[发明专利]用于校正模拟低压差线性稳压器过冲和下冲的方法及装置

说明书

技术领域

本发明通常涉及模拟集成电路领域。具体地说，本发明涉及模拟电压稳压器。

背景技术

可提供干净输出信号的电压稳压器是影响模拟集成电路性能的关键因素。当模拟集成电路应用于例如数字相机、手机、手提电脑等要求1.9伏到3.3伏低电压和低静态电流的便携式电子器件时，所述可提供干净输出信号的电压稳压器尤为重要。这些模拟集成电路的瞬态响应会造成便携式电子器件的不可逆损坏，并且经常缩短这些器件的寿命。低压差线性稳压器因其能为集成电路提供稳定、低噪声和特定值的直流输出电压而被广泛使用。然而，低压差线性稳压器电路很容易由于下级负载器件的开、关而产生瞬间的过冲和下冲。

图1A为一个现有技术的低压差线性稳压器电路100的示意图。低压差线性稳压器电路100连接至由负载电流112表示的下级负载。低压差线性稳压器电路100包括误差放大器101、传输器件102、和包括第一电阻(R₁)103和第二电阻(R₂)104的参考网络。低压差线性稳压器电路100产生输出电压(V_OUT)，V_OUT不依赖于输入电压(V_IN)，并和参考电压(V_REF)成正比。图1B中示出了表示负载电流112的波形119，和表示输出电压(V_OUT)的波形120。当负载电流112导通时，电流从0mA增加到500mA，所述电流的增加由波形119中的上升沿119U表示。与之相应地，电容105上的电压降低，但是低压差线性稳压器电路100不能快速反应来补偿输出电压(V_OUT)的突然下降。这样，使得输出电压的瞬态响应中出现下冲误差121。所述下冲误差121的幅值为ΔV^-＝I_L·Δt/C(公式1)，其中C为电容105的电容值。

继续参照图1B，当负载电流112截止时，电流从500mA下降到0mA，所述电流的下降由波形119中的下降沿119D表示。与之相应地，电容105的电压增大，但低压差线性稳压器电路100不能立即发应来补偿波形120表示的输出电压(V_OUT)。这导致输出波形120上出现过冲误差122。所述过冲误差122的幅度为ΔV⁺＝I_L·Δt/C(公式2)。通常，为解决低压差线性稳压器电路100的下冲误差121和过冲误差122，在输出端109和电气接地111之间连接一个容值为10μF到100μF的大电容105。公式1和公式2的分母中的大电容C能降低ΔV^-和ΔV⁺的幅值。然而，大电容105需占用显著大的电路板面积，同时也提高了制造成本。此外，大电容105会降低低压差线性稳压器电路100的响应速度。另一方面，使用低容值的电容105来加快反应速度会导致低压差线性稳压器电路100的不稳定，并增大低压差线性稳压器电路100中过冲(公式2)。因此，改变电容105的容值(C)并不能解决过冲和下冲问题。减小公式1和公式2中的反应时间(Δt)的另外一个方法是使用快速误差放大器101，但是快速误差放大器需要昂贵的工艺技术和复杂的电路设计。因此，需要采用附加电路来解决低压差线性稳压器电路100中的瞬间过冲和下冲问题。

已有多种现有技术尝试用附加电路来解决低压差线性稳压器电路100的瞬间过冲误差和下冲误差问题。在一种现有技术中，公开了一种电耦接于误差放大器101和传输器件102之间的输出级补偿电路。在该现有技术的输出级补偿电路中，一个或多个分离式传感器件构造为基于输出电流向低压差线性稳压器电路100提供零极点补偿。每个分离式传感器件均构造为补偿合适范围的输出电流，并增大相关补偿电容的效果。这样，该现有技术的输出级补偿电路提供了不依赖于输出电流和输出电容需求的、稳定的输出电压(V_OUT)。但是，所公开的该输出级补偿电路并不能解决过冲误差和下冲误差问题。此外，该现有技术的电路不能提供满足低静态电流需求和小硅片面积经济性需求的方案。

因此，需要一种过冲和下冲校正电路及其方法以实现低压差线性稳压器电路的快速反应，从而解决过冲误差和下冲误差问题。此外，还需要一种过冲和下冲校正电路以避免消耗大的静态电流，且避免占用大的电路板面积。本发明能满足上述要求。

发明内容