一種改進(jìn)ldo頻率的補(bǔ)償電路及其方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種改進(jìn)LDO頻率的補(bǔ)償電路及其方法，包括連接于調(diào)整管MP的補(bǔ)償電路，補(bǔ)償電路包括增益放大器Ac、片上補(bǔ)償電容Cc和分壓電阻R1和R2；增益放大器Ac的輸入端連接LDO電路的電壓輸出節(jié)點(diǎn)Vout，其輸出端連接片上補(bǔ)償電容Cc的一端，片上補(bǔ)償電容Cc另一端連接到LDO電路中增益放大器A1的反饋節(jié)點(diǎn)Vfb；本發(fā)明通過(guò)在LDO輸出端進(jìn)行有源補(bǔ)償，對(duì)系統(tǒng)添加零點(diǎn)，提高系統(tǒng)的相位裕度和增益裕度，增加系統(tǒng)的穩(wěn)定性；本發(fā)明可適用于低功耗LDO，大大減小補(bǔ)償所需無(wú)源器件的值，以減小電路所占芯片面積。并且本發(fā)明不受輸出電容值和等效ESR大小限制，使得頻率補(bǔ)償更為強(qiáng)健。
【專利說(shuō)明】
_種改進(jìn)LDO頻率的補(bǔ)償電路及其方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及一種改進(jìn)LD0頻率的補(bǔ)償電路及其方法，屬于晶體管M0S電路技術(shù)領(lǐng) 域。
【背景技術(shù)】
[0002] 便攜式移動(dòng)設(shè)備的興起使得芯片的集成度，低功耗和低成本成為了電子系統(tǒng)設(shè)計(jì) 的必須要求。通常移動(dòng)設(shè)備由3.6V的小容量鋰離子電池供電。然而隨著工藝的進(jìn)步和更低 功耗的需求，主流的片上系統(tǒng)(SoC)模塊往往只需要采用1.8V或更低的電壓來(lái)保證電路的 正常運(yùn)行。因此，穩(wěn)定、有效并且低成本的降壓電路成為了 SoC中的必備模塊。
[0003] LD0(low dropout)作為一種簡(jiǎn)單有效的線性穩(wěn)壓（linear regulator)解決方案， 已經(jīng)成為了 SoC的重要組成部分。然而，作為一種負(fù)反饋系統(tǒng)，LD0設(shè)計(jì)不可避免的牽涉到了 系統(tǒng)穩(wěn)定性的分析。相位裕度(phase margin)和增益裕度(gain margin)作為一種線性系 統(tǒng)穩(wěn)定性的指標(biāo)，對(duì)系統(tǒng)的穩(wěn)定性做出了直觀的衡量。通常，用于模擬模塊的LD0,相位裕度 要求大于45度；用于數(shù)字模塊的LD0,相位裕度要求大于30度。增益裕度通常以大于7dB為要 求。若系統(tǒng)無(wú)法達(dá)到上述要求，則LD0的輸出會(huì)產(chǎn)生較大的噪聲，對(duì)系統(tǒng)性能造成影響。若相 位裕度小于0度，則LD0輸出會(huì)產(chǎn)生震蕩，使得系統(tǒng)無(wú)法正常工作。
[0004] LD0頻率補(bǔ)償?shù)姆绞蕉喾N多樣，然而其中較簡(jiǎn)單的補(bǔ)償方式在現(xiàn)行低功耗低成本 的系統(tǒng)要求下已經(jīng)很難產(chǎn)生明顯效果;而一些補(bǔ)償方式電路過(guò)于復(fù)雜，并且針對(duì)不同LD0結(jié) 構(gòu)適用性較弱，使得設(shè)計(jì)時(shí)間大大增加，也提高了開(kāi)發(fā)成本。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是:為克服上述問(wèn)題，提供一種更簡(jiǎn)單直觀，易用且低成 本的改進(jìn)LD0頻率的補(bǔ)償電路及其方法。
[0006] 本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是：
[0007] 一種改進(jìn)LD0頻率的補(bǔ)償電路，包括連接于調(diào)整管MP的補(bǔ)償電路，所述補(bǔ)償電路包 括增益放大器Ac、片上補(bǔ)償電容Cc、分壓電阻R1和R2;
[0008] 所述分壓電阻R1的一端連接到所述調(diào)整管MP的一端，其另一端連接到所述分壓電 阻R2的一端，所述分壓電阻R2的另一端接地；
[0009] 所述增益放大器Ac的輸入端連接LD0電路的電壓輸出節(jié)點(diǎn)Vout，其輸出端連接片 上補(bǔ)償電容Cc的一端，所述片上補(bǔ)償電容Cc另一端連接到LD0電路中增益放大器A1的反饋 節(jié)點(diǎn)Vfb，并且所述片上補(bǔ)償電容Cc并聯(lián)在所述分壓電阻R1的兩端。
[0010]優(yōu)選地，所述調(diào)整管MP和電壓輸出節(jié)點(diǎn)Vout之間還連接有負(fù)載電容CLoad。
[0011] 優(yōu)選地，所述調(diào)整管MP和電壓輸出節(jié)點(diǎn)Vout之間還連接有輸出電阻RLoad。
[0012] -種采用以上所述補(bǔ)償電路的補(bǔ)償方法，包括以下步驟：
[0013] (1)計(jì)算補(bǔ)償電路的極點(diǎn)；
[0014] (2)計(jì)算補(bǔ)償電路的零點(diǎn)；
[0015] (3)將所述零點(diǎn)產(chǎn)生的相位抵消所述極點(diǎn)的相位，提高相位裕度和增益裕度，增加 系統(tǒng)穩(wěn)走性。
[0016] 優(yōu)選地，所述步驟(1)具體為： 計(jì)算出極點(diǎn)ω p。
[0017] 優(yōu)選地，所述步驟(2)具體為：
計(jì)算出零點(diǎn)ωζ。
[0018] 本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明通過(guò)在LD0輸出端進(jìn)行有源補(bǔ)償，對(duì)系統(tǒng)添加零點(diǎn)， 提高系統(tǒng)的相位裕度和增益裕度，增加系統(tǒng)的穩(wěn)定性;本發(fā)明可適用于低功耗LD0,大大減 小補(bǔ)償所需無(wú)源器件的值，以減小電路所占芯片面積。并且本發(fā)明不受輸出電容值和等效 ESR大小限制，使得頻率補(bǔ)償更為強(qiáng)健。
【附圖說(shuō)明】
[0019] 下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明。
[0020] 圖1是本發(fā)明所述改進(jìn)LD0頻率的補(bǔ)償電路一個(gè)實(shí)施例的電路圖；
[0021 ]圖2是本發(fā)明所述補(bǔ)償方法的流程圖；
[0022] 圖3是本發(fā)明所述補(bǔ)償方法的試驗(yàn)效果圖。
【具體實(shí)施方式】
[0023] 現(xiàn)在結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。這些附圖均為簡(jiǎn)化的示意圖，僅以 示意方式說(shuō)明本發(fā)明的基本結(jié)構(gòu)，因此其僅顯示與本發(fā)明有關(guān)的構(gòu)成。
[0024] 實(shí)施例1
[0025]如圖1所示的本發(fā)明所述一種改進(jìn)LD0頻率的補(bǔ)償電路，包括連接于調(diào)整管ΜΡ的補(bǔ) 償電路，所述調(diào)整管ΜΡ的一端與LD0電路的放大器Α1連接，另一端連接電源端Vdd，所述補(bǔ)償 電路包括增益放大器Ac、片上補(bǔ)償電容Cc、和分壓電阻R1和R2;
[0026] 所述分壓電阻R1的一端連接到所述調(diào)整管MP的一端，所述LD0電路的電壓輸出節(jié) 點(diǎn)Vout與電阻R1連接到所述調(diào)整管MP的同一個(gè)端，其另一端連接到所述分壓電阻R2的一 端，所述分壓電阻R2的另一端接地；
[0027]所述增益放大器Ac的輸入端連接LD0電路的電壓輸出節(jié)點(diǎn)Vout，其輸出端連接片 上補(bǔ)償電容Cc的一端，所述片上補(bǔ)償電容Cc另一端連接到LD0電路中增益放大器A1的反饋 節(jié)點(diǎn)Vfb，并且所述片上補(bǔ)償電容Cc并聯(lián)在所述分壓電阻R1的兩端，與圖1所示，所述補(bǔ)償電 容Cc連接到節(jié)點(diǎn)Vfb的連線與分壓電阻R1和R2之間的連接線相交，使得補(bǔ)償電容Cc并聯(lián)在 所述分壓電阻R1的兩側(cè)。
[0028] 本發(fā)明通過(guò)設(shè)置增益放大器Ac，本發(fā)明改進(jìn)之后LD0的Bode plot，如圖3所示，可 發(fā)現(xiàn)增益裕度從8dB提升至了 14dB，大大提高了 LD0系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
[0029] 由于補(bǔ)償電容Cc的值經(jīng)由放大器增加 Ac倍，因此Cc電容值的選取可變?yōu)樵鹊?/ Ac，有效地減小了電路的面積，可以將本補(bǔ)償電路用于更小的設(shè)備，滿足現(xiàn)在各種便攜式移 動(dòng)設(shè)備輕量化、小巧化的要求。
[0030] 優(yōu)選地，所述調(diào)整管MP和電壓輸出節(jié)點(diǎn)Vout之間還連接有負(fù)載電容CLoad，所述負(fù) 載電容CLoad優(yōu)選的通常在0. luF-10uF之間，但還可根據(jù)需要進(jìn)行選擇。
[0031] 優(yōu)選地，所述調(diào)整管MP和電壓輸出節(jié)點(diǎn)Vout之間還連接有輸出電阻RLoad。
[0032] 實(shí)施例2
[0033] -種采用以上所述補(bǔ)償電路的補(bǔ)償方法，如圖2所示，包括以下步驟：
[0034] (1)計(jì)算補(bǔ)償電路的極點(diǎn)，
[0035] (2)計(jì)算補(bǔ)償電路的零點(diǎn)
計(jì)算出零點(diǎn)ωζ;
[0036] (3)將所述零點(diǎn)產(chǎn)生的相位抵消所述極點(diǎn)的相位，提高相位裕度和增益裕度，增加 系統(tǒng)穩(wěn)走性。
[0037] 現(xiàn)有通過(guò)補(bǔ)償電容Cc形成了一對(duì)零極點(diǎn)，但是為了補(bǔ)償Hz級(jí)別的極點(diǎn)，補(bǔ)償電容 Cc必須使用高電容值，使得電路占用面積大大增加，提高了芯片的成本。
[0038]本發(fā)明在Cc之前添加正相放大器Ac，使得改進(jìn)后零點(diǎn)產(chǎn)生的位置變?yōu)椋?br>[0040] 極點(diǎn)位置保持不變。因此，零點(diǎn)和極點(diǎn)的距離增加，零點(diǎn)的有效性提高，系統(tǒng)的穩(wěn) 定性隨之提高。零極點(diǎn)距離增加的倍數(shù)為Ac，通常介于5-50之間。
[0041] 以上述依據(jù)本發(fā)明的理想實(shí)施例為啟示，通過(guò)上述的說(shuō)明內(nèi)容，相關(guān)工作人員完 全可以在不偏離本項(xiàng)發(fā)明技術(shù)思想的范圍內(nèi)，進(jìn)行多樣的變更以及修改。本項(xiàng)發(fā)明的技術(shù) 性范圍并不局限于說(shuō)明書上的內(nèi)容，必須要根據(jù)權(quán)利要求范圍來(lái)確定其技術(shù)性范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種改進(jìn)LDO頻率的補(bǔ)償電路，其特征在于，包括連接于調(diào)整管MP的補(bǔ)償電路，所述 補(bǔ)償電路包括增益放大器Ac、片上補(bǔ)償電容Cc、分壓電阻R1和R2; 所述分壓電阻R1的一端連接到所述調(diào)整管MP的一端，所述分壓電阻R1的另一端連接到 所述分壓電阻R2的一端，所述分壓電阻R2的另一端接地； 所述增益放大器Ac的輸入端連接LD0電路的電壓輸出節(jié)點(diǎn)Vout，其輸出端連接片上補(bǔ) 償電容Cc的一端，所述片上補(bǔ)償電容Cc另一端連接到LD0電路中增益放大器A1的反饋節(jié)點(diǎn) Vfb，并且所述片上補(bǔ)償電容Cc并聯(lián)在所述分壓電阻R1的兩端。2. 如權(quán)利要求1所述的補(bǔ)償電路，其特征在于，所述調(diào)整管MP和電壓輸出節(jié)點(diǎn)Vout之間 還連接有負(fù)載電容化oad。3. 如權(quán)利要求1或2所述的補(bǔ)償電路，其特征在于，所述調(diào)整管MP和電壓輸出節(jié)點(diǎn)Vout 之間還連接有輸出電阻化oad。4. 一種采用權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述補(bǔ)償電路的補(bǔ)償方法，其特征在于，包括W下步 驟： (1) 計(jì)算補(bǔ)償電路的極點(diǎn)； (2) 計(jì)算補(bǔ)償電路的零點(diǎn)； (3) 將所述零點(diǎn)產(chǎn)生的相位抵消所述極點(diǎn)的相位，提高相位裕度和增益裕度，增加系統(tǒng) 穩(wěn)定性。5. 如權(quán)利要求4所述的補(bǔ)償方法，其特征在于，所述步驟（1)具體為：通過(guò)公式十算出極點(diǎn)ωρ。6. 如權(quán)利要求4或5所述的補(bǔ)償方法，其特征在于，所述步驟（2)具體為：通過(guò)公式計(jì)算出零點(diǎn)ωζ。
【文檔編號(hào)】G05F1/56GK106094953SQ201610446622
【公開(kāi)日】2016年11月9日
【申請(qǐng)日】2016年6月20日
【發(fā)明人】楊佳威, 衛(wèi)夢(mèng)昭
【申請(qǐng)人】杭州暖芯迦電子科技有限公司