[发明专利]具有有效补偿的低压差线性电压源

说明书

技术领域

本发明涉及低压差线性电压源(LDO)领域，特别是一种具有有效补偿的低压差线 性电压源(LDO)。

背景技术

通常LDO的结构如图1所示，A1作为差分输入级，其正端与反馈电压VFB相连， VFB为输出OUT通过电阻RF1和RF2分压所产生的电压，负端连接与温度和电源电压 无关的基准电压VREF，同时A1提供一定的增益，以提高LDO输出OUT的线形调整 率和负载调整率。BUFFER的输入连接于A1的输出，其输出与功率管MPPASS的栅极 相连，其作用在于以减小A1输出级与MPPASS寄生电容形成的极点对系统稳定性的影 响；CLOAD是解耦电容，以提高动态特性，同时起到补偿作用，与负载电阻RLOAD 一起为LDO提供主极点，并且和ESR(等效串联电阻)提供一个左平面零点以抵消LDO 的次极点。RF1和RF2所组成的反馈单元决定了LDO的输出电压VOUT，其关系如下：

V_OUT＝(R_F1+R_F2)*V_REF/R_F2    (1)

这种结构的LDO具有以下缺点：在较大负载范围内，稳定LDO需要用到大的CLOAD 和ESR，这会增大PCB的面积，同时增大成本，同时由于ESR的作用，该结构的动态 性能和噪声性能都较差。为改变这些缺点，利用密勒补偿的LDO，能减小CLOAD，并 能够不用到ESR，其结构如图2所示，该结构与图1的不同之处在于，在输出OUT和 A1输出之间有一电容CC连接，CC就是密勒电容，该结构的环路增益传递函数如下式：

A_VOPEN(s)＝βg_m1g_mppassR₁R_LOAD(1-C_Cs/g_mppass)/[1+(g_mppassR₁R_LOADC_C+R_LOADC_LOAD)s+R₁R_LOAD

                               C_CC_LOADs²]            (2)

上式中g_m1，g_mppass是A1和MPPASS的跨导，R₁是A1输出电阻。β＝R_FB2/(R_F1+R_F2) 由(2)式可知LDO的零极点如下所示，

p_main＝-1/(R_LOADC_LOAD+g_mppassR₁R_LOADC_C)    (3)

p₂＝-g_mppass/C_LOAD                         (4)

z＝g_m3/C_C                                  (5)

由(3)式可知，在R_LOAD较小时，p_main由密勒补偿起主要作用，在R_LOAD较大时，密勒补 偿和R_LOADC_LOAD共同决定p_main，由于g_mppass随R_LOAD变大而减小，因而在R_LOAD变大 时，p₂会变小，甚至及近主极点p_main，这样会恶化LDO的稳定性。因而为了使系统在 很宽的负载范围内都能稳定，较大的补偿电容CC被采用，通常达到20pF以上；同时 由于密勒补偿的作用，一个右平面的零点会出现，该零点对相位裕度无益。

发明内容

本发明为解决现有结构的缺陷问题，提供了一种具有有效补偿的低压差线性电压 源，可以有效的减小补偿电容以减小芯片面积，而且可以提高LDO的稳定性。