[發明專利]一種基于電壓比較器的低功耗輕重負載轉換LDO電路

在審

• 申請號: 202211106326.3
• 申請日: 2022-09-11
• 公開（公告）號: CN115328255A
• 公開（公告）日: 2022-11-11
• 發明（設計）人: 陳志杰;彭宇軒;萬培元;李岸洲;劉穎達;王浩東;梁建燁
• 申請（專利權）人: 北京工業大學
• 主分類號: G05F1/56
• 分類號: G05F1/56
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司 11203
• 代理人: 王兆波

1.一種基于電壓比較器的低功耗輕重負載轉換LDO電路，其特征在于，由偏置電路、誤差放大器、緩沖器、比較器、反相器以及傳輸門開關組成，偏置電路為誤差放大器及比較器提供穩定的偏置電壓和偏置電流，誤差放大器和緩沖器相連，緩沖器和功率管M_P相接，并為M_P提供穩定的柵極電壓，從而形成負反饋，跟蹤器為負反饋環路結構做補償，調節LDO零極點位置，使環路相位裕度及增益裕度更加穩定；緩沖器還與控制M_PP重載時開啟的傳輸門開關相連，通過傳輸門開關，控制M_PP的開啟和關斷，而傳輸門的開關由電壓比較器決定，電壓比較器檢測輸出支路上的電流，當輸出電流超過一定值，即負載由輕載轉換為重載時，電壓比較器通過新增的支路檢測正端大于V_IN負端時，電壓比較器輸出高電平，即此工作狀態下V_H為高電平，V_L為低電平，從而控制功率管M_PP的傳輸門開關打開，M_PP支路開始工作，減輕M_P支路的負載，即實現從輕載到重載的轉換。

2.根據權利要求1所述的一種基于電壓比較器的低功耗輕重負載轉換LDO電路，其特征在于，LDO的整體工作順序為，誤差放大器先開始工作，并為緩沖器提供電壓，緩沖器驅動功率管柵極進行工作，當負載超過設定的值時，輕載與重載轉換電路開始工作。

3.根據權利要求1所述的一種基于電壓比較器的低功耗輕重負載轉換LDO電路，其特征在于，誤差放大器由PMOS和MNOS管組成，PMOS為M₃-M₈，其中M₃和M₄形成交叉耦合對，形成正反饋，為誤差放大器提供高增益，M₅和M₆控制M₁和M₂漏極電壓的大小，而M₁和M₂作為誤差放大器的差分輸入對，提供較大的跨導，放大交流小信號；M₁₁-M₁₇形成V_body電壓，M_Z和C_Z相連，并連在鏡像功率管的柵極，進行補償。

4.根據權利要求1所述的一種基于電壓比較器的低功耗輕重負載轉換LDO電路，其特征在于，輕載與重載轉換電路中，M₂₄和M₂₅構成傳輸門開關，M₂₈、M₂₇和R₁檢查負載電流，并為電壓比較器正端提供電壓與負端V_IN進行比較，從而為反相器V_L和V_H提供電壓，反相器由M₂₉-M₃₂組成，M₂₉和M₃₀柵極和漏極相連，M₃₁和M₃₂柵極和漏極相連，M₂₉和M₃₀的漏極與M₃₁和M₃₂的柵極相連，實現高低電平的轉換，進而控制傳輸門開關；柵極電流調節中，C_L和I_LOAD分別為負載電容與負載電流，M₁₉-M₃₁構成電流發生器，由M₁₉鏡像M₁₈的電流，進而提供I_B1和I_B2，并且功率管M_P、R₀和M₁₈作出輸出支路，提供穩定的輸出電壓。

5.根據權利要求1所述的一種基于電壓比較器的低功耗輕重負載轉換LDO電路，其特征在于，偏置發生器LCG設置的偏置電流最小值與其M_P最小的漏電流相對應。

6.根據權利要求1所述的一種基于電壓比較器的低功耗輕重負載轉換LDO電路，其特征在于，誤差放大器的偏置整流電路的大小取決于負載電流I_LOAD的大小，使用誤差放大器的輸出控制柵極電壓V_GATE的大小，以調節穩定電流的能力。