CN111367345B - 改善低压差线性稳压器全负载稳定性的补偿方法及其电路 - Google Patents

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CN111367345B CN202010452401.6A CN202010452401A CN111367345B CN 111367345 B CN111367345 B CN 111367345B CN 202010452401 A CN202010452401 A CN 202010452401A CN 111367345 B CN111367345 B CN 111367345B
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Abstract

本发明公开了一种改善低压差线性稳压器全负载稳定性的补偿方法及其电路，采用动态补偿和固定补偿两者相结合的方法，动态补偿采用MOS管作为有源补偿的负载检测管来镜像负载电流，与RC固定补偿网络中的补偿电容以及另外增设的补偿电容共同构成有源补偿，实现带载范围内重载部分的补偿；偏置电流源的固定补偿是通过设置MOS管构成的偏置电流源形成补偿电阻，替代RC固定补偿网络中的补偿电阻，与RC固定补偿网络中的补偿电容一起，完成对轻载部分的补偿，动态补偿和固定补偿两者相结合，能够共同实现包含轻载和重载的全负载范围内的最佳补偿。

Description

改善低压差线性稳压器全负载稳定性的补偿方法及其电路
技术领域
本发明涉及线性稳压器，尤其涉及一种改善低压差线性稳压器（low dropoutlinear voltage regulator,简称LDO）全负载稳定性的补偿方法及其电路，属于集成电路技术领域。
背景技术
随着便携式电子产品的广泛使用于工作和生活的各个方面，其对供电电源的性能提出了更高的要求，尤其是集成度、***成本以及性能指标等等。线性稳压器LDO属于电源中的一种降压电路，从原理上来将，LDO根据负载电阻的变化情况来调节自身的输出阻抗，从而维持输出电压保持稳定。LDO现有两种基本的电路，分别为图1所示传统LDO的第一种结构LDOA和图2所示传统LDO的第二种结构LDOB，两种结构的内部结构和补偿电路有区别，导致补偿电路的位置略有不同，但是补偿原理是一致的，都是固定RC补偿。图1的LDOA中，误差放大器EA2的输出接NMOS管N2，补偿是针对N2进行固定RC补偿；图2的LDOB中，误差放大器EA输出接PMOS管P1，补偿是针对P1采用的固定RC补偿，两种固定RC补偿在轻重载时的补偿效果相似。
当负载电流在大范围变化时（变大或者变小），LDO需要快速响应来满足这种负载要求，那么LDO电路是否可以维持稳定的输出，其中一个重要的技术就是要有合适的补偿，以保证LDO***环路稳定，不会出现振荡。但是现有的LDO电路，内部的补偿电路中补偿电阻R和补偿电容C都是固定的，即补偿的零点是固定的，补偿零点为fz=1/2πRC，输出极点fo=1/(2πRloadCout)=Iload/(2π*Vout*Cout)是随负载电流变化的，因此这种固定补偿零点是针对特定的某一负载条件实现最佳的补偿效果，那么其他负载情况的补偿效果就会减弱，因此针对输出负载发生大范围变化的情况，就会导致轻载和重载的稳定状况不能兼容。采用相位裕度PM对负载电流Iload的关系图来说明稳定性和负载的关系。众所周知，相位裕度PM大于45的***比较稳定，低于45，稳定性变差，小于0时甚至会出现震荡。图3所示为传统LDO的采用RC补偿偏向轻载的补偿效果图，由于补偿偏向轻载，因此在轻载时相位裕度PM远大于45度，环路稳定性很好，但是在重载部分，相位裕度开始下降，远低于45度，甚至可能会出现负值，导致***出现震荡。图4所示为传统LDO的采用RC补偿偏向重载的补偿效果图，由于补偿偏向重载，因此在重载时相位裕度远大于45度，环路稳定性很好，但是在轻载部分，相位裕度开始下降，远低于45度，甚至可能会出现负值，导致***出现震荡。
发明内容
本发明的目的是解决现有技术存在的缺陷，提供一种改善低压差线性稳压器全负载稳定性的补偿方法及其电路，通过有源负载补偿和偏置电流源固定补偿相结合的补偿方法及其电路，可以明显改善轻载和重载稳定性不能兼容的问题。
本发明采用的技术方案如下：一种改善低压差线性稳压器全负载稳定性的补偿方法，线性稳压器中设有补偿电阻和补偿电容构成的RC固定补偿网络，其特征在于，采用动态补偿和固定补偿两者相结合的方法，即采用镜像负载电流的有源补偿和采用偏置电流源的固定补偿相结合，其中，动态补偿采用MOS管作为有源补偿的负载检测管来镜像负载电流，与RC固定补偿网络中的补偿电容以及另外增设的补偿电容共同构成有源补偿，其补偿的零点跟随负载变化，能够实现带载范围内重载部分的补偿；偏置电流源的固定补偿是通过设置MOS管构成的偏置电流源形成补偿电阻，替代RC固定补偿网络中的补偿电阻，与RC固定补偿网络中的补偿电容一起，完成对轻载部分的补偿，动态补偿和固定补偿两者相结合，共同实现包含轻载和重载的全负载范围内的最佳补偿。
所述通过设置MOS管构成偏置电流源形成的补偿电阻，其电阻值可以通过偏置电流源产生的偏置电流和MOS管的尺寸进行设置，能够与RC固定补偿网络中的补偿电容共同实现最佳的固定补偿。
实现上述方法的电路之一，低压差线性稳压器包括误差放大器EA2、PMOS管P2、功率管Ppower2、NMOS管N2、补偿电容Cc2、反馈分压电阻Rfb11和Rfb22以及输出电容Cout2、负载电阻Rload2和输出电容Cout2的等效串联电阻Resr2；误差放大器EA2的正输入端连接基准电压Vref，误差放大器EA2的输出连接补偿电容Cc2的一端和NMOS管N2的栅极，NMOS管N2的源极和衬底接地，NMOS管N2的漏极连接PMOS管P2的漏极和功率管Ppower2的栅极，PMOS管P2的栅极连接偏置电压bias2，PMOS管P2的源极和衬底连接功率管Ppower2的源极和衬底并连接电源VIN，功率管Ppower2的漏极连接反馈分压电阻Rfb11的一端以及等效串联电阻Resr2的一端和负载电阻Rload2的一端并输出电压Vout2，负载电阻Rload2的另一端接地，反馈分压电阻Rfb11的另一端连接误差放大器EA2的负输入端和反馈分压电阻Rfb21的一端，反馈分压电阻Rfb21的另一端接地，等效串联电阻Resr2的另一端通过输出电容Cout2接地；
其特征在于，设置PMOS管P3、PMOS管P4、NMOS管N3、NMOS管N4、NMOS管N5、NMOS管N6、NMOS管N7和补偿电容Cc22，其中，PMOS管P3、NMOS管N3、NMOS管N4、NMOS管N7、补偿电容Cc22以及补偿电容Cc2共同实现动态补偿；PMOS管P4、NMOS管N5和NMOS管N6构成偏置电流源，与补偿电容Cc2共同实现固定补偿；
PMOS管P3的源极和衬底连接PMOS管P4的源极和衬底并连接电源VIN，PMOS管P3的栅极连接功率管Ppower2的栅极，PMOS管P3的漏极连接NMOS管N3的漏极和栅极以及NMOS管N4的栅极和NMOS管N7的栅极，PMOS管P4的漏极连接NMOS管N6的漏极和栅极并连接NMOS管N5的栅极，NMOS管N3的源极和衬底以及NMOS管N6的源极和衬底均接地，NMOS管N4的源极和衬底以及NMOS管N5的源极和衬底均接地，NMOS管N4的漏极连接NMOS管N5的漏极和补偿电容Cc2的另一端，NMOS管N7的漏极连接误差放大器EA2的输出端，NMOS管N7的源极和衬底连接补偿电容Cc22的一端，补偿电容Cc22的另一端连接NMOS管N2的漏极。
所述电路之一中，PMOS管P4、NMOS管N5和NMOS管N6构成的偏置电流源所形成的补偿电阻，可根据偏置电流源产生的偏置电流Ibias2以及NMOS管N5和N6的尺寸进行设置，能够与补偿电容Cc2共同实现最佳的固定补偿：Ron5=1/{(W/L5)*[2μnCox Ibias2/(W/L6)]1/2}，其中，Ron5为NMOS管N5的线性导通电阻，即作为偏置电流源所形成的补偿电阻，μn为NMOS管载流子的迁移率，Cox为单位面积的栅氧化层电容，W/L5为NMOS管N5的的宽长比，W/L6为NMOS管N6的的宽长比。
实现上述方法的电路之二，低压差线性稳压器包括误差放大器EA、PMOS管P1、功率管Ppower、NMOS管N1、补偿电容Cc1、反馈分压电阻Rfb1和Rfb2以及输出电容Cout、负载电阻Rload和输出电容Cout的等效串联电阻Resr；误差放大器EA的正输入端连接基准电压Vref，误差放大器EA的输出连接PMOS管P1的栅极，PMOS管P1的源极和衬底连接功率管Ppower的源极和衬底并连接电源VIN，PMOS管P1的漏极连接NMOS管N1的漏极和补偿电容Cc1的一端，NMOS管N1的源极和衬底接地，NMOS管N1的栅极连接偏置电压bias，功率管Ppower的漏极连接反馈分压电阻Rfb1的一端以及等效串联电阻Resr的一端和负载电阻Rload的一端并输出电压Vout，负载电阻Rload的另一端接地，反馈分压电阻Rfb1的另一端连接误差放大器EA的负输入端和反馈分压电阻Rfb2的一端，反馈分压电阻Rfb2的另一端接地，等效串联电阻Resr的另一端通过输出电容Cout接地；
其特征在于，设置PMOS管P11、PMOS管P12、PMOS管P13、PMOS管Pc、NMOS管N11和补偿电容Cc11，其中，PMOS管P13、PMOS管Pc、补偿电容Cc11以及补偿电容Cc1共同实现动态补偿；PMOS管P11、PMOS管P12和NMOS管N11构成偏置电流源，与补偿电容Cc1共同实现固定补偿；
PMOS管P11的源极和衬底连接电源VIN，PMOS管P11的栅极与漏极互连并连接PMOS管P12的栅极和NMOS管N11的漏极，NMOS管N11的栅极连接偏置电压bias，NMOS管N11的源极和衬底接地，PMOS管P13的栅极连接PMOS管Pc的栅极、PMOS管P1的漏极和功率管Ppower的栅极，PMOS管P13的漏极通过补偿电容Cc11接地，PMOS管P13的源极和衬底连接PMOS管P12的源极和衬底、PMOS管Pc的源极和衬底以及误差放大器EA2的输出端，PMOS管Pc的漏极连接PMOS管P12的漏极和补偿电容Cc1的另一端。
所述电路之二中，PMOS管P11、PMOS管P12和NMOS管N11构成的偏置电流源所形成的补偿电阻，可根据偏置电流源产生的偏置电流Ibias以及PMOS管P12和P11的尺寸进行设置，能够与补偿电容Cc1共同实现最佳的固定补偿：RonP12= 1/{(W/LP12)*[ 2μpCox Ibias/(W/LP11)]1/2}，其中，RonP12为PMOS管P12的线性导通电阻，即作为偏置电流源所形成的补偿电阻，μp为PMOS管载流子的迁移率，Cox为单位面积的栅氧化层电容，W/LP12为PMOS管P12的的宽长比，W/LP11为PMOS管P11的的宽长比。
所述电路之一和电路之二中，所有的MOS管均采用增强型场效应管。
本发明的优点及显著效果：本发明采用动态补偿和固定补偿两者相结合的方法，即采用镜像负载电流的有源补偿和采用偏置电流源的固定补偿相结合，动态补偿采用MOS管作为有源补偿的负载检测管来镜像负载电流，与RC固定补偿网络中的补偿电容以及另外增设的补偿电容共同构成有源补偿，其补偿的零点跟随负载变化，能够实现带载范围内重载部分的补偿；偏置电流源的固定补偿是通过设置MOS管构成的偏置电流源形成补偿电阻，替代RC固定补偿网络中的补偿电阻，与RC固定补偿网络中的补偿电容一起，完成对轻载部分的补偿，动态补偿和固定补偿两者相结合，能够共同实现包含轻载和重载的全负载范围内的最佳补偿。
附图说明
图1是传统LDO的第一种补偿电路。
图2是传统LDO的第二种补偿电路。
图3是传统LDO采用RC补偿偏向轻载的补偿效果图。
图4是传统LDO采用RC补偿偏向重载的补偿效果图。
图5是采用本发明的兼顾轻、重载的补偿效果图。
图6是本发明针对图1电路的补偿电路。
图7是本发明针对图2电路的补偿电路。
具体实施方式
本发明采用动态补偿和固定补偿两者相结合的方法，动态补偿采用MOS管作为有源补偿的负载检测管来镜像负载电流，与RC固定补偿网络中的补偿电容以及另外增设的补偿电容共同构成有源补偿，其补偿的零点跟随负载变化，能够实现带载范围内重载部分的补偿；偏置电流源的固定补偿是通过设置MOS管构成的偏置电流源形成补偿电阻，替代RC固定补偿网络中的补偿电阻，与RC固定补偿网络中的补偿电容一起，完成对轻载部分的补偿。固定补偿零点主要是针对轻载进行补偿，因为负载检测管在轻载时近似关断，补偿效果失效。因此镜像负载电流的有源补偿和偏置电流源固定补偿一起补偿，由于镜像负载电流的有源补偿零点跟随负载变化，因此可以实现带载范围内重载部分的最佳补偿，通过偏置电流源设置轻载部分的固定补偿，设置最佳的交点A（如图5所示），可以确保从轻载到重载的最佳相位裕度，从而弥补现有技术固定电阻固定零点的不兼容轻载和重载的状况。实际补偿效果如图5所示。
图6是在图1现有技术基础上设计的一种本发明实施电路。其中，P4、N6和N5组成偏置电流源电路，N5搭配补偿电容Cc2,可以形成一个固定补偿零点，其中N5的导通电阻即为固定补偿中的固定电阻。N5镜像N6中的偏置电流，其导通电阻可以根据偏置电流来设置。偏置电压bias2通过P4转化为偏置电流为Ibias2，并且由于P4和N6串联，电流相同，即IP4=IN6=Ibias2。N5和N6的栅极电位一致，Vgs6=Vgs5。N6中的电流是饱和区电流，公式如下：IN6=μnCox (Vgs6-Vthn)2/2*( W/L6)。N5是工作于线性区，对应的线性区电流公式如下：IN5=μn Cox(Vgs5-Vthn)*Vds5*W/L5，
μn为电子载流子的迁移率，Cox为单位面积的栅氧化层电容，W/L为输出管的宽长比，Vgs为NMOS管的栅源电压差，Vthn为NMOS管阈值,Vds为MOS的漏源之间的压差。
对应N5的线性导通的电阻为：
Ron5=Vds5/IN5= 1/[ W/L5*μn Cox (Vgs5-Vthn)]=1/{( W/L5)*[ 2μn Cox IN6/（W/L6）]1/2}
=1/{( W/L5)*[ 2μn Cox Ibias2/（W/L6）]1/2}；
补偿零点fzN5=1/(2πRonN5Cc)= ( W/L5)*[ 2μn Cox Ibias2/（W/L6）]1/2/(2πCc2)；
因此，可以通过调节偏置电流Ibias2以及N6和N5的尺寸比例，来调节该补偿零点的位置，固定Ibias2以及N6和N5的尺寸比例条件，该零点相应固定，设置该零点针对轻载进行最优补偿.P3镜像Ppower电流，同时通过N3镜像给N4和N7，因此N4和N7镜像Ppower2的负载电流Iload2。Ppower和P3的电流比例为1：n，P3和N3电流相等，IP3=IN3=n*Iload。其中N5和Cc2形成补偿零点。
IN3=μn Cox (Vgs3-Vthn)2/2*( W/L3),
IN4=μn Cox (Vgs4-Vthn)*Vds4*W/L4,
对应N4的线性导通的电阻为：
Ron4=Vds4/IN4= 1/[W/L4*μn Cox (Vgs-Vth)]=1/{(W/L4)*[2μn Cox IN6/（W/L3）]1/2}
=1/{( W/L4)*[ 2μn Cox n*Iload/（W/L3）]1/2}；
补偿零点fzN4=1/(2πRonN4Cc2)= ( W/L4)*[ 2μn Cox n*Iload/（W/L3）]1/2/(2πCc2)；
同理，N7和C22形成补偿零点：
fzN7=1/(2πRonN7Cc22)= ( W/L7)*[ 2μn Cox n*Iload/（W/L3）]1/2/(2πCc2)；
输出极点fo2=1/(2πRload2Cout2)=Iload2/(2π*Vout2*Cout2)；
由于Ppower输出负载电流，随负载电流Iload增加，N4和N7的导通电阻减小，相应的补偿零点fzN4和fzN7变大；同理，负载电流减小，N4和N7的导通电阻增加，相应的补偿零点fzN4和fzN7变小，可以有效的消除输出极点fo2的影响。因此可以在带载范围内设置优良的相位裕度。由于N5的导通电阻设置的最佳值为固定值， 而N4和N7的导通电阻随负载电流减小而增加，尤其是在空载时接近无限大，而N5的导通电阻不变，因此轻载时以N5和Cc2的补偿为主，重载时以N4和Cc2、N7和Cc22为主，因此两种补偿会近似有一个交点A对应一定的负载值，并且调节偏置电流Ibias2以及N5和N6的比例，可以改变该点在相位裕度对负载电流的图中的位置，从而在负载由轻载到重载的全负载范围内，实现优异的相位裕度，即优异的全负载补偿效果。
图7是在图2现有技术基础上设计的另一种本发明实施电路。其中，P11、N11和P12组成偏置电流源，偏置电压bias通过N11转化为偏置电流为Ibias， N11和P11串联，电流相等，即IN11=IP11=Ibias。 P12搭配补偿电容Cc1,可以形成一个补偿零点，P12的导通电阻即为固定补偿中的固定电阻。P12的导通电阻可以根据偏置电流以及镜像管P12和P11的尺寸来设置。RonP12= 1/{( W/LP12)*[ 2μpCox Ibias/（W/LP11）]1/2}，因此可以据此调节该补偿零点的最佳位置。
Pc和P13镜像Ppower的负载电流Iload，并且Pc和Cc1、P13和C11形成补偿零点。
补偿零点fzP12=1/(2πRonP12Cc1)= ( W/LP12)*[ 2μpCox Ibias2/（W/LP11）]1/2/(2πCc1)；
补偿零点fzPc=1/(2πRonPcCc1)= ( W/LPc)*[ 2μpCoxn*Iload/（W/LPpower）]1/2/(2πCc1)；
fzP13=1/(2πRonP13Cc11)= ( W/L13)*[ 2μpCoxn*Iload/（W/LPpower）]1/2/(2πCc1)；
输出极点fo=1/(2πRloadCout)=Iload/(2π*Vout*Cout)；
随负载电流增加，Pc和P13 的导通电阻相应减小，相应的补偿零点变大，因此可以在带载范围内设置优良的相位裕度。由于P12的导通电阻设置的最佳值为固定值，而Pc和P13的导通电阻随负载电流增加而减小，在轻载时以P12和Cc1的补偿为主，重载时以Pc和Cc1、P13和Cc11为主，因此两种补偿会近似有一个交点A对应一定的负载值，并且调节P12的偏置电流以及P12和P11的比例可以改变该点在相位裕度对负载电流的图中的位置，从而在负载由轻载到重载的全负载范围内，实现优异的相位裕度，即优异的全负载补偿效果。
图6和图7都是在现有技术设有补偿电阻和补偿电容构成的RC固定补偿网络的线性稳压器基础上，增设有源负载补偿和偏置电流源固定补偿相结合的补偿电路，图6和图7中带有RC固定补偿网络的线性稳压器的现有技术部分电路结构略有区别，导致增加的补偿的位置有所区别，但是补偿原理是一样的，都是引入镜像负载电流的有源补偿和偏置电流源的固定补偿，通过两种补偿电路的结合，来明显改善轻载和重载稳定性不能兼容的问题。图6中，EA2的输出直接驱动NMOS管N2管，因此针对N2的补偿，镜像负载电流的有源补偿N4和N7需要镜像Ppower2的电流，直接通过P3镜像Ppower2电流，并且P3电流等于N3电流，可以通过检测N3的栅极即可实现和Ppower2电流成比例。偏置电流源的固定补偿采用镜像P4的偏置电流，由于N6和P4电流相等，因此N5通过检测N6的栅极即可实现和P4的偏置电流成比例。而在图7中，由于EA输出驱动PMOS管P1，因此针对P1的补偿，镜像负载电流的有源补偿Pc和P13需要镜像Ppower的电流，可以直接检测Ppower的栅极，即可实现和Ppower电流成比例；偏置电流源的固定补偿采用镜像N11的偏置电流，由于N11和P11电流相等，因此P12通过检测P11的栅极即可实现和N11的偏置电流成比例。

Claims (6)

1.改善低压差线性稳压器全负载稳定性补偿方法的一种电路，线性稳压器中设有补偿电阻和补偿电容构成的RC固定补偿网络，其特征在于，采用动态补偿和固定补偿两者相结合的方法，即采用镜像负载电流的有源补偿和采用偏置电流源的固定补偿相结合，其中，动态补偿采用MOS管作为有源补偿的负载检测管来镜像负载电流，与RC固定补偿网络中的补偿电容以及另外增设的补偿电容共同构成有源补偿，其补偿的零点跟随负载变化，能够实现带载范围内重载部分的补偿；偏置电流源的固定补偿是通过设置MOS管构成的偏置电流源形成补偿电阻，替代RC固定补偿网络中的补偿电阻，与RC固定补偿网络中的补偿电容一起，完成对轻载部分的补偿，动态补偿和固定补偿两者相结合，共同实现包含轻载和重载的全负载范围内的最佳补偿；所述通过设置MOS管构成偏置电流源形成的补偿电阻，其电阻值通过偏置电流源产生的偏置电流和MOS管的尺寸进行设置，能够与RC固定补偿网络中的补偿电容共同实现最佳的固定补偿；
所述低压差线性稳压器包括误差放大器EA2、PMOS管P2、功率管Ppower2、NMOS管N2、补偿电容Cc2、反馈分压电阻Rfb11和Rfb22以及输出电容Cout2、负载电阻Rload2和输出电容Cout2的等效串联电阻Resr2；误差放大器EA2的正输入端连接基准电压Vref，误差放大器EA2的输出连接补偿电容Cc2的一端和NMOS管N2的栅极，NMOS管N2的源极和衬底接地，NMOS管N2的漏极连接PMOS管P2的漏极和功率管Ppower2的栅极，PMOS管P2的栅极连接偏置电压bias2，PMOS管P2的源极和衬底连接功率管Ppower2的源极和衬底并连接电源VIN，功率管Ppower2的漏极连接反馈分压电阻Rfb11的一端以及等效串联电阻Resr2的一端和负载电阻Rload2的一端并输出电压Vout2，负载电阻Rload2的另一端接地，反馈分压电阻Rfb11的另一端连接误差放大器EA2的负输入端和反馈分压电阻Rfb21的一端，反馈分压电阻Rfb21的另一端接地，等效串联电阻Resr2的另一端通过输出电容Cout2接地；
设置PMOS管P3、PMOS管P4、NMOS管N3、NMOS管N4、NMOS管N5、NMOS管N6、NMOS管N7和补偿电容Cc22，其中，PMOS管P3、NMOS管N3、NMOS管N4、NMOS管N7、补偿电容Cc22以及补偿电容Cc2共同实现动态补偿；PMOS管P4、NMOS管N5和NMOS管N6构成偏置电流源，与补偿电容Cc2共同实现固定补偿；
PMOS管P3的源极和衬底连接PMOS管P4的源极和衬底并连接电源VIN，PMOS管P3的栅极连接功率管Ppower2的栅极，PMOS管P3的漏极连接NMOS管N3的漏极和栅极以及NMOS管N4的栅极和NMOS管N7的栅极，PMOS管P4的漏极连接NMOS管N6的漏极和栅极并连接NMOS管N5的栅极，NMOS管N3的源极和衬底以及NMOS管N6的源极和衬底均接地，NMOS管N4的源极和衬底以及NMOS管N5的源极和衬底均接地，NMOS管N4的漏极连接NMOS管N5的漏极和补偿电容Cc2的另一端，NMOS管N7的漏极连接误差放大器EA2的输出端，NMOS管N7的源极和衬底连接补偿电容Cc22的一端，补偿电容Cc22的另一端连接NMOS管N2的漏极。
2.根据权利要求1所述改善低压差线性稳压器全负载稳定性补偿方法的电路，其特征在于，所述PMOS管P4、NMOS管N5和NMOS管N6构成的偏置电流源所形成的补偿电阻，根据偏置电流源产生的偏置电流Ibias2以及NMOS管N5和N6的尺寸进行设置，能够与补偿电容Cc2共同实现最佳的固定补偿：Ron5=1/{( W/L5)*[ 2μnCoxIbias2/（W/L6）]1/2}，其中，Ron5为NMOS管N5的线性导通电阻，即作为偏置电流源所形成的补偿电阻，μn为NMOS管载流子的迁移率，Cox为单位面积的栅氧化层电容，W/L5为NMOS管N5的宽长比，W/L6为NMOS管N6的宽长比。
3.根据权利要求1所述改善低压差线性稳压器全负载稳定性补偿方法的电路，其特征在于，所述电路中所有的MOS管均采用增强型场效应管。
4.改善低压差线性稳压器全负载稳定性补偿方法的另一种电路，线性稳压器中设有补偿电阻和补偿电容构成的RC固定补偿网络，其特征在于，采用动态补偿和固定补偿两者相结合的方法，即采用镜像负载电流的有源补偿和采用偏置电流源的固定补偿相结合，其中，动态补偿采用MOS管作为有源补偿的负载检测管来镜像负载电流，与RC固定补偿网络中的补偿电容以及另外增设的补偿电容共同构成有源补偿，其补偿的零点跟随负载变化，能够实现带载范围内重载部分的补偿；偏置电流源的固定补偿是通过设置MOS管构成的偏置电流源形成补偿电阻，替代RC固定补偿网络中的补偿电阻，与RC固定补偿网络中的补偿电容一起，完成对轻载部分的补偿，动态补偿和固定补偿两者相结合，共同实现包含轻载和重载的全负载范围内的最佳补偿；所述通过设置MOS管构成偏置电流源形成的补偿电阻，其电阻值通过偏置电流源产生的偏置电流和MOS管的尺寸进行设置，能够与RC固定补偿网络中的补偿电容共同实现最佳的固定补偿；
所述低压差线性稳压器包括误差放大器EA、PMOS管P1、功率管Ppower、NMOS管N1、补偿电容Cc1、反馈分压电阻Rfb1和Rfb2以及输出电容Cout、负载电阻Rload和输出电容Cout的等效串联电阻Resr；误差放大器EA的正输入端连接基准电压Vref，误差放大器EA的输出连接PMOS管P1的栅极，PMOS管P1的源极和衬底连接功率管Ppower的源极和衬底并连接电源VIN，PMOS管P1的漏极连接NMOS管N1的漏极和补偿电容Cc1的一端，NMOS管N1的源极和衬底接地，NMOS管N1的栅极连接偏置电压bias，功率管Ppower的漏极连接反馈分压电阻Rfb1的一端以及等效串联电阻Resr的一端和负载电阻Rload的一端并输出电压Vout，负载电阻Rload的另一端接地，反馈分压电阻Rfb1的另一端连接误差放大器EA的负输入端和反馈分压电阻Rfb2的一端，反馈分压电阻Rfb2的另一端接地，等效串联电阻Resr的另一端通过输出电容Cout接地；
设置PMOS管P11、PMOS管P12、PMOS管P13、PMOS管Pc、NMOS管N11和补偿电容Cc11，其中，PMOS管P13、PMOS管Pc、补偿电容Cc11以及补偿电容Cc1共同实现动态补偿；PMOS管P11、PMOS管P12和NMOS管N11构成偏置电流源，与补偿电容Cc1共同实现固定补偿；
PMOS管P11的源极和衬底连接电源VIN，PMOS管P11的栅极与漏极互连并连接PMOS管P12的栅极和NMOS管N11的漏极，NMOS管N11的栅极连接偏置电压bias，NMOS管N11的源极和衬底接地，PMOS管P13的栅极连接PMOS管Pc的栅极、PMOS管P1的漏极和功率管Ppower的栅极，PMOS管P13的漏极通过补偿电容Cc11接地，PMOS管P13的源极和衬底连接PMOS管P12的源极和衬底、PMOS管Pc的源极和衬底以及误差放大器EA2的输出端，PMOS管Pc的漏极连接PMOS管P12的漏极和补偿电容Cc1的另一端。
5.根据权利要求4所述改善低压差线性稳压器全负载稳定性补偿方法的电路，其特征在于，所述PMOS管P11、PMOS管P12和NMOS管N11构成的偏置电流源所形成的补偿电阻，根据偏置电流源产生的偏置电流Ibias以及PMOS管P12和P11的尺寸进行设置，能够与补偿电容Cc1共同实现最佳的固定补偿：RonP12= 1/{(W/LP12)*[ 2μpCoxIbias/(W/LP11)]1/2}，其中，RonP12为PMOS管P12的线性导通电阻，即作为偏置电流源所形成的补偿电阻，μp为PMOS管载流子的迁移率，Cox为单位面积的栅氧化层电容，W/LP12为PMOS管P12的宽长比，W/LP11为PMOS管P11的宽长比。
6.根据权利要求4所述改善低压差线性稳压器全负载稳定性补偿方法的电路，其特征在于，所述电路中所有的MOS管均采用增强型场效应管。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113176802B (zh) * 2021-04-16 2022-07-19 中山大学 一种自反馈型多环路全集成低压差线性稳压器电路
CN113190076A (zh) * 2021-04-27 2021-07-30 无锡力芯微电子股份有限公司 满足不同负载下自适应线性稳压器的相位补偿电路与方法
CN113741608B (zh) * 2021-08-30 2022-11-08 普冉半导体(上海)股份有限公司 线性稳压器电路
CN113970949B (zh) * 2021-12-27 2022-03-29 江苏长晶科技股份有限公司 一种快速响应的高速线性稳压器
CN115079760B (zh) * 2022-04-18 2023-07-14 深圳市中科蓝讯科技股份有限公司 一种低压差线性稳压器和芯片
CN114510107B (zh) * 2022-04-21 2022-07-08 江苏长晶科技股份有限公司 一种改善全负载稳定性的ldo电路
CN115167603B (zh) * 2022-08-09 2022-12-27 北京同芯科技有限公司 基于动态零点跟随补偿的环路高稳定ldo电路及方法
CN115480610B (zh) * 2022-11-04 2023-03-21 国仪量子(合肥)技术有限公司 脉冲信号调理电路及电子设备

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN201616035U (zh) * 2009-04-28 2010-10-27 Bcd半导体制造有限公司 一种增强型密勒补偿低压差线性稳压器
US8547077B1 (en) * 2012-03-16 2013-10-01 Skymedi Corporation Voltage regulator with adaptive miller compensation
US9231525B2 (en) * 2014-02-28 2016-01-05 Google Inc. Compensating a two stage amplifier
CN106774581B (zh) * 2017-01-25 2019-09-13 杭州士兰微电子股份有限公司 低压差线性稳压器及集成片上***
CN107688366B (zh) * 2017-08-28 2020-11-17 广州慧智微电子有限公司 一种ldo电路及ldo的实现方法

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