3、推挽动态泄漏电路设计与有限状态机低功耗实现

推挽动态泄漏电路设计与有限状态机低功耗实现

推挽动态泄漏电路设计

在电压调节器的设计中，快速瞬态响应是一个重要的性能指标。传统的一些电路虽然能实现快速瞬态响应，但存在一些问题。例如，有的电路使用片外元件，不适合嵌入式应用；有的采用双环反馈的推挽配置来改善嵌入式电压调节器的瞬态性能，但在数字应用中，由于闭环带宽有限，输出的峰值和谷值仍然较高。还有的通过片外电容来改善调节器的建立时间，但会带来较大的静态功耗损失；电容耦合反馈（CCFB）虽能改善全集成电压调节器的瞬态性能，但不适用于低功耗应用。

为了解决这些问题，我们提出了一种用于嵌入式应用的推挽动态泄漏电路。该电路在现有的电流控制环路中并行添加推挽动态泄漏路径，以减少瞬态时输出的峰值和谷值。这种设计在提高转换器瞬态响应的同时，能使电压调节器的功率效率在负载电流变化时基本保持不变，并且能大幅缩短达到预定电压水平的建立时间。

工作原理与实现

推挽动态泄漏电路的简单原理图主要由误差放大器和通晶体管组成。误差放大器采用共源共栅差分放大器，以提高工作电流范围。由于低功耗嵌入式应用中没有大负载电容，为了使转换器在不同负载电流下都能稳定工作，内部极点被设计为主极点。该简单电压调节器在负载电流从 0.25mA 到 30mA 的范围内都能保持稳定，单位增益带宽为 10MHz，但由于带宽有限，其瞬态响应较差，特别是在数字应用中，负载电流快速变化时问题更为明显。

为了改善电压调节器的瞬态性能，我们在现有电流控制环路的基础上，并行添加了上泄漏路径和下泄漏路径，形成推挽动态泄漏电路。这两条泄漏路径在瞬态时工作，为负载电流提供泄漏路径。每条泄漏路径由迟滞运算放大器驱动，并且为了避免动态路径永久导通的问题，在运算放大器