[发明专利]超低功耗线性稳压器驱动电路

说明书

技术领域

本发明属于电子电路技术领域，特别涉及超低功耗线形稳压器驱动电路，可用于模拟集成电路。

技术背景

电子产品领域的焦点问题之一是效率高。线性稳压器以其输出噪声低、成本低、静态功耗低和输出电压稳定而广泛应用。静态功耗、输出带载能力以及瞬态响应速度是衡量一款线性稳压器的主要指标。如今，线性稳压器正朝着超低静态功耗发展，在不采取任何措施的情况下，超低静态功耗会不可避免的带来较慢的转换速率，这势必限制了线性稳压器的瞬态响应速度。在实际应用过程中，线性稳压器的输出电流可能会从几微安快速变化到上百毫安，瞬态响应速度太慢会导致输出电压下冲或上冲幅度过大，对后端电路或芯片造成错误重启或由于供电电压太大而损坏严重。

为提高线性稳压器的瞬态响应速度，功率管栅极的驱动电路就显得尤为重要。现有的功率管栅极驱动电路主要有以下两种结构：

图1所示误差放大器的输出直接驱动线性稳压器功率管栅极电路。误差放大器的输出端直接与功率管栅极相连，可将V_OUT的变化通过误差放大器直接反应到功率管的栅极，调节输出电流大小，使V_OUT快速恢复稳定值。但由于误差放大器的输出阻抗达到百兆级，而功率管的栅极寄生电容达到pF级，会在误差放大器的输出端产生一个低频极点，并当线性稳压器的输出端接轻负载时，即R_L很大时，线性稳压器的输出端会产生一个低频极点，电路中的两个低频极点大大增加了环路补偿困难。

图2所示源跟随器驱动线性稳压器功率管栅极电路。源跟随器的NMOS管M1的栅极与芯片内部产生的电压信号V_D相连，NMOS管M1的源极与NMOS管M2的漏极相连，NMOS管M2的栅极与芯片内部产生的电压偏置信号VBIAS相连，功率管P1的栅极与NMOS管M1的源极相连，功率管P1的漏极作为线性稳压器的输出端，输出电压信号V_OUT，该电压信号V_OUT经分压电阻R1和R2分压后得到电压反馈信号V_FB，该电压反馈信号V_FB与芯片内部产生的基准电压Vref经芯片内部的误差放大器作用后得到稳定的输出电压信号。当V_OUT增大时，V_FB增大，误差放大器的输出电压增大，功率管电流减小，V_OUT减小并恢复至稳态值。此线性稳压器瞬态响应速度由功率管栅极寄生电容的充放电速度决定。源跟随器尾电流越大，栅极寄生电容的充放电速度越快，线性稳压器的瞬态响应越好，静态功耗越大。

上述两种超低功耗线性稳压器驱动电路，若采用误差放大器的输出直接驱动功率管栅极电路，则造成环路补偿困难；若采用源跟随器驱动功率管栅极电路，则提高瞬态响应的同时增大了静态功耗，缩短了线性稳压器的使用寿命。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种超低功耗线性稳压器驱动电路，以在不增加额外静态功耗的同时提高线性稳压器的瞬态响应速度，进而延长线性稳压器的使用寿命。

为实现上述目的，本发明包括：源跟随器电路1和尾电流源电路2；尾电流源电路2输出尾电流信号，与源跟随器电路1相连；源跟随器电路1输出电压驱动信号P_G，其特征在于：尾电流源电路（2）连接有采样电路（3），用于输出采样负载电流信号Ic；

所述尾电流源电路2，由固定电流源21和动态电流源22组成，该固定电流源21的输入端G与芯片内部提供的偏置电压VBIAS相连，该固定电流源21的输出端H作为尾电流源电路2的输出端，与源跟随器电路1相连；该动态电流源22的输入端E与采样电路3输入的采样电流信号Ic相连，该动态电流源22的输出端F与固定电流源21的输出端H相连，输出尾电流信号；

上述线性稳压器驱动电路的动态电流源22，包括两个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，其栅极相连构成电流镜结构，并与第四NMOS管M4的漏极相连；其源极相连，并连接到地；

所述第四NMOS管M4的漏极作为输入端E，并与采样电路3输入的采样电流信号Ic相连；

所述第五NMOS管M5的漏极作为输出端F连接到固定电流源21的输出端H。

上述线性稳压器驱动电路的采样电路3，包括一个PMOS管、两个NMOS管，即第三PMOS采样管M3、第二NMOS管M2、第六NMOS管M6和一个反馈电阻R1；