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1、(10)申请公布号 CN 103092241 A (43)申请公布日 2013.05.08 CN 103092241 A *CN103092241A* (21)申请号 201110329842.8 (22)申请日 2011.10.27 G05F 1/56(2006.01) (71)申请人 厦门立昂电子科技有限公司 地址 361000 福建省厦门市思明区前埔工业 园 55 号 515 室 (72)发明人 仝刚 常远山 张彦素 (54) 发明名称 一种混合补偿式高稳定性 LDO 芯片电路 (57) 摘要 本发明提供了一种混合补偿式高稳定性 LDO 芯片电路， 包括差分输入放大器 A1， 推挽缓冲放。
2、 大器 A2， 集成 PMOS 器件 P0， 电阻 Rc、 RF1、 RF2， 电 容 Cc、 CFF， 芯片输出电容 Cout， Cout 的等效串联 电阻 Resr， 芯片输出负载 Rload ； 其特征在于 ： A1 输出连接A2， Rc和Cc串联后跨接A2两端， A2输出 接 P0 栅极， P0 漏极为输出端 Vout， 接 RF1、 Cout、 Rload 的一端， RF1 与 RF2 串联接地， CFF 跨接在 RF1 两端， RF1 和 RF2 交点接到 A1 输入负端， Cout 与 Resr 串联接地， Rload 另一端接地。本发明综 合采用 ESR 补偿、 米勒补偿、 前。
3、馈电容补偿， 提高 了 LDO 系统的稳定性。 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 3 页 附图 3 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书3页 附图3页 (10)申请公布号 CN 103092241 A CN 103092241 A *CN103092241A* 1/1 页 2 1. 一种混合补偿式高稳定性 LDO 芯片电路， 其特征在于 ： 差分输入放大器 A1 的输出连 接推挽缓冲放大器 A2， 电阻 Rc 和电容 Cc 串联后跨接 A2 两端， A2 输出接 PMOS 器件 P0 的栅 极， P0 漏极为输出端 Vout，。
4、 接 RF1、 Cout、 Rload 的一端， RF1 与 RF2 串联接地， CFF 跨接在 RF1 两端， RF1 和 RF2 交点接到 A1 输入负端， Cout 与 Resr 串联接地， Rload 另一端接地。 2. 根据权利要求 1 所述的一种混合补偿式高稳定性 LDO 芯片电路， 其特征在于 ： 由 Rc 和 Cc 串联后跨接在推挽缓冲放大器 A2 两端构成的米勒补偿电路， 由 Cout 和 Resr 串联起 来接在 Vout 和 Gnd 之间构成的 ESR 补偿电路， 由 CFF 并联接在 RF1 两端后与 RF2 串联构成 的前馈补偿电路， 这三个补偿电路混合起来对电路进行。
5、稳定性补偿。 3.根据权利要求1所述的一种混合补偿式高稳定性LDO芯片电路， 其特征在于， 所述推 挽缓冲放大器 A2 包括 ： P5 和 N5 串联在电源 Vdd 和地 Gnd 之间， P5 和 N5 漏极连接点构成输 出端， P5 栅极和 P3 栅极接在一起构成输入端， N5 栅极接在 P4 和 N4 漏极的公共结点， 该结 点也接和 N6 栅极接在一起， N6 漏极和 N4 源极串联， N6 源极接地， N4 栅极和 N3 栅极接在一 起同时接到 P3 和 N3 漏极的公共结点， N3 源极接地。 权 利 要 求 书 CN 103092241 A 2 1/3 页 3 一种混合补偿式高稳定。
6、性 LDO 芯片电路 技术领域 0001 本发明涉及一种 LDO 芯片电路， 特别涉及一种混合采用多种补偿技术的高稳定性 LDO 芯片电路， 属于集成电路技术领域。 背景技术 0002 低压差线性稳压源， 简称 LDO， 是稳压源的一种， 但是相对于普通线性稳压源具有 压差低， 转换效率高的特点， 在便携电子产品供电领域有广泛的应用前景。 0003 LDO 目前存在的关键技术问题就是环路稳定性的问题， 由于 LDO 电路采用 PMOS 做 输出调整管， 增加一级共源反相放大， 有着较高的输出阻抗， 使得输出极点的位置会随着负 载变化， 电路稳定性不高， 并且 LDO 是一个闭环系统， 稳定性不。
7、高会直接导致输出电压振荡 而不能使用， 因此迫切需要对 LDO 进行严格的频率补偿来满足其环路稳定性要求。目前国 内外对 LDO 环路稳定性的补偿都比较单一， 而混合采用多种补偿方式的 LDO 则能够很好的 满足频率稳定性要求。 发明内容 0004 为解决上述问题， 本发明目的在于提供一种混合补偿式高稳定性 LDO 芯片电路。 0005 为实现上述目的， 本发明提供技术方案如下 ： 包括差分输入放大器 A1， 推挽缓冲 放大器 A2， 集成 PMOS 器件 P0， 电阻 Rc、 RF1、 RF2， 电容 Cc、 CFF， 芯片输出电容 Cout， Cout 的 等效串联电阻 Resr， 芯片输。
8、出负载 Rload ； 其特征在于 ： 差分输入放大器 A1 的输出连接推 挽缓冲放大器 A2， 电阻 Rc 和电容 Cc 串联后跨接 A2 两端， A2 输出接 P0 栅极， P0 漏极为输 出端 Vout， 接 RF1、 Cout、 Rload 的一端， RF1 与 RF2 串联接地， CFF 跨接在 RF1 两端， RF1 和 RF2 交点接到 A1 输入负端， Cout 与 Resr 串联接地， Rload 另一端接地。 0006 由 Rc 和 Cc 串联后跨接在推挽缓冲放大器 A2 两端构成的米勒补偿电路， 由 Cout 和 Resr 串联起来接在 Vout 和 Gnd 之间构成的 。
9、ESR 补偿电路， 由 CFF 并联接在 RF1 两端后 与 RF2 串联构成的前馈补偿电路， 这三个补偿电路混合起来对电路进行稳定性补偿。 0007 所述的推挽缓冲放大器 A2 包括 ： P5 和 N5 串联在电源 Vdd 和地 Gnd 之间， P5 和 N5 漏极连接点构成输出端， P5 栅极和 P3 栅极接在一起构成输入端， N5 栅极接在 P4 和 N4 漏极 的公共结点， 该结点也接和 N6 栅极接在一起， N6 漏极和 N4 源极串联， N6 源极接地， N4 栅极 和 N3 栅极接在一起同时接到 P3 和 N3 漏极的公共结点， N3 源极接地。 0008 与传统 LDO 相比，。
10、 本发明具有如下有益效果 ： 采用米勒补偿、 前馈补偿和 ESR 补偿 的三种混合补偿方法能够使LDO最大程度上达到系统稳定性， 传统LDO为达到系统稳定， 输 出电容 Cout 必须采用大于 1uF 的大体积电解电容， 通常为 1uF、 2.2uF、 10uF， 而本发明混合 补偿式高稳定性 LDO 芯片电路只需要 0.1uF 的贴片输出电容即可， 缩小了 LDO 面积， 降低了 成本。 附图说明 说 明 书 CN 103092241 A 3 2/3 页 4 0009 图 1 是一种混合补偿式高稳定性 LDO 芯片结构图。 0010 图 2 是一种混合补偿式高稳定性 LDO 芯片电路图。 0。
11、011 图 3 是带 ESR 的输出阻抗等效电路。 0012 图 4 是带调零电阻的两级运放结构图。 0013 图 5 是带前馈补偿电容的电阻反馈网络。 具体实施方式 0014 请参阅说明书附图1所示， 本发明是一种混合补偿式高稳定性LDO芯片电路， 包括 差分输入放大器A1， 推挽缓冲放大器A2， 集成PMOS器件P0， 电阻Rc、 RF1、 RF2， 电容Cc、 CFF， 芯片输出电容 Cout， Cout 的等效串联电阻 Resr， 芯片输出负载 Rload。 0015 A1 输出连接 A2， Rc 和 Cc 串联后跨接 A2 两端， A2 输出接 P0 栅极， P0 漏极为输出 端 V。
12、out， 接 RF1、 Cout、 Rload 的一端， RF1 与 RF2 串联接地， CFF 跨接在 RF1 两端， RF1 和 RF2 交点接到 A1 输入负端， Cout 与 Resr 串联接地， Rload 另一端接地。 0016 所述一种混合补偿式高稳定性 LDO 芯片电路的详细电路图见说明书附图 2 所示， 差分输出放大器 A1 包括 ： N1 栅极是 A1 的输入正端， N2 栅极是 A1 的输入负端， N1 和 N2 源 极相连公共结点接到 N0 漏极， N0 源极接地， N0 栅极接偏置 Bias 电压， N1 的漏极和 P1 漏极 相连， N2 漏极和 P2 漏极相连作为。
13、 A1 的输出端， P1 和 P2 的栅极连接并接到 N1 和 P1 漏极 的公共结点， P1 和 P2 的源极共同接电源 Vdd ； 推挽缓冲放大器 A2 包括 ： P5 和 N5 串联在电 源 Vdd 和地 Gnd 之间， P5 和 N5 漏极连接点构成输出端， P5 栅极和 P3 栅极接在一起构成输 入端， N5 栅极接在 P4 和 N4 漏极的公共结点， 该结点也接和 N6 栅极接在一起， N6 漏极和 N4 源极串联， N6 源极接地， N4 栅极和 N3 栅极接在一起同时接到 P3 和 N3 漏极的公共结点， N3 源极接地。 0017 所述 ESR 补偿电路的原理为 ： Cout。
14、 和自身等效串联电阻 Resr 串联起来接在 Vout 和 Gnd 之间构成 ESR 零点补偿电路。等效电路见附图 3 所示， 输出电阻 Rout 为负载电阻 Rload 和 P0 调整管在输出节点 Vout 处的等效电阻， 其输出传递函数如下 ： (1) 从公式 （1） 中可以看出， 输出阻抗的交流成分中除了含有负载极点外， 同时产生一个新 的 ESR 零点 1/COUT*RESR， ESR 零点频率在大于单位增益频率 UGF 时， 对相位裕度起不到补偿 作用 ； ESR 零点频率在小于 0.1UGF 时， 由于零点在补偿相位的同时还会增加带宽， 补偿作用 也不明显， 通过设定这个 ESR 。
15、零点在 0.1UGF 到 UGF 之间的频率范围， 会对环路的稳定性起 到补偿作用。 0018 所述米勒补偿电路的原理为 ： Rc 和 Cc 串联起来跨接在推挽缓冲放大器 A2 输入输 出端构成米勒补偿电路。等效电路见附图 4 所示， 在米勒补偿电路中， 通过控制调零电阻 Rc， 使右半平面的零点移动到左半平面， 从而对系统的相位进行补偿， 没有加调零电阻 Rc 时， 产生的右半平面零点的位置为 gm2/Cc， 带调零电阻后的右半平面零点位置如下公式 ： (2) 说 明 书 CN 103092241 A 4 3/3 页 5 从公式 （2） 可以看出， 当 Rc=1/gm2时， 产生的正零点消失。
16、， 若 Rc1/gm2时， 可以产生一个 负零点， 来抵消极点， 进而起到补偿相位的作用。 0019 所述前馈补偿电路的原理为 ： CFF 并联接在 RF1 两端后与 RF2 串联构成前馈补偿电路。等效电路见附图 5 所示， 前馈 补偿就是在输出信号和反馈信号之间跨接一个前馈电容 CFF， 产生零极对系统相位进行补 偿， 其零、 极点公式为 ： (3) (4) 从公式 （3） 、 公式 （4） 可以看出， 前馈补偿产生的零点总小于极点。获得净补偿的 相位是零点增加的相位与极点减小的相位之差。为了提高相位裕度， 零极对的最佳位置是 放在 UGF 处。当 RF1 远大于 RF2 时， 零极点相互远离， 可以获得最大的相位补偿 ； 当 RF1 减 小， 零极点相互接近， 相位补偿作用逐渐减小。 0020 以上的具体实施方式仅为本发明的较佳实施例， 并不用以限制本发明的保护范 围， 凡在本发明的技术思想及技术方案基础上所做的任何修改、 等同替换、 改进等， 均在本 发明的保护范围之内。 说 明 书 CN 103092241 A 5 1/3 页 6 图 1 说 明 书 附 图 CN 103092241 A 6 2/3 页 7 图 2 图 3 说 明 书 附 图 CN 103092241 A 7 3/3 页 8 图 4 图 5 说 明 书 附 图 CN 103092241 A 8 。