本實(shí)用新型涉及芯片電源技術(shù)領(lǐng)域，具體地講，是涉及一種加權(quán)電流反饋的低壓差線性穩(wěn)壓器。

背景技術(shù)：

低壓差線性穩(wěn)壓器(LDO，low drop-out regulator)具有穩(wěn)定性高，速度快，成本低，噪音小，靜態(tài)電流低等優(yōu)點(diǎn)被廣泛應(yīng)用于電源管理芯片設(shè)計(jì)。隨著移動智能終端或手持設(shè)備不斷地推陳出新，對LDO的穩(wěn)定性、速度和功耗等性能提出了越來越高的要求。

傳統(tǒng)的多級低壓差線性穩(wěn)壓器通常由三級放大器，頻率補(bǔ)償電路，反饋回路和一個功率晶體管(調(diào)整管)構(gòu)成。如圖1所示。g_m1，g_m2，g_m3，g_mp表示相應(yīng)級晶體管的跨導(dǎo)；C1，C2，Cp，R1，R2，Rp分別表示對應(yīng)級等效輸出寄生電容和輸出電阻；Ro是包括了功率晶體管Mp的輸出電阻和負(fù)載電阻的有效電阻；該結(jié)構(gòu)會產(chǎn)生4個極點(diǎn)P_-3dB，P2，P3，Po。Po極點(diǎn)的大小與RoC_L乘積成反比，為了保證LDO的穩(wěn)定性，CL需要較小；Ro與負(fù)載電流IL成反比，當(dāng)I_L較大是，必須確保Ro較小，這就限制了負(fù)載電容和負(fù)載電流降的變化范圍。

帶電流負(fù)反饋的多級增益放大低壓差線性穩(wěn)壓源電路結(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)的多級低壓差線性穩(wěn)壓器相比較，引入了NCF(Negative Current Feedback)模塊，如圖2所示。g_mf是NCF模塊跨導(dǎo)。圖2的電路結(jié)構(gòu)中，R2設(shè)計(jì)的很高，Rp設(shè)計(jì)的較小，其大小主要由1/g_m決定。這樣第三級電路可以動態(tài)地偏置，從而加速Vp的充放電。相對于傳統(tǒng)的多級低壓差線性穩(wěn)壓器，可以極大的改善LDO的速度。值得注意的是Cp和R2可能很大，這就使得CpRp和C2R2較大，根據(jù)Routh-Hurwitz穩(wěn)定性判斷準(zhǔn)則，較大的時間常數(shù)CpRp和C2R2可能導(dǎo)致右半平面的極點(diǎn)，因而影響環(huán)路的穩(wěn)定性。因此采用NFC技術(shù)來避免產(chǎn)生右半平面極點(diǎn)，增強(qiáng)環(huán)路的穩(wěn)定性。NFC模塊與Vp電壓產(chǎn)生一個跨導(dǎo)電流g_mfVp反饋到N2節(jié)點(diǎn)，不僅增加第二級電路的偏置電流，而且與第三級電路構(gòu)成電流負(fù)反饋回路。節(jié)點(diǎn)2的輸出電阻將由R2降至R2f，同時導(dǎo)致C2R2f和LDO的環(huán)路增益都降低。因此在較寬的負(fù)載電容和負(fù)載電流變化范圍內(nèi)保障了LDO環(huán)路的穩(wěn)定性。然而，LDO總增益的降低會犧牲一些穩(wěn)壓器輸出電壓的調(diào)節(jié)精度，而且NCF會降低N2節(jié)點(diǎn)的充放電速率，從而降低其瞬態(tài)速度。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為克服現(xiàn)有技術(shù)中的上述問題，本實(shí)用新型提供一種提高輸出電壓調(diào)節(jié)精度和瞬態(tài)響應(yīng)速度的加權(quán)電流反饋的低壓差線性穩(wěn)壓器。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案如下：

一種加權(quán)電流反饋的低壓差線性穩(wěn)壓器，包括依次連接的第一級固定增益放大電路、兩級可變增益級電路、功率晶體管Mp，連接于第一級固定增益放大電路輸出端和功率晶體管Mp輸出端的頻率補(bǔ)償電路，連接于功率晶體管Mp輸出端的減小過沖模塊，由功率晶體管Mp輸出端向第一級固定增益放大電路輸入端反饋的反饋回路，以及連接于功率晶體管Mp輸出端與地之間并聯(lián)的電阻R0和電容C_L，其中兩級可變增益級電路由串聯(lián)的第二級增益放大電路和第三級增益放大電路，以及和第三級增益放大電路并聯(lián)的加權(quán)電流反饋電路WCF組成。

進(jìn)一步地，所述加權(quán)電流反饋電路WCF由晶體管M3、M6、M7和電容C1組成，其中晶體管M3和M7柵極相互連接，并連接電容C1一端，電容C1另一端和M3、M7源極均接地，晶體管M3漏極連接于第二級增益放大電路輸出端和第三級增益放大電路輸入端之間，晶體管M6柵極與第三級增益放大電路連接，M6源極接入供電VDD，M6漏極連接M7漏極和柵極。

進(jìn)一步地，所述第二級增益放大電路由漏極相連的晶體管M1和M2組成，晶體管M1柵極連接第一級固定增益放大電路輸出端，M1源極接入供電VDD，晶體管M2柵極接入偏置電壓V_B，M2源極接地，M1和M2的漏極與第三級增益放大電路連接。

進(jìn)一步地，所述第三級增益放大電路由漏極相連的晶體管M4和M5，以及電阻R1組成，晶體管M5柵極連接晶體管M1漏極，M5源極接地，晶體管M4源極接入供電VDD，M4柵極連接M5漏極并連接晶體管M6柵極，電阻R1一端與M4漏極連接，另一端連接供電VDD。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有以下有益效果：

本實(shí)用新型通過設(shè)置加權(quán)電流反饋電路，使LDO總增益更穩(wěn)定，極小的靜態(tài)電流，輸出電壓調(diào)節(jié)精準(zhǔn)度更高，具有更快的瞬態(tài)速率，實(shí)現(xiàn)了可以應(yīng)用于更大變化范圍的負(fù)載電容和負(fù)載電流，其設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)巧妙，整體構(gòu)成較為簡潔，成本較低，具有廣泛的應(yīng)用前景，適合推廣應(yīng)用。

附圖說明

圖1為現(xiàn)有技術(shù)中傳統(tǒng)多級增益放大低壓差線性穩(wěn)壓源的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為現(xiàn)有技術(shù)中帶電流負(fù)反饋的多級增益放大低壓差線性穩(wěn)壓源的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為本實(shí)用新型的電路原理圖。

圖4為本實(shí)用新型中兩級可變增益級電路的原理框圖。

圖5為本實(shí)用新型-實(shí)施例中的LDO電路原理圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明，本實(shí)用新型的實(shí)施方式包括但不限于下列實(shí)施例。

實(shí)施例

如圖3至圖5所示，該加權(quán)電流反饋的低壓差線性穩(wěn)壓器，包括依次連接的第一級固定增益放大電路、兩級可變增益級電路、功率晶體管Mp，連接于第一級固定增益放大電路輸出端和功率晶體管Mp輸出端的頻率補(bǔ)償電路，連接于功率晶體管Mp輸出端的減小過沖模塊，以及由功率晶體管Mp輸出端向第一級固定增益放大電路輸入端反饋的反饋回路，其中兩級可變增益級電路由串聯(lián)的第二級增益放大電路和第三級增益放大電路，以及和第三級增益放大電路并聯(lián)的加權(quán)電流反饋電路WCF組成。

進(jìn)一步地，所述加權(quán)電流反饋電路WCF由晶體管M3、M6、M7和電容C1組成，其中晶體管M3和M7柵極相互連接，并連接電容C1一端，電容C1另一端和M3、M7源極均接地，晶體管M3漏極連接于第二級增益放大電路輸出端和第三級增益放大電路輸入端之間，晶體管M6柵極與第三級增益放大電路連接，M6源極接入供電VDD，M6漏極連接M7漏極和柵極。所述第二級增益放大電路由漏極相連的晶體管M1和M2組成，晶體管M1柵極連接第一級固定增益放大電路輸出端，M1源極接入供電VDD，晶體管M2柵極接入偏置電壓V_B，M2源極接地，M1和M2的漏極與第三級增益放大電路連接。所述第三級增益放大電路由漏極相連的晶體管M4和M5，以及電阻R1組成，晶體管M5柵極連接晶體管M1漏極，M5源極接地，晶體管M4源極接入供電VDD，M4柵極連接M5漏極并連接晶體管M6柵極，電阻R1一端與M4漏極連接，另一端連接供電VDD。

其中參考電壓Vref由帶隙基準(zhǔn)電路提供，第三級增益放大電路的輸出阻抗為(1/g_m4//R1)，g_m4為晶體管M4的跨導(dǎo)，輸出阻抗隨I_L的增大而減小，這樣當(dāng)I_L變化的時候，負(fù)載提供了一個自適應(yīng)偏置，從而提高了第三增益級的速度。

如圖5所示，為一LDO的電路結(jié)構(gòu)，其包括晶體管M1～M20，電阻R1和R2，電容C1和C_C，其中，晶體管M1～M6，電阻R1和電容C1的連接結(jié)構(gòu)與圖4所示相同，M8柵極連接M4柵極，M8漏極連接于輸出端OUT，M8源極接入供電VDD，電阻R2一端連接輸出端OUT，另一端接地；M9柵極連接M2柵極并連接偏置電流I_BIAS，M9源極接地，M9漏極與M10漏極連接并連接M1漏極，M10柵極連接M13柵極并連接M9柵極和漏極，M10源極連接M11漏極和M17漏極并連接電容C_C，電容C_C另一端連接輸出端OUT，M11和M12柵極相互連接并連接M13和M14漏極，且M11和M12源極均接入供電VDD，M12漏極連接M13源極和M16漏極，M14柵極連接偏置電流I_BIAS；M14和M15源極接地，M15柵極連接偏置電流I_BIAS，M15漏極連接M16和M17源極，M16柵極連接供電V_FB，M17柵極連接供電Vref；M18和M20柵極相互連接并連接偏置電流I_BIAS，其源極均接地，其漏極也均連接偏置電流I_BIAS；M19柵極和漏極連接M18漏極，M19源極接入供電VDD。

上述實(shí)施例僅為本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例，并非對本實(shí)用新型保護(hù)范圍的限制，但凡采用本實(shí)用新型的設(shè)計(jì)原理，以及在此基礎(chǔ)上進(jìn)行非創(chuàng)造性勞動而作出的變化，均應(yīng)屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。