所述過流保護電路設于跟隨器的輸出與PMOS調整管PT的集電極之間。
4.如權利要求I所述的一種頻率補償的線性穩壓器，其特征在于所述片外電容至少為陶瓷電容。
全文摘要
本發明揭示了一種頻率補償的線性穩壓器，其基本結構包括帶隙基準電路、誤差放大器、PMOS調整管PT及反饋分壓電阻R1、R2。特別地，該線性穩壓器設有頻率補償組件，該頻率補償組件包括跟隨器、片外電容和RC串聯電路，其中跟隨器接設于誤差放大器的輸出與PMOS調整管PT的柵極之間，該RC串聯電路設于線性穩壓器輸入端的正極與跟隨器的輸入之間，該片外電容并聯設于線性穩壓器輸出端。本發明技術方案的應用，由于線性穩壓器的電路改進基于PMOS工藝實現電路元器件的添加，并且片外電容可采用低成本、高容值的陶瓷電容，在低成本下實現了提升線性穩壓器運行的穩定性能。
文檔編號G05F1/56GK102830744SQ20121034358
公開日2012年12月19日 申請日期2012年9月17日 優先權日2012年9月17日
發明者俞白軍, 郭建軍, 陳克恭 申請人:江蘇國石半導體有限公司