一種快速響應LDO環(huán)路設計

1 引 言

低壓差線(xiàn)性穩壓器LDO(Low Drop-Out regulator)在便攜式電子設備供電系統中有著(zhù)越來(lái)越廣泛的應用。本文根據LDO穩壓器的結構特點(diǎn)，設計一種快速響應通路，通過(guò)對高頻或快速變化的輸出電壓反饋，使誤差放大器輸出一個(gè)大的電壓響應。該電路具有響應速度快、穩定性好的特點(diǎn)，可廣泛應用于不同的低壓差線(xiàn)性穩壓器。

2 LDO工作原理

圖1是低壓差線(xiàn)性穩壓器的工作原理示意圖。

誤差放大器一端接基準電壓Vref，另一端聯(lián)接反饋回路，輸出端連接調整輸出管Mp。通過(guò)比較和放大基準電壓與反饋電壓的差值來(lái)控制調整管的柵極電壓，以此控制通過(guò)晶體管的電流，使電路達到一個(gè)穩定地輸出電壓。

3 誤差放大器和緩沖級設計

3.1 簡(jiǎn)介

圖2為電路原理圖。

圖2中Vref為基準電壓輸入；Vfb為采樣電壓反饋接人端；Vbh，Vbl分別為高低電平偏置；Vout為輸出電壓反饋。Vo接PMOS調整管柵極。誤差放大器比較采樣電壓Vfb和基準電壓Vref，從而改變輸出電壓Vo，控制調整管的輸出電流，實(shí)現電壓的穩定輸出。

M81，M82為差分對輸入管。M105，M106為電流鏡，作差分對管的負載。M88，M89為尾電流源，分別為差分對管提供偏置電流。R20為差分對管的差分交流電流提供流向地的途徑，即R20無(wú)共模電流流過(guò)，其中點(diǎn)為交流地。Q1，Q98，Q93，Q95，Q9構成電流緩沖器，為調整管柵電容提供大的充放電電流。同時(shí)也提高調整管柵極節點(diǎn)的極點(diǎn)頻率，即由1／(Roa×Cgs)提高到1／[(2／g)×Cgs]，Roa為誤差放大器輸出電阻，Cgs為調整管的柵極電容，g為Q98，Q9跨導。利用C4，C5兩個(gè)電容兩端電壓不能突變的性質(zhì)，使Q98，Q9的基極電壓的變化保持一致，使電路更加穩定。

對于直流或低頻Vout信號，M83～M86不會(huì )引起壓差放大器輸出信號的變化。但由于旁路電容C1使M83的源極高頻短路，對于Vout信號的快速變化，M83～M86將在壓差放大器的輸出端產(chǎn)生很大的非平衡交流電流，從而造成較大擺幅的輸出電壓變化。這大大提高了壓差放大器對高頻或快速變化的Vout信號的響應速度。