[发明专利]宽输入低压差线性稳压电路

说明书

本发明揭示了一种宽输入低压差线性稳压电路，包括比较电路、动态偏置电路、宽输入缓冲级电路、功率管、检测反馈电路、频率补偿电路和片外电容；比较电路对比反馈电压和基准电压，根据比较的结果调整功率管，保证输出电压稳定；动态偏置电路根据负载电流的大小，动态地调整所述宽输入缓冲级电路的电流，实现LDO电路以小的静态电流驱动大的负载；所述宽输入缓冲级电路驱动功率管栅极电容，发挥隔离的作用；所述检测反馈电路用以对输出电压进行采样，并将采样结果反馈到所述比较电路的输入端；所述频率补偿电路用以对LDO电路的频率补偿，保证LDO电路在整个负载范围内的稳定性。本发明提出的LDO电路，能够驱动片外大电容，实现LDO电路的低压设计。

技术领域

本发明属于电子电路技术领域，涉及一种稳压器，尤其涉及一种宽输入低压差线性稳压电路。

背景技术

低压差(Low-Dropout)线性稳压器简称LDO，广泛应用于电子系统之中。LDO属于线性稳压器，其特性是电路本身噪声低且输出电压纹波小。LDO的缺点也很明显，电源能量效率不高，效率与输入输出电压差相关。开关电源变换器是另外一种电源管理类型，其最大的优势是能量效率高，但是输出电压纹波大。常见的应用是将LDO置于开关电源之后，兼顾电源能量效率的同时，通过LDO抑制电源纹波，将对噪声敏感的模拟和射频电路隔离开。

随着移动智能设备、物联网和智能家居的快速发展，市场对无线通信芯片的需求也越来越大。而电源管理模块是无线通信系统中必不可少的一部分。为了扩大芯片的适用范围，要求芯片能够在较宽的电源电压范围下工作。尤其是低电压的工作环境，令LDO电路结构的选择面临更大的挑战。

LDO的主要模块包括：偏置电路、误差放大器、电压缓冲级、功率管、电阻分压电路和频率补偿电路等模块。偏置电路用来产生基准电压和偏置电流。误差放大器比较反馈电压和基准电压的差，调节功率管的栅电压。电压缓冲级置于误差放大器和功率管之间，用于驱动功率管的栅极电容，跟频率补偿电路一起保证系统环路稳定性。电阻分压电路检测输出电压，并反馈到误差放大器的输入端。LDO的最低工作电压，受电压缓冲级的影响很大。例如JSSC.2007(Mohammad Al-Shyoukh)提出了一种带有缓冲级的瞬态增强LDO结构，详见图1。该结构的电压缓冲级是带有动态偏置的超级源极跟随器(Super Source Follower,Super-SF)，它可以减小功率管栅极节点的等效阻抗，将此处的极点推远至环路带宽以外。此电路结构能够在整个负载范围内，提供良好的系统稳定性，而且降低了对片外电容的串联等效电阻的要求，是一个非常优秀的LDO电路方案。但是Super-SF本身就是一个反馈环路，需要考虑稳定性问题，增加了电路的复杂性。而且Super-SF对输出阻抗的衰减只作用在自身的环路带宽(GBW_SSF)以内，当频率超过GBW_SSF时，其等效输出阻抗与简单的SF近似相等。另外，SF的引入限制了LDO的最低工作电压(Vdd_min)，使得该结构无法适用于低压应用。

美国专利U.S.Pat.6518737B1提出了一种不包含米勒(Miller)频率补偿的LDO结构，详见图2，能获得更大的环路带宽和更好的电源纹波抑制特性。该电路在电阻反馈网络中加了一个电容与上面的电阻并联，产生一个零点和一个极点，以提高环路的稳定性。由于该零点和极点的比例关系跟上下两个电阻的比值有关，这种频率补偿方式限制了参考基准电压和输出电压的可选择范围。另外，该LDO用一个接成单位增益反馈的OTA作为电压缓冲级，以驱动功率管。由于该电压缓冲级的最小输入电压受限，虽然此缓冲级对Vdd_min的要求比源极跟随器低，但是仍然很难在电源电压低于1.5V的场景下工作。

有鉴于此，如今迫切需要设计一种新的LDO电路，以便克服现有LDO电路存在的上述至少部分缺陷。

发明内容

本发明提供一种宽输入低压差线性稳压电路，可驱动片外大电容，实现低压差线性稳压电路的低压设计。

为解决上述技术问题，根据本发明的一个方面，采用如下技术方案：