CN104063001B - 低压差稳压装置及使用在低压差稳压装置的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种低压差稳压装置和使用在低压差稳压装置中的方法。该低压差稳压装置包含以下组件:误差放大器接收参考电压信号与回授电压信号以产生输出控制信号;输出晶体管根据输出控制信号提供输出电流至输出端;电阻-电容电路根据输出电流所对应的电压进行分压产生回授电压信号;传感电路比较门限电压信号与输出电压来产生控制电压信号;电流调整电路根据控制电压信号,适应性调整通过输出晶体管的电流,当输出电压的变化一旦超出门限电压的规范范围时可以立刻对输出电压进行调整,减少过长瞬时反应时间。

Description

低压差稳压装置及使用在低压差稳压装置的方法
技术领域
本发明涉及一种低压差稳压机制,特别有关于一种能够适应性调整通过输出晶体管的电流以减少瞬时反应时间的低压差稳压装置及相关方法。
背景技术
一般来说,在理想的操作状况中,目前传统低压差稳压器﹙Low-dropout(LDO)voltageregulator﹚可以产生并输出一个稳定的输出电压至后级的电路。然而,在实际设计与操作中,低压差稳压器的回路频宽可能具有几百KHz至几十MHz的频率范围,因此,传统低压差稳压器的输出电流负载具有较差的瞬时反应,举例来说,当传统低压差稳压器由轻负载状态切换至重负载状态时,传统低压差稳压器需要经历较长的瞬时反应时间之后才能够提供稳定平衡的输出电流至后级电路,相对来说,当传统低压差稳压器进行负载切换时,其会造成输出电压中产生严重的电压剧烈改变﹙例如电压突降﹚,此外,当传统低压差稳压器由重负载状态切换至轻负载状态时,传统低压差稳压器也需要经历较长的瞬时反应时间来逐渐减少其输出功率晶体管的导通量,相对来说,当传统低压差稳压器进行负载切换时,此时也会造成输出电压中产生严重的电压剧烈改变﹙例如电压突升﹚。
现有技术目前的解决方案是通过使用一颗非常大的外部稳压电容来试图降低输出电压在瞬时反应时间时所产生的电压剧烈改变,然而,这颗非常大的外部稳压电容除了会造成制造成本大幅升高之外,同时也会造成原先的回路频宽变低,使得稳压的效果变差。
发明内容
因此,本发明的目的之一在于公开一种新颖的低压差稳压装置及相关的方法,以降低不同负载切换时输出电压在瞬时反应时间时所产生的电压剧烈改变,同时也达到缩短瞬时反应时间的效果。
根据本发明的实施例,公开了一种低压差稳压装置。该低压差稳压装置包含一电压源电路、一误差放大器、一输出晶体管、一电阻-电容电路、一传感电路及一电流调整电路。电压源电路是用以产生一参考电压信号及至少一门限电压信号。误差放大器是耦接至电压源电路,并用以接收该参考电压信号与一回授电压信号,以产生一输出控制信号。输出晶体管是耦接至误差放大器,并用以接收该输出控制信号并根据该输出控制信号提供一输出电流至一输出端。电阻-电容电路是耦接至误差放大器与输出晶体管,并用以根据该输出电流所对应的一电压进行分压产生该回授电压信号。传感电路是耦接至电压源电路,并用以接收该至少一门限电压信号及输出端上的一输出电压,比较该至少一门限电压信号与该输出电压来产生至少一控制电压信号。电流调整电路是耦接至输出端、传感电路与误差放大器,并用以根据该至少一控制电压信号,调整误差放大器所产生的输出控制信号,适应性调整通过输出晶体管的电流,以减少低压差稳压装置的瞬时反应时间。
根据本发明的实施例,还公开了一种使用在低压差稳压装置中的方法,该方法包含:使用电压源电路产生一参考电压信号及至少一门限电压信号;使用误差放大器接收该参考电压信号与一回授电压信号,以产生一输出控制信号;使用输出晶体管接收该输出控制信号并根据该输出控制信号提供一输出电流至输出端;根据该输出电流所对应的一电压进行分压产生该回授电压信号;接收该至少一门限电压信号及该输出端上的一输出电压,比较该至少一门限电压信号与该输出电压来产生至少一控制电压信号;根据该至少一控制电压信号,调整误差放大器所产生的输出控制信号,适应性调整通过输出晶体管的电流,以减少低压差稳压装置的瞬时反应时间。
根据以上的实施例,本发明的设计精神在于通过至少一个门限电压与输出电压的比较结果,动态地调整低压差稳压电路装置的输出晶体管的导通程度,以达到立即调整输出电压的电压值的目的与效果,如此使得当输出电压的变化一旦超出门限电压的规范范围时可以立刻对输出电压进行调整、稳定输出电压的电压值,减少负载切换所造成的过长瞬时反应时间。
附图说明
图1A是本发明优选实施例的低压差稳压装置的电路示意图。
图1B是图1A所示的电流调整电路的放大示意图。
图2是图1A在不同负载切换下所示的低压差稳压装置的输出电压VOUT的波形变化简要示意图。
图3A~图3C分别是本发明的低压差稳压电路装置的不同实施例电路示意图。
其中,附图标记说明如下:
100、300A、300B、300C低压差稳压装置
105电压源电路
110误差放大器
115输出晶体管
120电阻-电容电路
125、325A、325B传感电路
130、330A、330B、330C电流调整电路
130A下限电流调整模块
130B上限电流调整模块
1301、1302、1303放电电路
1301A、1303A放电单元
1304充电电路
1304A充电单元
具体实施方式
请参照图1A,图1A是本发明一优选实施例的低压差稳压﹙Low-dropout(LDO)VoltageRegulator﹚装置100的电路示意图。低压差稳压装置100包含一电压源电路105、一误差放大器110、一输出晶体管115、一电阻-电容电路120、一传感电路125及一电流调整电路130,电压源电路105是用以产生一参考电压信号VREF及至少一门限电压信号,在本实施例中,电压源电路105可用来产生两个不同的门限电压信号VOL与VOH,其中门限电压信号VOL是下限电压信号,而门限电压信号VOH是上限电压信号,门限电压VOL与VOH是提供传感电路125参考用以产生后续的控制电压信号。误差放大器110是耦接至电压源电路105,并用以接收参考电压信号VREF与一回授电压信号VFB来产生一输出控制信号VX,输出晶体管115的闸极端是耦接至误差放大器110的输出端,并用以接收输出控制信号VX,输出晶体管115是根据输出控制信号VX来决定本身的导通程度以决定通过输出晶体管115的电流量,提供一输出电流﹙也就是负载电流﹚IL至低压差稳压装置100的输出端,供后级的电路使用,输出电流IL通过负载电阻RL会形成一输出电压VOUT,电阻-电容电路120包含一负载电容CL、电阻R1、R2﹙其中电阻R2包括了电阻R2A、R2B﹚,负载电容CL与电阻R1、R2是以并联连接,而回授电压信号VFB是根据输出电流IL所对应的输出电压VOUT通过电阻R1、R2的分压所产生的,回授电压信号VFB是回馈至误差放大器110的非反向输入端﹙“+”﹚,其中参考电压信号VREF是被输入至误差放大器110的反向输入端﹙“-”﹚。
为了减少负载电流IL突然剧烈改变对输出电压VOUT造成过大的电压变化量,在本实施例中,设计了上限电压信号VOH与下限电压信号VOL,通过传感电路125来感应输出电压VOUT是否超过上限电压信号VOH或低于下限电压信号VOL,来判断输出电压VOUT是否发生过度变化,当输出电压VOUT因为负载电流IL过度变化造成输出电压VOUT突然过高或过低时,通过传感电路125的传感结果立即控制电流调整电路130,使电流调整电路130适应地或动态地调整通过输出晶体管115的电流IL,以减轻输出电压VOUT过度变化的现象,降低瞬时反应时间。请搭配参照图1A与图2,图2是图1A在不同负载切换下所示的低压差稳压装置100的输出电压VOUT的波形变化简要示意图。如图2所示,曲线LOAD表示了在时间轴上低压差稳压装置100的不同负载变化状况,在时间点t1以前低压差稳压装置100为轻负载状态,从时间点t1至t2的时段时,低压差稳压装置100为重负载状态,而在时间点t2之后,低压差稳压装置100为轻负载状态,换句话说,在时间点t1时,低压差稳压装置100进行了负载切换,由轻负载状态切换至重负载状态,而在时间点t2时,低压差稳压装置100也进行了负载切换,由重负载状态切换至轻负载状态。此外,输出电压VOUT的虚线部分则代表现有技术中不同负载切换所造成的输出电压变化,如图所示,虚线部分表示了现有技术中负载切换时会造成输出电压VOUT过低或过高,不同负载切换所产生的瞬时反应将造成输出电压VOUT严重过低或过高,而无法产生一个稳定的输出电压,另外,实线部分则是低压差稳压装置100的负载切换所产生的输出电压变化,如图可知,使用了传感电路125与电流调整电路130可使得当输出电压VOUT有较大的电压突升或电压突降时在上限电压VOH或下限电压VOL处立即对输出晶体管115的电流进行调整,等效上达到立刻对输出电压VOUT进行调整的效果,因此不会有过于严重的电压突升或突降,这样一来,可产生一个较为稳定的输出电压至后级电路,换句话说,本发明实施例中的低压差稳压装置100通过设定了上限电压VOH与下限电压VOL,当输出电压VOUT因为突然改变而高于上限电压VOH或是低于下限电压VOL时,通过适应性地放电或充电﹙也就是电流调整﹚,将输出电压VOUT的电压值拉回至合理区间﹙也就是上限电压VOH与下限电压VOL所定义的区间﹚内,所以不会产生现有技术中所造成的严重电压突升或突降现象。
以下请搭配参阅图1A、图1B与图2,其中图1B是图1A所示的电流调整电路130的放大示意图。在实作上,传感电路125包含了两比较器电路CMPH与CMPL。比较器电路CMPH的反向输入端耦接至电压源电路105并用以接收上限电压信号VOH,而非反向输入端则用来接收输出电压VOUT,比较器电路CMPH是用以比较上限电压信号VOH与输出电压VOUT来产生并输出一控制电压信号CPH,当输出电压VOUT超过上限电压信号VOH时,所产生的控制电压信号CPH具有一高逻辑准位﹙可视为第一逻辑准位﹚,另外,当输出电压VOUT低于上限电压信号VOH时,所产生的控制电压信号CPH具有一低逻辑准位﹙可视为第二逻辑准位﹚,比较器电路CMPH是输出控制电压信号CPH至电流调整电路130,使得控制电压信号CPH在不同情况下所具有的不同逻辑准位可用以动态控制电流调整。此外,比较器电路CMPL的非反向输入端耦接至电压源电路105并用以接收下限电压信号VOL,而其反向输入端则用来接收输出电压VOUT,比较器电路CMPL是用以比较下限电压信号VOL与输出电压VOUT来产生并输出一控制电压信号CPL,当输出电压VOUT低于下限电压信号VOL时,所产生的控制电压信号CPL具有高逻辑准位﹙可视为第一逻辑准位﹚,另外,当输出电压VOUT并未低于下限电压信号VOL时,所产生的控制电压信号CPL具有低逻辑准位﹙可视为第二逻辑准位﹚,比较器电路CMPL输出控制电压信号CPL至电流调整电路130,使得控制电压信号CPL在不同情况下所具有的不同逻辑准位可用以动态控制电流调整。
再者,电流调整电路130具备充/放电的调整功能,并包括了两组不同的电流调整模块130A、130B。组件130A是下限电流调整模块,而组件130B是上限电流调整模块,其中下限电流调整模块130A包括了放电电路1301、1302,而上限电流调整模块130B包括了放电电路1303及充电电路1304。放电电路1301、1302是用以接收控制电压信号CPL,并根据控制电压信号CPL对误差放大器110所产生的输出控制信号VX进行放电,以提高通过输出晶体管115的电流量,减少暂时反应的时间,放电电路1301包含了开关SW1与放电单元1301A,开关SW1是耦接至误差放大器110所产生的输出控制信号VX﹙也就是耦接至误差放大器110的输出端﹚,并由控制电压信号CPL所控制,放电单元1301A则耦接至开关SW1与一接地准位GND之间,并用以根据开关SW1的状态来选择性地运行放电操作,当控制电压信号CPL位于高逻辑准位时,开关SW1被启动而呈现闭路状态﹙closed﹚,形成一放电路径,使得放电单元1301A对误差放大器110所产生的输出控制信号VX进行放电,而当控制电压信号CPL位在低逻辑准位时,开关SW1被关闭而呈现开路状态﹙open﹚,断开该放电路径,使得放电单元1301A不对误差放大器110所产生的输出控制信号VX进行放电。此外,放电电路1302包含开关SW2,开关SW2是耦接至接地准位GND及电阻-电容电路120中对应于回授电压信号VFB的一分压点,并根据控制电压信号CPL选择性地对该分压点的电压进行放电,具体而言,该分压点是位在电阻R2A、R2B之间,当控制电压信号CPL位在高逻辑准位时,开关SW2被启动而呈现闭路状态,并将该分压节点连接至接地准位,形成一放电路径,造成对该分压点上的电压进行放电,降低该分压点上的电压,而当控制电压信号CPL位在低逻辑准位时,开关SW2被关闭而呈现开路状态,断开该放电路径,由于此时不会将该分压节点连接至接地准位,所以不对该分压点上的电压进行放电,不会降低该分压点上的电压;需注意的是,在图1B所示的实施例中,开关SW2的目的是对回授电压信号VFB造成较大的下降电压,使得误差放大器110更快速达到稳定状态,降低低压差稳压装置100的整体系统锁定时间,开关SW2的设计是为可选的﹙optional﹚,在其它的实施例中,也可以不包含在下限电流调整模块中,而此均符合本发明的设计精神。
另外,应注意的是,下限电流调整模块130A的电路结构是根据输出晶体管115的晶体管特性进行设计,在本实施例中,输出晶体管115实作上是以P型晶体管来实现,因此,下限电流调整模块130A在进行电流调整时,为了将过低的输出电压VOUT拉回到正常区间,是通过对输出晶体管115的闸极端的信号﹙也就是信号VX﹚进行放电的方式,增加输出晶体管115的导通程度,以提高通过输出晶体管115的电流量、拉高输出电压VOUT的电压值。在另一实施例中,输出晶体管115实作上可通过N型晶体管来实现,因此,下限电流调整模块在进行电流调整时,可通过对输出晶体管115的闸极端的信号﹙也就是信号VX﹚进行充电的方式,增加输出晶体管115的导通程度,以提高通过输出晶体管115的电流量、拉高输出电压VOUT的电压值,因此,实作上,在这个情况下,下限电流调整模块所包括的是充电电路,而非放电电路。
如图2所示,在时间点t1时,低压差稳压装置100由轻负载状态切换至重负载状态,此时流过输出晶体管115的电流量急速增加,使得输出电压VOUT的电压值突然改变,这时因为负载特性的关系使得输出电压VOUT突然下降而低于下限电压VOL,当输出电压VOUT低于下限电压VOL时,图1A所示的比较器电路CMPL可感应出输出电压VOUT的突降并产生具有高逻辑准位的控制电压信号CPL至电流调整电路130,使得电流调整电路130可立刻对输出电压VOUT的突降进行反应,立即增加输出晶体管115的导通程度,拉高输出电压VOUT的电压值,由于立即对电压突降进行反应的关系,所以可以将电压突降限制在△VOUT1的电压差范围内,因此,减轻瞬时反应所造成的电压突降影响,提供一个较为稳定的输出电压至后级电路。
对上限电流调整模块130B来说,图1B所示的上限电流调整模块130B包括了放电电路1303及充电电路1304,充电电路1304是用以接收控制电压信号CPH,并根据控制电压信号CPH对误差放大器110所产生的输出控制信号VX进行充电,以降低通过输出晶体管115的电流量,减少暂时反应的时间,而放电电路1303是用以接收控制电压信号CPH,并根据控制电压信号CPH对输出端的输出电压VOUT进行放电,以降低输出电压VOUT的电压值。其中,充电电路1304包含了开关SW3与充电单元1304A,开关SW3是耦接至误差放大器110所产生的输出控制信号VX﹙也就是耦接至误差放大器110的输出端﹚,并由控制电压信号CPH所控制,充电单元1304A则耦接至开关SW3与一电源VDD之间,并用以根据开关SW3的状态来选择性地运行充电操作,当控制电压信号CPH位在高逻辑准位时,开关SW3被启动而呈现闭路状态,形成一充电路径,使得充电单元1304A对误差放大器110所产生的输出控制信号VX进行充电,而当控制电压信号CPH位在低逻辑准位时,开关SW3被关闭而呈现开路状态,断开该充电路径,使得充电单元1304A不对误差放大器110所产生的输出控制信号VX进行充电。此外,放电电路1303包含开关SW4与一放电单元1303A,开关SW4是耦接至装置100的输出端﹙也就是连接到输出电压信号VOUT﹚,而放电单元1303A耦接在开关SW4与接地准位GND之间,放电单元1303A用以根据开关SW4的状态,选择性地运行放电操作,当控制电压信号CPH具有高逻辑准位时,开关SW4被启动而呈现闭路状态,形成一放电路径,使放电单元1303A对输出端的输出电流进行放电,以及,当控制电压信号CPH具有低逻辑准位时,开关SW4是被关闭而呈现开路状态,断开该放电路径,放电单元1303A不对输出端的输出电流进行放电。
应注意的是,上限电流调整模块130B的电路结构是根据输出晶体管115的晶体管特性进行设计,在本实施例中,输出晶体管115实作上是以P型晶体管来实现,因此,上限电流调整模块130B在进行电流调整时,为了将过高的输出电压VOUT拉回到正常区间,是通过对输出晶体管115的闸极端的信号﹙也就是信号VX﹚进行充电的方式,减少输出晶体管115的导通程度,以降低通过输出晶体管115的电流量、拉低输出电压VOUT的电压值。在另一实施例中,输出晶体管115实作上可通过N型晶体管来实现,因此,上限电流调整模块在进行电流调整时,可通过对输出晶体管115的闸极端的信号﹙也就是信号VX﹚进行放电的方式,减少输出晶体管115的导通程度,以降低通过输出晶体管115的电流量、拉低输出电压VOUT的电压值,因此,实作上,在这个情况下,上限电流调整模块所包括的是充电电路1304会以一放电电路取代之。
如图2所示,在时间点t2时,低压差稳压装置100由重负载状态切换至轻负载状态,此时流过输出晶体管115的电流量急速减少,使得输出电压VOUT的电压值突然改变,这时因为负载特性的关系使得输出电压VOUT突然上升而高于上限电压VOH,当输出电压VOUT高于上限电压VOH时,图1A所示的比较器电路CMPH可感应出输出电压VOUT的突升并产生具有高逻辑准位的控制电压信号CPH至电流调整电路130,使得电流调整电路130可立刻对输出电压VOUT的突升进行反应,立即减少输出晶体管115的导通程度,拉低输出电压VOUT的电压值,由于立即对电压突升进行反应的关系,所以可以将电压突升限制在△VOUT2的电压差范围内,因此,减轻瞬时反应所造成的电压突升影响,提供一个较为稳定的输出电压至后级电路。
此外,本发明并未限定上限电流调整机制与下限电流调整机制必须同时实作在同一个硬件装置中,也就是说,在其它实施例中,为了成本考虑,上限电流调整机制与下限电流调整机制可以分开设计实现,此外,电流调整机制也可具有多种的实施变化。请参照图3A~图3C,图3A~图3C分别是本发明的低压差稳压电路装置的不同实施例电路示意图。如图3A所示,低压差稳压电路装置300A包含电压源电路105、误差放大器110、输出晶体管115、电阻-电容电路120、传感电路325A及电流调整电路330A,低压差稳压电路装置300A具有下限电流调整机制而并未具有上限电流调整机制,传感电路325A包含用以进行下限电流调整感应的比较器电路CMPL而不包含用来进行上限电流调整感应的比较器电路CMPH,此外,电流调整电路330A包含如图1B所示的下限电流调整模块130A中的组件,而并没有包括上限电流调整模块130B中的组件。再者,如图3B所示,低压差稳压电路装置300B具有下限电流调整机制而并未具有上限电流调整机制,图3B的实施例与图3A的实施例的差异在于低压差稳压电路装置300B中的电流调整电路330B并未包括图3A所示的开关SW2的设计。再者,如图3C所示,低压差稳压电路装置300C具有上限电流调整机制而并未具有下限电流调整机制,低压差稳压电路装置300C包含电压源电路105、误差放大器110、输出晶体管115、电阻-电容电路120、传感电路325B及电流调整电路330C,与图1A与图1B所示的实施例不同的是,传感电路325B包含用以进行上限电流调整感应的比较器电路CMPH而不包含用来进行下限电流调整感应的比较器电路CMPL,此外,电流调整电路330C包含如图1B所示的上限电流调整模块130B中的组件,而并没有包括下限电流调整模块130A中的组件。以上设计变型均符合本发明的输出电压侦测与电流调整的发明精神,因此均属于本发明的范畴。
综上所述,本发明的实施例与设计精神在于,通过至少一个门限电压﹙上限电压或是下限电压﹚与输出电压的比较结果,动态地调整低压差稳压电路装置的输出晶体管的导通程度,以达到立即调整输出电压的电压值的目的与效果,如此使得当输出电压的变化一旦超出门限电压的规范范围时可以立刻对输出电压进行调整、稳定输出电压的电压值,减少负载切换所造成的过长瞬时反应时间。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明,对于本领域的技术人员来说,本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (15)

1.一种低压差稳压装置,其特征在于,包含:
一电压源电路,用以产生参考电压信号及门限电压信号;
一误差放大器,耦接至该电压源电路,用以接收该参考电压信号与回授电压信号,以产生输出控制信号;
一输出晶体管,耦接至该误差放大器,用以接收该输出控制信号并根据该输出控制信号提供输出电流至输出端;
一电阻-电容电路,耦接至该误差放大器与该输出晶体管,用以根据该输出电流所对应的电压进行分压产生该回授电压信号;
一传感电路,耦接至该电压源电路,用以接收该门限电压信号及该输出端上的输出电压,比较该门限电压信号与该输出电压来产生控制电压信号;及
一电流调整电路,耦接至该输出端、该传感电路与该误差放大器,用以根据该控制电压信号,调整该误差放大器所产生的该输出控制信号,适应性调整通过该输出晶体管的电流,以减少该低压差稳压装置的瞬时反应时间;
其中该传感电路包含第二比较器电路,该第二比较器电路用来比较第二门限电压信号与该输出电压以产生第二控制电压信号,当该输出电压高于该第二门限电压信号时,该第二控制电压信号具有第一逻辑准位,以及当该输出电压低于该第二门限电压信号时,该第二控制电压信号具有第二逻辑准位;以及,该电流调整电路包含上限电流调整模块,当该第二控制电压信号具有该第一逻辑准位时,该上限电流调整模块调整该误差放大器所产生的该输出控制信号的电流量,减少该输出晶体管的导通程度,以降低通过该输出晶体管的该电流,以及当该第二控制电压信号具有该第二逻辑准位时,该上限电流调整模块不调整该误差放大器所产生的该输出控制信号的电流量。
2.如权利要求1所述的低压差稳压装置,其特征在于:该传感电路包含第一比较器电路,该第一比较器电路用来比较第一门限电压信号与该输出电压以产生第一控制电压信号,当该输出电压低于该第一门限电压信号时,该第一控制电压信号具有第一逻辑准位,以及当该输出电压高于该第一门限电压信号时,该第一控制电压信号具有第二逻辑准位。
3.如权利要求2所述的低压差稳压装置,其特征在于:该电流调整电路另包含下限电流调整模块,当该第一控制电压信号具有该第一逻辑准位时,该下限电流调整模块调整该误差放大器所产生的该输出控制信号的电流量,增加该输出晶体管的导通程度,以提高通过该输出晶体管的该电流,以及当该第一控制电压信号具有该第二逻辑准位时,该下限电流调整模块不调整该误差放大器所产生的该输出控制信号的电流量。
4.如权利要求3所述的低压差稳压装置,其特征在于:该输出晶体管是P型晶体管,以及该下限电流调整模块包含:
一第一开关,耦接至该误差放大器所产生的该输出控制信号;以及
一第一放电单元,耦接至该第一开关与接地准位之间,用以根据该第一开关的状态,选择性地运行放电操作;
其中,当该第一控制电压信号具有该第一逻辑准位时,该第一开关被启动而闭路,使该第一放电单元对该误差放大器所产生的该输出控制信号进行放电,以及,当该第一控制电压信号具有该第二逻辑准位时,该第一开关被关闭而开路,使该第一放电单元不对该输出控制信号进行放电。
5.如权利要求3所述的低压差稳压装置,其特征在于:该下限电流调整模块包含:
一第二开关,耦接至接地准位及该电阻-电容电路中对应于该回授电压信号的分压点,该第二开关根据该第一控制电压信号,选择性地对该分压点的电压进行放电;
其中当该第一控制电压信号具有该第一逻辑准位时,该第二开关被启动而闭路,对该分压点进行放电,以及,当该第一控制电压信号具有该第二逻辑准位时,该第二开关被关闭而开路,不进行放电。
6.如权利要求1所述的低压差稳压装置,其特征在于:该输出晶体管是P型晶体管,以及该上限电流调整模块包含:
一第三开关,耦接至该误差放大器所产生的该输出控制信号;以及
一第一充电单元,耦接至该第三开关与电源之间,用以根据该第三开关的状态,选择性地运行充电操作;
其中,当该第二控制电压信号具有该第一逻辑准位时,该第三开关被启动而闭路,使该第一充电单元对该误差放大器所产生的该输出控制信号进行充电,以及,当该第二控制电压信号具有该第二逻辑准位时,该第三开关被关闭而开路,使该第一充电单元不对该输出控制信号进行充电。
7.如权利要求6所述的低压差稳压装置,其特征在于:当该第二控制电压信号具有该第一逻辑准位时,该上限电流调整模块另对该输出端的该输出电流进行放电,以降低该输出端的电压,减少该瞬时反应时间,以及当该第二控制电压信号具有该第二逻辑准位时,该上限电流调整模块不对该输出端的该输出电流进行放电。
8.如权利要求7所述的低压差稳压装置,其特征在于:该上限电流调整模块包含:
一第四开关,耦接至该输出端;以及
一第二放电单元,耦接至该第四开关与接地准位之间,用以根据该第四开关的状态,选择性地运行放电操作;
其中,当该第二控制电压信号具有该第一逻辑准位时,该第四开关被启动而闭路,使该第二放电单元对该输出端的该输出电流进行放电,以及,当该第二控制电压信号具有该第二逻辑准位时,该第四开关被关闭而开路,该第二放电单元不对该输出端的该输出电流进行放电。
9.一种使用在低压差稳压装置中的方法,其特征在于,包含:
使用电压源电路产生参考电压信号及门限电压信号;
使用误差放大器接收该参考电压信号与回授电压信号,以产生输出控制信号;
使用输出晶体管接收该输出控制信号并根据该输出控制信号提供输出电流至输出端;
根据该输出电流所对应的电压进行分压产生该回授电压信号;
接收该门限电压信号及该输出端上的输出电压,比较该门限电压信号与该输出电压来产生控制电压信号;及
根据该控制电压信号,调整该误差放大器所产生的该输出控制信号,适应性调整通过该输出晶体管的电流,以减少该低压差稳压装置的瞬时反应时间;
其中产生该控制电压信号的步骤包含:
使用第二比较器电路,比较第二门限电压信号与该输出电压以产生第二控制电压信号,当该输出电压高于该第二门限电压信号时,该第二控制电压信号具有第一逻辑准位,以及当该输出电压低于该第二门限电压信号时,该第二控制电压信号具有第二逻辑准位;及
该第二门限电压信号是上限电压信号,以及适应性调整通过该输出晶体管的该电流的步骤包含:
当该第二控制电压信号具有该第一逻辑准位时,调整该误差放大器所产生的该输出控制信号的电流量,减少该输出晶体管的导通程度,以降低通过该输出晶体管的该电流;以及
当该第二控制电压信号具有该第二逻辑准位时,不调整该误差放大器所产生的该输出控制信号的电流量。
10.如权利要求9所述的方法,其特征在于:产生该控制电压信号的步骤包含:
使用第一比较器电路,比较第一门限电压信号与该输出电压以产生第一控制电压信号,当该输出电压低于该第一门限电压信号时,该第一控制电压信号具有第一逻辑准位,以及当该输出电压高于该第一门限电压信号时,该第一控制电压信号具有第二逻辑准位。
11.如权利要求10所述的方法,其特征在于:该第一门限电压信号是下限电压信号,以及适应性调整通过该输出晶体管的该电流的步骤包含:
当该第一控制电压信号具有该第一逻辑准位时,调整该误差放大器所产生的该输出控制信号的电流量,增加该输出晶体管的导通程度,以提高通过该输出晶体管的该电流;以及
当该第一控制电压信号具有该第二逻辑准位时,不调整该误差放大器所产生的该输出控制信号的电流量。
12.如权利要求11所述的方法,其特征在于,还包含:
根据该第一控制电压信号,选择性地针对对应于该回授电压信号的分压点的电压进行放电;
其中当该第一控制电压信号具有该第一逻辑准位时,对该分压点进行放电,以及,当该第一控制电压信号具有该第二逻辑准位时,不对该分压点进行放电。
13.如权利要求9所述的方法,其特征在于,还包含:
当该第二控制电压信号具有该第一逻辑准位时,对该输出端的该输出电流进行放电,以降低该输出端的电压,减少该瞬时反应时间;以及
当该第二控制电压信号具有该第二逻辑准位时,不对该输出端的该输出电流进行放电。
14.一种低压差稳压装置,其特征在于,包含:
一电压源电路,用以产生参考电压信号及门限电压信号;
一误差放大器,耦接至该电压源电路,用以接收该参考电压信号与回授电压信号,以产生输出控制信号;
一输出晶体管,耦接至该误差放大器,用以接收该输出控制信号并根据该输出控制信号提供输出电流至输出端;
一电阻-电容电路,耦接至该误差放大器与该输出晶体管,用以根据该输出电流所对应的电压进行分压产生该回授电压信号;
一传感电路,耦接至该电压源电路,用以接收该门限电压信号及该输出端上的输出电压,比较该门限电压信号与该输出电压来产生控制电压信号;及
一电流调整电路,耦接至该输出端、该传感电路与该误差放大器,用以根据该控制电压信号,调整该误差放大器所产生的该输出控制信号,适应性调整通过该输出晶体管的电流,以减少该低压差稳压装置的瞬时反应时间;
其中该传感电路包含第一比较器电路及第二比较器电路,该第一比较器电路用来比较第一门限电压信号与该输出电压以产生第一控制电压信号,当该输出电压低于该第一门限电压信号时,该第一控制电压信号具有第一逻辑准位,以及当该输出电压高于该第一门限电压信号时,该第一控制电压信号具有第二逻辑准位;以及,该第二比较器电路用来比较第二门限电压信号与该输出电压以产生第二控制电压信号,当该输出电压高于该第二门限电压信号时,该第二控制电压信号具有第一逻辑准位,以及当该输出电压低于该第二门限电压信号时,该第二控制电压信号具有第二逻辑准位。
15.一种使用在低压差稳压装置中的方法,其特征在于,包含:
使用电压源电路产生参考电压信号及门限电压信号;
使用误差放大器接收该参考电压信号与回授电压信号,以产生输出控制信号;
使用输出晶体管接收该输出控制信号并根据该输出控制信号提供输出电流至输出端;
根据该输出电流所对应的电压进行分压产生该回授电压信号;
接收该门限电压信号及该输出端上的输出电压,比较该门限电压信号与该输出电压来产生控制电压信号;及
根据该控制电压信号,调整该误差放大器所产生的该输出控制信号,适应性调整通过该输出晶体管的电流,以减少该低压差稳压装置的瞬时反应时间;
其中产生该控制电压信号的步骤包含:
使用第一比较器电路,比较第一门限电压信号与该输出电压以产生第一控制电压信号,当该输出电压低于该第一门限电压信号时,该第一控制电压信号具有第一逻辑准位,以及当该输出电压高于该第一门限电压信号时,该第一控制电压信号具有第二逻辑准位;以及
使用第二比较器电路,比较第二门限电压信号与该输出电压以产生第二控制电压信号,当该输出电压高于该第二门限电压信号时,该第二控制电压信号具有第一逻辑准位,以及当该输出电压低于该第二门限电压信号时,该第二控制电压信号具有第二逻辑准位。
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Families Citing this family (27)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105807832B (zh) * 2014-12-30 2017-08-11 中国科学院深圳先进技术研究院 基准稳压电路
US9886044B2 (en) * 2015-08-07 2018-02-06 Mediatek Inc. Dynamic current sink for stabilizing low dropout linear regulator (LDO)
KR102369532B1 (ko) 2015-10-29 2022-03-03 삼성전자주식회사 레귤레이터 회로
JP2017134743A (ja) * 2016-01-29 2017-08-03 株式会社東芝 レギュレータ回路
US10444778B2 (en) 2016-08-09 2019-10-15 Nxp Usa, Inc. Voltage regulator
TWI626521B (zh) * 2017-02-17 2018-06-11 旺宏電子股份有限公司 低壓差穩壓裝置及其操作方法
TWI628528B (zh) * 2017-03-13 2018-07-01 盛群半導體股份有限公司 電壓產生器
US10496115B2 (en) 2017-07-03 2019-12-03 Macronix International Co., Ltd. Fast transient response voltage regulator with predictive loading
US10860043B2 (en) 2017-07-24 2020-12-08 Macronix International Co., Ltd. Fast transient response voltage regulator with pre-boosting
US10128865B1 (en) 2017-07-25 2018-11-13 Macronix International Co., Ltd. Two stage digital-to-analog converter
EP3454164B1 (en) 2017-09-12 2023-06-28 Nxp B.V. Voltage regulator circuit and method therefor
CN107977037B (zh) * 2017-11-17 2019-12-31 合肥鑫晟光电科技有限公司 一种低压差稳压器及其控制方法
TWI668550B (zh) * 2018-06-14 2019-08-11 華邦電子股份有限公司 電流調整電路和方法
CN109947163B (zh) * 2018-09-04 2020-08-07 合肥鑫晟光电科技有限公司 数字稳压器及其稳压方法
TWI693497B (zh) * 2019-03-15 2020-05-11 新唐科技股份有限公司 數位穩壓系統及其控制方法
US11086343B2 (en) 2019-11-20 2021-08-10 Winbond Electronics Corp. On-chip active LDO regulator with wake-up time improvement
US11314269B2 (en) * 2020-01-30 2022-04-26 Morse Micro Pty. Ltd. Electronic circuit for voltage regulation
US11721973B2 (en) * 2020-08-12 2023-08-08 Global Mixed-Mode Technology Inc. Overvoltage protection circuit
US11106231B1 (en) * 2020-09-30 2021-08-31 Nxp Usa, Inc. Capless voltage regulator with adaptative compensation
US11561563B2 (en) 2020-12-11 2023-01-24 Skyworks Solutions, Inc. Supply-glitch-tolerant regulator
US11817854B2 (en) 2020-12-14 2023-11-14 Skyworks Solutions, Inc. Generation of positive and negative switch gate control voltages
US11556144B2 (en) 2020-12-16 2023-01-17 Skyworks Solutions, Inc. High-speed low-impedance boosting low-dropout regulator
CN113359915B (zh) * 2021-02-24 2023-05-02 歌尔微电子股份有限公司 一种低压差线性稳压电路、芯片及电子设备
KR20220131063A (ko) * 2021-03-19 2022-09-27 에스케이하이닉스 주식회사 저전압 강하 레귤레이터
US11502683B2 (en) 2021-04-14 2022-11-15 Skyworks Solutions, Inc. Calibration of driver output current
US11656643B2 (en) * 2021-05-12 2023-05-23 Nxp Usa, Inc. Capless low dropout regulation
US11966241B2 (en) * 2021-07-09 2024-04-23 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Low dropout regulator circuits, input/output device, and methods for operating a low dropout regulator

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6806690B2 (en) * 2001-12-18 2004-10-19 Texas Instruments Incorporated Ultra-low quiescent current low dropout (LDO) voltage regulator with dynamic bias and bandwidth
US7199565B1 (en) * 2006-04-18 2007-04-03 Atmel Corporation Low-dropout voltage regulator with a voltage slew rate efficient transient response boost circuit
US7683592B2 (en) * 2006-09-06 2010-03-23 Atmel Corporation Low dropout voltage regulator with switching output current boost circuit
TWI395079B (zh) * 2009-03-13 2013-05-01 Advanced Analog Technology Inc 具限流機制之低壓降穩壓器
TWI395083B (zh) * 2009-12-31 2013-05-01 Ind Tech Res Inst 低壓降穩壓器
TWM386518U (en) * 2010-04-07 2010-08-11 Idesyn Semiconductor Corp Linear regulator
US8482266B2 (en) * 2011-01-25 2013-07-09 Freescale Semiconductor, Inc. Voltage regulation circuitry and related operating methods
US8917070B2 (en) * 2013-03-14 2014-12-23 Vidatronic, Inc. LDO and load switch supporting a wide range of load capacitance

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Publication number Publication date
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