[发明专利]一种基于大摆率误差放大器的高精度高速LDO电路

说明书

 

技术领域

本发明涉及一种基于高摆率误差放大器的高精度高速低压差线性稳压器(LDO)电路，属于电源管理芯片类模拟集成电路技术领域。

背景技术

低压差线性稳压器LDO是一种降压型直流线性稳压器，随着便携设备的广泛应用，计算机、通讯和汽车等行业的迅速发展，电源管理类芯片技术不断发展。与DC-DC开关电压转换器相比，由于具有成本低、电路结构简单、占用芯片面积小、低噪声和高纹波抑制能力等优点，LDO已成为电源管理芯片中的一类重要电路。随着电子系统对电源要求的提高，传统的LDO已不能满足人们对芯片效率、噪声、精度、瞬态性能等指标的要求。因而，高性能LDO的研究成了电源管理芯片领域的研究热点。

传统LDO稳压器系统框图如图1所示，系统由两个跨导放大器g_m1、g_MP，一个buffer以及反馈网络构成。为了有较强的带负载能力，一般调整管MP的面积较大，在调整管的栅极形成一个高达数十pF的输入电容。利用buffer电路，可以隔离g_m1级的高输出阻抗和调整管栅极的大输入电容，buffer的低输出电阻与调整管栅极的大输入电容将会产生一个高频极点，从而提高了系统的带宽，保证了环路的稳定性。框图中的Cc为密勒补偿电容，Rc的作用是用来消除由于前馈通路而产生的右半平面零点。此时整个系统在单位增益带宽内还有两个极点：

，                           (1)

式中。为保证系统的稳定性，就必须选取合适的Cc使得w_P2> w_P1，但是当负载电流增大时，次级增益g_MPr_out减小，密勒效应减弱，这样就会导致w_P1向w_P2靠近，导致系统稳定性变差。为保证大负载条件下系统的稳定性，就需要增大密勒电容，这将导致系统带宽降低和芯片面积的增加。由于该系统只有一个恒定的主放大级g_MP，导致系统的开环电压增益很小，导致系统的负载调整率和线性调整率较差，不能应用于对电源要求很高的场合。

发明内容

本发明目的是针对现有技术存在的缺陷提供一种基于大摆率误差放大器的高精度高速LDO电路，采用基于高摆率误差放大器和负载检测动态自适应补偿以及超级源级跟随器的系统架构，解决了传统LDO的低增益、低精度、低电源抑制比以及响应速度慢的问题，有效的降低了系统在负载突变时产生的电压过冲和欠冲。

本发明为实现上述目的，采用如下技术方案：

本发明一种基于大摆率误差放大器的高精度高速LDO电路，包括OTA电路、第二级push-pull输出电路、密勒补偿和动态零点补偿电路、负载电流检测电路、超级源级跟随器、动态偏置管、反馈网络和输出及负载电路，OTA电路的输出端分别接接第二级push-pull输出电路和密勒补偿和动态零点补偿电路的输入端，第二级push-pull输出电路的输出端接超级源级跟随器的输入端，密勒补偿和动态零点补偿电路的输出端接负载电流检测电路的输入端，超级源级跟随器输出端分别接动态偏置管的栅极和漏极、负载电流检测电路的输出端以及输出及负载电路的输入端，输出及负载电路的输出端接反馈网络的输入端，OTA电路、第二级push-pull输出电路、密勒补偿和动态零点补偿电路、负载电流检测电路、超级源级跟随器、动态偏置管和输出及负载电路共外部电源，OTA电路、第二级push-pull输出电路、负载电流检测电路、超级源级跟随器、反馈网络和输出及负载电路共地连接。

所述OTA电路包括尾电流源、输入差分对和负载电流镜，其中负载电流镜传输输出级由八个N型MOS管NM3至NM10构成，N型MOS管NM3的漏极分别接差分输入级的一个输出端和N型MOS管NM5、NM8、NM9的栅极，N型MOS管NM3的漏极分别接差分输入级的另一个输出端和N型MOS管NM6、NM7、NM10的栅极，N型MOS管NM3的源极分别接N型MOS管NM5、NM7的漏极，N型MOS管NM4的源极分别接N型MOS管NM6、NM8的漏极，N型MOS管NM5、NM6、NM7、NM8、NM9、NM10的源极分别连接接地，N型MOS管NM9漏极构成负载电流镜传输输出级的第一输出端，N型MOS管NM10漏极构成负载电流镜传输输出级的第二输出端。