一種快速響應LDO環(huán)路設計

1 引 言

低壓差線性穩(wěn)壓器LDO(Low Drop-Out regulator)在便攜式電子設備供電系統中有著越來越廣泛的應用。本文根據LDO穩(wěn)壓器的結構特點，設計一種快速響應通路，通過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大的電壓響應。該電路具有響應速度快、穩(wěn)定性好的特點，可廣泛應用于不同的低壓差線性穩(wěn)壓器。

2 LDO工作原理

圖1是低壓差線性穩(wěn)壓器的工作原理示意圖。

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

3 誤差放大器和緩沖級設計

3.1 簡介

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，實現電壓的穩(wěn)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無共模電流流過，其中點為交流地。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。同時也提高調整管柵極節(jié)點的極點頻率，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，C5兩個電容兩端電壓不能突變的性質，使Q98，Q9的基極電壓的變化保持一致，使電路更加穩(wěn)定。

對于直流或低頻Vout信號，M83～M86不會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。