一种自适应型超级源跟随电路及LDO稳压芯片制造技术

本发明专利技术公开了一种自适应型超级源跟随电路及LDO稳压芯片，自适应型超级源跟随电路包括第一级动态偏置电路和第二级动态偏置电路，第一级动态偏置电路包括电流源I1、电流源I2、MOS管M1、MOS管M2和MOS管M5，MOS管M5的源极和电流源I1的一端均与电源线VIN连接，第二级动态偏置电路、MOS管M5的栅极、MOS管M5的漏极、电流源I1的另一端和MOS管M2的漏极均与MOS管M1的源极连接，电流源I2的一端和MOS管M2的栅极均与MOS管M1的漏极连接。在本发明专利技术中，通过第一级动态偏置电路和第二级动态偏置电路实现了多级动态偏置，具备双路动态偏置功能，可大大降低电压缓冲器的静态电流，使LDO能够将低静态功耗与快速瞬态响应相结合，对于低功耗物联网应用有重大意义。网应用有重大意义。网应用有重大意义。

【技术实现步骤摘要】
一种自适应型超级源跟随电路及LDO稳压芯片


[0001]本专利技术涉及集成电路
，尤其涉及一种自适应型超级源跟随电路及LDO稳压芯片。

技术介绍

[0002]低压差线性稳压器(Low Dropout Regulator，LDO)是一种常用的电源管理电路，它的主要作用是将直流电源电压降到一个稳定的直流电压，从而为负载供电。如图1所示，传统LDO稳压器由一个误差放大器、功率管和电阻反馈网络组成。为了获得较大的环路增益，增益级的输出阻抗往往会比较大。而为了提高LDO的带载能力，则需要增大功率管的尺寸，带来较大的功率管栅极寄生电容。因此功率管栅极电容与增益级的高输出阻抗形成的极点频率较低，加上LDO稳压器的输出阻抗和片外电容构成的输出极点频率也往往比较低，两个较低的极点频率容易带来环路稳定性问题。即便在结果频率补偿实现环路稳定后，也会严重削弱LDO的环路带宽，从而减弱了LDO的负载瞬态响应能力。为了避免高阻抗节点与功率管栅极较大的寄生电容直接相连，即降低与功率管栅极相连的阻抗，常常采用电压缓冲器(Buffer)进行极点分割。如图9所示，通常将电压缓冲器放置在增益级的输出端和功率管的栅极之间。由于电压缓冲器具有输入电容小，输出阻抗低的特点，原来功率管栅极和误差放大器输出端共同形成的是一个低频极点，加入电压缓冲器(Buffer)后，被拆分成了两个相对高频的极点(分别是buffer输入电容与误差放大器输出阻抗形成的一个高频极点，buffer输出阻抗与功率管栅极电容形成的另一个高频极点)，起到了极点分隔的作用，可以增强环路的稳定性，并实现更宽的环路带宽，从而提升瞬态响应性能。
[0003]结构最简单的电压缓冲器为源极跟随器(Source Follower，SF)即一个共漏组态的晶体管，如图2所示，输入信号施加到栅极，输出信号从源端取出，它的输出阻抗约等于1/g
ma
，其大小高度依赖于偏置电流。为了实现低输出阻抗，通常需要较大的偏置电流。为了在不增加大的功率预算的情况下有效降低输出阻抗，提出了超级源极跟随器(Super Source Follower，SSF)，如图3所示，SSF的原理是在SF电路上增加Mb晶体管，Ma和Mb构成电压负反馈结构，因此可以降低输出阻抗，其值大约为1/(g
ma
g
mb
r
oa
)。SSF的改进版本是增强型超级源极跟随器(ESSF)，如图4所示，ESSF是通过增加额外的增益级来增强环路增益，因此输出阻抗可以进一步降低。然而，ESSF在轻负载条件下无法有效降低输出阻抗，并且由于引入了额外的增益级，其环路特性又对电路参数敏感，稳定性有时难以保证。因为LDO稳压芯片的输出电流往往会在比较宽的范围内变化，所以在大负载电流下输出极点的频率较高。为了满足大负载电流下的环路稳定性，功率晶体管栅极处的内部节点需要呈现更低阻抗。为此，缓冲器需要用足够的电流来偏置，这使得很难实现低功耗。

技术实现思路

[0004]为了克服现有技术的不足，本专利技术的目的之一在于提供一种自适应型超级源跟随电路，其能解决传统缓冲器难以同时实现低静态功耗与快速瞬态响应的问题。
[0005]本专利技术的目的之二在于提供一种LDO稳压芯片，其能解决现有的LDO稳压器芯片无法同时实现低静态功耗与快速瞬态响应的问题。
[0006]为了达到上述目的之一，本专利技术所采用的技术方案如下：
[0007]一种自适应型超级源跟随电路，包括第一级动态偏置电路和第二级动态偏置电路，所述第一级动态偏置电路包括电流源I1、电流源I2、MOS管M1、MOS管M2和MOS管M5，所述MOS管M5的源极和电流源I1的一端均与电源线VIN连接，所述第二级动态偏置电路、MOS管M5的栅极、MOS管M5的漏极、电流源I1的另一端和MOS管M2的漏极均与MOS管M1的源极连接，所述电流源I2的一端和MOS管M2的栅极均与MOS管M1的漏极连接，所述电流源I2的另一端和MOS管M2的源极均接地。
[0008]优选的，所述第二级动态偏置电路包括MOS管M6、MOS管M9、NMOS电流镜单元和PMOS电流镜单元，所述MOS管M6的栅极与MOS管M5的栅极连接，MOS管M6的漏极与MOS管M9的源极连接，所述MOS管M9的漏极与NMOS电流镜单元连接，所述PMOS电流镜单元与MOS管M1的源极连接。
[0009]优选的，所述PMOS电流镜单元包括MOS管M7和MOS管M8，所述MOS管M7的源极和MOS管M8的源极与电源线VIN连接，所述MOS管M8的栅极和MOS管M8的漏极均与MOS管M7的栅极连接，所述MOS管M8的漏极与NMOS电流镜单元连接连接，所述MOS管M7的漏极与MOS管M1的源极连接。
[0010]优选的，所述NMOS电流镜单元包括MOS管M3和MOS管M4，所述MOS管M3的漏极和MOS管M3的栅极均与MOS管M4的栅极连接，所述MOS管M4的漏极与MOS管M8的漏极连接，所述MOS管M9的漏极与MOS管M3的漏极连接，所述MOS管M3的源极和MOS管M4的源极均接地。
[0011]优选的，所述电流源I1和电流源I2均为由电流镜构成的电流源。
[0012]为了达到上述目的之二，本专利技术所采用的技术方案如下：
[0013]一种LDO稳压芯片，包括放大器EA、MOS管MP、MOS管MC、电容CL、电阻RL、电流源I
Bias
和如权利要求1
‑
5任意一项所述的自适应型超级源跟随电路，所述MOS管MP的漏极、MOS管MC的源极、电容CL的一端和电阻RL的一端均与放大器EA的反向输入端连接，所述放大器EA的输出端与MOS管MC的栅极连接，所述MOS管MC的漏极和电流源I
Bias
的一端均与自适应型超级源跟随电路的输入端连接，所述自适应型超级源跟随电路的输出端与MOS管MP的栅极连接，所述MOS管MP的源极与电源线VIN连接，所述电流源I
Bias
的另一端、电容CL的另一端和电阻RL的另一端均接地。
[0014]相比现有技术，本专利技术的有益效果在于：自适应型超级源跟随电路具有双路动态偏置功能，能够实现多级动态偏置，可大大降低电压缓冲器的静态电流，并进一步降低了电压跟随器的输出阻抗，使LDO稳压器芯片能够将低静态功耗与快速瞬态响应相结合，应用于低功耗物联网设备中时，可使物联网设备从待机状态切换到活动状态的瞬态响应可以更快。
附图说明
[0015]图1为传统LDO稳压器的电路图。
[0016]图2为源极跟随器(SF)的电路图。
[0017]图3为超级源极跟随器(SSF)的电路图。
[0018]图4为增强型超级源极跟随器(ESSF)的电路图。
[0019]图5为传统的具有二极管连接PMOS的超级源跟随器的电路图。
[0020]图6为本专利技术中所述的自适应型超级源跟随电路的电路图。
[0021]图7为MOS管M5漏极电流(ID,M5)和负载本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种自适应型超级源跟随电路，其特征在于：包括第一级动态偏置电路和第二级动态偏置电路，所述第一级动态偏置电路包括电流源I1、电流源I2、MOS管M1、MOS管M2和MOS管M5，所述MOS管M5的源极和电流源I1的一端均与电源线V
IN
连接，所述第二级动态偏置电路、MOS管M5的栅极、MOS管M5的漏极、电流源I1的另一端和MOS管M2的漏极均与MOS管M1的源极连接，所述电流源I2的一端和MOS管M2的栅极均与MOS管M1的漏极连接，所述电流源I2的另一端和MOS管M2的源极均接地。2.如权利要求1所述的自适应型超级源跟随电路，其特征在于：所述第二级动态偏置电路包括MOS管M6、MOS管M9、NMOS电流镜单元和PMOS电流镜单元，所述MOS管M6的栅极与MOS管M5的栅极连接，MOS管M6的漏极与MOS管M9的源极连接，所述MOS管M9的漏极与NMOS电流镜单元连接，所述PMOS电流镜单元与MOS管M1的源极连接。3.如权利要求2所述的自适应型超级源跟随电路，其特征在于：所述PMOS电流镜单元包括MOS管M7和MOS管M8，所述MOS管M7的源极和MOS管M8的源极与电源线V
IN
连接，所述MOS管M8的栅极和MOS管M8的漏极均与MOS管M7的栅极连接，所述MOS管M8的漏极与NMOS电流镜单元连接连接，所述MOS管M7的漏极...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁嘉铧，王保创，谢依玲，俸君旺，
申请(专利权)人：桂林海纳德半导体科技有限公司，
类型：发明
国别省市：