[發(fā)明專利]超低功耗線性穩(wěn)壓器驅(qū)動(dòng)電路

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210470453.1
• 申請(qǐng)日: 2012-11-19
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102981543A
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-03-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 程軍;王達(dá)之;李佳佳;孟慶達(dá)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西安三馀半導(dǎo)體有限公司
• 主分類號(hào): G05F1/56
• 分類號(hào): G05F1/56
• 代理公司: 陜西電子工業(yè)專利中心 61205
• 代理人: 王品華

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電子電路技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及超低功耗線形穩(wěn)壓器驅(qū)動(dòng)電路，可用于模擬集成電路。

技術(shù)背景

電子產(chǎn)品領(lǐng)域的焦點(diǎn)問(wèn)題之一是效率高。線性穩(wěn)壓器以其輸出噪聲低、成本低、靜態(tài)功耗低和輸出電壓穩(wěn)定而廣泛應(yīng)用。靜態(tài)功耗、輸出帶載能力以及瞬態(tài)響應(yīng)速度是衡量一款線性穩(wěn)壓器的主要指標(biāo)。如今，線性穩(wěn)壓器正朝著超低靜態(tài)功耗發(fā)展，在不采取任何措施的情況下，超低靜態(tài)功耗會(huì)不可避免的帶來(lái)較慢的轉(zhuǎn)換速率，這勢(shì)必限制了線性穩(wěn)壓器的瞬態(tài)響應(yīng)速度。在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，線性穩(wěn)壓器的輸出電流可能會(huì)從幾微安快速變化到上百毫安，瞬態(tài)響應(yīng)速度太慢會(huì)導(dǎo)致輸出電壓下沖或上沖幅度過(guò)大，對(duì)后端電路或芯片造成錯(cuò)誤重啟或由于供電電壓太大而損壞嚴(yán)重。

為提高線性穩(wěn)壓器的瞬態(tài)響應(yīng)速度，功率管柵極的驅(qū)動(dòng)電路就顯得尤為重要。現(xiàn)有的功率管柵極驅(qū)動(dòng)電路主要有以下兩種結(jié)構(gòu)：

圖1所示誤差放大器的輸出直接驅(qū)動(dòng)線性穩(wěn)壓器功率管柵極電路。誤差放大器的輸出端直接與功率管柵極相連，可將V_OUT的變化通過(guò)誤差放大器直接反應(yīng)到功率管的柵極，調(diào)節(jié)輸出電流大小，使V_OUT快速恢復(fù)穩(wěn)定值。但由于誤差放大器的輸出阻抗達(dá)到百兆級(jí)，而功率管的柵極寄生電容達(dá)到pF級(jí)，會(huì)在誤差放大器的輸出端產(chǎn)生一個(gè)低頻極點(diǎn)，并當(dāng)線性穩(wěn)壓器的輸出端接輕負(fù)載時(shí)，即R_L很大時(shí)，線性穩(wěn)壓器的輸出端會(huì)產(chǎn)生一個(gè)低頻極點(diǎn)，電路中的兩個(gè)低頻極點(diǎn)大大增加了環(huán)路補(bǔ)償困難。

圖2所示源跟隨器驅(qū)動(dòng)線性穩(wěn)壓器功率管柵極電路。源跟隨器的NMOS管M1的柵極與芯片內(nèi)部產(chǎn)生的電壓信號(hào)V_D相連，NMOS管M1的源極與NMOS管M2的漏極相連，NMOS管M2的柵極與芯片內(nèi)部產(chǎn)生的電壓偏置信號(hào)VBIAS相連，功率管P1的柵極與NMOS管M1的源極相連，功率管P1的漏極作為線性穩(wěn)壓器的輸出端，輸出電壓信號(hào)V_OUT，該電壓信號(hào)V_OUT經(jīng)分壓電阻R1和R2分壓后得到電壓反饋信號(hào)V_FB，該電壓反饋信號(hào)V_FB與芯片內(nèi)部產(chǎn)生的基準(zhǔn)電壓Vref經(jīng)芯片內(nèi)部的誤差放大器作用后得到穩(wěn)定的輸出電壓信號(hào)。當(dāng)V_OUT增大時(shí)，V_FB增大，誤差放大器的輸出電壓增大，功率管電流減小，V_OUT減小并恢復(fù)至穩(wěn)態(tài)值。此線性穩(wěn)壓器瞬態(tài)響應(yīng)速度由功率管柵極寄生電容的充放電速度決定。源跟隨器尾電流越大，柵極寄生電容的充放電速度越快，線性穩(wěn)壓器的瞬態(tài)響應(yīng)越好，靜態(tài)功耗越大。

上述兩種超低功耗線性穩(wěn)壓器驅(qū)動(dòng)電路，若采用誤差放大器的輸出直接驅(qū)動(dòng)功率管柵極電路，則造成環(huán)路補(bǔ)償困難；若采用源跟隨器驅(qū)動(dòng)功率管柵極電路，則提高瞬態(tài)響應(yīng)的同時(shí)增大了靜態(tài)功耗，縮短了線性穩(wěn)壓器的使用壽命。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種超低功耗線性穩(wěn)壓器驅(qū)動(dòng)電路，以在不增加額外靜態(tài)功耗的同時(shí)提高線性穩(wěn)壓器的瞬態(tài)響應(yīng)速度，進(jìn)而延長(zhǎng)線性穩(wěn)壓器的使用壽命。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明包括：源跟隨器電路1和尾電流源電路2；尾電流源電路2輸出尾電流信號(hào)，與源跟隨器電路1相連；源跟隨器電路1輸出電壓驅(qū)動(dòng)信號(hào)P_G，其特征在于：尾電流源電路（2）連接有采樣電路（3），用于輸出采樣負(fù)載電流信號(hào)Ic；

所述尾電流源電路2，由固定電流源21和動(dòng)態(tài)電流源22組成，該固定電流源21的輸入端G與芯片內(nèi)部提供的偏置電壓VBIAS相連，該固定電流源21的輸出端H作為尾電流源電路2的輸出端，與源跟隨器電路1相連；該動(dòng)態(tài)電流源22的輸入端E與采樣電路3輸入的采樣電流信號(hào)Ic相連，該動(dòng)態(tài)電流源22的輸出端F與固定電流源21的輸出端H相連，輸出尾電流信號(hào)；

上述線性穩(wěn)壓器驅(qū)動(dòng)電路的動(dòng)態(tài)電流源22，包括兩個(gè)NMOS管，即第四NMOS管M4和第五NMOS管M5；

所述第四NMOS管M4和第五NMOS管M5，其柵極相連構(gòu)成電流鏡結(jié)構(gòu)，并與第四NMOS管M4的漏極相連；其源極相連，并連接到地；

所述第四NMOS管M4的漏極作為輸入端E，并與采樣電路3輸入的采樣電流信號(hào)Ic相連；

所述第五NMOS管M5的漏極作為輸出端F連接到固定電流源21的輸出端H。

上述線性穩(wěn)壓器驅(qū)動(dòng)電路的采樣電路3，包括一個(gè)PMOS管、兩個(gè)NMOS管，即第三PMOS采樣管M3、第二NMOS管M2、第六NMOS管M6和一個(gè)反饋電阻R1；