1.一种快速瞬态响应低压差线性稳压器,其特征在于,包括:
一带隙基准源:包括偏置电路,运算放大器电路和带隙基准核心电路;所述偏置电路提供整个带隙基准源的工作电流;运算放大器电路使带隙基准核心电路两输入端电位相等;
带隙基准核心电路用于输出所需要的基准电压;其中偏置电路分别与运算放大器电路和带隙基准核心电路相连,运算放大器电路和带隙基准核心电路也相连;
一误差基准核心放大器:不需要外加任何补偿电容,在负载电流发生变化时能够为系统电路提供所需要的稳定输出电压Vout;
一调整管Mp:用于在负载电流发生变化时改变驱动电压来满足驱动负载电流的要求,以保证所需要的输出电压Vout
一负载电阻RL:该负载电阻的变化为外部电路提供所需要的负载电流;
其中,带隙基准源的输出与误差基准核心放大器正向输入端相连,误差基准核心放大器的输出连接到调整管Mp,调整管Mp与负载电阻连接,瞬态响应增强电路在误差基准核心放大器与调整管Mp之间;
所述误差基准核心放大器包括PMOS管M7,PMOS管M7源端连接电源,栅端外接偏置控制电压Vb,漏端和NMOS管M1的漏端相连;NMOS管M5栅端与M7漏端相连,源端接地,漏端与M1源端相连;NMOS管M1栅端接基准电压VREF,源端与M5漏端相连,漏端与M7漏端相连;PMOS管M8源端连接电源,栅端外接偏置控制电压Vb,漏端和NMOS管M4的漏端相连;NMOS管M6栅端与M8漏端相连,源端接地,漏端与M4源端相连;NMOS管M4栅端接输出电压Vout源端与M6漏端相连,漏端接M8漏端;NMOS管M2栅端与M1栅端相连,漏端与PMOS管M9的漏端相连,源端和M6漏端相连;PMOS管M9源端接电源,栅端和漏端相连后与M2漏端相连;PMOS管M11源端接电源,漏端和NMOS管M13漏端相连,栅端接M9栅端;NMOS管M13源端接地,漏端与栅端相连后接M11漏端;
NMOS管M14栅端与M13栅端相连,源端接地,漏端与NMOS管Mn源端相连;NMOS管M3栅端与M4栅端相连,漏端与PMOS管M10的漏端相连,源端和M5漏端相连;PMOS管M10源端接电源,栅端和漏端相连后与M3漏端相连;PMOS管M12源端接电源,漏端和NMOS管Mn漏端相连,栅端接M10栅端;其中误差基准核心放大器输出为NMOS管Mn的漏端电压VMP,NMOS管Mn的栅端接电压VMN,PMOS管M12栅端电压输出为Vp,NMOS管M14栅端电压输出为Vn;
在线性稳压器电路处于平衡状态时,误差基准核心放大器中NMOS管M1-M4中的电流全都相等,它们通过PMOS管M7和M8控制;PMOS管M9、M11和NMOS管M13作为电流复制管,将M2中的电流按比例复制到NMOS管M14中;同理,PMOS管M10作为电流复制管,将M3中的电流按比例复制到PMOS管M12中,NMOS管M14和PMOS管M12中电流大小相等时会产生静态电流在NMOS管Mn的漏端产生一个电位驱动调整管Mp,为系统电路提供所需要的输出电压Vout;NMOS管Mn在这里会分担一部分电压,在稳定状态时其过驱动电压是个恒定值,所以M4漏端电压恒定,降低瞬态响应的时间;当负载电流发生变化时输出电压Vout会有改变,此时,若输出电压Vout升高,那么M3中的电流变大,M2中的电流变小,导致M12中的电流比M14中的电流大,为了达到平衡状态,VMP电位升高,从而导致调整管Mp中的驱动电压变小,电流变小,输出电压Vout恢复到所需要的状态;如果输出电压Vout降低,那么M3中的电流变小,M2中的电流变大,导致M12中的电流比M14中的电流小,电路为了达到平衡状态,VMP电位降低,从而导致调整管Mp中的驱动电压变大,电流变大,输出电压Vout恢复到所需要的状态;在上述误差基准核心放大器中,只会在M12漏端产生一个极点,故而不需要外加任何补偿电容就可以达到所需要的稳定性要求,产生必要的相位裕度。
2.根据权利要求1所述的一种快速瞬态响应低压差线性稳压器,其特征在于,调整管Mp的栅端接NMOS管Mn的漏端,也即VMP,源端接电源,漏端接负载电阻RL;其中,漏端电位为输出电压Vout。
3.根据权利要求1所述的一种快速瞬态响应低压差线性稳压器,其特征在于,负载电阻RL一端与调整管Mp的漏端相连,另一端接地。
4.根据权利要求3所述的一种快速瞬态响应低压差线性稳压器,其特征在于,偏置电路的连接方式如下:PMOS管M19源端接电源,栅端与PMOS管M50漏端相连,漏端与PMOS管M31源端相连;PMOS管M31源端接M19漏端,漏端接NMOS管M32漏端,栅端接电路保护控制电压PD;
NMOS管M32漏端接M31漏端,源端接地,栅端接电路保护控制电压PD;NMOS管M33源端接地,漏端与NMOS管M34栅端相连,栅端与NMOS管M38栅端相连;NMOS管M34源端接地,漏端与PMOS管M35漏端相连,栅端接电阻R1一端,电阻R1另一端与PMOS管M35栅端相连;PMOS管M35源端接电源,漏端与M34漏端相连,栅端接M31漏端;NMOS管M36源端接地,栅端接电路保护控制电压PD,漏端接PMOS管M39漏端;PMOS管M37源端接电源,漏端与NMOS管M38漏端相连,栅端接M35漏端;NMOS管M38源端接地,漏端与栅端相连后接到M37漏端;PMOS管M39源端接电源,栅端与M35漏端相连,漏端接NMOS管M40漏端;NMOS管M40源端接地,漏端和栅端相连后与M39漏端相连。
5.根据权利要求权利要求4所述的一种快速瞬态响应低压差线性稳压器,其特征在于,运算放大器电路的连接方式如下:NMOS管M41栅端与M40栅端相连,漏端与PMOS管M49漏端相连,源端和NMOS管M42漏端相连;NMOS管M42源端接地,漏端和M41源端相连,栅端接M38栅端;
NMOS管M44栅端与M40栅端相连,漏端与PMOS管M43漏端相连,源端和NMOS管M45漏端相连;
NMOS管M45源端接地,漏端和M44源端相连,栅端接M38栅端;PMOS管M49源端接电源,栅端和漏端相连后与M41漏端相连;PMOS管M43源端接电源,栅端和M49栅端相连,漏端与M44漏端相连;PMOS管M46源端接电源,栅端与M43漏端相连,漏端与PMOS管M47源端相连;PMOS管M47源端与M46漏端相连,漏端接M42漏端,栅端接电阻R3一端;PMOS管M48源端与M46漏端相连,漏端接M45漏端,栅端接电阻R4一端;
带隙基准核心电路的连接方式如下:三极管Q1集电极与基极相连后接地,发射极接电阻R2一端,电阻R2另一端与电阻R3相连,电阻R3另一端与电阻R5相连;三极管Q2集电极与基极相连后接地,发射极接电阻R4一端,电阻R4另一端与电阻R5相连,电阻R5另一端接PMOS管M50漏端;PMOS管M50源端接电源,栅端接M43漏端,漏端与电阻R5一端相连,电容C跨接在M50栅端和漏端之间。
6.根据权利要求1所述的一种快速瞬态响应低压差线性稳压器,其特征在于,还包括一个设置在误差基准核心放大器与调整管Mp之间用于增强瞬态响应的瞬态响应增强电路;
瞬态响应增强电路包括PMOS管M21,所述PMOS管M21源端接电源,栅端接误差基准核心放大器中PMOS管M12的栅端,也即电压Vp,漏端与NMOS管M22漏端相连;NMOS管M22源端接地,漏端与PMOS管M21漏端相连,栅端接误差基准核心放大器中NMOS管M14的栅端,也即电压Vn;
PMOS管M23源端接电源,栅端接误差基准核心放大器中PMOS管M12的栅端,也即电压Vp,漏端与NMOS管M24漏端相连;NMOS管M24源端接地,漏端与PMOS管M23漏端相连,栅端接误差基准核心放大器中NMOS管M14的栅端,也即电压Vn;PMOS管M25源端接电源,漏端与NMOS管M26的漏端相连,栅端接PMOS管M21的漏端;NMOS管M26源端接地,漏端与M25漏端相连,栅端与M25栅端相连;PMOS管M27源端接电源,漏端与NMOS管M28的漏端相连,栅端接PMOS管M23的漏端;
NMOS管M28源端接地,漏端与M27漏端相连,栅端与M27栅端相连;PMOS管Mep源端接电源,漏端与NMOS管Men的漏端相连,栅端接PMOS管M25的漏端;NMOS管Men源端接地,漏端与Mep漏端相连,栅端与M27漏端相连;其中,Mep和Men的漏端均与误差基准核心放大器中NMOS管Mn漏端相连,瞬态响应增强电路输出电压Vout即为VMP;
当瞬态响应增强电路处于平衡状态时,在PMOS管M21和NMOS管M22的电流支路上,M22处于强线性区,M21处于饱和区,此时M22漏端电位接近于低电压,通过PMOS管M25和NMOS管M26组成的反相器后其输出电压Vout为高电平,控制PMOS管Mep使其处于截止状态;同理,在PMOS管M23和NMOS管M24的电流支路上,M23处于强线性区,M24处于饱和区,此时M23漏端电位接近于电源,通过PMOS管M27和NMOS管M28组成的反相器后其输出电压Vout为低电平,控制NMOS管Men使其处于截止状态;当负载电流发生变化时,如果VOUT升高,那么M3中的电流变大,M2中的电流变小,导致控制电压Vp降低,Vn升高,此时PMOS管M21和M23中的电流大,NMOS管M22和M24中的电流小,所以M21和M23漏端电压升高,使M21进入线性区,M23仍然处于强线性区,通过反相器的作用后NMOS管Men截止关断,PMOS管Mep开启产生大电流给调整管Mp的栅电容Cgs进行充电,使其栅端控制电压VMP升高,调整管Mp中驱动电流减小使输出电压Vout降低回到所需要的输出状态;同理,如果VOUT降低,那么M3中的电流变小,M2中的电流变大,导致控制电压Vp升高,Vn降低,此时PMOS管M21和M23中的电流小,NMOS管M22和M24中的电流大,所以M21和M23漏端电压降低,使M24进入线性区,M22仍然处于强线性区,通过反相器的作用后PMOS管Mep截止关断,NMOS管Men开启产生大电流,调整管Mp通过栅电容Cgs进行放电,使其栅端控制电压VMP降低,调整管Mp中驱动电流增大使输出电压Vout升高回到所需要的输出状态;瞬态响应增强电路通过控制管Mep和Men对调整管Mp的充电放电作用来使调整管Mp快速恢复到稳定状态,从而达到增强瞬态响应的目的。