[发明专利]一种两级串联DC-DC变换器

说明书

技术领域

本发明属于集成电路设计领域，具体的说涉及一种由Buck和LDO(低压差线性稳压器)构成的两级串联DC-DC变换器。

背景技术

在供电系统中，Buck和LDO通常用于负载端(POL)供电，负责将前端AC-DC输出电压或电池电压转换为负载需要的工作电压。为了兼顾效率和噪声，负载端供电一般采用Buck串联LDO的两级DC-DC变换器方案，先将输入电压降到一个中间电压，再用LDO将这个中间电压转化为负载所需要的工作电压。前级Buck具有很高的变换效率，后级LDO可以减小前级Buck的输出噪声为负载提供低噪声的电源。

传统的两级串联变换器如图1所示，Buck将输入电压V_DD降压至V_Buck，再由LDO将V_Buck电压降至负载所需电压V_OUT，LDO的输入输出电压之差为V_DROP，V_DROP的大小决定了LDO的损耗。为了提高效率，需尽量减小V_DROP，但V_DROP不能减得太小，否则将造成LDO调整率下降，输出电压V_OUT将低于V_REF。除此之外，为了提高LDO的PSR以减小LDO输出噪声，需要增大LDO调整管MP的漏源输出电阻，要求MP工作在饱和区，需要V_DROP大于或等于MP过驱动电压。当负载电流较大时，MP的过驱动电压增大，V_DROP需要相应增大。在图1所示的传统的方法中，Buck输出电压是固定值，按最恶劣条件设计，V_DROP需要大于或等于负载电流最大时MP的过驱动电压。当负载较轻时，LDO的输入输出电压差并没有减小，仍然为最大负载电流下的较大V_DROP，不利于减小LDO上的损耗，也不利于整个两级串联变换器效率的提高。

发明内容

本发明的目的，就是针对上述传统电路存在的问题，提出一种两级串联DC-DC变换器。

本发明的技术方案是，一种两级串联DC-DC变换器，该变换器由串联的BUCK电路和低压差线性稳压器构成；所述低压差线性稳压器由PMOS管MP、误差放大器、电阻R0、电容C0构成；其中，MP的源极接BUCK电路的输出端，其栅极接误差放大器的输出端，其漏极接误差放大器的同相输入端，其漏极还通过电容C0后接地；电容C0和电阻R0并联；误差放大器的反相输入端接基准电压Vref；其特征在于，还包括栅极电压控制电路；所述栅极电压控制电路的输入端接基准电压Vref，其输出端接BUCK电路控制器的正输入端；BUCK电路控制器的负输入端接MP的栅极；

所述栅极电压控制电路由运算放大器，NMOS管MN1、MN2、MN3，PMOS管MP1、MP2，电阻R1、R2和电流源构成；其中，MN1的漏极接电源，其栅极接运算放大器的输出端，其源极通过R1后接MN2的漏极；运算放大器的同相输入端接基准电压Vref，其反相输入端接MN1源极与R1的连接点；R1与MN2漏极的连接点为栅极电压控制电路的输出端；MN2的栅极接MN3的栅极，其源极接地；MN3的源极接地，其栅极与漏极互连，其漏极接MP1的漏极；MP1的源极通过R2接电源；MP2的源极接电源，其栅极接MP1源极与R2的连接点，其漏极通过电流源后接地；MP2漏极与电流源的连接点接MP1的栅极。