低压轨对轨缓冲器和低功耗快速响应线性稳压器芯片

本发明涉及集成电路，尤其涉及一种低压轨对轨缓冲器和低功耗快速响应线性稳压器芯片。

背景技术：

1、随着电子技术的高速发展，电子产品需要更高性能的电源系统供电。低压差线性稳压器（low dropout regulator，ldo）广泛应用于各类电子产品当中，能提供一个与电源电压之间存在低压差的、稳定的供电电源。由于低压差线性稳压器具有电路结构简单，占用芯片面积小，低噪声及高纹波抑制等特点，因而在高端便携式设备中得到越来越广泛的应用。

2、目前对ldo的研究主要集中在其动态响应性能的提高及静态功耗的降低。对于ldo，由于其调整管的栅极寄生电容引入的一个低频极点，降低了环路单位增益带宽和栅极驱动信号的压摆率，限制了输出电压的动态响应速度。为消除调整管栅极寄生电容的影响，传统的解决方案是在增益级和调整管栅极之间增加一缓冲级以进一步减小驱动级的输出阻抗，从而将此低频极点推到较高的频率，达到稳定ldo环路和增大驱动信号的压摆率的目的，但是该解决方案在要求大负载大带宽的条件下往往会增大系统的静态工作电流和功耗。

技术实现思路

1、本发明提供一种低压轨对轨缓冲器和低功耗快速响应线性稳压器芯片，提升环路单位增益带宽和栅极驱动信号的压摆率，避免限制输出电压的动态响应速度，同时不会增大系统的静态工作电流和功耗。

2、第一方面，本发明提供一种低压轨对轨缓冲器，包括驱动电流控制模块和输出动态偏置模块；

3、所述驱动电流控制模块的输出端与所述输出动态偏置模块的输入端连接，用于根据负载电流的采样电流调整所述驱动电流控制模块产生的静态电流，并输出调整后的静态电流至所述输出动态偏置模块；

4、所述输出动态偏置模块的输出端与ldo连接，用于根据所述调整后的静态电流得到输出级电流，输出所述输出级电流至所述ldo。

5、根据本发明提供的一种低压轨对轨缓冲器，所述驱动电流控制模块包括电流反馈单元和静态电流调整单元，所述静态电流调整单元用于根据所述负载电流的采样电流对所述静态电流进行调整，得到所述调整后的静态电流，所述电流反馈单元用于将所述调整后的静态电流反馈至所述输出动态偏置模块。

6、根据本发明提供的一种低压轨对轨缓冲器，所述静态电流调整单元包括依次连接的第十二pmos管pm12、第十三pmos管pm13和第十二nmos管nm12，第十二pmos管pm12的栅极接偏置电压，第十三pmos管pm13的栅极接偏置电压，第十二nmos管nm12的栅极接所述负载电流的比例采样电流，将第十二pmos管pm12、第十三pmos管pm13和第十二nmos管nm12所在支路产生的电流作为所述静态电流，所述静态电流与所述负载电流的比例采样电流相加得到所述调整后的静态电流。

7、根据本发明提供的一种低压轨对轨缓冲器，所述输出动态偏置模块包括class-ab输出动态偏置模块，所述class-ab输出动态偏置模块用于根据电路状态，将所述调整后的静态电流比例传输至上半桥，得到输出级静态电流和最小输出电流，或者，对所述调整后的静态电流进行转换，将转换后的静态电流比例传输至下半桥，得到输出级静态电流和最小输出电流；所述电路状态基于所述ldo确定。

8、根据本发明提供的一种低压轨对轨缓冲器，所述输出动态偏置模块包括第十九pmos管pm19、第二十pmos管pm20、第二十一pmos管pm21、第二十二pmos管pm22、第十七nmos管nm17、第二十nmos管nm20、第二十一nmos管nm21、第三电阻r3、第四电阻r4、第一电容c1和第二电容c2，第十九pmos管pm19、第二十一pmos管pm21和第十七nmos管nm17依次连接，第二十pmos管pm20和第二十nmos管nm20连接，第二十二pmos管pm22和第二十一nmos管nm21连接，第十九pmos管pm19的栅极和第二十pmos管pm20的栅极连接，第二十一pmos管pm21的栅极和第二十二pmos管pm22的栅极连接所述驱动电流控制模块；第二十nmos管nm20的栅极和第二十一nmos管nm21的栅极连接所述驱动电流控制模块，第二十二pmos管pm22的栅极经第三电阻r3、第一电容c1、第二电容c2和第四电阻r4与第二十一nmos管nm21的栅极连接，第一电容c1和第二电容c2公共端与第二十二pmos管pm22和第二十一nmos管nm21的公共端连接；

9、所述class-ab输出动态偏置模块用于根据电路状态，由第二十一pmos管pm21将所述调整后的静态电流比例传输至第二十二pmos管pm22，得到输出级静态电流和最小输出电流，或者，由第十九pmos管pm19传递至第二十pmos管pm20和第二十nmos管nm20，第二十pmos管pm20和第二十nmos管nm20对所述调整后的静态电流进行转换，将转换后的静态电流比例传输至第二十一nmos管nm21，得到输出级静态电流和最小输出电流。

10、根据本发明提供的一种低压轨对轨缓冲器，所述输出动态偏置模块的工作电压小于2v。

11、根据本发明提供的一种低压轨对轨缓冲器，还包括输入级模块，所述输入级模块用于实现恒定跨导轨对轨，包括多级电流镜单元、n型输入差分对管单元和p型输入差分对管单元，所述多级电流镜单元分别与所述n型输入差分对管单元和所述p型输入差分对管单元连接，输出电流镜补偿电流至所述n型输入差分对管单元和所述p型输入差分对管单元；所述n型输入差分对管单元用于响应于输入电压，输出第一电压至所述驱动电流控制模块，所述p型输入差分对管单元用于响应于所述输入电压，输出第二电压至所述驱动电流控制模块，其中，所述输入电压与所述n型输入差分对管单元的源极电压正相关，所述输入电压与所述p型输入差分对管单元的源极电压负相关。

12、根据本发明提供的一种低压轨对轨缓冲器，所述多级电流镜单元包括第一共源共栅电流镜、第二共源共栅电流镜和共源共栅电流管，所述第一共源共栅电流镜由第一pmos管pm1、第二pmos管pm2、第三pmos管pm3和第四pmos管pm4构成；所述第二共源共栅电流镜由第二nmos管nm2、第三nmos管nm3、第四nmos管nm4和第五nmos管nm5构成；所述共源共栅电流管由第六pmos管pm6、第七pmos管pm7、第八nmos管nm8和第九nmos管nm9构成；

13、所述n型输入差分对管单元由第六nmos管nm6和第七nmos管nm7构成，所述p型输入差分对管单元由第八pmos管pm8和第九pmos管pm9构成。

14、第二方面，本发明还提供一种低功耗快速响应线性稳压器芯片，包括所述的低压轨对轨缓冲器、采样电路和功率管输出电路；所述采样电路与所述低压轨对轨缓冲器连接，用于输入所述负载电流的采样电流至所述低压轨对轨缓冲器，所述低压轨对轨缓冲器的输出端与所述功率管输出电路的输入端连接，所述功率管输出电路用于输出低压差稳定电压。

15、根据本发明提供的一种低功耗快速响应线性稳压器芯片，还包括误差放大器，所述误差放大器的输入端连接基准电压和所述功率管输出电路的反馈电压，所述误差放大器的输出端与所述低压轨对轨缓冲器的输入端连接。

16、本发明提供的低压轨对轨缓冲器和低功耗快速响应线性稳压器芯片，根据负载电流的采样电流调整静态电流，根据调整后的静态电流得到输出级电流并输出至ldo。本发明可以在更低供电电压条件下工作，根据负载大小动态自适应调整电流，在大负载的情况下动态增加补偿电流以增加ldo环路带宽，在小负载的情况下降低输出级电流，降低ldo环路带宽，确保ldo环路稳定性的同时降低ldo的整体功耗。