线性稳压器及电源装置的制作方法

本发明涉及电源，具体涉及一种线性稳压器及电源装置。

背景技术：

1、低压差线性稳压器(low dropout regulator，ldo)简称线性稳压器，通过它可以将不稳定的输入电压转换为可调节的直流输出电压，以便于作为其它系统的供电电源。

2、线性稳压器具有电路结构简单、占用芯片面积小和噪声低等优点，已成为电源管理芯片中的重要组成部分。线性稳压器能够为模数转换电路和射频电路等噪声敏感电路提供高精度、低噪声的电源，被广泛应用于片上系统芯片中。

3、当负载电流快速变化时，需要线性稳压器对此做出相应的调整，然而ldo自身的环路调整较慢，所以会导致输出电压出现较大的过冲或负冲，因此需要在线性稳压器中额外加入快速有效的调整电路，以减小输出过冲或负冲的幅度。

4、图1示出了根据现有技术的线性稳压器的电路示意图。如图1所示，线性稳压器100包括功率管mpwr、误差放大器110、比较器电路120和电阻分压网络。功率管mpwr用于根据电源端提供的输入电压vin向后级负载提供输出电压vout，以驱动芯片外的负载电阻rl和负载电容cl。电阻r1和r2组成的电阻分压网络对输出电压vout进行采样和分压之后得到反馈电压vfb，误差放大器110用于将反馈电压vfb与参考电压vref0进行比较，根据二者之间的误差信号产生栅极驱动信号gate，以调整功率管mpwr的导通程度，从而稳定输出电压vout。比较器电路120用于将反馈电压vfb与基准电压vref1和vref2进行比较，根据比较结果产生控制信号ctrl，控制误差放大器110输出的栅极驱动信号gate，以对输出电压进行放电或充电，减小输出的过冲或负冲电压，提高瞬态响应的效率和效果。

5、图2示出了根据现有技术的线性稳压器在输出电压发生过冲和负冲时的电压示意图，图2中分别示出了输出电压vout和输出负载电流iout的波形示意图。其中，基准电压vref1大于基准电压vref2，当输出负载电流iout突然减小时，输出电压vout会被推高，即反馈电压vfb也会被相应地推高，当反馈电压vfb大于基准电压vref1时，比较器电路120产生控制信号ctrl，控制栅极驱动信号gate的上拉，减小功率管mpwr对输出的充电，快速抑制输出的过冲。同理，当输出负载电流iout突然增大时，输出电压vout会被拉低，即反馈电压vfb也会被相应地拉低，当反馈电压vfb小于基准电压vref2时，比较器电路120产生控制信号ctrl，控制栅极驱动信号gate的下拉，加大功率管mpwr对输出的充电，快速抑制输出的负冲电压。

6、现有的线性稳压器电路100存在以下缺点：输出电压vout的静态电位由外部和内部的电阻分压决定，即vout＝vref0×(r1+r2)/r2，所以当输出电压vout波动时只能采用δvfb来表征输出电压的波动幅度δvout，即δvfb＝δvout×r2/(r1+r2)，输出电压vout的变化幅度实际上被衰减了r1/(r1+r2)，导致对于固定的基准电压vref1和vref2，对应控制的输出电压的最大过冲或负冲幅度为δvout_max＝(vfb-vref)×(r1+r2)/r2，即控制幅度被放大了k＝(r1+r2)/r2倍，并且对于不同静态电位的vout对应的k值也不同，且输出电压vout的静态电位越高，k值越大。

7、因此，现有的线性稳压器电路存在输出电压过冲或负冲的幅度范围会受到输出电压的静态电位影响，无法提供稳定的抑制效果的问题。

8、因此，有必要提供改进的技术方案以克服现有技术中存在的以上技术问题。

技术实现思路

1、为了解决上述技术问题，本发明提供了一种线性稳压器及电源装置，输出的过冲或负冲的最大电压幅度不会受到输出端电压的影响，可以提供稳定的输出电压。

2、根据本发明实施例的一方面，提供了一种线性稳压器，包括：功率管，具有耦接于输入电压和输出电压之间的电流传导路径以及接收栅极驱动信号的控制端子；误差放大器，用于将所述输出电压的反馈电压与预设的参考电压进行比较，并根据比较结果产生所述栅极驱动信号；以及上冲和负冲抑制电路，用于根据所述输出电压的产生一基准电压，并将所述输出电压与所述基准电压进行比较，根据比较结果产生一控制所述栅极驱动信号的控制信号，以减小所述输出电压的过冲或负冲，其中，所述基准电压的电位与所述输出电压的静态电位相等。

3、可选的，所述输出电压的过冲或负冲的最大电压幅度等于所述输出电压与所述基准电压之间的电压差。

4、可选的，所述上冲和负冲抑制电路包括一滤波网络和比较器电路，其中，所述滤波网络的一端与所述输出电压耦接，另一端与所述比较器电路的一个输入端耦接，并在二者之间的公共节点提供所述基准电压，所述比较器电路的另一个输入端与所述输出电压耦接，输出端与所述误差放大器的输出端耦接，以提供所述控制信号。

5、可选的，所述滤波网络包括：第一电阻，其具有与所述输出电压耦接的第一端以及第二端；以及第一电容，其具有与所述第一电阻的第二端耦接的第一端，以及接地的第二端，其中所述第一电阻与所述第一电容之间的公共节点与所述比较器电路的一个输入端耦接。

6、可选的，所述线性稳压器还包括：电阻分压网络，用于对所述输出电压进行采样和分压以得到所述反馈电压。

7、可选的，所述电阻分压网络包括：耦接于所述输出电压的输出端和地之间的第二电阻和第三电阻，二者的中间节点用于提供所述反馈电压。

8、根据本发明实施例的另一方面，提供了一种电源装置，包括：上述的线性稳压器，所述线性稳压器用于将输入电压转换为稳定的输出电压。

9、本发明的有益效果是：上冲和负冲抑制电路根据输出电压的静态电位产生基准电压，并在输出电压动态变化时根据输出电压与基准电压的比较产生抑制输出过冲或负冲的控制信号，从而使得输出的过冲或负冲的最大幅度不会被衰减，且与输出电压的静态电位无关，不会随着输出电压的静态电位的变化而改变，电路稳定性更好。

10、应当说明的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本发明。

技术特征：

1.一种线性稳压器，包括：

2.根据权利要求1所述的线性稳压器，其中，所述输出电压的过冲或负冲的最大电压幅度等于所述输出电压与所述基准电压之间的电压差。

3.根据权利要求1所述的线性稳压器，其中，所述上冲和负冲抑制电路包括一滤波网络和比较器电路，

4.根据权利要求3所述的线性稳压器，其中，所述滤波网络包括：

5.根据权利要求1所述的线性稳压器，其中，还包括：

6.根据权利要求5所述的线性稳压器，其中，所述电阻分压网络包括：

7.一种电源装置，包括：

技术总结
本发明公开了一种线性稳压器和电源装置。该线性稳压器包括：功率管，具有耦接于输入电压和输出电压之间的电流传导路径以及接收栅极驱动信号的控制端子；误差放大器，用于将输出电压的反馈电压与预设的参考电压进行比较，并根据比较结果产生栅极驱动信号；以及上冲和负冲抑制电路，用于根据输出电压的产生一基准电压，并将输出电压与基准电压进行比较，根据比较结果产生一控制栅极驱动信号的控制信号，以减小输出电压的过冲或负冲，其中，基准电压的电位与输出电压的静态电位相等，从而使得输出的过冲或负冲的最大幅度不会被衰减，且与输出电压的静态电位无关，不会随着输出电压的静态电位的变化而改变，电路稳定性更好。

技术研发人员：张长洪
受保护的技术使用者：圣邦微电子（北京）股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12