本發明涉及電源管理領域，具體涉及一種低壓差線性穩壓電路。

背景技術：

低壓差線性穩壓器因具有成本低、噪音低，靜態電流小等優點而廣泛應用于SoC芯片的電源管理中。圖2示出了負載跳變現象的示意圖，負載電流發生跳變時負載電壓發生瞬間下沖或過沖的現象，在實際應用中，傳統的LDO電源電路通常需要在低壓差線性穩壓器外部需要連接μF級的大電容。圖1是傳統低壓差線性穩壓器的電路結構圖，如圖1所示，低壓差線性穩壓器10包括誤差放大器AMP、調整管MP和大電容Cout。當負載電流發生跳變時，通過大電容Cout為低壓差線性穩壓器10提供負載跳變所需要的瞬態電流，從而得到穩定的負載電壓。但是，片外大電容不僅增加了系統的體積和成本，而且其自身帶來的寄生電感會影響LDO電路的環路穩定性。另一種現有技術是在低壓差線性穩壓電路的輸出端增加額外的擺率增強電路來改善負載響應，而擺率增強電路的結構復雜，且因使用較多元件而帶來了成本高的問題。

技術實現要素：

本發明要解決的技術問題在于，針對現有技術的上述缺陷，提供低壓差線性穩壓電路，提高了負載的瞬態響應，克服了傳統低壓差線性穩壓電路需要片外電容的缺陷。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：

本發明提供了一種低壓差線性穩壓電路，所述低壓差線性穩壓電路用于輸出負載電壓，其包括差分輸入級、電流源負載、調整管、第一電容、第二電容和電流沉。

所述差分輸入級用于將采集的所述負載電壓與接收的參考信號進行比較，并對所述負載電壓相對于所述參考信號的誤差進行放大；

所述電流源負載由相連的第一單管和第二單管組成,用于為所述差分輸入級提供負載；

所述調整管與所述第二單管相連接，用于根據所述誤差調整所述負載電壓；

所述第一電容的一端與所述調整管相連接，另一端與所述第二單管相連接；

所述電流沉與所述調整管相連接；

所述第二電容的一端與所述調整管相連接，另一端與所述電流沉相連接。

進一步，所述調整管是N型場效應管，其柵極與所述第二單管相連接，其源極與所述第一電容、所述電流沉和所述第二電容相連接。

進一步，所述第一單管和所述第二單管是P型場效應管，兩者通過柵極相連接，所述第二單管的漏極與所述調整管相連接，所述第二單管的柵極與所述第一電容相連接。

進一步，所述電流沉是N型場效應管,其漏極與所述調整管相連接，其柵極與所述第二電容相連接。

進一步，所述低壓差線性穩壓電路還包括偏置電流源，所述偏置電流源與所述差分輸入級相連接，以提供所述差分輸入級正常工作時所需的偏置電流；所述偏置電流源與所述電流沉相連接，以提供所述電流沉正常工作時所需要的偏置電流。

進一步，所述偏置電流源包括第一N型場效應管和第二N型場效應管，兩者通過柵極相互連接，其中，所述第二N型場效應管的漏極與所述差分輸入級相連接，柵極與所述電流沉相連接。

進一步，所述差分輸入級至少包括一對對管。

進一步，所述差分輸入級只包括一對對管時，所述對管為N型場效應管，所述對管的柵極作為接收所述負載電壓和所述參考信號的差分輸入端，所述對管的源極相連接。

進一步，所述第一電容為pF級或者nF級。

進一步，所述第二電容為pF級或者nF級。

本發明提供的低壓差線性穩壓電路，當負載電壓瞬間下沖時，通過所述第一電容將負載電壓迅速耦合到電流源負載的第二單管，并驅動調整管進行補償，從而快速響應了負載的變化；當負載電壓瞬間過沖時，通過所述第二電容將負載電壓迅速耦合到電流沉，電流沉將調整管的電流吸收到地，從而快速響應了負載的變化。本發明復用電流源負載的第二單管、調整管的作用，通過第一電容的耦合作用，無需片外電容即實現了負載電壓下沖時的負載瞬態響應，通過第二電容的耦合作用以及電流沉的作用，無需片外電容即實現了負載電壓過沖時的負載瞬態響應。本發明相比現有設計省去了額外的增強電路，具有電路結構簡單、負載響應速度快、成本低等優點。

附圖說明

下面將結合附圖及實施例對本發明作進一步說明，附圖中：

圖1是傳統低壓差線性穩壓器的電路結構圖；

圖2是負載跳變現象的示意圖；

圖3是本發明一實施方式的低壓差線性穩壓電路的具體電路圖。

具體實施方式

現結合附圖，對本發明的較佳實施例作詳細說明。

圖3示出了本發明一實施方式的低壓差線性穩壓電路的具體電路圖，如圖3所示，低壓差線性穩壓電路6用于輸出負載電壓VOUT，其包括差分輸入級64、電流源負載62、調整管MP、第一電容C1、第二電容C2和電流沉M6。

差分輸入級64用于將采集的負載電壓VOUT與接收的參考信號VREF進行比較，并對負載電壓VOUT相對于參考信號VREF的誤差進行放大。在本實施方式中，差分輸入級64至少包括一對對管，當差分輸入級64包括一對對管時，所述對管為N型場效應管，該對管的源極相連接，該對管的柵極作為接收負載電壓VOUT和參考信號VREF的差分輸入端。在其他實施方式中，差分輸入級64也可以包括兩對對管，其中一對對管為N型場效應管，另一對對管為P型場效應管，只是電路的連接方式稍作改變，即可實現本發明中此差分輸入級的作用。在其他實施方式中，差分輸入級64的場效應管可使用P型場效應管或者三極管替代N型場效應管，只是電路的連接方式稍作改變，即可實現本發明中此差分輸入級的作用。

在本實施方式中，低壓差線性穩壓電路6還包括偏置電流源66，偏置電流源66與差分輸入級64相連接，以提供差分輸入級64正常工作時所需要的偏置電流；偏置電流源66與電流沉M6相連接，以接收偏置電流。在本實施方式中，偏置電流源66包括第一N型場效應管M4和第二N型場效應管M5，兩者通過柵極相互連接，其中，偏置電流源66的第二N型場效應管M5的漏極與差分輸入級64相連接，第二N型場效應管M5的柵極與電流沉M6相連接。

電流源負載62由相連的第一單管M2和第二單管M3組成,用于為差分輸入級64提供負載，其中，第二單管M3與差分輸入級64相連，第一單管M2與差分輸入級64相連。在本實施方式中，第一單管M2和第二單管M3是P型場效應管，兩者通過柵極相連接，兩者的源極皆連接電源，第二單管M3的漏極與調整管MP相連接，第二單管M3的柵極與第一電容C1相連接。在其他實施方式中，第一單管M2和第二單管M3可使用N型場效應管，也可使用三極管替代P型場效應管，只是電路的連接方式稍作改變，即可實現本發明中此電流源負載的作用。

調整管MP與第二單管M3相連接，用于根據差分輸入級64放大后的誤差調整負載電壓VOUT。在本實施方式中，調整管MP是N型場效應管，其柵極與第二單管M3的漏極相連接，其源極與第一電容C1、電流沉M6和第二電容C2相連接，其漏極連接電源。第二單管M3是P型場效應管，第二單管M3的漏極與調整管MP的柵極相連接。本實施方式采用NMOS管作為調整管MP，相對于采用PMOS管提高了低壓差線性穩壓電路的負載響應速度。在其他實施方式中，調整管MP可使用P型場效應管，也可使用三極管替代N型場效應管，只是電路的連接方式稍作改變，即可實現本發明中此調整管的作用。

第一電容C1的一端與調整管MP相連接，另一端與第二單管M3相連接。在本實施方式中，第一電容C1的一端與調整管MP的源極相連接，另一端與第二單管M3的柵極相連接。第一電容C1可集成于芯片中，在本實施方式中，第一電容C1為pF級或者nF級。

電流沉M6與MP調整管相連接。在本實施方式中，電流沉M6是N型場效應管，其漏極與調整管MP相連接，其柵極與第二電容C2相連接。在本實施方式中，偏置電流源包括一對N型場效應管，該對N型場效應管通過柵極相連接；在其他實施方式中，偏置電流源可省去該對N型場效應管，也可使用P型場效應管或者三極管替代N型場效應管，只是電路的連接方式稍作改變，即可實現本發明中此偏置電流源的作用。在本實施方式中，電流沉M6的柵極與偏置電流源66的N型場效應管的柵極相連接，以接收偏置電流，即電流沉M6的柵極與差分輸入級64復用偏置電流源66，從而節省了電路資源；在其他實施方式中，電流沉M6也可與差分輸入級64分別連接不同的偏置電流源。

第二電容C2的一端與調整管MP相連接，另一端與電流沉M6相連接。第二電容C2可集成于芯片中，在本實施方式中，第二電容C2為pF級或者nF級。

本說明書所記載的一對場效應管是指參數相同的兩個場效應管。

在實際工作時，低壓差線性穩壓電路6形成快反饋通道和慢反饋通道。慢反饋通道是指由差分輸入級64、電流源負載62、調整管MP和偏置電流源66形成的反饋環路，該反饋環路的調整時間較長；快反饋通道是指由第一電容C1、第二電容C2、電流沉M6、調整管MP、偏置電流源66和電流源負載62的第二單管M3形成的耦合反饋環路。其中，慢反饋通路與快反饋通路復用調整管MP、偏置電流源66和電流源負載62的第二單管M3。

當負載發生跳變，快反饋通道迅速響應負載的變化，對負載電壓VOUT進行調節。低壓差線性穩壓電路6通過如下過程響應了負載的瞬態變化：當負載電壓VOUT瞬間下沖時，第一電容C1將下沖的負載電壓VOUT迅速耦合到第二單管M3的柵極，第二單管M3柵極的電壓減小引起其漏極電流的增加，其增加的漏極電流使得調整管MP柵極電流增加。調整管MP柵極動態電流對柵極內部寄生電容充電，調整管MP柵極電位提高，從而提高了負載電壓VOUT，在不需要額外的增強電路的前提下，實現了負載電壓下沖的瞬態補償。當負載電壓VOUT瞬間上沖時，第二電容C2將上沖的負載電壓VOUT迅速耦合到電流沉M6的柵極，并由電流沉M6將調整管MP輸出的多余的電流吸收到地，從而形成對負載電壓VOUT的下拉，減小了負載電壓VOUT的過沖。

在上述負載瞬態響應過程完成后，慢反饋通道對負載電壓進行重新調整。差分輸入級64形成的反饋環路的工作過程如下：差分輸入級64工作時，其兩端柵極分別接收負載電壓VOUT和參考電壓VREF，將負載電壓VOUT與參考電壓VREF之間的誤差放大后輸出至調整管MP的柵極，使得調整管MP調節漏極電位，從而輸出穩定的負載電壓VOUT。

綜上所述，本發明提供的低壓差線性穩壓電路相對于現有技術增加了快反饋通道，當負載電壓瞬間下沖時，通過第一電容將負載電壓迅速耦合到電流源負載的第二單管，并驅動調整管進行補償，從而快速響應了負載的變化；當負載電壓瞬間過沖時，通過第二電容將負載電壓迅速耦合到電流沉，電流沉將調整管的電流吸收到地，從而快速響應了負載的變化。本發明復用電流源負載的第二單管、調整管，通過第一電容的耦合作用，實現了負載電壓下沖時的負載瞬態響應，通過第二電容的耦合作用以及電流沉的作用，實現了負載電壓過沖時的負載瞬態響應。本發明提供的低壓差線性穩壓電路應用于LDO電源電路中，實現了無需片外大電容即可響應負載瞬態變化，具有電路結構簡單、響應速度快、成本低等優點。

應當理解的是，以上實施例僅用以說明本發明的技術方案，而非對其限制，對本領域技術人員來說，可以對上述實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分技術特征進行等同替換；而所有這些修改和替換，都應屬于本發明所附權利要求的保護范圍。