本發(fā)明屬于物理技術(shù)領(lǐng)域，更進(jìn)一步涉及電子電路技術(shù)領(lǐng)域中的一種應(yīng)用于線性穩(wěn)壓器的負(fù)載瞬態(tài)響應(yīng)增強(qiáng)電路。本發(fā)明可作為線性穩(wěn)壓器的重要部分，用于提高線性穩(wěn)壓器的負(fù)載瞬態(tài)響應(yīng)。

背景技術(shù)：

隨著集成電路和電子技術(shù)的發(fā)展,大量的便攜式設(shè)備已經(jīng)成為人們生活中不可缺的產(chǎn)品，其中線性穩(wěn)壓器由于其低成本、低噪聲以及高精度的優(yōu)點(diǎn)而被廣泛采用。負(fù)載瞬態(tài)響應(yīng)是線性穩(wěn)壓器的一個(gè)重要指標(biāo)，因此，有必要研究線性穩(wěn)壓器的負(fù)載瞬態(tài)響應(yīng)增強(qiáng)電路。

意法半導(dǎo)體研發(fā)有限公司(深圳)在其擁有的專利技術(shù)“LDO REGULATOR WITH IMPROVED LOAD TRANSIENT PERFORMANCE FOR INTERNAL POWER SUPPLY”(授權(quán)公告號(hào)US 9,454,166B2)中公開了一種提高線性穩(wěn)壓器負(fù)載調(diào)整率的電路。該電路包含誤差放大器、反饋電阻、功率管及負(fù)載瞬態(tài)響應(yīng)增強(qiáng)電路。該電路實(shí)現(xiàn)了在負(fù)載瞬間變化時(shí)，環(huán)路能夠很快的響應(yīng)。但是，該專利技術(shù)仍然存在的不足是：由于該電路要求一些電阻、MOS管完全一致，由于制造工藝的偏差，在制造過程中實(shí)際很難實(shí)現(xiàn)；同時(shí)，電路需要實(shí)現(xiàn)電壓的轉(zhuǎn)移以感應(yīng)輸出電壓的變化，在這一過程中，需要依靠電容的充電，這會(huì)使得線性穩(wěn)壓器的負(fù)載瞬態(tài)響應(yīng)較慢。

Xiao Tang,Lenian He在其發(fā)表的會(huì)議論文“A Capacitor-Free,Fast Transient Response CMOS Low-Dropout Regulator with Multiple-Loop Control”(ASIC(ASICON),2011IEEE 9th International Conference)中提出了一種線性穩(wěn)壓器負(fù)載瞬態(tài)響應(yīng)的增強(qiáng)電路。該電路包含誤差放大器、反饋電阻、功率管、CE(comparator enhacement)模塊及DE(differentiator enhacement)模塊。該論文所提出的方法能夠提高線性穩(wěn)壓器的負(fù)載瞬態(tài)響應(yīng)。但是，該技術(shù)仍然存在的不足是：由于線性穩(wěn)壓器存在三個(gè)環(huán)路，在電路的穩(wěn)定性方面會(huì)存在一定的風(fēng)險(xiǎn)，需要非常謹(jǐn)慎，同時(shí)，新增的兩個(gè)環(huán)路也增大了芯片的版圖面積。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的線性穩(wěn)壓器負(fù)載瞬態(tài)響應(yīng)不夠快以及采用負(fù)載瞬態(tài)響應(yīng)電路后，系統(tǒng)環(huán)路容易不穩(wěn)定性的問題，提出一種應(yīng)用于線性穩(wěn)壓器的負(fù)載瞬態(tài)響應(yīng)增強(qiáng)電路，提高其在實(shí)際電路中的應(yīng)用性。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提出了由電壓跟隨器單元及可變參考電壓單元組成的負(fù)載瞬態(tài)響應(yīng)增強(qiáng)電路。

所述的電壓跟隨器單元包括偏置電流器I_BIAS，第一MOS管M1，第二MOS管M2，第三MOS管M3，第四MOS管M4；

所述的可變參考電壓單元包括參考電流器I_REF，采樣電流電路，第五MOS管M5，第六MOS管M6，第七M(jìn)OS管M7，第八MOS管M8，第九MOS管M9；

所述的電壓跟隨器單元中的偏置電流器I_BIAS的一端接電源電壓V_IN，另一端接第一MOS管M1的源極；第一MOS管M1的柵極接偏置電壓V_ref，漏極接第三MOS管M3的漏極；第二MOS管M2的源極與第一MOS管M1的源極相接，第二MOS管M2的漏極與其柵極相接后與第四MOS管M4的漏極相連；第三MOS管M3的柵極與其漏極相接后與第四MOS管M4的柵極相連，第三MOS管M3和第四MOS管M4的源極接地電平；

所述的可變電壓電路單元中的第五MOS管M5的源極和第六MOS管M6的源極相接后，與電源電壓VIN相連，第五MOS管M5的柵極與漏極相接后，與第六MOS管M6的柵極相連，第五MOS管M5的漏極接采樣電流電路的輸出端；第六MOS管M6的漏極與第七M(jìn)OS管M7的柵極與漏極相接；第七M(jìn)OS管M7的源極與第四MOS管M4的漏極和第二MOS管M2的漏極相連；第八MOS管M8的漏極接電源電壓V_IN，柵極接第七M(jìn)OS管M7的柵極，源極與參考電流I_REF的一端相接后與第九MOS管M9的柵極相連；參考電流器I_REF的另一端接地電平；第九MOS管M9的源極接電源電壓V_IN，漏極接第一輸出電壓V_G。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn)：

第1、本發(fā)明電路中所提出的負(fù)載瞬態(tài)響應(yīng)電路，通過可變參考電壓單元中的第五MOS管M5的漏極與采樣電流電路的輸出端相連，第八MOS管源極與第九MOS管M9的柵極相連，第九MOS管的漏極與第一輸出電壓相連，實(shí)現(xiàn)了第一輸出電壓與作為負(fù)載的采樣電流變化負(fù)相關(guān)，以此調(diào)節(jié)線性穩(wěn)壓器功率管的柵端電壓，達(dá)到增強(qiáng)瞬態(tài)響應(yīng)的目的，克服了現(xiàn)有技術(shù)中負(fù)載瞬態(tài)響應(yīng)較慢的問題，使得本發(fā)明具有負(fù)載瞬態(tài)響應(yīng)較快的優(yōu)點(diǎn)。

第2、由于本發(fā)明的電壓跟隨器單元中的第二MOS管M2的漏極與其柵極相接，第三MOS管M3的柵極與其漏極相接，可變電壓電路單元中的第五MOS管M5的柵極與漏極相接，第七M(jìn)OS管M7的柵極與漏極相接，使得負(fù)載瞬態(tài)響應(yīng)增強(qiáng)電路所引起的極點(diǎn)均位于高頻處，克服了現(xiàn)有技術(shù)的所引起的線性穩(wěn)壓器穩(wěn)定性的問題，使得本發(fā)明具有在增強(qiáng)線性穩(wěn)壓器負(fù)載瞬態(tài)響應(yīng)的同時(shí)，能夠保證線性穩(wěn)壓器穩(wěn)定性的優(yōu)點(diǎn)。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的電原理圖；

圖2為本發(fā)明提出的采用負(fù)載瞬態(tài)增強(qiáng)電路的線性穩(wěn)壓器的電路原理圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的描述。

參照?qǐng)D1，對(duì)本發(fā)明的電路結(jié)構(gòu)描述如下。

本發(fā)明包括電壓跟隨器單元，可變電壓單元。

電壓跟隨器單元包括偏置電流器IBIAS，第一MOS管M1，第二MOS管M2，

第三MOS管M3，第四MOS管M4。

電壓跟隨器單元中的偏置電流器I_BIAS的一端接電源電壓V_IN，所述電源電壓V_IN采用直流電壓，其范圍為3V-6V，另一端接第一MOS管M1的源極；第一MOS管M1的柵極接參考電壓V_ref，所述偏置電壓V_ref采用直流電壓，其范圍為1.4V-4V，漏極接第三MOS管M3的漏極；第二MOS管M2的源極與第一MOS管M1的源極相接，第二MOS管M2的漏極與其柵極相接后與第四MOS管M4的漏極相連；第三MOS管M3的柵極與其漏極相接后與第四MOS管M4的柵極相連，第三MOS管M3和第四MOS管M4的源極接地電平。

第一MOS管M1、第二MOS管M2采用P型金屬-氧化物-半導(dǎo)體管，第三MOS管M3、第四MOS管M4采用N型金屬-氧化物-半導(dǎo)體管。

所述的第一MOS管M1、第二MOS管M2、第五MOS管M5、第六MOS管M6、第九MOS管M9均采用P型金屬-氧化物-半導(dǎo)體管。

所述的第三MOS管M3、第四MOS管M4、第七M(jìn)OS管M7、第八MOS管M8均采用N型金屬-氧化物-半導(dǎo)體管。

第一MOS管M1與第二MOS管M2的寬長比相等，第三MOS管M3與第四MOS管M4的寬長比相等。第七M(jìn)OS管M7與第八MOS管M8的寬長比相等。

第五MOS管M5與第六MOS管M6的寬長比之比為8：1。

本發(fā)明中的電壓跟隨器的工作原理是：

如果第一MOS管M1的柵端電壓小于第二MOS管M2的柵端電壓，則流過第二MOS管M2的電流小于流過第一MOS管M1的電流，由于流過第三MOS管的電流等于流過第一MOS管的電流，第四MOS管M4的電流鏡像第三MOS管M3的電流，因此流過第二MOS管M2的電流小于流過第四MOS管M4的電流，所以，第二MOS管M2的柵極電壓降低，最終，實(shí)現(xiàn)第二MOS管M2的柵極電壓等于第一MOS管M1的柵極電壓。

通過電壓跟隨器內(nèi)部電路的不斷調(diào)節(jié)，使得第二MOS管M2的柵極電壓等于第一MOS管M1的柵極電壓，實(shí)現(xiàn)電壓跟隨的功能。

可變電壓單元包括參考電流器I_REF，采樣電流電路，第五MOS管M5，第六MOS管M6，第七M(jìn)OS管M7，第八MOS管M8，第九MOS管M9。

可變電壓電路單元中的第五MOS管M5的源極和第六MOS管M6的源極相接后，與電源電壓V_IN相連，第五MOS管M5的柵極與漏極相接后，與第六MOS管M6的柵極相連，第五MOS管M5的漏極接采樣電流電路的輸出端；第六MOS管M6的漏極與第七M(jìn)OS管M7的柵極與漏極相接；第七M(jìn)OS管M7的源極與第四MOS管M4的漏極和第二MOS管M2的漏極相連；第八MOS管M8的漏極接電源電壓V_IN，柵極接第七M(jìn)OS管M7的柵極，源極與參考電流I_REF的一端相接后與第九MOS管M9的柵極相連；參考電流器I_REF的另一端接地電平；第九MOS管M9的源極接電源電壓V_IN，漏極接第一輸出電壓V_G。

本發(fā)明中的可變電壓電路的工作原理是：

采樣電流電路采樣負(fù)載電流，同時(shí)該電流流過第五MOS管M5，第六MOS管M6以一定的比例鏡像第五MOS管M5的電流，第七M(jìn)OS管M7的電流等于第六MOS管M6的電流，因?yàn)榈谄進(jìn)OS管M7的源極電壓為一定值V_ref，則當(dāng)負(fù)載電流變大時(shí)，第七M(jìn)OS管M7的柵極電壓增大，又因?yàn)榈诎薓OS管M8的電流為一定值IREF,則第八MOS管M8的源極電壓增大，進(jìn)而使得第九MOS管M9的漏極電壓VG減小，調(diào)節(jié)線性穩(wěn)壓器的功率管來響應(yīng)負(fù)載的變化；當(dāng)負(fù)載電流變小時(shí)，第七M(jìn)OS管M7的柵極電壓減小，又因?yàn)榈诎薓OS管M8的電流為一定值IREF,則第八MOS管M8的源極電壓減小，進(jìn)而使得第九MOS管M9的漏極電壓VG增大。因此，可變電壓電路實(shí)現(xiàn)了一個(gè)與負(fù)載電流呈負(fù)相關(guān)變化的第一輸出電壓VG，即負(fù)載電流變大時(shí)，第一輸出電壓VG減小；負(fù)載電流變小時(shí)，第一輸出電壓VG增大。

圖2給出了本發(fā)明負(fù)載瞬態(tài)響應(yīng)增強(qiáng)電路應(yīng)用在線性穩(wěn)壓器的一個(gè)應(yīng)用實(shí)例。

參照?qǐng)D2，本發(fā)明包括誤差放大器EA，負(fù)載瞬態(tài)響應(yīng)增強(qiáng)電路，功率管MP，采樣管MS，反饋電阻R1、R2，第十MOS管M10，第十一MOS管M11，負(fù)載Z_L。

誤差放大器EA的一端輸入接參考電壓VREF，另一端輸入接反饋電壓VFB，輸出端接功率管MP的柵極。

負(fù)載瞬態(tài)響應(yīng)增強(qiáng)電路的一端輸入接偏置電壓V_ref，另一端輸入接采樣電流電路的輸出，輸出端接功率管MP的柵極。

功率管MP的源極接電源電壓VIN，柵極接采樣管MS的柵極，漏極接反饋電阻R1的一端。

采樣管MS的源極接電源電壓VIN，漏極接第十一MOS管M11的漏極。

反饋電阻R1的另一端接反饋電阻R2的一端，反饋電阻R2的另一端接地電平。

第十MOS管M10的源極接地電平，柵極接第十一MOS管M11的柵極，漏極接負(fù)載瞬態(tài)響應(yīng)增強(qiáng)電路的一端輸入。

第十一MOS管M11的源極接地電平，柵極與漏極相連后接采樣管MS的漏極。

所述的負(fù)載的一端接功率管MP的漏極，另一端接地電平。

本發(fā)明的工作原理是：當(dāng)負(fù)載電流增大時(shí)，采樣電流增大，負(fù)載瞬態(tài)響應(yīng)增強(qiáng)電路產(chǎn)生的第一輸出電壓VG減小，使得功率管MP產(chǎn)生的電流增大，來響應(yīng)負(fù)載的變化；當(dāng)負(fù)載電流減小時(shí)，采樣電流減小，負(fù)載瞬態(tài)響應(yīng)增強(qiáng)電路產(chǎn)生的第一輸出電壓VG增大，使得功率管MP為負(fù)載提供的電流減小，來響應(yīng)負(fù)載的變化。

以上僅是本發(fā)明的一個(gè)最佳實(shí)例，不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的任何限制，顯然在本發(fā)明的構(gòu)思下，可以對(duì)其電路進(jìn)行不同的變更與改進(jìn)，但這些均在本發(fā)明的保護(hù)之列。