一种基于电压比较器的低功耗轻重负载转换LDO电路

技术特征：
1.一种基于电压比较器的低功耗轻重负载转换ldo电路，其特征在于，由偏置电路、误差放大器、缓冲器、比较器、反相器以及传输门开关组成，偏置电路为误差放大器及比较器提供稳定的偏置电压和偏置电流，误差放大器和缓冲器相连，缓冲器和功率管m
p
相接，并为m
p
提供稳定的栅极电压，从而形成负反馈，跟踪器为负反馈环路结构做补偿，调节ldo零极点位置，使环路相位裕度及增益裕度更加稳定；缓冲器还与控制m
pp
重载时开启的传输门开关相连，通过传输门开关，控制m
pp
的开启和关断，而传输门的开关由电压比较器决定，电压比较器检测输出支路上的电流，当输出电流超过一定值，即负载由轻载转换为重载时，电压比较器通过新增的支路检测正端大于v
in
负端时，电压比较器输出高电平，即此工作状态下v
h
为高电平，v
l
为低电平，从而控制功率管m
pp
的传输门开关打开，m
pp
支路开始工作，减轻m
p
支路的负载，即实现从轻载到重载的转换。2.根据权利要求1所述的一种基于电压比较器的低功耗轻重负载转换ldo电路，其特征在于，ldo的整体工作顺序为，误差放大器先开始工作，并为缓冲器提供电压，缓冲器驱动功率管栅极进行工作，当负载超过设定的值时，轻载与重载转换电路开始工作。3.根据权利要求1所述的一种基于电压比较器的低功耗轻重负载转换ldo电路，其特征在于，误差放大器由pmos和mnos管组成，pmos为m
3-m8，其中m3和m4形成交叉耦合对，形成正反馈，为误差放大器提供高增益，m5和m6控制m1和m2漏极电压的大小，而m1和m2作为误差放大器的差分输入对，提供较大的跨导，放大交流小信号；m
11-m
17
形成v
body
电压，m
z
和c
z
相连，并连在镜像功率管的栅极，进行补偿。4.根据权利要求1所述的一种基于电压比较器的低功耗轻重负载转换ldo电路，其特征在于，轻载与重载转换电路中，m
24
和m
25
构成传输门开关，m
28
、m
27
和r1检查负载电流，并为电压比较器正端提供电压与负端v
in
进行比较，从而为反相器v
l
和v
h
提供电压，反相器由m
29-m
32
组成，m
29
和m
30
栅极和漏极相连，m
31
和m
32
栅极和漏极相连，m
29
和m
30
的漏极与m
31
和m
32
的栅极相连，实现高低电平的转换，进而控制传输门开关；栅极电流调节中，c
l
和i
load
分别为负载电容与负载电流，m
19-m
31
构成电流发生器，由m
19
镜像m
18
的电流，进而提供i
b1
和i
b2
，并且功率管m
p
、r0和m
18
作出输出支路，提供稳定的输出电压。5.根据权利要求1所述的一种基于电压比较器的低功耗轻重负载转换ldo电路，其特征在于，偏置发生器lcg设置的偏置电流最小值与其m
p
最小的漏电流相对应。6.根据权利要求1所述的一种基于电压比较器的低功耗轻重负载转换ldo电路，其特征在于，误差放大器的偏置整流电路的大小取决于负载电流i
load
的大小，使用误差放大器的输出控制栅极电压v
gate
的大小，以调节稳定电流的能力。

技术总结
本发明公开了一种基于电压比较器的低功耗轻重负载转换LDO电路，由偏置电路、误差放大器、缓冲器、比较器、反相器以及传输门开关等模块组成；静态电流在几百纳安范围内，并且在此基础上增加了负载检测功能，实现轻载与重载之间的转换，以达到快速响应的特性，电路结构采用零输入轨到轨缓冲器，以及输出电压偏移和基于差分翻转电压跟随器用于驱动栅极。自适应偏置的误差放大器模块，实现了电流限制和在高负载和中等负载时对输出电流的线性控制。偏置电路的反馈信号是误差放大器的输出，而不是通过栅极的电压电路，从而将轻负载下的纳安级偏置与跟随器同时作用，以实现快速输出电流瞬变的作用。作用。作用。


技术研发人员：陈志杰 彭宇轩 万培元 李岸洲 刘颖达 王浩东 梁建烨
受保护的技术使用者：北京工业大学
技术研发日：2022.09.11
技术公布日：2022/11/11