CN104317345A - 一种基于有源反馈网络实现的低压差线性稳压器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于有源反馈网络实现的低压差线性稳压器。所述低压差线性稳压器包括误差放大器、MOS管M1、MOS管M2和有源反馈网络；所述误差放大器的反相输入端与参考电压模块相连接，同相输入端通过有源反馈网络连接到稳压器的输出端口，误差放大0极连接到MOS管M2的漏极，MOS管M2的源极与地相连接，MOS管M2的栅极与偏置电压VBIAS相连接。本发明所述的基于有源反馈网络实现的低压差线性稳压器，能提供芯片所需要的电压，并有效的减小芯片所占的面积，降低成本。

Description

一种基于有源反馈网络实现的低压差线性稳压器
技术领域
本发明属于集成电路设计领域，且更具体地说涉及到低压差线性稳压器设计。
背景技术
低压差线性稳压器（Low Dropout Regulator, LDO）在电源管理芯片中具有低纹波，低输出噪声，响应速度快，集成度高等优点，在便携式电路设备中得到了越来越广泛的应用，例如移动电话、蓝牙、无线网络、PDA等设备，特别是在对输出电压精度、准确度要求比较高的应用环境有着广阔的应用前景。
现有技术中，LDO如图1所示，其基本结构包括带隙基准电路，误差放大器，调整PMOS管，分压电阻网络。LDO线性稳压器的工作原理是通过运算放大器的负反馈作用调整功率管的输出电流，从而使得输出电压保持稳定。误差放大器的反相输入端与带隙基准提供的参考电压VREF相连，误差放大器的同向输入端与LDO的输出电压VOUT经电阻分压后相连接。当输入电压增大时，处在饱和区的功率管的输出电流增大，同时使得输出电压VOUT也增大。增大的输出电压经过电阻分压后，反馈到误差放大器的同向输入端的电压增大，使得放大器的输出增大，功率管栅极电压增大，拉低了功率管的输出电流，从而稳定输出电压。同理，当输入电压减小时，也能通过负反馈环路控制，降低功耗管的栅极电压，使输出电流减小，从而实现输出电压的稳定。从图中可以看到，由于负反馈误差放大输入端电压相等，输出电压为VOUT=VREF（1+R2/R1）。
小型化与成本最小化是LDO线性稳压器的重要研究方向，也是其发展趋势。在现有技术中，对于减小芯片面积降低芯片成本还有不小的研究空间，在本发明中提出了一种基于有源反馈网络实现的低压差线性稳压器，能有效的减小面积降低成本，同时还能增加AC环路的稳定性。
发明内容
鉴于LDO线性稳压器对小型化低成本的需求，本发明提供了一种基于有源反馈网络实现的低压差线性稳压器电路。
本发明的上述目的，将通过以下技术方案得以实现：
一种基于有源反馈网络实现的低压差线性稳压器包括误差放大器、MOS管M1、MOS管M2和有源反馈网络；所述误差放大器的反相输入端与参考电压模块相连接，同相输入端通过有源反馈网络连接到稳压器的输出端口，误差放大器的输出端与MOS管的栅极相连接；所述MOS管M1的源极连接到电源，MOS管M1的漏极连接到MOS管M2的漏极，MOS管M2的源极与地相连接，MOS管M2的栅极与偏置电压VBIAS相连接。
进一步地，所述的低压差线性稳压器，其特征在于，所述有源反馈网络包括MOS管M3和MOS管M4；所述MOS管M3的源极连接电源，MOS管M3的栅极连接到稳压器输出端VOUT，MOS管M3的漏极连接在误差放大器的同相输入端；所述MOS管M4的漏极连接在误差放大器的同相输入端，MOS管M4的栅极连接到偏置电压VBIAS2，MOS管M4的源极接地。
进一步地，所述的有源反馈网络，其特征在于，所述MOS管M3为NMOS管，所述MOS管M4为NMOS管。
进一步地，所述的低压差线性稳压器，其特征在于，所述MOS管M1为PMOS管，所述MOS管M2为NMOS管。
本发明的提供的技术方案有益效果在于：本发明所提供的一种基于有源反馈网络实现的低压差线性稳压器，由于采用有源反馈网络，将LDO的输出电压有效的反馈给误差放大器同向输入端，使LDO输出稳定；采用有源器件实现的反馈网络有效减小了LDO芯片面积，降低成本；此外，由于在AC环路中引入的有源反馈网络对输出结点与误差放大器的输入端进行了隔离，提高了环路的稳定性。
以下便结合实施例附图，对本发明提供的技术方案的具体实施方式作进一步的说明，以便使得本发明更容易理解、实施。
附图说明
图1 现有技术的LDO结构；
图2 本发明提出的LDO结构示意图；
图3 本发明提出的LDO电路原理图。
具体实施方式
具体实施方式将进一步对本发明的精神进行说明，在此本发明的示意性实施例及说明用于解释本发明，但是不能认为是对本发明的限定。
如图3所示，是本发明提出的基于有源反馈网络实现的低压差线性稳压器的一种实施例。其中VREF模块通过带隙产生零温度系数的电压并经过运放比例电路向误差放大器提供所需要的参考电压。VREF模块的输出与误差放大器的反相输入端相连接。误差放大的同相输入端通过有源反馈网络连接到LDO线性稳压器的输出端口VOUT。误差放大器的输出连接到功率管——PMOS管M1。通过误差放大器和有源反馈网络组成的负反馈***，能够调整运放的输出，控制功率管的栅极电压，使输出电压维持很定。功率管PMOS管M1的源极连接输入的电源，栅极连接误差放大器的输出端，漏极连接LDO线性稳压器的输出端VOUT。NMOS管M2漏极连接LDO输出端VOUT，源极接地，栅极接一偏电压VBIAS1，NMOS管M2为功率管M1提供偏置电流，同时也是电流源作PMOS管M1的负载。
在一种基于有源反馈网络实现的低压差线性稳压器的实例中，所采用的有源反馈网络包括NMOS管M3和NMOS管M4；所述NMOS管M3的漏极连接电源，MOS管M3的栅极连接到稳压器输出端VOUT，NMOS管M3的源极连接在误差放大器的同相输入端；所述NMOS管M4的漏极连接在误差放大器的同相输入端，NMOS管M4的栅极连接到偏置电压VBIAS2，NMOS管M4的源极接地。在这里将输出电压通过源跟随的方式反馈给误差放大器的同相输入端。
在实例中根据输出电压的大小为VOUT=VREF+VGS，通过设计合理的参考电压VREF，并通过NMOS管M3的宽长比调节VGS，使得到需要的输出电压VOUT。
本发明设计的一种基于有源反馈网络实现的低压差线性稳压器，采用有反馈网络可以实现LDO线性稳压器稳定输出，有效减小LDO芯片芯片，降低成本，同时增加环路稳定性。通过本文所述的本发明的说明书和实施例，所属领域的技术人员可轻易了解其他方面和实施例。
对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出各种具体变形和组合，这些变形和组合也应视为本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种基于有源反馈网络实现的低压差线性稳压器包括误差放大器、MOS管M1、MOS管M2和有源反馈网络；所述误差放大器的反相输入端与参考电压模块相连接，同相输入端通过有源反馈网络连接到稳压器的输出端口，误差放大器的输出端与MOS管的栅极相连接；所述MOS管M1的源极连接到电源，MOS管M1的漏极连接到MOS管M2的漏极，MOS管M2的源极与地相连接，MOS管M2的栅极与偏置电压VBIAS相连接。
2.根据权利要求1所述的低压差线性稳压器，其特征在于，所述有源反馈网络包括MOS管M3和MOS管M4；所述MOS管M3的源极连接电源，MOS管M3的栅极连接到稳压器输出端VOUT，MOS管M3的漏极连接在误差放大器的同相输入端；所述MOS管M4的漏极连接在误差放大器的同相输入端，MOS管M4的栅极连接到偏置电压VBIAS2，MOS管M4的源极接地。
3.根据权利要求2所述的有源反馈网络，其特征在于，所述MOS管M3为NMOS管，所述MOS管M4为NMOS管。
4.根据权利要求1所述的低压差线性稳压器，其特征在于，所述MOS管M1为PMOS管，所述MOS管M2为NMOS管。
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