[发明专利]一种摆率增强电路以及集成该电路的低压差线性稳压器

说明书

技术领域

本发明属于电源管理技术领域，具体涉及一种低压差线性稳压器(Low Dropout Regulator，LDO)的设计。

背景技术

低压差线性稳压器具有成本低、输出噪声小、电路结构简单、占用芯片面积小和低功耗等优点，已成为电源管理芯片中的一类重要电路。

LDO的本质是利用带隙基准产生的稳定电压和负反馈控制环路得到一个基本不随环境变化的输出电压。现有的典型的LDO如图1所示，具体包括：调整管MP1、误差放大器EA、电阻反馈网络、负载电阻R_L，负载电容C_L。其基本工作原理为：电阻反馈网络产生反馈电压，误差放大器将反馈电压和基准电压之间的误差小信号进行放大，再经调整管放大输出，由此形成负反馈，保证了输出电压的稳定，由于误差放大器将基准电压V_ref嵌位到误差放大器的R1和R2的连接点，所以输出电压有V_out＝(1+R1/R2)V_ref。

为了有较高的带负载能力，一般调整管MP1的面积较大，在调整管MP1的栅极形成一个高达数十pF的电容，同时为了减小LDO的功耗，静态工作电流很小，使得LDO的摆率SR＝I_G/C_par很小，其中，C_par为调整管栅极等效电容，I_G为栅极充放电电流，从而MP1管的栅极电压变化比较缓慢，导致MP1管的漏极电流也随之变化缓慢，在输出电流跳变时，输出电压需要较长的恢复稳定时间，并会产生高的电压尖峰。一些文献中针对这一问题提出相应技术方案，比如在文献“Ka Nang Leung，Yuen Sum Ng，Ka Yee Yim，and Pui Ying Or.An Adaptive Current-Boosting Voltage Buffer for Low-Power Low Dropout Regulators，Electron Devices and Solid-State Circuits，EDSSC 2007.IEEE Conference on，485-488”中提到了一种LDO，具体在误差放大器和调整管之间加入增大调整管栅极充放电电流的电路，但是这样不但增加了系统补偿的复杂度，而且只能在一定程度上改善了LDO的摆率。同时传统的LDO为了增加系统的稳定性，LDO片外需要接一个负载电容CL，将会增加系统成本。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有的低压差线性稳压器存在的上述问题，提出了一种摆率增强电路。

本发明的技术方案是：一种摆率增强电路，包括，PMOS管M1、M4、M6、M7、M8和NMOS管M2、M3、M5、M9、M10及电阻R3和电容C3，其中PMOS管M1、M4、M6的栅极均连接外部的第一偏置电压，源极连接外部电源电压，漏极分别连接M2、M3、M5的漏极；PMOS管M7、M8的栅极均连接到M7的漏极，源极均连接外部电源电压，M7的漏极连接到M5和M6的漏极，M8的漏极连接M10的漏极作为摆率增强电路的输出端；NMOS管M2、M3、M5的源极均连接地，M2的漏极连接M1漏极和M2的栅极及R3的一端，电阻R3的另一端连接NMOS管M3的栅极和NMOS管M5的栅极，M3、M5的漏极分别连接M4、M6的漏极，M2的栅极连接M2和M1的漏极；NMOS管M9、M10的源极均接地，M9的漏极和M9及M10的栅极相连又连接到M3和M4的漏极，M10的漏极连接M8的漏极作为摆率增强电路的输出端；电容C3的一端连接NMOS管M3的栅极，另一端作为摆率增强电路的输入端。

进一步的，上述摆率增强电路还包括PMOS管M11和NMOS管M12，其中，NMOS管M12的栅极接外部的第二偏置电压，源极接地，漏极与M11的漏极相连接；PMOS管M11的栅极连接到M11的漏极，源极连接外部电源电压，PMOS管M11的栅极电压作为与PMOS管M4、M6的栅极连接的外部的第一偏置电压。