低静态电流线性调节器电路制造技术

本发明专利技术涉及低静态电流线性调节器电路。线性调节器电路包括被耦接于输入电压节点与输出电压节点之间的功率晶体管。该线性调节器的控制电路包括反馈网络，该反馈网络具有被耦接至该输出电压节点的输入端以及被配置为用于生成反馈电压的输出端。误差放大器接收参考电压和该反馈电压以生成误差信号。驱动器电路接收该误差信号并且具有被耦接以驱动该功率晶体管的控制端子的输出端。该驱动器电路的第一电源端子被耦接至第一电源节点，并且该驱动器电路的第二电源端子被耦接至该输出电压节点。用于操作该驱动器电路的偏置电流被相应地直接拉至该输出电压节点以支持该调节器电路的低静态电流操作。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及线性调节器电路，并且具体地涉及带有低静态电流消耗特性的线性调节器电路。
技术介绍
在本领域中需要一种可以在节约驱动器电路的电流的同时保持载荷能力的改进的线性调节器电路。将优选的是，无论需要多少输出电流，线性调节器电路都以减小的电流消耗来操作。
技术实现思路
在实施例中，被配置为用于控制被耦接于输入电压节点与输出电压节点之间的功率晶体管的线性调节器控制电路包括：反馈网络，该反馈网络具有被耦接至该输出电压节点的输入端以及被配置为用于生成反馈电压的输出端；误差放大器，该误差放大器具有被配置为用于接收参考电压的第一输入端以及被配置为用于接收该反馈电压的第二输入端；以及驱动器电路，该驱动器电路具有被耦接至该误差放大器的输出端的输入端以及被耦接以驱动该功率晶体管的控制端子的输出端，该驱动器电路具有被耦接至第一电源节点的第一电源端子以及被耦接至该输出电压节点的第二电源端子。在实施例中，被配置为用于控制被耦接于输入电压节点与输出电压节点之间的功率晶体管的线性调节器控制电路包括：反馈网络，该反馈网络具有被耦接至该输出电压节点的输入端以及被配置为用于生成反馈电压的输出端；误差放大器，该误差放大器具有被配置为用于接收参考电压的第一输入端以及被配置为用于接收该反馈电压的第二输入端；以及驱动器电路，该驱动器电路具有被耦接至该误差放大器的输出端的输入端以及被耦接以驱动该功率晶体管的控制端子的输出端，该驱动器电路包括被耦接于第一电源端子与第二电源端子之间的放大器电路；其中，该驱动器电路的所述第二电源端子被直接连接至该输出电压节点。在实施例中，被配置为用于控制被耦接于输入电压节点与输出电压节点之间的功率晶体管的线性调节器控制电路包括：反馈网络，该反馈网络被耦接于该输出电压节点与接地电源节点之间并且具有被配置为用于生成反馈电压的输出端；误差放大器，该误差放大器具有被配置为用于接收参考电压的第一输入端以及被配置为用于接收该反馈电压的第二输入端，所述误差放大器具有被直接连接至正电源节点的第一电源端子以及被直接连接至该接地电源节点的第二电源端子；以及驱动器电路，该驱动器电路具有被耦接至该误差放大器的输出端的输入端以及被耦接以驱动该功率晶体管的控制端子的输出端，该驱动器电路具有被直接连接至该正电源节点的第一电源端子以及被直接连接至该输出电压节点的第二电源端子。附图说明为了更好地理解实施例，现在将仅以示例方式参考附图，在附图中：图1是线性调节器电路的实施例的电路图；图2是带有减小的静态电流消耗的线性调节器电路的实施例的电路图；以及图3是图2的线性调节器电路的晶体管级别电路图。具体实施方式参照图1，图1示出了线性调节器电路10。电路10包括功率晶体管12，该功率晶体管具有被耦接至电压输入节点(V输入)的第一导电端子以及被耦接至电压输出节点(V输出)的第二导电端子。功率晶体管12通常包括n沟道MOSFET器件，从而使得该第一导电端子是漏极节点并且该第二导电端子是源极节点。功率晶体管12的控制端子(例如，该n沟道MOSFET器件的栅极节点)由驱动器电路14的输出端以电压(V栅极)驱动。驱动器电路14具有被连接至正电源节点(V电源)的正电源端子以及被连接至接地电源节点(GND)的负电源端子。在一种实现方式中，电源电压和输入电压可以是相同的电压。驱动器电路14的输入端被耦接至误差放大器电路16的输出端，该误差放大器电路生成误差信号Vc。例如，误差放大器电路16可包括运算跨导放大器(OTA)，该运算跨导放大器具有被耦接以接收参考电压(Vref)的非反相输入端以及被耦接以接收反馈电压(Vfb)的反相输入端。误差放大器电路16具有被连接至该正电源节点(V电源)的正电源端子以及被连接至该接地电源节点(GND)的负电源端子。反馈电路网络18被耦接于该输出节点V输出与放大器电路16的第二输入端之间以提供该反馈电压Vfb。例如，反馈电路网络18可包括电阻分压器电路，该电阻分压器电路由被连接于该输出节点V输出与该接地电源节点(GND)之间的串联连接的电阻器R1和R2形成。电阻器分压器电路的抽头节点生成了该反馈信号Vfb并且被耦接至误差放大器电路16的反相输入端。补偿网络20被耦接于驱动器电路14的输入端与该接地电源节点(GND)之间以对反馈回路的稳定性进行补偿。例如，补偿网络20可以包括电阻器R3与电容器Cc的串联连接。用于误差放大器电路16的OTA提供了调节器的第一级，该第一级起到放大Vref与Vfb之间的误差电压差的作用。经放大的误差信号Vc被输入到驱动器电路14。驱动器电路14响应于该误差信号Vc而以电压V栅极驱动功率晶体管12的控制端子。在线性调节器电路10的正常操作期间，从电源(V电源和V输入)传送的总电流由电流I1+I2+I3给出(其中，电流I1是误差放大器电路16的偏置电流，电路I2是驱动器电路14的偏置电流，并且电路I3是流过功率晶体管12的电流)。灌到地(GND)的总电流由电流I1+I2+I5给出(其中，电流I5是流过反馈网络18到地的电流)。传送至负载的电流是电流I4，其中，I3＝I4+I5。电流I1是由OTA的操作消耗的相对小电流。然而，电流I2比电流I1要相对大得多，因为驱动器电路14需要驱动功率晶体管12的控制端子(栅电容)。线性调节器10的静态电流由电流I1+I2+I5给出。当没有对负载的要求时，电流I4为零。从而，线性调节器电路的维持电流也由电流I1+I2+I5给出。线性调节器电路10是被广泛地用于需要良好的瞬态响应和低噪声的应用中的电源系统。线性调节器电路10的一个缺点是功率效率。在功率晶体管器件上有显著的功率损耗。为了最小化这种浪费，驱动器电路14必须是强大的以便使用输入电压V输入与输出电压V输出之间的低压差来操作功率晶体管。另外，强大的驱动器电路14的使用支持对带有良好载荷能力(如，例如，高输出电流、良好的瞬态响应、良好的电源抑制比(PSRR))的线性调节器进行操作。然而，强大驱动器电路的提供以大电流消耗(更具体地，操作驱动器电路14所需的来自偏置电流I2的电流消耗)为代价。虽然图1中示出了n沟道功率MOSFET器件，将理解的是，线性调节器电路10可以而是使用p沟道功率MOSFET器件。当输出电流需求较大时选择n沟道器件，因为n沟道器件在以较小的器件大小处理较大的电流上比p沟道器件更有效。此外，n沟道功率MOSFET器件将通常提供较好的瞬态响应。然而，通过使用n沟道功率MOSFET器件，需要强大的驱动器电路14以便实现令人满意的瞬态响应和操作稳定性。对这种驱动器电路14的操作令人不快地需要大静态工作电流。如果线性调节器电路架构可以而是支持高度减小的静态工作电流，则将是有利的。如果当负载要求低时线性调节器电路架构提供低功率维持行为，则将是额外有利的。现在参照图2，图2示出了带有减小的静态电流消耗的线性调节器电路100的实施例。电路100包括功率晶体管112，该功率晶体管具有被耦接至电压输入节点(V输入)的第一导电端子以及被耦接至输出电压节点(V输出)的第二导电端子。功率晶体管112通常包括n沟道MOSFET器件，从而使得该第一导电端子是漏极节点并且该第二导电端子是源极本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种被配置为用于控制被耦接于输入电压节点与输出电压节点之间的功率晶体管的线性调节器控制电路，所述线性调节器电路包括：反馈网络，所述反馈网络具有被耦接至所述输出电压节点的输入端以及被配置为用于生成反馈电压的输出端；误差放大器，所述误差放大器具有被配置为用于接收参考电压的第一输入端以及被配置为用于接收所述反馈电压的第二输入端；以及驱动器电路，所述驱动器电路具有被耦接至所述误差放大器的输出端的输入端以及被耦接以驱动所述功率晶体管的控制端子的输出端，所述驱动器电路具有被耦接至第一电源节点的第一电源端子以及被耦接至所述输出电压节点的第二电源端子。

【技术特征摘要】
1.一种被配置为用于控制被耦接于输入电压节点与输出电压节点之间的功率晶体管的线性调节器控制电路，所述线性调节器电路包括：反馈网络，所述反馈网络具有被耦接至所述输出电压节点的输入端以及被配置为用于生成反馈电压的输出端；误差放大器，所述误差放大器具有被配置为用于接收参考电压的第一输入端以及被配置为用于接收所述反馈电压的第二输入端；以及驱动器电路，所述驱动器电路具有被耦接至所述误差放大器的输出端的输入端以及被耦接以驱动所述功率晶体管的控制端子的输出端，所述驱动器电路具有被耦接至第一电源节点的第一电源端子以及被耦接至所述输出电压节点的第二电源端子。2.如权利要求1所述的线性调节器控制电路，其中，所述反馈网络被耦接于所述输出电压节点与第二电源节点之间。3.如权利要求1所述的线性调节器控制电路，其中，所述误差放大器具有被耦接至所述第一电源节点的第一电源端子以及被耦接至第二电源节点的第二电源端子。4.如权利要求3所述的线性调节器控制电路，其中，所述第一电源节点是正电源节点并且所述第二电源节点是接地电源节点。5.如权利要求1所述的线性调节器控制电路，其中，所述驱动器电路包括：缓冲放大器电路，所述缓冲放大器电路具有在公共节点处被连接至尾电流源的差分输入晶体管对；其中，所述差分输入晶体管对被耦接至所述第一电源端子；并且其中，所述尾电流源被耦接至所述第二电源端子。6.如权利要求1所述的线性调节器控制电路，其中，所述驱动器电路包括：源极跟随器晶体管；以及偏置电流晶体管；其中，所述源极跟随器晶体管和偏置电流晶体管被串联耦接于所述第一电源端子与所述第二电源端子之间。7.如权利要求1所述的线性调节器控制电路，其中，所述驱动器电路响应于被从所述第一电源节点拉至所述第一电源端子的偏置电流而操作，所述偏置电流在所述第二电源端子处从所述驱动器电路输出并且被施加至所述输出电压节点。8.如权利要求1所述的线性调节器控制电路，其中，所述驱动器电路在所述第二电源端子处的偏置电流被施加至所述输出电压节点。9.一种被配置为用于控制被耦接于输入电压节点与输出电压节点之间的功率晶体管的线性调节器控制电路，所述线性调节器电路包括：反馈网络，所述反馈网络具有被耦接至所述输出电压节点的输入端以及被配置为用于生成反馈电压的输出端；误差放大器，所述误差放大器具有被配置为用于接收参考电压的第一输入端以及被配置为用于接收所述反馈电压的第二输入端；以及驱动器电路，所述驱动器电路具有被耦接至所述误差放大器的输出端的输入端以及被耦接以驱动所述功率晶体管的控制端子的输出端，所述驱动器电路包括被耦接于第一电源端子与第二电源端子...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔正昊，蒋明，
申请(专利权)人：意法半导体中国投资有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31