CN111694393A - 低静态快速线性调节器 - Google Patents

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Abstract

本公开涉及用于线性调节器电路中的通道元件的技术。通道元件配置有具有低输入电容的晶体管，该晶体管向负载提供电流以用于轻电流需求水平。当输出电流超过预定阈值时，通道元件被配置为接通第二晶体管以提供附加电流。通道元件与调节器电路的配置使该调节器电路以低静态电流和大带宽操作，以用于快速响应负载变化。

Description

低静态快速线性调节器
技术领域
本公开涉及线性调节器电路。
背景技术
在各种应用和设置中，可能需要使用线性调节器，该线性调节器在静态状态下需要很少电流，但是具有对负载变化的快速响应。另外，一些应用可能在低于五伏(例如，2.4V、1.5V等)的调节电压水平下运行，这可能使可靠电路的设计具有挑战性。
发明内容
通常，本公开涉及将通道元件包括在线性调节器中的技术，该线性调节器在低静态电流下操作。通道元件可以使用具有低输入电容的晶体管而被配置，该晶体管向负载提供电流以用于轻电流需求水平。当输出电流超过预定阈值时，通道元件可以被配置为接通第二晶体管以提供附加电流。通道元件与调节器的配置可以使调节器以低静态电流和大带宽操作，以用于快速响应负载变化。
在一个示例中，本公开涉及一种线性电压调节器电路，该线性电压调节器电路包括放大器，该放大器被配置为：接收电压信号，接收参考电压信号，将电压信号与参考电压信号进行比较，并且基于比较来生成控制信号。电路进一步包括通道元件，该通道元件被配置为：接收控制信号，并且基于控制信号来向线性电压调节器电路的负载提供输出电流，通道元件包括第一晶体管和第二晶体管。响应于到负载的输出电流小于预定阈值，第二晶体管关断并且第一晶体管接通以向负载提供所有的输出电流。响应于到负载的输出电流大于或等于预定阈值，第一晶体管接通并且第二晶体管接通，并且第一晶体管和第二晶体管提供输出电流中的至少一些输出电流。
在另一个示例中，本公开涉及一种方法，该方法包括：通过线性电压调节器电路的通道元件接收来自放大器的控制信号，以及通过通道元件向线性电压调节器电路的负载提供输出电流。输出电流基于控制信号，通道元件包括第一晶体管和第二晶体管。响应于到负载的输出电流小于预定阈值，第二晶体管关断并且第一晶体管接通以向负载提供所有的输出电流。响应于到负载的输出电流大于或等于预定阈值，第一晶体管接通并且第二晶体管接通，并且第一晶体管和第二晶体管两者提供输出电流中的至少一些输出电流。
在另一个示例中，本公开涉及一种电路，该电路包括通道元件，该通道元件被配置为：接收控制信号，并且基于控制信号来向线性电压调节器电路的负载提供输出电流，通道元件包括第一晶体管和第二晶体管。响应于到负载的输出电流小于预定阈值，第二晶体管关断并且第一晶体管接通以向负载提供所有的输出电流，以及响应于到负载的输出电流大于或等于预定阈值，第一晶体管接通并且第二晶体管接通，并且第一晶体管和第二晶体管两者提供输出电流中的至少一些输出电流。
本公开的一个或多个示例的细节在下面的附图和描述中阐述。通过该描述和附图以及通过权利要求，本公开的其他特征、目的和优点将变得显而易见。
附图说明
图1是图示了根据本公开的一种或多种技术的示例线性电压调节器电路的框图。
图2是图示了根据本公开的一种或多种技术的线性电压调节器电路的示例实施方式的示意图。
图3是图示了根据本公开的一种或多种技术的线性电压调节器电路的示例操作的系统信号流程图。
图4是图示了具有高电流容量通道元件的线性电压调节器电路的示例实施方式的示意图。
图5是图示了具有耦合至缓冲器的高电流容量通道元件的线性电压调节器电路的示例实施方式的示意图。
图6是图示了根据本公开的一种或多种技术的线性电压调节器电路的示例操作的流程图。
具体实施方式
本公开描述了将通道元件包括在线性电压调节器电路中的技术，该线性电压调节器电路在低静态电流和快速瞬态响应下操作。本公开的通道元件具有低输入电容，这会导致更宽的带宽和对负载变化的快速响应。为了实现快速响应，通道元件可以包括相对较小的输入晶体管，该输入晶体管通过来自反馈回路的误差信号而被控制。小的输入晶体管产生快速响应和低静态电流消耗，并且在低需求(例如，负载处于待机或其他低电流操作模式)时直接向负载供应电流。
通道元件也可以包括大的晶体管，该大的晶体管在来自负载的需求超过预定电流水平时操作。小的晶体管继续向负载提供电流，并且大的晶体管可以向负载提供剩余的电流需求。以这种方式，本公开的技术可以提供对负载变化的快速响应，同时在静态状态下提供低的电流消耗。
图1是图示了根据本公开的一种或多种技术的示例线性电压调节器电路的框图。示例电压调节器电路100可以被配置为将近似恒定的电压提供给负载，例如，连接至电压调节器电路的输出Vout 104的Rload 114。为了简单起见，对本公开的描述可以集中在电压调节器配置上。然而，本公开的技术也可以应用于电流调节器电路(图1中未示出)。
电压调节器电路100在图1的示例中包括通道元件(pass element)120、采样电路116、误差放大器110，并且在一些示例中可以包括补偿网络112。输入电压Vin 102连接至通道元件120，并且在一些实施例中也可以为误差放大器110提供功率。采样电路116将通道元件120连接至较低的参考电压Vss 108，在本公开中，该较低的参考电压Vss 108将被称为接地Vss 108。
负载Rload 114接收来自通道元件120的输出Vout 104的输出功率。Rload 114也可以连接至接地GND 118。在一些示例中，GND 118可以连接至接地Vss 108。负载Rload 114可以改变操作状态，这可以将Rload 114的功率需求水平从接近于零改变成100％。Rload114的操作状态的变化可以使Iout 105的幅度改变以满足需求。
通道元件120是通过从误差放大器110输出的控制信号Vgate130来管理的。误差放大器110监测来自采样电路116的反馈，并且断开或限制通道元件120，以在输入电压Vin102和到负载Rload 114的输出电流Iout 105的变化期间维持近似恒定的输出电压Vout104。换言之，通道元件120被配置为接收控制信号Vgate 130，并且基于从误差放大器110输出的控制信号Vgate 130来向Rload 114提供输出电流Iout 105。
误差放大器110被配置为接收来自采样电路116的反馈信号。来自采样电路116的信号将输出电压Vout 104的幅度的指示提供给负载Rload 114。在一些示例中，来自采样电路116的反馈信号可以是电压，其中，来自采样电路116的电压的幅度的变化与输出电流Iout 105的幅度的变化相对应。在一些示例中，来自采样电路116的反馈信号可以是缩放的信号，例如，缩放的电压信号。
在电流调节器的示例中，采样电路116可以与通道元件120串联放置(图1中未示出)。在电流调节器示例中，来自采样电路116的信号将输出电流Iout 105的幅度的指示提供给负载Rload 114。在一些示例中，来自采样电路116的反馈信号可以是电压，其中，来自采样电路116的电压的幅度的变化与输出电流Iout 105的幅度的变化相对应。在一些示例中，来自采样电路116的反馈信号可以是缩放的信号，例如，缩放的电压信号。
误差放大器110可以被配置为接收参考电压信号Vref 106，该参考电压信号Vref106定义输出电压Vout 104的幅度。Vref 106可以来自整个系统的能够包括电压调节器电路100的其他部分(诸如例如，引擎控制单元(ECU))或者来自其他类型的系统。误差放大器110可以将来自采样电路116的反馈信号进行比较，并且基于比较来生成控制信号Vgate130。
在一些示例中，电压调节器电路100也可以包括补偿网络112。补偿网络112可以包括调整电压调节器电路100的稳定性和性能的电路元件。例如，补偿112可以包括一个或多个电阻性和/或电容性元件，这些元件用以将极点和/或零点引入调节器电路100的传递函数中，以调整例如响应速度、超调量、增益和相位裕度以及其他性能因素。
在一些示例中，电压调节器电路100和电压调节器电路100的负载都是一个集成电路(IC)的部分。在一些示例中，电压调节器电路100可以与其他组件(诸如，一个或多个控制器、处理器和类似的电路系统)一起被包括在单个IC上。在其他示例中，电压调节器电路100是利用离散组件来实施的。例如，在电压调节器电路100可以向负载供应几百毫安(mA)数量级的输出电流Iout 105的应用中，电压调节器电路100可以利用比能够使用IC而经济地实施的组件具有更高的电流和/或电压额定值的组件来实施。
图2是图示了根据本公开的一种或多种技术的线性调节器电路的示例的示意图。图2的电压调节器电路200是上面关于图1描述的电压调节器电路100的示例。图2中与上面关于图1描述的附图标记相同的附图标记具有相同的描述和功能。例如，Vref 106、Vout104、Vgate 130和Vss 108。
在图2的示例中，电压调节器电路200包括通道元件220、放大器210和采样电路，该采样电路包括由电阻器R1 201和R2 202形成的电阻分压器。在一些示例中，电压调节器电路200也可以包括补偿网络，诸如，上面关于图1描述的补偿网络112(图2中未示出)。输入电压Vin 102连接至通道元件120并且为放大器210提供功率。放大器210被配置为误差放大器。
在图2的示例中，放大器210被配置为误差放大器或差分放大器。放大器210被配置为在反相输入处接收来自采样电路的电压信号，并且在非反相输入处接收参考电压信号Vref 106。放大器210可以将反馈电压信号与参考电压信号Vref 106进行比较。放大器210可以基于比较来生成控制信号Vgate 130。控制信号Vgate 130是上面关于图1描述的控制信号Vgate 130的示例。放大器210也可以包括到接地Vss 108的连接。
通道元件220是上面关于图1描述的通道元件120的示例。通道元件220包括晶体管MN1 222、晶体管MP2 224和电阻器R3 203。在图2的示例中，晶体管MN1 222是增强型N沟道金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)(NMOS)。晶体管MP2 224是增强型P沟道金属氧化物半导体场效应晶体管MOSFET(PMOS)。晶体管MP2 224可以是容量比晶体管MN1 222大的晶体管。换言之，PMOS晶体管MP2 224可以具有比NMOS晶体管MN1 222更高的电流容量，并且因此可以具有比晶体管MN1 222更高的栅极电容。在IC的示例中，PMOS晶体管MP2 224可能具有较大的尺寸并且占据比NMOS晶体管MN1 222更多的空间。在一些示例中，通道元件220可以利用包括氮化镓(GaN)、碳化硅(SiC)和其他类型的各种晶体管来实施。
在图2的示例中，晶体管MN1 222的栅极接收来自放大器210的控制信号Vgate130。晶体管MN1 222的源极连接至通道元件220的输出Vout 104，并且因此也连接至负载，该负载可以连接至通道元件220的输出Vout 104。晶体管MN1 222的源极通过电阻器R1 201和R2 202的串联连接而连接至接地Vss 108，电阻器R1 201和R2 202形成采样电路的分压器，如上所述。
晶体管MP2 224的源极连接至输入电压Vin 102。电阻器R3 203将晶体管MP2 224的源极连接至晶体管MP2 224的栅极。电阻器R3203也将输入电压Vin 102连接至晶体管MN1222的漏极。晶体管MP2 224的漏极连接至通道元件220的输出Vout 104，并且因此也连接至负载，该负载可以连接至输出Vout 104。换言之，晶体管MN1222的源极和晶体管MP2 224的漏极向负载提供输出电流。
晶体管MP2 224的栅极电连接至晶体管MN1 222的漏极。在本公开中，术语“耦合”、“电连接”和“连接”具有相同的含义。
在操作时，通道元件220被配置为接收控制信号Vgate 130，并且向线性电压调节器的负载提供输出电流Iout 105。输出电流Iout105的幅度可以基于控制信号Vgate 130的幅度。
响应于输出电流Iout 105小于预定阈值输出电流，晶体管MP2224可以关断并且晶体管MN1 222可以接通，以将所有的输出电流提供给负载。换言之，对于低电流需求，当到负载的输出电流小于预定阈值时，晶体管MN1 222可以充当源极跟随器以向负载输出电流Iout 105。由MN1 222所递送的输出电流的幅度可以至少部分地基于控制信号Vgate 130的幅度。
响应于到负载的输出电流Iout 105大于或等于预定阈值，晶体管MN1 222可以保持接通并且晶体管MP2 224也可以接通。以这种方式，晶体管MN1 222和晶体管MP2 224两者可以提供输出电流Iout105。在图2的示例中，晶体管MP2 224可以将输出电流的至少一些输出电流提供给负载。
在电压调节器电路200的示例中，预定输出电流阈值由电阻器R3 203的阻抗值以及晶体管MP2 224的一个或多个特性(诸如，栅极-源极阈值电压)设置。随着流过MN1 222和R3 203的电流的增加，晶体管MP2 224的栅极-源极电压(Vgs)也增加。预定阈值也可以通过选择R3 203的值结合MP2 224的特性来设置，例如，使得流过R3 203的电流的幅度可以在所需的电流阈值处接通MP2 224。作为一个示例，对于10mA的目标最大输出幅值和700mV的用于MP2 224的阈值，可能需要大约0.5mA的电流阈值来激活MP2 224。在该示例中，可以将电阻器R3 203的值选择为约1.4kΩ。因此，对于小于0.5mA的Iout 105，晶体管MN1 222可以供应Iout 105，同时MP2 224可以断开。当负载需求将Iout 105增加至高于0.5mA的预定输出电流阈值时，R3 203上的电压降可以激活MP2 224以向负载供应附加电流。
在通道元件220实施在IC上的示例中，R3 203的值可能影响通道元件220的动态性能和在IC上占据的面积量。如上面关于图1描述的，在一些示例中，线性电压调节器电路200和连接线性电压调节器电路的负载都可以是一个集成电路的部分。在其他示例中，线性电压调节器电路200是用离散组件来实施的。
在其他示例中，通道元件220可以用于其他类型的电压调节器。例如，调节器可以经由模数转换器(ADC)而采样输出电流105的幅度并且生成控制信号，以使用处理电路系统而不是通过使用放大器210来控制通道元件220。然而，图2的电路200的配置，即，使用电阻分压器和放大器210，可能比其他实施方式有优势，诸如在简单性、降低成本、可扩展性(例如，适用于数十mA的低电流设计和较高的电流设计)和可制造性方面。
图2所示的示例线性电压调节器电路与其他类型和实施方式的电压调节器相比可以具有若干优势。在图2的示例中，通道元件220的输入电容可以通过使用小型输入晶体管MN1 222来减小。当与其他实施方式进行比较时，在NMOS晶体管MN1 222中以恒定的小电流操作通道元件220可以允许使用整体较小的通道元件线性电压调节器电路来提供相同的最大输出电流。当与其他实施方式进行比较时，通道元件输入电容减小的优势可以将通道元件220的极点移动到更高的频率，并且因此提供快速瞬态负载调节。
由于小的输入晶体管MN1 222以及在晶体管MP2 224所提供的输出电流Iout 105的幅值方面提供宽范围的能力，电压调节器电路200的其他优势可以包括低静态电流消耗。通道元件220的配置可以扩展到各种应用，包括IC内部的电源以及使用离散组件而可扩展到更高的电流应用，如上所述。在一些示例中，输入电压Vin 102可能很大，例如，50V或更大。在其他示例中，输入电压Vin 102可能很小，例如，5V、2.4V、1.2V和其他值。电压调节器电路200的配置也意味着，可以为放大器210选择具有较低的DC增益的放大器，因为接通晶体管MN1 222不需要控制信号Vgate 130较大。换言之，通道元件220的高跨导值允许较低的DC增益放大器提供如较高的增益放大器那样相同的负载调节性能。较小的放大器和小的输入晶体管还有助于低静态电流。
降低的功耗可以在许多应用中具有优势。在一些示例中，需要一些静态电流来保持一些组件操作，即使在低负载的情况下，诸如在空闲或“休眠”状态下。例如，在电池供电的电路中，降低的静态电流可以改善电池寿命。在其他示例中，诸如，混合动力车辆或由化石燃料驱动的其他应用中，降低的功率需求可以转化成减少的碳排放。
图3是图示了根据本公开的一种或多种技术的线性电压调节器的示例操作的系统信号流程图。信号流程图300图示了上面关于图2描述的通道元件220的示例传递函数。信号流程图300将按照图2来描述，除非另有说明。
示图300包括GMN1 322(晶体管MN1 222的跨导)、Rp 303(通道元件电阻(在图2中被描述为R3 203))、GMP2 324(晶体管MP2224的跨导)以及与图1所示的Rload 114相对应的Rload 314。
将放大器210的输出(即，控制信号Vgate 330)与来自输出Vout304的反馈信号相加以产生VGSM1 352。GMN1 322接收VGSM1 352并且将IMN1 344输出至Rp 303，并且将IMN1 344与IFB 348相加。Rload 314接收IMN1 344与IFB 348的和，并且影响输出电压304，如由来自Rload314的输出信号所示出的。IFB 348是GMP2 324的输出。GMP2 324接收由Rp 303输出的Vgate_fb 346。
对信号流程图300的分析可以产生下面的传递函数
Figure BDA0002411172580000091
在上面的等式中，G是通道元件的DC传递函数，VGATE是放大器输出电压Vgate 330，VOUT是反馈电压信号Vout 304。同样，GMN1是晶体管MN1 222的跨导GMN1 322，GMP2是晶体管MP2224的跨导。电阻包括RLOAD，该RLOAD是线性电压调节器电路的负载Rload 314的阻抗，并且RP是耦合在晶体管MP2 224的源极和栅极之间的电阻器的阻抗值。
另一个传递函数T可以评估通道元件的N分支中的电流如何受到负载电流的影响，并且为PMOS晶体管MP2 224和R3 203提供设计公式。如上面关于图3讨论的，R3 203的值和MP2 224的特性可以确定预定阈值，其中MP2 224接通以向负载供应电流。
Figure BDA0002411172580000101
ILOAD与上面关于图1和图2描述的Iout 105相对应，并且IMN1是流过晶体管MN1222的电流。上面的等式的其他参数包括：CLOAD，该CLOAD是负载的电容(图3中未示出)；gLOAD，该gLOAD是负载的跨导(即，1/RLOAD)；ggd_MP2，该ggd_MP2是MP2的栅极-漏极跨导；gmp2是晶体管MP2224的跨导；Rp是通道元件电阻R3 203。上面的等式中T的小的值指示通道元件220的良好的动态性能。
在通道元件220的示例中，下面的近似法
Rpgm_MP2gLOAD>>gLOAD+gm_MP2
可以将上面的传递函数化简为更简化的形式：
Figure BDA0002411172580000102
这种简化的传递函数可以提供一种通过设计来确保电路稳定的方式。具体地，Rp相对于gm_MP2的大小负责电路稳定性。
图4是图示了具有高电流容量通道元件的线性电压调节器电路的示例实施方式的示意图。电压调节器电路400是与图1中的上述描绘的电压调节器电路100相似的示例。然而，当与上面关于图2描述的电压调节器电路200相比较时，高容量通道元件420可能会引起电压调节器电路400的一些缺点。
电压调节器电路400包括放大器410、补偿网络112、向连接至Vout 104的负载提供功率的通道元件420、以及被配置为R1 201和R2 202的电阻分压器的采样电路。附图标记与上面关于图1和图2描述的项目相同的项目具有与图1和图2中的描述和功能相同的描述和功能。例如，Vss 108、补偿网络112和Vin 102。
为了向负载提供足够的输出电流，具有高电流容量的通道元件420在栅极处也可以有高输入电阻。高输入电阻可能导致由低频极点所引起的较小的带宽，并且因此，当与电压调节器电路200的通道元件220相比较时，可能会减慢瞬态响应。当与MN1 222的栅极-源极阈值相比较时，通道元件420也可能需要较高的栅极-源极阈值。因此，放大器410可能需要较高的DC增益来接通通道元件420，这也可能导致较高的静态电流。
图5是图示了具有耦合至缓冲器的高电流容量通道元件的线性电压调节器电路的示例实施方式的示意图。电压调节器电路500是与图1中的上述电压调节器电路100相似的示例。当与上面关于图4描述的电压调节器电路400相比较时，缓冲器522可以改善电压调节器电路500的瞬态性能。然而，当与上面关于图2描述的电压调节器电路200相比较，缓冲器522会引起电压调节器电路500的一些缺点。
电压调节器电路500包括放大器510、补偿网络112、为连接至Vout 104的负载提供功率的通道元件520、以及被配置为R1 201和R2 202的电阻分压器的采样电路。附图标记与上面关于图1和图2描述的项目相同的项目具有与图1和图2中的描述和功能相同的描述和功能。
将缓冲器522包括在放大器510与通道元件520之间可以具有减小通道元件520的输入电容的效果，这可以将低频极点移动到较高的频率。当与电压调节器电路400相比较时，较高的频率极点和较高的带宽可以提供比电压调节器电路400的瞬态响应更快的瞬态响应。缓冲器522与通道元件520的组合可以提供如用于来自放大器510的控制信号的源极跟随器那样良好的性能。然而，当与被配置为上面关于图2描述的电压调节器电路200的电压调节器相比较时，缓冲器522也可以使静态电流增加。
图6是图示了根据本公开的一种或多种技术的线性电压调节器电路的示例操作的流程图。图6的框将按照图1和图2来描述，除非另有说明。
通道元件220可以接收来自放大器210的控制信号Vgate 130(90)。控制信号Vgate130可以基于来自采样电路(例如，电阻分压器R1 201和R2 202)的反馈信号与参考电压Vref 106之间的比较。
通道元件220可以向连接至通道元件220的输出Vout 104的负载(例如，Rload114)提供输出电流Iout 105(92)。输出电流Iout105可以基于控制信号Vgate 130的幅度。
响应于到负载的输出电流Iout 105小于预定阈值，可以关断晶体管MP2 224(94)。可以接通晶体管MN1 222，以通过充当源极跟随器来向负载提供所有的输出电流。当到负载的输出电流小于预定阈值时，MN1 222可以向负载提供输出电流Iout 105以用于低电流需求。在图2的示例中，MN1 222可以是比晶体管MP2 224更小的晶体管，当与其他类型的电路(诸如，上面关于图4描述的电压调节器电路400)相比较时，这可以导致通道元件220的输入阻抗减小和更快的动态负载调节。
放大器210监测来自采样电路的反馈，并且响应于输入电压102改变而断开或限制通道元件220，以维持近似恒定的输出电压Vout104。类似地，如果Vout 104改变，例如，当负载需求改变时，则来自放大器210的控制信号Vgate 130可以增加或减小以维持Vout104。例如，响应于到负载的输出电流大于或等于预定阈值，可以接通晶体管MN1 222并且可以接通晶体管MP2 224，使得第一晶体管和第二晶体管两者向负载提供输出电流(96)。对于负载的高需求操作模式，晶体管MP2 224可以将大多数电流提供给负载。当输出电流大于或等于预定输出电流阈值时，晶体管MP2 224可以提供输出电流中的至少一些输出电流，如通过R3203结合晶体管MP2 224所设置的。
本公开的技术也可以在下面的示例中描述。
示例1.一种线性调节器电路，该线性调节器电路包括放大器，该放大器被配置为：接收电压信号，接收参考电压信号，将电压信号与参考电压信号进行比较，并且基于比较来生成控制信号。电路进一步包括通道元件，该通道元件被配置为：接收控制信号，并且基于控制信号来向线性调节器电路的负载提供输出电流，通道元件包括第一晶体管和第二晶体管。响应于到负载的输出电流小于预定阈值，第二晶体管关断并且第一晶体管关断，以向负载提供所有的输出电流。响应于到负载的输出电流大于或等于预定阈值，第一晶体管接通并且第二晶体管接通，并且第一晶体管和第二晶体管提供输出电流中的至少一些输出电流。
示例2.根据示例1的线性调节器电路，其中通道元件包括耦合至输入电压的电阻器，其中预定阈值通过以下来设置：电阻器的阻抗值，以及第二晶体管的一个或多个特性。
示例3.根据示例1至2中任一项或其任何组合的线性调节器电路，其中第一晶体管是N沟道晶体管，以及其中N沟道晶体管的栅极接收来自放大器的控制信号。
示例4.根据示例1至3的任何组合的线性调节器电路，其中当到负载的输出电流小于预定阈值时，第一晶体管充当源极跟随器以向负载提供输出电流。
示例5.根据示例1至4的任何组合的线性调节器电路，其中第二晶体管是P沟道晶体管。
示例6.根据示例1至5的任何组合的线性调节器电路，其中线性调节器电路的通道元件的DC传递函数是：
Figure BDA0002411172580000131
G是通道元件的DC传递函数，VGATE是放大器输出电压，VOUT是电压信号，GMN1是第一晶体管的跨导，GMP2是第二晶体管的跨导，RLOAD是线性调节器电路的负载的阻抗，以及RP是耦合在第二晶体管的源极与栅极之间的电阻器的阻抗值。
示例7.根据示例1至6的任何组合的线性调节器电路，进一步包括补偿网络，其中补偿网络被配置为调整线性调节器电路的稳定性性能。
示例8.根据示例1至7的任何组合的线性调节器电路，其中线性调节器电路和线性调节器电路的负载两者是一个集成电路的部分。
示例9.根据示例1至8的任何组合的线性调节器电路，其中线性调节器电路利用分立组件来实施。
示例10.根据示例1至9的任何组合的线性调节器电路，其中电压信号包括线性调节器电路的输出电流的经缩放的幅度。
示例11.根据示例1至10的任何组合的线性调节器电路，其中第二晶体管的栅极电连接至第一晶体管的漏极，第一晶体管的源极和第二晶体管的漏极向负载提供输出电流，第二晶体管的源极电连接至输入电压，并且电阻器将输入电压连接至第一电阻器的漏极。
示例12.根据示例1至11的任何组合的线性调节器电路，其中输入电压小于五伏。
示例13.一种方法，包括：通过线性调节器电路的通道元件来接收来自放大器的控制信号，通过通道元件来向线性调节器电路的负载提供输出电流。输出电流基于控制信号，通道元件包括第一晶体管和第二晶体管。响应于到负载的输出电流小于预定阈值，第二晶体管关断并且第一晶体管接通，以向负载提供所有的输出电流。响应于到负载的输出电流大于或等于预定阈值，第一晶体管接通并且第二晶体管接通，并且第一晶体管和第二晶体管两者提供输出电流中的至少一些输出电流。
示例14.根据示例13的方法，其中通道元件包括耦合至输入电压的电阻器，其中预定阈值通过以下来设置：电阻器的阻抗值，以及第二晶体管的一个或多个特性。
示例15.根据示例13至14的任何组合的方法，其中第一晶体管是N沟道晶体管，其中N沟道晶体管的栅极接收来自放大器的控制信号，以及其中第二晶体管是P沟道晶体管。
示例16.根据示例13至15的任何组合的方法，其中当到负载的输出电流小于预定阈值时，第一晶体管充当源极跟随器以向负载提供输出电流。
示例17.一种电路，包括通道元件，该通道元件被配置为：接收控制信号，并且基于控制信号来向线性调节器电路的负载提供输出电流，通道元件包括第一晶体管和第二晶体管。响应于到负载的输出电流小于预定阈值，第二晶体管关断并且第一晶体管接通，以向负载提供所有的输出电流，以及响应于到负载的输出电流大于或等于预定阈值，第一晶体管接通并且第二晶体管接通，并且第一晶体管和第二晶体管两者提供输出电流中的至少一些输出电流。
示例18.根据示例17的电路，其中第二晶体管的栅极电连接至第一晶体管的漏极，第一晶体管的源极和第二晶体管的漏极向负载连接输出电流，第二晶体管的源极电连接至输入电压，并且电阻器将输入电压连接至第一电阻器的漏极。
示例19.根据示例17至18的任何组合的电路，其中第一晶体管是N沟道金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)，其中N沟道MOSFET的栅极接收来自放大器的控制信号，以及其中第二晶体管是P沟道MOSFET。
示例20.根据示例17至19的任何组合的电路，其中通道元件包括耦合至输入电压的电阻器，其中预定阈值通过以下来设置：电阻器的阻抗值，以及第二晶体管的一个或多个特性。
已经描述了本公开的各个示例。这些示例和其他示例在以下权利要求的范围内。

Claims (20)

1.一种线性调节器电路，包括：
放大器，被配置为：
接收电压信号，
接收参考电压信号，
将所述电压信号与所述参考电压信号进行比较，以及
基于所述比较来生成控制信号，以及
通道元件，被配置为：接收所述控制信号，并且基于所述控制信号来向所述线性调节器电路的负载提供输出电流，所述通道元件包括第一晶体管和第二晶体管，其中：
响应于到所述负载的所述输出电流小于预定阈值，所述第二晶体管关断并且所述第一晶体管接通，以向所述负载提供所有的所述输出电流，以及
响应于到所述负载的所述输出电流大于或等于所述预定阈值，所述第一晶体管接通并且所述第二晶体管接通，并且所述第一晶体管和所述第二晶体管提供所述输出电流中的至少一些输出电流。
2.根据权利要求1所述的线性调节器电路，其中所述通道元件包括耦合至输入电压的电阻器，其中所述预定阈值通过以下而被设置：
所述电阻器的阻抗值，以及
所述第二晶体管的一个或多个特性。
3.根据权利要求1所述的线性调节器电路，其中所述第一晶体管是N沟道晶体管，以及其中所述N沟道晶体管的栅极接收来自所述放大器的所述控制信号。
4.根据权利要求1所述的线性调节器电路，其中当到所述负载的所述输出电流小于所述预定阈值时，所述第一晶体管充当源极跟随器以向所述负载提供所述输出电流。
5.根据权利要求3所述的线性调节器电路，其中所述第二晶体管是P沟道晶体管。
6.根据权利要求1所述的线性调节器电路，其中所述线性调节器电路的所述通道元件的DC传递函数是：
Figure FDA0002411172570000021
其中：
G是所述通道元件的所述DC传递函数，
VGATE是放大器输出电压，
VOUT是所述电压信号，
GMN1是所述第一晶体管的跨导，
GMP2是所述第二晶体管的跨导，
RLOAD是所述线性调节器电路的所述负载的阻抗，以及
RP是被耦合在所述第二晶体管的源极与栅极之间的电阻器的阻抗值。
7.根据权利要求1所述的线性调节器电路，进一步包括补偿网络，其中所述补偿网络被配置为调整所述线性调节器电路的稳定性性能。
8.根据权利要求1所述的线性调节器电路，其中所述线性调节器电路和所述线性调节器电路的所述负载两者是一个集成电路的部分。
9.根据权利要求1所述的线性调节器电路，其中所述线性调节器电路利用分立组件来实施。
10.根据权利要求1所述的线性调节器电路，其中所述电压信号包括所述线性调节器电路的输出电流的经缩放的幅度。
11.根据权利要求1所述的线性调节器电路，其中：
所述第二晶体管的栅极被电连接至所述第一晶体管的漏极，
所述第一晶体管的源极和所述第二晶体管的漏极向所述负载提供所述输出电流，
所述第二晶体管的源极被电连接至输入电压，以及
电阻器将所述输入电压连接至所述第一晶体管的所述漏极。
12.根据权利要求11所述的线性调节器电路，其中所述输入电压小于五伏。
13.一种方法，包括：
通过线性调节器的通道元件来接收来自放大器的控制信号，
通过所述通道元件来向所述线性调节器电路的负载提供输出电流，其中：
所述输出电流基于所述控制信号，
所述通道元件包括第一晶体管和第二晶体管，
响应于到所述负载的所述输出电流小于预定阈值，所述第二晶体管关断并且所述第一晶体管接通，以向所述负载提供所有的所述输出电流，以及
响应于到所述负载的所述输出电流大于或等于所述预定阈值，所述第一晶体管接通并且所述第二晶体管接通，并且所述第一晶体管和所述第二晶体管两者提供所述输出电流中的至少一些输出电流。
14.根据权利要求13所述的方法，其中所述通道元件包括耦合至输入电压的电阻器，其中所述预定阈值通过以下而被设置：
所述电阻器的阻抗值，以及
所述第二晶体管的一个或多个特性。
15.根据权利要求13所述的方法，
其中所述第一晶体管是N沟道晶体管，
其中所述N沟道晶体管的栅极接收来自所述放大器的所述控制信号，以及
其中所述第二晶体管是P沟道晶体管。
16.根据权利要求13所述的方法，其中当到所述负载的所述输出电流小于所述预定阈值时，所述第一晶体管充当源极跟随器以向所述负载提供所述输出电流。
17.一种电路，所述电路包括通道元件，所述通道元件被配置为：
接收控制信号，并且基于所述控制信号来向线性调节器电路的负载提供输出电流，所述通道元件包括第一晶体管和第二晶体管，其中：
响应于到所述负载的所述输出电流小于预定阈值，所述第二晶体管关断并且所述第一晶体管接通，以向所述负载提供所有的所述输出电流，以及
响应于到所述负载的所述输出电流大于或等于所述预定阈值，所述第一晶体管接通并且所述第二晶体管接通，并且所述第一晶体管和所述第二晶体管两者提供所述输出电流中的至少一些输出电流。
18.根据权利要求17所述的电路，其中：
所述第二晶体管的栅极被电连接至所述第一晶体管的漏极，
所述第一晶体管的源极和所述第二晶体管的漏极向所述负载提供所述输出电流，
所述第二晶体管的源极被电连接至输入电压，以及
电阻器将所述输入电压连接至所述第一晶体管的所述漏极。
19.根据权利要求17所述的电路，
其中所述第一晶体管是N沟道金属氧化物半导体场效应晶体管MOSFET，
其中所述N沟道MOSFET的栅极接收来自所述放大器的所述控制信号，以及
其中所述第二晶体管是P沟道MOSFET。
20.根据权利要求17所述的电路，其中所述通道元件包括耦合至输入电压的电阻器，其中所述预定阈值通过以下而被设置：
所述电阻器的阻抗值，以及
所述第二晶体管的一个或多个特性。
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