[发明专利]具有输出和输入能力的低压差调节器

说明书

一种低压差调节器，包括输出电流支路(100)，在输出电流支路(100)中布置有第一输出驱动器(110)和第二输出驱动器(120)。输入放大器级(200)提供第一控制电流(I1)以控制第一和第二输出驱动器(110、120)的操作状态。当输入放大器级(200)的第一控制电流(I1)低于阈值电平时，电流生成器单元(300)提供第二控制电流(I2)以使第一输出驱动器(110)在第二操作状态中操作，并提供第三控制电流(I3)以使第二输出驱动器(120)在第二操作状态中操作。

技术领域

本公开涉及具有输出和输入能力(sourcing and sinking capabilities)的低压差调节器。

发明背景

低压差调节器(LDO)是一种即使在电源电压非常接近输出电压时也能调节输出电压的DC线性电压调节器。LDO在可用于向负载供电的输出节点处提供可调节的输出电压。LDO传统上是单向电源，即如果LDO例如替换电池，它们通常会输出电流。

在大多数情况下，由于稳定性问题，LDO的设计是一项具有挑战性的任务。它们本质上与必须将大电流输出到大负载电容器中的器件相关联。为了确保LDO的输出驱动器/晶体管所需的驱动能力，其栅极需要大振幅。这自然而然意味着存在(至少适度地)大阻抗节点。此外，输出晶体管栅极处的寄生很大。因此，有可能出现低频截止极点。

同时，由尽可能大以确保精确的经调节电压的电容器负载的LDO的输出节点非常适合调节回路中主导极点的作用。这意味着电路结构的总相位裕度预计会非常差。

很明显，确保LDO具有双向电流能力(即不仅具有通常的输出能力而且还具有输入能力)可能是相当复杂的。事实上，由于输入元件的大尺寸，将LDO的上拉器件处的驱动与LDO的下拉器件相关联的电路将不可避免地引入其他极点和其他大的寄生效应。

很明显，一旦LDO的输出支路由两个大器件的串联连接制成，保持它们的偏置电流处于控制之下是必须绝对强制地。即使在合理设计的构造中，任何偏移或不匹配都会使该值高得令人无法接受，这是因为LDO的关键特征是如果空载则消耗尽可能少的功率。

期望提供一种具有输出和输入能力的低压差调节器，其中，LDO在输出和输入操作模式中以及在空载状态中具有低功耗。

发明内容

一种具有输出和输入能力的低压差调节器，其中在权利要求1中规定，调节器消耗尽可能少的功率。

低压差调节器包括输出节点以提供经调节的输出电压。LDO还包括耦合到输出节点的输出电流支路，输出电流支路包括第一输出驱动器和第二输出驱动器。第一输出驱动器和第二输出驱动器配置为在第一和第二操作状态中操作。第一输出驱动器和第二输出驱动器的相应导电率在第一操作状态中比在第二操作状态中高。

LDO还包括具有输入放大器级，输入放大器级具有输入侧以施加输入信号并且具有输出侧以提供第一控制电流以控制第一输出驱动器和第二输出驱动器的操作状态。输入放大器级根据输入信号生成第一控制电流。LDO包括电流生成器单元，用于当输入放大器级的输出侧处的第一控制电流低于阈值电平时，提供第二控制电流以使第一输出驱动器在第二操作状态中操作，并提供第三控制电流以使第二输出驱动器在第二操作状态中操作。

仅具有输出能力的传统LDO的结构是双倍的，使得LDO的输出支路包括第一输出驱动器和另外的第二输出驱动器。LDO通过在输出电流支路中提供第一输出驱动器和第二输出驱动器具有输出和输入能力。根据在输出或输入操作模式中操作LDO，两个输出驱动器中只有一个在高导电状态中操作，而这两个输出驱动器中的另一个以低导电率或甚至以不导电的方式操作。这意味着LDO配置为完全AB类方法，与通常的LDO解决方案不同。