專利名稱：低壓差線性穩(wěn)壓電路及系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種穩(wěn)壓電路及系統(tǒng)，尤指一種具有高精度輸出且能夠?qū)崿F(xiàn)快速響應(yīng)的低壓差線性穩(wěn)壓電路及系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
LDO (low dropout regulator)是一種低壓差線性穩(wěn)壓器，其具有低噪聲及易于集成等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于電子系統(tǒng)中。請參閱圖1，圖1為現(xiàn)有的LDO的電路結(jié)構(gòu)，其中CMP為單級(jí)運(yùn)算放大器，MP為場效應(yīng)管，電阻Rll和電阻R22構(gòu)成反饋電路，VREF’為基準(zhǔn)電壓。由于整個(gè)環(huán)路要保證高精度的輸出值，必須具有高增益，而高增益和高帶寬通常無法同時(shí)滿足，因此現(xiàn)有的LDO的電路結(jié)構(gòu)往往具有低帶寬的特點(diǎn)，即很難實(shí)現(xiàn)快速響應(yīng)，因此在電源電壓VDD’或者負(fù)載快速變化時(shí)，輸出端V0UT’將會(huì)引起很大的過沖或者下降，且需要較長的時(shí)間才能恢復(fù)到正常的輸出值，這將極大的降低系統(tǒng)性能，甚至使系統(tǒng)不工作。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于以上內(nèi)容，有必要提供一種具有高精度輸出且能夠?qū)崿F(xiàn)快速響應(yīng)的低壓差線性穩(wěn)壓電路及系統(tǒng)。一種低壓差線性穩(wěn)壓電路，所述低壓差線性穩(wěn)壓電路包括一電源端、一與所述電源端相連的內(nèi)環(huán)控制模塊、一與所述電源端及所述內(nèi)環(huán)控制模塊相連的外環(huán)控制模塊、一與所述外環(huán)控制模塊相連的基準(zhǔn)電壓端、一與所述內(nèi)環(huán)控制模塊及所述外環(huán)控制模塊相連的反饋模塊、一與所述內(nèi)環(huán)控制模塊及所述反饋模塊相連的輸出端及一與所述反饋模塊相連的接地端，所述內(nèi)環(huán)控制模塊與所述反饋模塊形成一高帶寬、低增益的快通路，所述外環(huán)控制模塊與所述反饋模塊形成一高增益、低帶寬的慢通路，所述外環(huán)控制模塊包括一第一運(yùn)算放大器、一與所述第一運(yùn)算放大器相連的第一場效應(yīng)管、一與所述第一運(yùn)算放大器及所述第一場效應(yīng)管相連的電容及一與所述第一場效應(yīng)管相連的第一電阻，所述內(nèi)環(huán)控制模塊包括一第二運(yùn)算放大器及一與所述第二運(yùn)算放大器相連的第二場效應(yīng)管，所述反饋模塊包括一與所述第二場效應(yīng)管相連的第二電阻、一與所述第二電阻相連的第三電阻及一與所述第三電阻相連的第四電阻。一種低壓差線性穩(wěn)壓系統(tǒng)，所述低壓差線性穩(wěn)壓系統(tǒng)包括一電源端、一與所述電源端相連的內(nèi)環(huán)控制模塊、一與所述電源端及所述內(nèi)環(huán)控制模塊相連的外環(huán)控制模塊、一與所述外環(huán)控制模塊相連的基準(zhǔn)電壓端、一與所述內(nèi)環(huán)控制模塊及所述外環(huán)控制模塊相連的反饋模塊、一與所述內(nèi)環(huán)控制模塊及所述反饋模塊相連的輸出端及一與所述反饋模塊相連的接地端，所述內(nèi)環(huán)控制模塊與所述反饋模塊形成一用于實(shí)現(xiàn)快速響應(yīng)的高帶寬、低增益的快通路，所述外環(huán)控制模塊與所述反饋模塊形成一用于實(shí)現(xiàn)具有高精度輸出的高增益、低帶寬的慢通路。相對現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明低壓差線性穩(wěn)壓電路及系統(tǒng)通過慢通路來保證輸出端輸出電壓的精度，實(shí)現(xiàn)具有高精度輸出的低壓差線性穩(wěn)壓電路及系統(tǒng)，并通過快通路使得低壓差線性穩(wěn)壓電路及系統(tǒng)能夠?qū)﹄娫炊嘶蛘哓?fù)載的快速變化作出快速反應(yīng)，以迅速將輸出端輸出的電壓值調(diào)整至正確值，從而實(shí)現(xiàn)快速響應(yīng)。


圖1為現(xiàn)有技術(shù)中低壓差線性穩(wěn)壓電路的電路圖。圖2為本發(fā)明低壓差線性穩(wěn)壓系統(tǒng)較佳實(shí)施方式的系統(tǒng)架構(gòu)圖。圖3為本發(fā)明低壓差線性穩(wěn)壓電路較佳實(shí)施方式的電路圖。
具體實(shí)施例方式請參閱圖2，本發(fā)明低壓差線性穩(wěn)壓系統(tǒng)較佳實(shí)施方式包括一電源端VDD、一與該電源端VDD相連的內(nèi)環(huán)控制模塊、一與該電源端VDD及該內(nèi)環(huán)控制模塊相連的外環(huán)控制模塊、一與該外環(huán)控制模塊相連的基準(zhǔn)電壓端VREF、一與該內(nèi)環(huán)控制模塊及該外環(huán)控制模塊相連的反饋模塊、一與該內(nèi)環(huán)控制模塊及該反饋模塊相連的輸出端VOUT及一與該外環(huán)控制模塊及該反饋模塊相連的接地端GND。該內(nèi)環(huán)控制模塊與該反饋模塊共同形成一高帶寬、低增益的快通路，使得該低壓差線性穩(wěn)壓系統(tǒng)能夠?qū)υ撾娫炊薞DD或者負(fù)載的快速變化作出快速反應(yīng)，以迅速將該輸出端VOUT輸出的電壓值調(diào)整至正確值，從而實(shí)現(xiàn)快速響應(yīng)；該外環(huán)控制模塊與該反饋模塊共同形成一高增益、低帶寬的慢通路，使得該低壓差線性穩(wěn)壓系統(tǒng)能夠在該電源端VDD或者負(fù)載沒有變化時(shí)，該輸出端VOUT輸出精確的電壓值，從而實(shí)現(xiàn)具有高精度輸出的低壓差線性穩(wěn)壓系統(tǒng)。請參閱圖3，圖3為本發(fā)明低壓差線性穩(wěn)壓電路較佳實(shí)施方式的電路圖。其中，該外環(huán)控制模塊包括一第一運(yùn)算放大器CMP1、一第一場效應(yīng)管MP1、一電容Cl及一第一電阻 Rl ；該內(nèi)環(huán)控制模塊包括一第二運(yùn)算放大器CMP2及一第二場效應(yīng)管MP2 ；該反饋模塊包括一第二電阻R2、一第三電阻R3及一第四電阻R4。本發(fā)明低壓差線性穩(wěn)壓電路較佳實(shí)施方式的連接關(guān)系如下該第一運(yùn)算放大器 CMPl的一反相輸入端與該基準(zhǔn)電壓端VREF相連，該第一運(yùn)算放大器CMPl的一正相輸入端與該第三電阻R3的一端及該第四電阻R4的一端相連，該第一運(yùn)算放大器CMPl的一輸出端與該電容Cl的一端及該第一場效應(yīng)管MPl的柵極相連。該第一場效應(yīng)管MPl的漏極與該第一電阻Rl的一端及該第二運(yùn)算放大器CMP2的一反相輸入端相連，該第二運(yùn)算放大器CMP2 的一正相輸入端與該第二電阻R2的一端及該第三電阻R3的另一端相連，該第二運(yùn)算放大器CMP2的一輸出端與該第二場效應(yīng)管MP2的柵極相連。該第二場效應(yīng)管MP2的漏極與該第二電阻R2的另一端共同連接該輸出端V0UT。該電容Cl的另一端、該第一場效應(yīng)管MPl 的源級(jí)及該第二場效應(yīng)管MP2的源級(jí)共同連接該電源端VDD，該第一電阻Rl的另一端及該第四電阻R4的另一端共同連接該接地端GND。本發(fā)明低壓差線性穩(wěn)壓電路及系統(tǒng)的工作原理如下
首先假設(shè)由該內(nèi)環(huán)控制模塊與該反饋模塊形成的快通路的環(huán)路增益為 H 2 (S) = A2/((s+wl)*(s+w2))；
其中A2為快通路環(huán)路的低頻增益，s為頻率變量，wl為快通路環(huán)路的次主極點(diǎn)，w2為快通路環(huán)路的主極點(diǎn)，且wl> w20假設(shè)由該外環(huán)控制模塊與該反饋模塊形成的慢通路的環(huán)路增益為H ！ (s) = Al/ ((s+w3)*(s+w4))；
其中Al為慢通路環(huán)路的低頻增益，w3為慢通路環(huán)路的次主極點(diǎn)，w4為慢通路環(huán)路的主極點(diǎn)，且w3> w40又因?yàn)閣2》w4，因此可以得到整個(gè)環(huán)路的開環(huán)增益為Ho(s) = ((R2+R3+R4)/
R4) ！ (s)*H3 (s)/(1+H a (s)) ^ ((R2+R3+R4) /R4) ！ (s)；
可見，整個(gè)環(huán)路的開環(huán)增益約為慢通路的環(huán)路增益，由于慢通路具有高增益、低帶寬的特點(diǎn)，從而可以保證輸出端VOUT輸出電壓的精度，實(shí)現(xiàn)具有高精度輸出的低壓差線性穩(wěn)壓電路及系統(tǒng)。當(dāng)輸出端VOUT的輸出電壓受到電源端VDD或者負(fù)載的影響而快速變化時(shí)，其變化會(huì)通過反饋模塊中的第二電阻R2、第三電阻R3及第四電阻R4直接而快速的反饋到圖3所示的電壓Vl與電壓V3上，由于慢通路的帶寬較低，因此電壓V2會(huì)保持近似不變，又因?yàn)榭焱返膸捿^高，因此電壓Vl會(huì)經(jīng)過第二運(yùn)算放大器CMP2快速傳遞至第二場效應(yīng)管MP2 的柵極，通過調(diào)節(jié)第二場效應(yīng)管MP2來響應(yīng)輸出端VOUT的瞬態(tài)變化。由于快通路的帶寬較高，從而使得低壓差線性穩(wěn)壓電路及系統(tǒng)能夠?qū)﹄娫炊薞DD或者負(fù)載的快速變化作出快速反應(yīng)，以迅速將輸出端VOUT輸出的電壓值調(diào)整至正確值，從而實(shí)現(xiàn)快速響應(yīng)。本發(fā)明低壓差線性穩(wěn)壓電路及系統(tǒng)通過慢通路來保證輸出端VOUT輸出電壓的精度，實(shí)現(xiàn)具有高精度輸出的低壓差線性穩(wěn)壓電路及系統(tǒng)，并通過快通路使得低壓差線性穩(wěn)壓電路及系統(tǒng)能夠?qū)﹄娫炊薞DD或者負(fù)載的快速變化作出快速反應(yīng)，以迅速將輸出端VOUT 輸出的電壓值調(diào)整至正確值，從而實(shí)現(xiàn)快速響應(yīng)。
權(quán)利要求
1.一種低壓差線性穩(wěn)壓電路，其特征在于所述低壓差線性穩(wěn)壓電路包括一電源端、 一與所述電源端相連的內(nèi)環(huán)控制模塊、一與所述電源端及所述內(nèi)環(huán)控制模塊相連的外環(huán)控制模塊、一與所述外環(huán)控制模塊相連的基準(zhǔn)電壓端、一與所述內(nèi)環(huán)控制模塊及所述外環(huán)控制模塊相連的反饋模塊、一與所述內(nèi)環(huán)控制模塊及所述反饋模塊相連的輸出端及一與所述反饋模塊相連的接地端，所述內(nèi)環(huán)控制模塊與所述反饋模塊形成一高帶寬、低增益的快通路，所述外環(huán)控制模塊與所述反饋模塊形成一高增益、低帶寬的慢通路，所述外環(huán)控制模塊包括一第一運(yùn)算放大器、一與所述第一運(yùn)算放大器相連的第一場效應(yīng)管、一與所述第一運(yùn)算放大器及所述第一場效應(yīng)管相連的電容及一與所述第一場效應(yīng)管相連的第一電阻，所述內(nèi)環(huán)控制模塊包括一第二運(yùn)算放大器及一與所述第二運(yùn)算放大器相連的第二場效應(yīng)管，所述反饋模塊包括一與所述第二場效應(yīng)管相連的第二電阻、一與所述第二電阻相連的第三電阻及一與所述第三電阻相連的第四電阻。
2.如權(quán)利要求1所述的低壓差線性穩(wěn)壓電路，其特征在于所述第一運(yùn)算放大器的一反相輸入端與所述基準(zhǔn)電壓端相連，所述第一運(yùn)算放大器的一正相輸入端與所述第三電阻的一端及所述第四電阻的一端相連。
3.如權(quán)利要求2所述的低壓差線性穩(wěn)壓電路，其特征在于所述第一運(yùn)算放大器的一輸出端與所述電容的一端及所述第一場效應(yīng)管的柵極相連，所述第一場效應(yīng)管的漏極與所述第一電阻的一端及所述第二運(yùn)算放大器的一反相輸入端相連。
4.如權(quán)利要求3所述的低壓差線性穩(wěn)壓電路，其特征在于所述第二運(yùn)算放大器的一正相輸入端與所述第二電阻的一端及所述第三電阻的另一端相連，所述第二運(yùn)算放大器的一輸出端與所述第二場效應(yīng)管的柵極相連。
5.如權(quán)利要求4所述的低壓差線性穩(wěn)壓電路，其特征在于所述第二場效應(yīng)管的漏極與所述第二電阻的另一端共同連接所述輸出端。
6.如權(quán)利要求5所述的低壓差線性穩(wěn)壓電路，其特征在于所述電容的另一端、所述第一場效應(yīng)管的源級(jí)及所述第二場效應(yīng)管的源級(jí)共同連接所述電源端，所述第一電阻的另一端及所述第四電阻的另一端共同連接所述接地端。
7.一種低壓差線性穩(wěn)壓系統(tǒng)，其特征在于所述低壓差線性穩(wěn)壓系統(tǒng)包括一電源端、 一與所述電源端相連的內(nèi)環(huán)控制模塊、一與所述電源端及所述內(nèi)環(huán)控制模塊相連的外環(huán)控制模塊、一與所述外環(huán)控制模塊相連的基準(zhǔn)電壓端、一與所述內(nèi)環(huán)控制模塊及所述外環(huán)控制模塊相連的反饋模塊、一與所述內(nèi)環(huán)控制模塊及所述反饋模塊相連的輸出端及一與所述反饋模塊相連的接地端，所述內(nèi)環(huán)控制模塊與所述反饋模塊形成一用于實(shí)現(xiàn)快速響應(yīng)的高帶寬、低增益的快通路，所述外環(huán)控制模塊與所述反饋模塊形成一用于實(shí)現(xiàn)具有高精度輸出的高增益、低帶寬的慢通路。
8.如權(quán)利要求7所述的低壓差線性穩(wěn)壓系統(tǒng)，其特征在于所述外環(huán)控制模塊包括一第一運(yùn)算放大器、一與所述第一運(yùn)算放大器相連的第一場效應(yīng)管、一與所述第一運(yùn)算放大器及所述第一場效應(yīng)管相連的電容及一與所述第一場效應(yīng)管相連的第一電阻，所述內(nèi)環(huán)控制模塊包括一第二運(yùn)算放大器及一與所述第二運(yùn)算放大器相連的第二場效應(yīng)管，所述反饋模塊包括一與所述第二場效應(yīng)管相連的第二電阻、一與所述第二電阻相連的第三電阻及一與所述第三電阻相連的第四電阻。
9.如權(quán)利要求8所述的低壓差線性穩(wěn)壓系統(tǒng)，其特征在于所述所述第一運(yùn)算放大器的一反相輸入端與所述基準(zhǔn)電壓端相連，所述第一運(yùn)算放大器的一正相輸入端與所述第三電阻的一端及所述第四電阻的一端相連，所述第一運(yùn)算放大器的一輸出端與所述電容的一端及所述第一場效應(yīng)管的柵極相連，所述第一場效應(yīng)管的漏極與所述第一電阻的一端及所述第二運(yùn)算放大器的一反相輸入端相連。
10.如權(quán)利要求9所述的低壓差線性穩(wěn)壓系統(tǒng)，其特征在于所述第二運(yùn)算放大器的一正相輸入端與所述第二電阻的一端及所述第三電阻的另一端相連，所述第二運(yùn)算放大器的一輸出端與所述第二場效應(yīng)管的柵極相連，所述第二場效應(yīng)管的漏極與所述第二電阻的另一端共同連接所述輸出端，所述電容的另一端、所述第一場效應(yīng)管的源級(jí)及所述第二場效應(yīng)管的源級(jí)共同連接所述電源端，所述第一電阻的另一端及所述第四電阻的另一端共同連接所述接地端。
全文摘要
一種低壓差線性穩(wěn)壓電路，包括一電源端、一內(nèi)環(huán)控制模塊、一外環(huán)控制模塊、一基準(zhǔn)電壓端、一反饋模塊、一輸出端及一接地端，內(nèi)環(huán)控制模塊與反饋模塊形成一高帶寬、低增益的快通路，外環(huán)控制模塊與反饋模塊形成一高增益、低帶寬的慢通路，外環(huán)控制模塊包括一第一運(yùn)算放大器、一與第一運(yùn)算放大器相連的第一場效應(yīng)管、一與第一運(yùn)算放大器及第一場效應(yīng)管相連的電容及一與第一場效應(yīng)管相連的第一電阻，內(nèi)環(huán)控制模塊包括一第二運(yùn)算放大器及一與第二運(yùn)算放大器相連的第二場效應(yīng)管，反饋模塊包括一第二電阻、一與第二電阻相連的第三電阻及一與第三電阻相連的第四電阻。本發(fā)明還提供一種低壓差線性穩(wěn)壓系統(tǒng)。本發(fā)明具有高精度輸出且能夠?qū)崿F(xiàn)快速響應(yīng)。
文檔編號(hào)G05F1/56GK102393781SQ20111039907
公開日2012年3月28日 申請日期2011年12月6日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月6日
發(fā)明者范方平 申請人:四川和芯微電子股份有限公司