CN104777872B - 一种利用负载变化信号调节偏置电流的装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种利用负载变化信号调节偏置电流的装置，包括偏置电流单元、镜像电流电路以及放大器，还包括脉冲发生器，脉冲发生器根据负载切换的控制信号产生脉冲信号W，偏置电流单元包括电流源、压控开关和加法器，脉冲发生器的输出端接压控开关的控制端；偏置电流源根据使用负载切换时的控制信号产生补偿偏置电流Ib_a，电流源的输出端接压控开关的输入端，压控开关的输出端接加法器的一个输入端，加法器的另一个输入端接恒定偏置电流Ib_c，加法器将补偿偏置电流Ib_a和恒定偏置电流Ib_c叠加输出偏置电流Ib，偏置电流Ib输入至镜像电流电路。本发明可以使线性稳压器电路的放大器瞬态响应速度随负载切换而变化。
Description
技术领域
本发明涉及芯片领域，尤其是一种利用负载变化信号调节偏置电流以增强线性稳压器瞬态反应速度的装置。
背景技术
参见图1，现有的线性稳压器通过偏置电流单元与内部单元1:n的电流镜像来获得必需的静态电流n Ib，根据需要n可以为任意正数，确保放大器在合适的工作状态下工作，输出恒定的电压值Vout，并能保证一定的电流输出能力，R0和R1分别为不同的负载情况，对应的输出电流为I0和I1，Vsw是不同负载切换的控制信号。
在现有的线性稳压器输出能力范围内，即放大器及环路工作在正常范围内时，线性稳压器的瞬态响应速度与偏置电流Ib保持正比关系，偏置电流Ib越大，线性稳压器的瞬态响应速度越快，在不同负载之间切换时，电压跌落更小、过冲更小、电压恢复时间更短。
然而，现有的线性稳压器使用恒定偏置电流Ib_c，即Ib等于Ib_c，在不同负载之间切换时，现有的线性稳压器不能随着负载的切换来适应系统对的瞬态响应速度变化的需求。
发明内容
本发明为解决背景技术存在的上述技术问题，而提供一种利用负载变化信号调节偏置电流以增强线性稳压器瞬态反应速度的装置。
本发明的技术解决方案是：
一种利用负载变化信号调节偏置电流的装置，包括偏置电流单元、镜像电流电路以及放大器，其特殊之处在于：还包括脉冲发生器，所述脉冲发生器根据负载切换的控制信号产生脉冲信号W，所述偏置电流单元包括电流源、压控开关和加法器，所述脉冲发生器的输出端接压控开关的控制端；
所述偏置电流源根据使用负载切换时的控制信号产生补偿偏置电流Ib_a，所述电流源的输出端接压控开关的输入端，所述压控开关的输出端接加法器的一个输入端，所述加法器的另一个输入端接恒定偏置电流Ib_c，所述加法器将补偿偏置电流Ib_a和恒定偏置电流Ib_c叠加输出偏置电流Ib，所述偏置电流Ib输入至镜像电流电路。
还包括控制器，所述控制器用于至少两个负载切换的控制信号进行叠加处理输出总的负载切换的控制信号给脉冲发生器。
上述补偿偏置电流Ib_a的电流方向根据负载由重载变为轻载或者由轻载变为重载决定。
上述镜像电流电路包括MOS管M1和MOS管M2。
上述MOS管M1和MOS管M2的宽长比(W/L)为n，n为任意正数。
n一般取小于100以下的正数。
本发明所具有的优点：
本发明提供的一种利用负载变化信号调节偏置电流的电流源，根据负载切换时的控制信号(Vsw1-Vswx)偏置电流源产生对应的补偿偏置电流Ib_a，使用负载切换时的控制信号(Vsw1-Vswx)产生的脉冲信号，利用脉冲信号W控制补偿偏置电流Ib_a是否进入加法器，可以使线性稳压器电路的放大器瞬态响应速度随负载切换而变化，可以满足系统在负载切换时对的瞬态响应速度变化的需求，同时在系统没有负载切换时不增加静态电流的消耗。
附图说明
图1是现有的线性稳压器结构示意图；
图2是本发明的结构原理图；
图3是本发明的脉冲发生器输入与输出之间的关系示意图；
图4是本发明实施例一的结构原理图；
图5是本发明实施例二的结构原理图。
具体实施例
参见图2与图3，线性稳压器的瞬态响应速度随负载的变化方式取决于电流源随负载切换变化的方式，本发明采用的偏置电流源使用随负载切换的电流Ib_a，因此该偏置电流源可以根据新的负载条件进行配置，负载切换幅度较大时可配置更大的脉冲宽度Tp，或者更大的偏置电流Ib_a或者脉冲宽度Tp和偏置电流Ib_a共同配置。例如：如果负载R0和R1相差较大数量级，即输出的负载电流I0与I1相差较大时，可提高Ib_a，或使得Tp时间更长，更大程度的提升瞬态响应速度，保证输出Vout更加稳定，以满足系统的需求。同时在不需要快速瞬态响应速度的高温环境下使偏置电流Ib不变或者降低，使得瞬态响应速度在不同电压下更稳定，或达到节省能耗的作用。Ib_a可为正向或负向电流，电流方向根据负载由重载变为轻载或者由轻载变为重载决定。
参见图4，本发明的实施例一是采用单个负载(R1)切换信号Vsw产生相应脉冲信号W控制压控开关，利用加法器来得到偏置电流Ib，Ib等于恒定电流Ib_c与随负载变化电流Ib_a之和，通过宽长比(W/L)为一定比例n的MOS管M1与M2组成的电流镜像来实现本发明中的偏置电流源。电流源依次通过压控开关、加法器和MOS管M1与M2接入放大器。
参见图5，本发明的实施例二是多个负载(R1-Rx)切换的控制信号Vsw(x)经过控制器和脉冲发生器产生脉冲信号W控制压控开关，负载切换的控制信号通过控制器来控制脉冲信号的脉冲宽度Tp，利用加法器来得到偏置电流Ib，Ib等于恒定电流Ib_c与随负载变化电流Ib_a之和，通过宽长比(W/L)为一定比例n的MOS管M1与M2组成的电流镜像电路来实现本发明中的偏置电流的调整。偏置电流源依次通过压控开关、加法器和MOS管M1与M2接入放大器。以上实施例中的MOS管均采用是NMOS管。
Claims (6)
1.一种利用负载变化信号调节偏置电流的装置，包括偏置电流单元、镜像电流电路以及放大器，其特征在于：还包括脉冲发生器，所述脉冲发生器根据负载切换的控制信号产生脉冲信号W，所述偏置电流单元包括电流源、压控开关和加法器，所述脉冲发生器的输出端接压控开关的控制端；
所述电流源根据使用负载切换时的控制信号产生补偿偏置电流Ib_a，所述电流源的输出端接压控开关的输入端，所述压控开关的输出端接加法器的一个输入端，所述加法器的另一个输入端接恒定偏置电流Ib_c，所述加法器将补偿偏置电流Ib_a和恒定偏置电流Ib_c叠加输出偏置电流Ib，所述偏置电流Ib输入至镜像电流电路；所述电流源依次通过压控开关、加法器和镜像电流电路接入放大器。
2.根据权利要求1所述的利用负载变化信号调节偏置电流的装置，其特征在于：还包括控制器，所述控制器用于至少两个负载切换的控制信号进行叠加处理输出总的负载切换的控制信号给脉冲发生器。
3.根据权利要求1或2所述的利用负载变化信号调节偏置电流的装置，其特征在于：所述补偿偏置电流Ib_a的电流方向根据负载由重载变为轻载或者由轻载变为重载决定。
4.根据权利要求3所述的利用负载变化信号调节偏置电流的装置，其特征在于：所述镜像电流电路包括MOS管M1和MOS管M2。
5.根据权利要求4所述的利用负载变化信号调节偏置电流的装置，其特征在于：所述MOS管M1和MOS管M2的宽长比(W/L)为n，n为任意正数。
6.根据权利要求5所述的利用负载变化信号调节偏置电流的装置，其特征在于：n为小于100的正数。
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