一种低压差线性稳压器及片上电路系统的制作方法

本发明涉及电路设计，特别涉及一种低压差线性稳压器及片上电路系统。

背景技术：

1、低压差线性稳压器（ldo）是一种输入电压大于输出电压的直流线性稳压电路，其具有外接元器件少、输出纹波小、噪声低、使用方便、价格低廉等一系列优点，从而广泛地被应用于各种通讯设备、汽车行业、轻（重）工业、医疗、便携式电子设备、航空等领域。

2、低压差线性稳压器的稳定性是其重要性能之一。目前，为了提高低压差线性稳压器的稳定性，通常会在低压差线性稳压器输出端增加一个片外大电容，让低压差线性稳压器的主极点位于其输出端且足够小，从而保证低压差线性稳压器在负载电流变化时的稳定性。然而，现在的片上系统的集成度越来越高，通过片外大电容来提高低压差线性稳压器的稳定性的方式已经逐步无法适用于集成度较高的片上系统。

3、为解决该问题，在没有片外大电容的情况下，目前通常采用弥勒补偿、cascode补偿、电流前馈补偿等方式来提高低压差线性稳压器的稳定性。但是现有的补偿方式只能适用于负载电容很小（约为几十皮法）以及负载电流变化范围较小的场景，极大地限制了低压差线性稳压器的应用。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种低压差线性稳压器及片上电路系统，以解决如何在负载电容较大且负载电流变化范围较大的场景下提高低压差线性稳压器的稳定性的问题。

2、为解决上述技术问题，本发明提供一种低压差线性稳压器，包括低压差线性稳压电路和负载电流变化追踪偏置电路；所述低压差线性稳压电路用于实现所述低压差线性稳压器的功能；所述负载电流变化追踪偏置电路用于抵消由所述低压差线性稳压电路的输出端的极点变化而带来的环路相位恶化。

3、可选的，在所述的低压差线性稳压器中，所述低压差线性稳压电路包括带隙基准电路和频率补偿电路；所述负载电流变化追踪偏置电路的输入端与所述带隙基准电路相连，以获取基准电流；所述负载电流变化追踪偏置电路的输出端与所述频率补偿电路相连，以抵消输出端的极点变化而带来的环路相位恶化。

4、可选的，在所述的低压差线性稳压器中，所述负载电流变化追踪偏置电路包括第一晶体管、第二晶体管、第三晶体管、第四晶体管、第五晶体管、第六晶体管、第七晶体管和第八晶体管；所述第一晶体管的漏极获取基准电流，且与所述第一晶体管的栅极和所述第三晶体管的栅极相连，所述第一晶体管的栅极与所述第二晶体管的栅极相连，所述第一晶体管的源极、所述第二晶体管的源极和所述第三晶体管的源极均接地；所述第四晶体管的源极接入电源，漏极与所述第二晶体管的漏极相连，栅极与其漏极相连且与所述第五晶体管的栅极相连；所述第五晶体管的源极接入电源，漏极与所述第六晶体管的漏极相连；所述第六晶体管的栅极与其漏极相连，源极与所述第三晶体管的漏极相连；所述第七晶体管的源极接入电源，栅极与其漏极相连，漏极与所述第八晶体管的源极相连；所述第八晶体管的栅极与其漏极相连，漏极与所述第三晶体管的漏极相连。

5、可选的，在所述的低压差线性稳压器中，所述低压差线性稳压电路还包括误差放大器、缓冲电路、功率管、反馈电阻和负载；所述误差放大器的负极输入端与所述带隙基准电路相连，以获取参考电压；所述误差放大器的正极输入端与所述反馈电阻相连；所述误差放大器的输出端分别与所述缓冲电路和所述频率补偿电路相连；所述缓冲电路的输出端与所述功率管的栅极相连；所述功率管的源极接入电源，漏极与所述频率补偿电路、所述反馈电阻和所述负载相连。

6、可选的，在所述的低压差线性稳压器中，所述缓冲电路包括第一缓冲晶体管和第二缓冲晶体管；所述第一缓冲晶体管的栅极与所述第四晶体管的栅漏极相连，以获取第一偏置电压；所述第一缓冲晶体管的源极接入电源，漏极与所述第二缓冲晶体管的源极相连；所述第二缓冲晶体管的栅极与所述误差放大器的输出端相连，漏极接地。

7、可选的，在所述的低压差线性稳压器中，所述频率补偿电路包括补偿晶体管和补偿电容；所述补偿晶体管的栅极与所述第六晶体管的栅漏极相连，以获取第二偏置电压；所述补偿晶体管的源极与所述误差放大器的输出端相连，漏极与所述补偿电容的一端相连。

8、可选的，在所述的低压差线性稳压器中，所述功率管的源极接入电源，栅极与所述第一缓冲晶体管的漏极相连，漏极与所述补偿电容的另一端相连。

9、可选的，在所述的低压差线性稳压器中，所述反馈电阻包括串联的第一电阻和第二电阻；所述第一电阻的自由端与所述补偿电容的另一端相连；所述第二电阻的自由端接地；所述误差放大器的正极输入端接入所述第一电阻和所述第二电阻之间。

10、可选的，在所述的低压差线性稳压器中，所述负载包括并联的负载电容和负载电阻，且所述负载电容和所述负载电阻与所述反馈电阻相并联。

11、可选的，在所述的低压差线性稳压器中，所述第七晶体管的最小尺寸与所述功率管的最小尺寸相同；所述第八晶体管的最小尺寸与所述第二缓冲晶体管的最小尺寸相同；所述第六晶体管的最小尺寸与所述补偿晶体管的最小尺寸相同。

12、为解决上述技术问题，本发明还提供一种片上电路系统，包括如上任一项所述的低压差线性稳压器。

13、本发明提供的低压差线性稳压器及片上电路系统，包括低压差线性稳压电路和负载电流变化追踪偏置电路；所述低压差线性稳压电路用于实现所述低压差线性稳压器的功能；所述负载电流变化追踪偏置电路用于抵消由所述低压差线性稳压电路的输出端的极点变化而带来的环路相位恶化。相较于现有的低压差线性稳压器，本发明通过增加负载电流变化追踪偏置电路对输出端的极点变化而带来的环路相位恶化进行抵消，使得无论在轻载状态还是重载状态都能具有较好的稳定性，拓宽了低压差线性稳压器的应用场景，解决了如何在负载电容较大且负载电流变化范围较大的场景下提高低压差线性稳压器的稳定性的问题。

技术特征：

1.一种低压差线性稳压器，其特征在于，包括低压差线性稳压电路和负载电流变化追踪偏置电路；所述低压差线性稳压电路用于实现所述低压差线性稳压器的功能；所述负载电流变化追踪偏置电路用于抵消由所述低压差线性稳压电路的输出端的极点变化而带来的环路相位恶化。

2.根据权利要求1所述的低压差线性稳压器，其特征在于，所述低压差线性稳压电路包括带隙基准电路和频率补偿电路；所述负载电流变化追踪偏置电路的输入端与所述带隙基准电路相连，以获取基准电流；所述负载电流变化追踪偏置电路的输出端与所述频率补偿电路相连，以抵消输出端的极点变化而带来的环路相位恶化。

3.根据权利要求2所述的低压差线性稳压器，其特征在于，所述负载电流变化追踪偏置电路包括第一晶体管、第二晶体管、第三晶体管、第四晶体管、第五晶体管、第六晶体管、第七晶体管和第八晶体管；所述第一晶体管的漏极获取基准电流，且与所述第一晶体管的栅极和所述第三晶体管的栅极相连，所述第一晶体管的栅极与所述第二晶体管的栅极相连，所述第一晶体管的源极、所述第二晶体管的源极和所述第三晶体管的源极均接地；所述第四晶体管的源极接入电源，漏极与所述第二晶体管的漏极相连，栅极与其漏极相连且与所述第五晶体管的栅极相连；所述第五晶体管的源极接入电源，漏极与所述第六晶体管的漏极相连；所述第六晶体管的栅极与其漏极相连，源极与所述第三晶体管的漏极相连；所述第七晶体管的源极接入电源，栅极与其漏极相连，漏极与所述第八晶体管的源极相连；所述第八晶体管的栅极与其漏极相连，漏极与所述第三晶体管的漏极相连。

4.根据权利要求3所述的低压差线性稳压器，其特征在于，所述低压差线性稳压电路还包括误差放大器、缓冲电路、功率管、反馈电阻和负载；所述误差放大器的负极输入端与所述带隙基准电路相连，以获取参考电压；所述误差放大器的正极输入端与所述反馈电阻相连；所述误差放大器的输出端分别与所述缓冲电路和所述频率补偿电路相连；所述缓冲电路的输出端与所述功率管的栅极相连；所述功率管的源极接入电源，漏极与所述频率补偿电路、所述反馈电阻和所述负载相连。

5.根据权利要求4所述的低压差线性稳压器，其特征在于，所述缓冲电路包括第一缓冲晶体管和第二缓冲晶体管；所述第一缓冲晶体管的栅极与所述第四晶体管的栅漏极相连，以获取第一偏置电压；所述第一缓冲晶体管的源极接入电源，漏极与所述第二缓冲晶体管的源极相连；所述第二缓冲晶体管的栅极与所述误差放大器的输出端相连，漏极接地。

6.根据权利要求5所述的低压差线性稳压器，其特征在于，所述频率补偿电路包括补偿晶体管和补偿电容；所述补偿晶体管的栅极与所述第六晶体管的栅漏极相连，以获取第二偏置电压；所述补偿晶体管的源极与所述误差放大器的输出端相连，漏极与所述补偿电容的一端相连。

7.根据权利要求6所述的低压差线性稳压器，其特征在于，所述功率管的源极接入电源，栅极与所述第一缓冲晶体管的漏极相连，漏极与所述补偿电容的另一端相连。

8.根据权利要求6所述的低压差线性稳压器，其特征在于，所述反馈电阻包括串联的第一电阻和第二电阻；所述第一电阻的自由端与所述补偿电容的另一端相连；所述第二电阻的自由端接地；所述误差放大器的正极输入端接入所述第一电阻和所述第二电阻之间。

9.根据权利要求4所述的低压差线性稳压器，其特征在于，所述负载包括并联的负载电容和负载电阻，且所述负载电容和所述负载电阻与所述反馈电阻相并联。

10.根据权利要求7所述的低压差线性稳压器，其特征在于，所述第七晶体管的最小尺寸与所述功率管的最小尺寸相同；所述第八晶体管的最小尺寸与所述第二缓冲晶体管的最小尺寸相同；所述第六晶体管的最小尺寸与所述补偿晶体管的最小尺寸相同。

11.一种片上电路系统，其特征在于，包括如权利要求1~10任一项所述的低压差线性稳压器。

技术总结本发明提供一种低压差线性稳压器及片上电路系统，包括低压差线性稳压电路和负载电流变化追踪偏置电路；所述低压差线性稳压电路用于实现所述低压差线性稳压器的功能；所述负载电流变化追踪偏置电路用于抵消由所述低压差线性稳压电路的输出端的极点变化而带来的环路相位恶化。相较于现有的低压差线性稳压器，本发明通过增加负载电流变化追踪偏置电路对输出端的极点变化而带来的环路相位恶化进行抵消，使得无论在轻载状态还是重载状态都能具有较好的稳定性，拓宽了低压差线性稳压器的应用场景，解决了如何在负载电容较大且负载电流变化范围较大的场景下提高低压差线性稳压器的稳定性的问题。技术研发人员：廖德阳,张超奇,盛文举,苗印如,罗汀受保护的技术使用者：芯睿微电子（昆山）有限公司技术研发日：技术公布日：2024/7/15