CN107168432B - 低功耗电源供电电路 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种低功耗电源供电电路，包括提供偏置电压的偏置子电路、与所述偏置子电路相连的用于镜像电流的电流源子电路、与所述电流源子电路相连的放大子电路、与所述放大子电路相连的电流镜子电路、与所述放大子电路和所述电流镜子电路相连的反馈子电路及补偿电容，所述电流源子电路提供所述低功耗电源供电电路的工作电流，所述放大子电路比较所述反馈子电路的输出电压与基准电压端的基准电压，并将比较结果进行放大，来响应负载电流的变化。本发明电路结构稳定、能够快速响应负载电流的变化且实现了静态功耗的纳安级别。

Description

低功耗电源供电电路
技术领域
本发明涉及集成电路领域，特别是涉及一种低功耗电源供电电路。
背景技术
在现有的低功耗领域中，低功耗系统工作时，往往存在静默状态；在静默状态时，低功耗系统中的大部分功能模块停止工作，而只有一小部分功能模块保持工作，此时，要求低功耗系统耗电极低，因此对现有的电源管理系统提出了很高的要求，要求其消耗很小的电流。
在现有的电源管理系统中，往往采用多个不同的电源供电电路来为系统进行供电。在正常工作状态下，多个电源供电电路同时为系统进行供电；而在静默状态下，仅仅通过一个低功耗电源供电电路来为系统进行供电。因此，不管系统在正常工作还是静默状态下，系统都有供电，各种状态和数据都能够保持。
现有的用于为系统正常工作状态进行供电的电源供电电路驱动能力大，消耗大；而用于为系统静默状态进行供电的低功耗电源供电电路驱动能力小，消耗也很小，因此低功耗电源供电电路的结构是一种很大的挑战。另外，现有的电源供电电路的功耗至少为微安级别，因此有必要提供一种更低功耗的电源供电电路。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种低功耗电源供电电路。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种低功耗电源供电电路，包括提供偏置电压的偏置子电路、与所述偏置子电路相连的用于镜像电流的电流源子电路、与所述电流源子电路相连的放大子电路、与所述放大子电路相连的电流镜子电路、与所述放大子电路和所述电流镜子电路相连的反馈子电路及补偿电容，所述电流源子电路提供所述低功耗电源供电电路的工作电流，所述放大子电路比较所述反馈子电路的输出电压与基准电压端的基准电压，并将比较结果进行放大，来响应负载电流的变化。
所述偏置子电路包括电流源、与所述电流源相连的第一场效应管、与所述第一场效应管相连的第二场效应管及与所述第二场效应管相连的第三场效应管；所述电流源子电路包括第四场效应管、与所述第四场效应管相连的第五场效应管、与所述第四场效应管相连的第六场效应管、与所述第六场效应管相连的第七场效应管、与所述偏置子电路相连的第八场效应管及与所述第七场效应管相连的第九场效应管；所述放大子电路包括第十场效应管、与所述第十场效应管相连的第十一场效应管及与所述第十场效应管和所述第十一场效应管相连的第十二场效应管；所述电流镜子电路包括第一电阻、与所述第一电阻相连的第十三场效应管及与所述第十三场效应管相连的第十四场效应管；所述反馈子电路包括第二电阻及与所述第二电阻相连的第三电阻。
所述偏置子电路的电流源的一端与电源端相连，另一端与所述第一场效应管的漏极和栅极、所述第二场效应管的栅极、所述第八场效应管的栅极及所述第九场效应管的栅极相连，所述第二场效应管的漏极与所述第三场效应管的栅极和漏极相连。
所述电流源子电路的第四场效应管的栅极与所述第五场效应管的栅极、所述第六场效应管的漏极及所述第八场效应管的漏极相连，所述第四场效应管的漏极与所述第六场效应管的源极相连，所述第五场效应管的漏极与所述第七场效应管的源极及所述第十场效应管的漏极相连，所述第六场效应管的栅极与所述第七场效应管的栅极相连，所述第七场效应管的漏极与所述第九场效应管的漏极及所述第十二场效应管的栅极相连。
所述放大子电路的第十场效应管的栅极与所述第二电阻的一端及所述第三电阻的一端相连，所述第十场效应管的源极与所述第十一场效应管的源极及所述第十二场效应管的漏极相连，所述第十一场效应管的栅极与所述基准电压端相连，所述第十一场效应管的漏极与所述第十三场效应管的栅极和漏极、所述第十四场效应管的栅极及所述补偿电容的一端相连。
所述电流镜子电路的第十三场效应管的源极与所述第一电阻的一端相连，所述第十四场效应管的漏极与所述补偿电容的另一端及所述第二电阻的另一端共同连接输出端。
所述第三场效应管的源极、所述第四场效应管的源极、所述第五场效应管的源极、所述第一电阻的另一端及所述第十四场效应管的源极共同连接所述电源端；所述第一场效应管的源极、所述第二场效应管的源极、所述第八场场效应管的源极、所述第九场效应管的源极、所述第十二场效应管的源极及所述第三电阻的另一端共同接地。
所述第一场效应管、所述第二场效应管、所述第八场效应管、所述第九场效应管、所述第十场效应管、所述第十一场效应管、所述第十二场效应管为N型场效应管；所述第三场效应管、所述第四场效应管、所述第五场效应管、所述第六场效应管、所述第七场效应管、所述第十三场效应管、所述第十四场效应管为P型场效应管。
本发明的有益效果是：电路结构稳定、能够快速响应负载电流的变化且实现了静态功耗的纳安级别。
附图说明
图1为本发明低功耗电源供电电路的电路图。
具体实施方式
下面结合附图进一步详细描述本发明的技术方案，但本发明的保护范围不局限于以下所述。
如图1所示，图1为本发明低功耗电源供电电路的电路图，其包括用于提供偏置电压的偏置子电路、与偏置子电路相连的电流源子电路、与电流源子电路相连的放大子电路、与放大子电路相连的电流镜子电路、与放大子电路和电流镜子电路相连的反馈子电路及补偿电容Cc。电流源子电路用于提供低功耗电源供电电路的工作电流；放大子电路用于比较反馈子电路的输出电压与基准电压端VIP的基准电压，并将比较结果进行放大，来响应负载电流的变化；电流镜子电路用于镜像电流。
其中，偏置子电路包括电流源、与电流源相连的第一场效应管M1、与第一场效应管M1相连的第二场效应管M2及与第二场效应管M2相连的第三场效应管M3；电流源子电路包括第四场效应管M4、与第四场效应管M4相连的第五场效应管M5、与第四场效应管M4相连的第六场效应管M6、与第六场效应管M6相连的第七场效应管M7、与偏置子电路相连的第八场效应管M8及与第七场效应管M7相连的第九场效应管M9；放大子电路包括第十场效应管M10、与第十场效应管M10相连的第十一场效应管M11及与第十场效应管M10和第十一场效应管M11相连的第十二场效应管M12；电流镜子电路包括第一电阻R1、与第一电阻R1相连的第十三场效应管M13及与第十三场效应管M13相连的第十四场效应管M14；反馈子电路包括第二电阻R2及与第二电阻R2相连的第三电阻R3。
其中，偏置子电路的电流源的一端与电源端相连，另一端与第一场效应管M1的漏极和栅极、第二场效应管M2的栅极、第八场效应管M8的栅极及第九场效应管M9的栅极相连，第二场效应管M2的漏极与第三场效应管M3的栅极和漏极相连；电流源子电路的第四场效应管M4的栅极与第五场效应管M5的栅极、第六场效应管M6的漏极及第八场效应管M8的漏极相连，第四场效应管M4的漏极与第六场效应管M6的源极相连，第五场效应管M5的漏极与第七场效应管M7的源极及第十场效应管M10的漏极相连，第六场效应管M6的栅极与第七场效应管M7的栅极相连，第七场效应管M7的漏极与第九场效应管M9的漏极及第十二场效应管M12的栅极相连；放大子电路的第十场效应管M10的栅极与第二电阻R2的一端及第三电阻R3的一端相连，第十场效应管M10的源极与第十一场效应管M11的源极及第十二场效应管M12的漏极相连，第十一场效应管M11的栅极与基准电压端VIP相连，第十一场效应管M11的漏极与第十三场效应管M13的栅极和漏极、第十四场效应管M14的栅极及补偿电容Cc的一端相连；电流镜子电路的第十三场效应管M13的源极与第一电阻R1的一端相连，第十四场效应管M14的漏极与补偿电容Cc的另一端及第二电阻R2的另一端共同连接输出端VOUT；第三场效应管M3的源极、第四场效应管M4的源极、第五场效应管M5的源极、第一电阻R1的另一端及第十四场效应管M14的源极共同连接电源端；第一场效应管M1的源极、第二场效应管M2的源极、第八场场效应管M8的源极、第九场效应管M9的源极、第十二场效应管M12的源极及第三电阻R3的另一端共同接地。
在本实施例中，第一场效应管M1、第二场效应管M2、第八场效应管M8、第九场效应管M9、第十场效应管M10、第十一场效应管M11、第十二场效应管M12为N型场效应管；第三场效应管M3、第四场效应管M4、第五场效应管M5、第六场效应管M6、第七场效应管M7、第十三场效应管M13、第十四场效应管M14为P型场效应管；在其他实施例中，上述场效应管可以为其他结构可以实现相同功能的元器件，并不限于此。
本发明低功耗电源供电电路的工作原理如下所述：
偏置子电路为低功耗电源供电电路提供偏置电压，电流源子电路为低功耗电源供电电路提供正常工作的工作电流；流过放大电路的第十场效应管M10的电流为流过第五场效应管M5与第九场效应管M9的电流差，因此流过第十场效应管M10的电流为恒定电流，而流过第十一场效应管M11的电流则跟随负载电流的变化而变化；当负载电流增大时，流过第十一场效应管M11的电流会相应的增加；第十场效应管M10、第十二场效应管M12与第七场效应管M7组成的自适应环路调节尾电流的变化，当负载电流增大时，输出端VOUT的电压会降低，引起第十场效应管M10的漏极电压的升高，通过第九场效应管M9的反向放大使得第十二场效应管M12的栅极电压升高，从而增加流过第十二场效应管M12的电流，来达到快速响应负载电流的变化。本发明低功耗电源供电电路包括两个低频极点：节点A点与输出端VOUT，主极点位于节点A处；通过补偿电容Cc输出耦合到电流源的漏极来补偿环路的相位裕度，从而使得整个环路能够更加稳定。
本发明低功耗电源供电电路通过放大子电路比较反馈子电路的输出电压与基准电压，并将比较结果进行放大，来实现快速响应负载电流的变化，其工作时的功耗可以降低至600纳安。
综上所述，本发明低功耗电源供电电路电路结构稳定、能够快速响应负载电流的变化且实现了静态功耗的纳安级别。

Claims (5)

1.一种低功耗电源供电电路，其特征在于：所述低功耗电源供电电路包括提供偏置电压的偏置子电路、与所述偏置子电路相连的用于镜像电流的电流源子电路、与所述电流源子电路相连的放大子电路、与所述放大子电路相连的电流镜子电路、与所述放大子电路和所述电流镜子电路相连的反馈子电路及补偿电容，所述电流源子电路提供所述低功耗电源供电电路的工作电流，所述放大子电路比较所述反馈子电路的输出电压与基准电压端的基准电压，并将比较结果进行放大，来响应负载电流的变化；
所述偏置子电路包括电流源、与所述电流源相连的第一场效应管、与所述第一场效应管相连的第二场效应管及与所述第二场效应管相连的第三场效应管；所述电流源子电路包括第四场效应管、与所述第四场效应管相连的第五场效应管、与所述第四场效应管相连的第六场效应管、与所述第六场效应管相连的第七场效应管、与所述偏置子电路相连的第八场效应管及与所述第七场效应管相连的第九场效应管；所述放大子电路包括第十场效应管、与所述第十场效应管相连的第十一场效应管及与所述第十场效应管和所述第十一场效应管相连的第十二场效应管；所述电流镜子电路包括第一电阻、与所述第一电阻相连的第十三场效应管及与所述第十三场效应管相连的第十四场效应管；所述反馈子电路包括第二电阻及与所述第二电阻相连的第三电阻；
所述放大子电路的第十场效应管的栅极与所述第二电阻的一端及所述第三电阻的一端相连，所述第十场效应管的源极与所述第十一场效应管的源极及所述第十二场效应管的漏极相连，所述第十一场效应管的栅极与所述基准电压端相连，所述第十一场效应管的漏极与所述第十三场效应管的栅极和漏极、所述第十四场效应管的栅极及所述补偿电容的一端相连；
所述电流源子电路的第四场效应管的栅极与所述第五场效应管的栅极、所述第六场效应管的漏极及所述第八场效应管的漏极相连，所述第四场效应管的漏极与所述第六场效应管的源极相连，所述第五场效应管的漏极与所述第七场效应管的源极及所述第十场效应管的漏极相连，所述第六场效应管的栅极与所述第七场效应管的栅极相连，所述第七场效应管的漏极与所述第九场效应管的漏极及所述第十二场效应管的栅极相连。
2.根据权利要求1所述的低功耗电源供电电路，其特征在于：所述偏置子电路的电流源的一端与电源端相连，另一端与所述第一场效应管的漏极和栅极、所述第二场效应管的栅极、所述第八场效应管的栅极及所述第九场效应管的栅极相连，所述第二场效应管的漏极与所述第三场效应管的栅极和漏极相连。
3.根据权利要求2所述的低功耗电源供电电路，其特征在于：所述电流镜子电路的第十三场效应管的源极与所述第一电阻的一端相连，所述第十四场效应管的漏极与所述补偿电容的另一端及所述第二电阻的另一端共同连接输出端。
4.根据权利要求3所述的低功耗电源供电电路，其特征在于：所述第三场效应管的源极、所述第四场效应管的源极、所述第五场效应管的源极、所述第一电阻的另一端及所述第十四场效应管的源极共同连接所述电源端；所述第一场效应管的源极、所述第二场效应管的源极、所述第八场场效应管的源极、所述第九场效应管的源极、所述第十二场效应管的源极及所述第三电阻的另一端共同接地。
5.根据权利要求1所述的低功耗电源供电电路，其特征在于：所述第一场效应管、所述第二场效应管、所述第八场效应管、所述第九场效应管、所述第十场效应管、所述第十一场效应管、所述第十二场效应管为N型场效应管；所述第三场效应管、所述第四场效应管、所述第五场效应管、所述第六场效应管、所述第七场效应管、所述第十三场效应管、所述第十四场效应管为P型场效应管。
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Date of cancellation: 20220614

Granted publication date: 20190625

Pledgee: Bank of Chengdu science and technology branch of Limited by Share Ltd.

Pledgor: CHENGDU ANALOG CIRCUIT TECHNOLOGY Inc.

Registration number: Y2020510000025

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