[发明专利]自适应低压差线性稳压器

说明书

技术领域

本申请涉及一种低压差线性稳压器(LDO)，更具体地说，涉及一种适用于低电压情况下的自适应低压差线性稳压器。

背景技术

图1是示出现有技术的低压差线性稳压器(LDO)的示图。如图1所示，现有技术的低压差线性稳压器包括误差放大器110和LDO输出级电路120。

图2是示出图1中误差放大器110的示图。如图2所示，误差放大器110由若干PMOS管和NMOS管构成，误差放大器110的输出端驱动PMOS管M1。LDO输出级电路120包括PMOS管M1、电阻R₁和R₂、稳压电容C_L和负载电阻R_L。图1所示的误差放大器110将LDO输出级电路120产生的稳压器输出信号VOUT与参考电压VREF进行比较，并输出控制信号VOP用于控制LDO输出级电路120。低压差线性稳压器的输出通过电阻R1和R2分压后反馈到误差放大器的正向输入端。在图1中，误差放大器110、PMOS管M1、电阻R₁和R₂构成负反馈网络。

通常，如图2所示的误差放大器110的增益大约为40dB，LDO输出级电路120的增益大约20dB。上述负反馈网络的开环增益为60dB左右，因此可以认为误差放大器正向、反向输入端的值相等，得到低压差线性稳压器的输出电压VOUT为：

VOUT=VREF·R1+R2R1]]>

然而，图1所示的现有技术的低压差线性稳压器存在以下两个基本技术问题：

第一，稳定性问题。图1所示的负反馈网络存在两个主要的极点，一个位于低压差线性稳压器的输出端，其值为其中，R_OUT为低压差线性稳压器的输出电阻，C_L为低压差线性稳压器的稳压电容。通常，C_L为片外电容，值比较大，所以ω_p1为主极点。另一个极点位于误差放大器110的输出端，其值为其中，R_OP为误差放大器110的输出电阻，C_M1为PMOS管M1的寄生电容(该寄生电容可包括PMOS管M1的栅源电容C_GS以及栅漏电容C_GD等)。随着VDD的降低，如果低压差线性稳压器需要驱动比较大的电流，则PMOS管M1的尺寸就会比较大，同时寄生电容C_M1也会比较大。此时，极点ω_p1和ω_p2的位置就会比较靠近并且都比较显著，容易使电路出现不稳定，甚至产生振荡。图3是示出现有技术的低压差线性稳压器(LDO)的负反馈网络的极点的示图。

第二，最低工作电压限制问题。如果误差放大器110需要正常工作(即，保持一定的增益)，则其所有MOS管必须处于饱和状态。在图1中，误差放大器110的输出端的电压VOP为VDD-|V_GS1|，其中|V_GS1|为PMOS管M1的栅源电压，误差放大器需要正常工作，必须保证VDD-|V_GS1|＞|V_OV8|，其中，|V_OV8|为误差放大器110中NMOS管M8的过驱动电压。从上式中可以得出，低压差线性稳压器的最低工作电压为VDD_MIN＝|V_OV8|+|V_GS1|。随着VDD的降低，特别是低压差线性稳压器满负载工作的时候(此时，|V_GS1|是一个比较大的值)，NMOS管M8就会处于线性区，导致误差放大器110不能正常工作，负反馈网络的开环增益降低，低压差线性稳压器的输出电压VOUT也会随之降低，致使低压差线性稳压器功能出错。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有稳定性的低压差线性稳压器，并进一步提供一种具有稳定性并能够克服最低工作电压限制问题的低压差线性稳压器。