[发明专利]一种具有快速负载瞬态响应的线性稳压电路

说明书

技术领域

本发明属于电源管理技术领域，具体涉及一种具有快速负载瞬态响应的线性稳压电路。

背景技术

随着电子技术的快速发展，开关电源向着低电压大电流方向发展，低压电源变换器的研究与应用成为日益重要的发展方向。对于5V转3V的变换器的设计，由于不再受压差(Dropout Voltage)的限制，因此可以采用N管作为功率管的低压差线性稳压器(LDO)，相对于P管作为功率管的低压差线性稳压器LDO，N管需要的尺寸更小，且由于N管作为功率管的低压差线性稳压器的输出电阻为1/g_m,n，(其中g_m,n为N型功率管的跨导)环路带宽较大，瞬态响应速度较P管作为功率管的低压差线性稳压器更快。在低压高速数字电路的应用中，当开关频率很高时，即负载电流变换的di/dt非常大，为了保证数字电路的可靠性工作，要求供电模块具有很快的响应速度以及带载能力。

传统的片上电容低压差线性稳压器LDO结构有限的环路带宽限制了它的最大响应速度，当负载从轻载快速切换到重载时，输出电压的变化量ΔV_out大时可能使数字电路无法正常工作，而带片外大电容的低压差线性稳压器LDO由于片外大电容的存在，使得电路的集成度很难提升，且为了保证环路的稳定性，对片外电容的选取有一定的要求，因此传统的低压差线性稳压器LDO很难应用于这一类的高速数字电路。

发明内容

为了解决传统低压差线性稳压器LDO由于有限的环路带宽很难满足低压高速数字电路的供电需求，本发明提出一种具有快速负载瞬态响应的线性稳压电路，该电路具有快速的瞬态响应速度，可满足大的di/dt负载变化斜率，且具有较小的输出电压的变化量ΔV_out，易于集成。

本发明的技术方案为：

一种具有快速负载瞬态响应的线性稳压电路，包括钳位运放电路和缓冲输出级电路，所述钳位运放电路的输入端输入基准电压Vref，

所述缓冲输出级电路包括第二电容C3、第三电阻R3、第六电阻R6、第三PMOS管MP3、第一PNP三极管PNP1、第三NPN三极管NPN3、输出电容C_OUT和自适应调整电路，

第一PNP三极管PNP1的基极通过第三电阻R3后接所述钳位运放电路的输出端，其发射极接第三PMOS管MP3的漏极和第三NPN三极管NPN3的基极，其集电极接地；第三PMOS管MP3的栅极接第一偏置电压Vb1，其源极接电源电压；第二电容C3连接在第三NPN三极管NPN3的基极和地之间，第三NPN三极管NPN3的发射极通过第六电阻R6和输出电容C_OUT的并联结构后接地，其集电极接电源电压；

所述自适应调整电路包括第四电阻R4、第五电阻R5、第一电容C2、第四NMOS管MN4、第四PMOS管MP4、第一NPN三极管NPN1、第二NPN三极管NPN2和第二PNP三极管PNP2，

第四电阻R4和第五电阻R5串联，其串联点接第四NMOS管MN4的漏极，第四NMOS管MN4的栅极接第二偏置电压Vb2，其源极接地；第五电阻R5的另一端接所述钳位运放电路的输出端，第四电阻R4的另一端接第二PNP三极管PNP2的基极，第二PNP三极管PNP2的发射极接第一NPN三极管NPN1的发射极，其集电极接地；

第一NPN三极管NPN1的基极和集电极互连并连接第四PMOS管MP4的漏极和第二NPN三极管NPN2的基极；第四PMOS管MP4的栅极接第一偏置电压Vb1，其源极接电源电压；第二NPN三极管NPN2的集电极接电源电压，其发射极连接第三NPN三极管NPN3的基极；第一电容C2连接在第二NPN三极管NPN2的基极和地之间。

具体的，所述钳位运放电路包括第一NMOS管MN1、第二NMOS管MN2、第三NMOS管MN3、源随NMOS管MN、第一PMOS管MP1、第二PMOS管MP2、补偿电容C1、第一电阻R1和第二电阻R2，

第一NMOS管MN1和第二NMOS管MN2的源极互连并连接第三NMOS管MN3的漏极，第一NMOS管MN1的栅极作为所述钳位运放电路的输入端，第三NMOS管MN3的栅极连接第二偏置电压Vb2；

第一PMOS管MP1的栅漏短接并连接第一NMOS管MN1的漏极和第二PMOS管MP2的栅极，源随NMOS管MN的栅极接第二NMOS管MN2和第二PMOS管MP2的漏极并通过补偿电容C1后接地；