本發(fā)明屬于集成電路設(shè)計技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種采用模擬電路補償電容的低壓差線性穩(wěn)壓器。

背景技術(shù)：

低壓差線性穩(wěn)壓器(Low Dropout Regulator,LDO)可為集成電路供電，具有輸出電流穩(wěn)定、噪聲小、靜態(tài)電流小等優(yōu)點。圖1是典型的LDO原理圖，其中V_OUT是LDO的輸出電壓，為負(fù)載供電；R_L、C_L是等效負(fù)載電阻和電容；電阻R_F1和R_F2用于對V_OUT進行采樣，得到反饋電壓V_F；V_F和參考電壓V_REF比較，經(jīng)過誤差放大器AMP放大后得到控制電壓V_C；V_C控制調(diào)整管M₁的柵極，從而可以根據(jù)負(fù)載情況輸出合適的電流。

LDO是一個帶有負(fù)反饋的電路，需要考慮其反饋的穩(wěn)定性。一種改善負(fù)反饋環(huán)路穩(wěn)定性的方法是采用密勒補償。如圖2所示，在M₁管的柵極和漏極之間接入電容C_C和電阻R_C。電容C_C起密勒補償作用，當(dāng)由M₁、R_F1、R_F2、R_L、C_L等元器件構(gòu)成的放大器具有較高增益的時候，C_C在M₁管的柵極可等效為一個大電容，使得M₁管的柵極節(jié)點變成反饋環(huán)路的主極點，從而保證環(huán)路的穩(wěn)定性。電阻R_C則用于抵消環(huán)路中的零點，進一步提高環(huán)路的穩(wěn)定性。

然而隨著負(fù)載的變化，M₁管的柵極控制電壓V_C會發(fā)生很大的改變，使得M₁管可能工作在亞閾值區(qū)、飽和區(qū)、線性區(qū)等多種狀態(tài)下。這時主要有兩個問題：一是M₁管在不同工作狀態(tài)時，由M₁、R_F1、R_F2、R_L、C_L等元器件構(gòu)成的放大器的增益會有很大的變化，電容C_C等效到M₁管柵極的等效電容隨之改變。二是M₁管在不同工作狀態(tài)下，其自身柵極電容也不一樣。因此在不同負(fù)載下，反饋環(huán)路位于M₁管柵極的主極點頻率是變化的，這會影響電路的穩(wěn)定性。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點，本發(fā)明的目的在于提供一種采用模擬電路補償電容的低壓差線性穩(wěn)壓器，通過檢測調(diào)整管柵極電壓、判斷其工作狀態(tài)、然后控制連接到其柵極的電容大小，實現(xiàn)電容補償?shù)墓δ堋?/p>

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

一種采用模擬電路補償電容的低壓差線性穩(wěn)壓器，在使用密勒補償?shù)牡蛪翰罹€性穩(wěn)壓器電路中，利用電壓檢測電路檢測調(diào)整管柵極的電壓，判斷調(diào)整管的工作狀態(tài)，根據(jù)不同工作狀態(tài)下調(diào)整管柵極的等效電容，通過電容補償電路調(diào)整不同工作狀態(tài)下調(diào)整管柵極節(jié)點電容的大小，使其基本不變，進而保證主極點頻率的穩(wěn)定。

所述使用密勒補償?shù)牡蛪翰罹€性穩(wěn)壓器電路中，V_OUT為輸出電壓，為負(fù)載供電，等效負(fù)載電阻R_L和等效負(fù)載電容并聯(lián)接在V_OUT與GND之間，通過采樣電阻R_F1和電阻R_F2對V_OUT進行分壓取樣，得到反饋電壓V_F，V_F和參考電壓V_REF進行比較，經(jīng)過誤差放大器AMP放大后得到控制電壓V_C，V_C控制調(diào)整管M₁的柵極電壓，用于密勒補償?shù)碾娙軨_C和用于消除零點的電阻R_C串聯(lián)在V_C與V_OUT之間。

所述電壓檢測電路配有緩沖電路，對調(diào)整管柵極電壓進行緩沖，提供給后級比較器陣列使用，所述比較器陣列包含多個比較器，每個比較器的一個輸入是電壓檢測及緩沖電路的輸出，另一個輸入是參考電平，各比較器的參考電平不同，根據(jù)不同的電平確定調(diào)整管所處的工作狀態(tài)。

所述電容補償電路包括若干組并聯(lián)支路，每組支路由一個電容和一個開關(guān)串聯(lián)組成，各支路連接在調(diào)整管的柵極與電源之間，所述比較器陣列的輸出結(jié)果提供給電容開關(guān)控制電路，通過電容開關(guān)控制電路控制開關(guān)各支路中開關(guān)的通斷，從而調(diào)整連接在調(diào)整管柵極上的電容大小。當(dāng)調(diào)整管柵極節(jié)點的電容變小時，增加接入的電容支路，使得總電容變大；當(dāng)調(diào)整管柵極節(jié)點的電容變大時，減少接入的電容支路，使得總電容變小。

所述調(diào)整管的工作狀態(tài)包括亞閾值區(qū)、飽和區(qū)或線性區(qū)。

所述調(diào)整管在不同工作狀態(tài)下的等效電容通過前期電路設(shè)計和仿真確定。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明通過對LDO調(diào)整管的柵極電容進行補償，保證反饋環(huán)路位于調(diào)整管柵極的主極點頻率不隨負(fù)載變化，從而保證電路的穩(wěn)定性。

附圖說明

圖1是模擬低壓差線性穩(wěn)壓器原理圖。

圖2是帶有密勒補償?shù)哪M低壓差線性穩(wěn)壓器原理圖。

圖3是對調(diào)整管柵極電容進行補償?shù)脑韴D。

圖4是采用模擬電路補償調(diào)整管柵極電容的低壓差線性穩(wěn)壓器原理圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖，對優(yōu)選實施例作詳細(xì)說明。應(yīng)該強調(diào)的是，下述說明僅僅是示例性的，而不是為了限制本發(fā)明的范圍及其應(yīng)用。

本發(fā)明調(diào)整管柵極電容補償方法，其原理如圖3所示。電壓監(jiān)測電路檢測調(diào)整管柵極的電壓。由于調(diào)整管漏極、即LDO的輸出電壓是固定的，因此檢測其柵極電壓就可以判斷調(diào)整管的工作狀態(tài)，例如是位于亞閾值區(qū)、飽和區(qū)或線性區(qū)等。通過前期電路設(shè)計和仿真可以大致確定在不同工作狀態(tài)下調(diào)整管柵極的等效電容。由此可以通過電容補償電路調(diào)整不同工作狀態(tài)下調(diào)整管柵極節(jié)點電容的大小，使其基本不變，進而保證主極點頻率的穩(wěn)定。

采用模擬電路對調(diào)整管柵極電容進行補償?shù)腖DO如圖4所示。其主體電路仍為使用密勒補償?shù)腖DO。V_OUT為LDO的輸出電壓；R_L、C_L為等效負(fù)載電阻和電容；電阻R_F1和R_F2對V_OUT進行分壓取樣，得到反饋電壓V_F；V_F和參考電壓V_REF進行比較，經(jīng)過誤差放大器AMP放大后得到控制電壓V_C；V_C控制調(diào)整管M₁的柵極電壓。電容C_C為密勒補償電容，電阻R_C用于消除零點。

本發(fā)明在此基礎(chǔ)上增加了電容補償電路?？刂齐妷篤_C提供給電壓檢測及緩沖電路，該電路對電壓V_C進行緩沖、濾波及幅度調(diào)整等適當(dāng)變化，提供給后級比較器陣列使用。比較器陣列包含多個比較器，每個比較器的一個輸入是電壓檢測及緩沖電路的輸出，另一個輸入是參考電平。各比較器的參考電平不同，根據(jù)不同的電平可確定調(diào)整管所處的工作狀態(tài)。比較器陣列的輸出結(jié)果提供給電容開關(guān)控制電路，該電路控制開關(guān)S₁～S_N的通斷，從而可以調(diào)整連接在調(diào)整管M₁柵極上的電容大小。調(diào)整管M₁的柵極和電源之間并聯(lián)多條支路，每條支路包含一個電容和一個開關(guān)，支路的數(shù)量N由具體設(shè)計決定。開關(guān)斷開，支路電容不接入M₁管的柵極；開關(guān)閉合，支路電容接入M₁管的柵極。當(dāng)M₁管柵極節(jié)點的電容變小時，增加接入的電容支路，使得總電容變大；當(dāng)M₁管柵極節(jié)點的電容變大時，減少接入的電容支路，使得總電容變小。通過該控制可以保證M₁管柵極的總電容基本不變。

以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實施方式，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護范圍應(yīng)該以權(quán)利要求的保護范圍為準(zhǔn)。