[发明专利]低压差线性稳压器中的自适应零点频率补偿电路

说明书

【技术领域】

本发明属于大规模模拟集成电路中的低压差线性稳压器，特别涉及这种低压差线性稳压器中的自适应零点频率补偿电路。

【背景技术】

现有技术中典型的低压差线性稳压器一般由电压基准Vref，跨导放大器OTA，缓冲器BUFFER，分压电阻R1和R2构成的反馈网络，以及电压调整管PMOS组成，参见图1。其中电容CL是输出负载电容，优化瞬态响应，电阻ESR为电容CL寄生的等效串联电阻。

图1电路中，负载电容CL与从结点C看到的电阻形成主极点，结点A处的寄生电容和跨导放大器OTA输出电阻形成第二极点。由于电压调整管PMOS需为负载提供很大的电流，因此电压调整管PMOS尺寸很大，但是由于缓冲器一般使用源跟随器，输出电阻都很小，所以在结点B产生的极点远大于单位增益频率。由于结点A和结点C为两个较小的极点，因此容易产生180度的相移，使系统不稳定。

在图1的典型结构中，主极点位置与结点C电阻和输出负载电容CL有关。负载电阻RL在不同的应用中阻值有很大不同，所以主极点的位置也在很大范围内发生变化。为了使系统趋向于稳定，传统的方法是利用输出负载电容CL和其等效串联电阻ESR形成零点来补偿。

但是，对于不同的负载电阻RL，等效串联电阻ESR的最大和最小值都有限制。通常，需要昂贵而庞大的输出电容以获得精确的电容值和等效串联电阻ESR值。相对于陶瓷电容而言，电解电容和钽电容体积庞大，价格昂贵，等效串联电阻ESR有几欧姆。陶瓷电容等效串联电阻ESR只有几毫欧到几十毫欧之间。采用传统的补偿方法就要求等效串联电阻ESR即不能太大也不能太小。一般情况下要求等效串联电阻ESR大概在几百毫欧到几欧之间。因此从成本考虑陶瓷电容是最佳选择，但要求有电阻与其串联使用。

上述传统的补偿方法不仅对电容和等效串联电阻ESR要求很高，瞬态响应特性较差和输出纹波较大，而且固定的零点只能对于有限的输出电流范围起到稳定作用，而对于输出负载变化很大情况，系统稳定性依然会出现问题。对于负载电流从几十微安到几十毫安甚至几百毫安的变化中，负载电阻会变化为原来几千分之一，主极点的位置也会发生几千倍的变化，一些寄生的极点对相位的影响不可忽略。系统就会趋向于不稳定。

【发明内容】

本发明所要解决的技术问题是克服上述现有技术中所存在的缺陷，提供一种低压差线性稳压器中的自适应零点频率补偿电路。

本发明采用了下列技术方案解决了其技术问题：一种低压差线性稳压器中的自适应零点频率补偿电路，包括一个跨导放大器，该跨导放大器的输出端通过电压缓冲器连接电压调整管的栅极，该电压调整管的源极连接电源端，漏极与两分压电阻构成的反馈网络相连接，该反馈网络的中端连接跨导放大器的反相输入端，其特征在于：还包括一个电流检测电路，其一端连接电压缓冲器与电压调整管的公共端，另一端连接一个可变电阻电路的调节端，该可变电阻电路的一端连接跨导放大器补偿端，另一端通过补偿电容连接电压缓冲器与电压调整管的公共端。

本发明成功解决了低压差线性稳压器稳定性问题，而且使得负载电容的等效串联电阻ESR对系统稳定性，瞬态响应，纹波的影响也并非至关重要。在本发明中，为了维持系统在输出负载大范围内变化时的稳定，要求无论负载如何变化，系统都有足够的相位裕度。当负载较大，电流较小时，在结点C处极点即主极点位置较低，电流检测电路检测出的电流较小，此时可变电阻电路的电阻较大，零点位置也相对较低，起到补偿作用；当负载减小，电流增大时，在结点C处主极点位置较高，检测电路的检测电流随负载电流增大而增大，可变电阻电路阻值较小，零点位置较高。所以产生的自适应零点跟踪极点的变化而变化，有效的保证系统工作在稳定状态。

【附图说明】

图1为传统的低压差线性稳压器电路结构示意图；

图2为本发明中自适应零点频率补偿电路结构图；

图3是本发明中电流检测电路和可变电阻电路结构图。

图中各序号分别表示为：

1-跨导放大器；  2-电压缓冲器；3-可变电阻电路；

4-电流检测电路；R1-分压电阻； R2-分压电阻；

Vref-基准电压； RL-负载电阻； Cc-补偿电容；

CL-输出电容；    ESR-为负载电容CL寄生的等效串联电阻；

M1-第一场效应管；M2-第二场效应管；M3-第三场效应管；

M4-第四场效应管；M5-第五场效应管；M6-第六场效应管；

M7-第七场效应管；M8-第八场效应管；M9-电压调整管。

Vin-电源端