CN106855731A - 双模稳压器电路 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种双模稳压器电路，其包含电压稳压器及检测电路。电压稳压器包含一第一晶体管、一第二晶体管及一稳压器输出端，其中电压稳压器为可配置的，以通过使用在该电压稳压器的一线性区域中的第二晶体管在一线性稳压器模式下运作，且通过使用第一晶体管在一切换式降压稳压器模式下运作以对一电感充电。检测电路经配置以在稳压器输出端接地后且在电压稳压器向稳压器输出端输出输出电压前，驱动电流通过第二晶体管，以根据稳压器输出端的电压判断稳压器输出端是否连接于电感。

Description

双模稳压器电路
技术领域
本发明是关于一种双模稳压器电路，更精确的说，本发明是关于一种能根据稳压器输出点的电压判断外部电路的形式，而在线性稳压模式以及切换式电源稳压模式之间切换的双模稳压器电路。
背景技术
近年来为了因应低静态功率的需求，MCU或是其他相似的SOC、Embedded系统开始使用切换电源稳压电路(DC/DCregulator)来代替传统的线性稳压器(linearregulator)。
切换电源稳压器其效率远高于线性稳压器。例如输入电源为3.3V、输出电压为1.2V的电源系统上使用切换式稳压器效率可高于80％，而线性稳压器最大仅为36％，两者相差了44％以上。
虽然切换电源稳压器有着效率高的显著优点，但是因为切换电源稳压器的特性为将功率元件当作开关使用，在电路中会有一电路节点有着0到电源准位的切换信号，并且此节点会输出较大电流。如此快速的切换准位有机会造成明显的电源跳动(bouncing)，或是对其他电路的动作造成干扰，例如EMI/EMC。
现在有越来越多的MCU都将切换式和线性稳压器都做在同一个芯片里，让使用者可以自己决定使用何种稳压器，但也可能造成开机时系统无法得知外部电路所接为切换式电源形式还是线性稳压形式的问题。
发明内容
为了解决上述问题，本案提供一种双模稳压器电路，其包含电压稳压器及检测电路。电压稳压器包含第一晶体管、第二晶体管及稳压器输出端，其中电压稳压器为可配置的，以通过使用在其之线性区域中的第二晶体管在线性稳压器模式下运作，且通过使用第一晶体管在切换式降压稳压器模式下运作以对电感充电；以及检测电路，配置以在稳压器输出端接地后且在电压稳压器向稳压器输出端输出输出电压前，驱动电流通过第二晶体管，以根据稳压器输出端的电压判断稳压器输出端是否连接于一电感。
较佳者，检测电路包含比较器以及逻辑电路。比较器可包含第一输入端、第二输入端及比较器输出端。第一输入端连接于稳压器输出端，第二输入端连接于参考电压源并接收参考电压。逻辑电路可连接于比较器输出端及电压稳压器之间，其中当比较器判断第一输入端的电压超过或等于第二输入端的电压时，逻辑电路控制电压稳压器使用第一晶体管在一切换式降压稳压器模式下运作以对电感充电，或控制电压稳压器使用在线性区域中的第二晶体管在线性稳压器模式下运作以对电感充电，当比较器判断第一输入端的电压与第二输入端的电压之间的电压差为参考电压源提供的参考电压时，逻辑电路控制电压稳压器使用在线性区域中的第二晶体管在线性稳压器模式下运作。
较佳者，比较器经配置以判断第一输入端的电压是否大于0，若是，则配置逻辑电路控制电压稳压器驱动电流通过第一晶体管。
较佳者，双模稳压器电路可进一步包含一第三晶体管连接于稳压器输出端及接地端之间。
较佳者，第一晶体管为p型金属氧化物半导体场效应晶体管，第三晶体管为n型金属氧化物半导体场效应晶体管。
较佳者，第二晶体管为p型金属氧化物半导体场效应晶体管。
较佳者，双模稳压器电路可进一步包含选择电路设置在第二晶体管及第三晶体管之间，且选择电路的控制端连接于逻辑电路，当比较器判断第一输入端的电压超过或等于第二输入端的电压时，逻辑电路经配置以控制选择电路使第二晶体管与第三晶体管并联。
较佳者，双模稳压器电路可进一步包含电感连接于稳压器输出端。
较佳者，双模稳压器电路可进一步包含电容连接于电感及接地端之间。
较佳者，双模稳压器电路可进一步包含电性负载连接于稳压器输出端。
综上所述，本发明的双模稳压器电路可检测外部电路的形式，并采用非共用且独立的切换式降压稳压器架构及线性稳压器架构，并根据电感的存在与否在切换式降压稳压器模式及线性稳压器模式之间切换。当外部电路为线性稳压器形式时，第一输出端与第二输出端之间不需存在元件，亦无需在电路启动前消耗额外时间进行检测。
此外，通过参考电压与选择电路的设计，可进一步提升切换至切换式降压稳压器模式的速度，且可利用未使用的调整晶体管或上桥MOSFET来降低导通电阻造成的压降。
附图说明
本发明的上述及其他特征及优势将通过参照附图详细说明其例示性实施例而变得更显而易知，其中：
图1为根据本发明的双模稳压器电路的第一实施例绘制的方块图。
图2A-图2B为根据本发明的双模稳压器电路的第二实施例绘制的切换式降压稳压器模式及线性稳压器模式的电路布局图。
图3为根据本发明的双模稳压器电路的第三实施例绘制的电路布局图。
图4为根据本发明的双模稳压器电路的第四实施例绘制的电路布局图。
图5为根据本发明的双模稳压器电路的第五实施例绘制的电路布局图。
图6为根据本发明的双模稳压器电路的操作实施例绘制的流程图。
附图标号
1、2、3：双模稳压器电路
100、200：控制电路
102、202、302、402、502：逻辑电路
104、204、304：比较器
PWM COMP：PWM比较器
On_Time COMP：起停式比较器
RS：涟波同步器
PMOS_SW：上桥MOSFET
NMOS_SW：下桥MOSFET
VIN：输入电压源
VSW：第一输出端
VREF：参考电压
VOUT：第二输出端
PMOS_LDO：调整晶体管
GM LDO：误差放大器
L：电感
C：电容
S1：第一开关
S2：第二开关
S3：第三开关
S4：第四开关
S601～S608：步骤
具体实施方式
为利贵审查委员了解本发明的技术特征、内容与优点及其所能达成的功效，兹将本发明配合附图，并以实施例的表达形式详细说明如下，而其中所使用的图式，其主旨仅为示意及辅助说明书之用，未必为本发明实施后的真实比例与精准配置，故不应就所附的图式的比例与配置关系解读、局限本发明于实际实施上的权利范围，合先叙明。
请参阅图1，其为根据本发明的双模稳压器电路的第一实施例绘制的电路布局图。如图所示，本发明的双模稳压器电路1具有两种稳压器架构，分别为切换式降压稳压器架构以及线性稳压器架构。切换式降压稳压器架构包含PWM比较器PWMCOMP、控制电路100、起停式比较器On_Time COMP、涟波同步器(RippleSynchronizer,RS)、上桥MOSFET(后称PMOS_SW)以及下桥MOSFET(后称NMOS_SW)。其中，PMOS_SW的源极连接于输入电压源VIN，PMOS_SW的漏极与NMOS_SW的源极连接，并连接于第一输出端VSW，而NMOS_SW的漏极接地。此外，PWM比较器PWM COMP的第一输入端连接于参考电压VREF，另一端通过涟波同步器RS连接至第二输出端VOUT，依据所感测到的第二输出端VOUT的电压变动，将PMOS_SW及NMOS_SW开启和关闭。此架构有时会称为“涟波稳压器”或“起停式控制器”，因为会持续来回调整输出电压，使其稍微高出或低于设定点。
本发明中，切换式降压稳压器架构中的控制电路100可为PWM/PFM逻辑控制电路，其能在预设的电流阈值下从脉宽调制(PWM)调节方法切换至脉冲频率调制(PFM)技术，藉此提升低负载时的效率，其中，PFM技术可采用恒定工作周期，然后对方波频率进行调制以达到调节效果。还可通过起停式比较器On_Time COMP达成恒定导通时间或恒定非导通时间控制，通过控制端控制切换式降压稳压器架构。
另一方面，双模稳压器电路1的线性稳压器架构可包含调整晶体管PMOS_LDO及控制调整晶体管PMOS_LDO的误差放大器GM LDO构成。如图1所示，调整晶体管PMOS_LDO是一个P通道的MOSFET，调整晶体管PMOS_LDO的源极与输入电压源VIN相连，而漏极与第二输出端VOUT相连。其中，误差放大器GM LDO通过控制调整晶体管PMOS_LDO的栅极电压来调节输出电压，当负载增加或输入电压源VIN降低导致输出电压下降时，误差放大器GM LDO将拉低相对于源极的栅极电压，这便增加了调整晶体管PMOS_LDO的传导水准，输出电压就会再次上升到原来的稳定电压上。这种线性调节方式能提供精确、没有噪声的输出电压，能对负载的改变做出快速的回应。因此，线性稳压器架构的主要优势就在于其简单性，很低的使用成本和噪声，以及快速的回应能力。
然而，目前的架构尚无法检测外部电路所接为切换式电源形式还是线性稳压形式，而误接可能导致电流过大造成的系统毁损，因此，为了检测外部电路是否为切换式降压稳压器形式，亦即，是否在第一输出端VSW及第二输出端VOUT之间存在电感，本发明的双模稳压器电路1需要配置有检测电路。其中，检测电路包含逻辑电路102及比较器104。其中，比较器104的第一输入端连接于第一输出端VSW，第二输入端连接于第二输出端VOUT，其用于比较两者之间的电压。逻辑电路102与比较器104的输出端连接，用于接收比较器104输出的信号。此外，逻辑电路102还分别连接至控制电路100以及误差放大器GM LDO，以根据比较器104输出的信号来控制双模稳压器电路1的运作模式，细节将在下文中参考附图描述。
请参考图2A-图2B，其分别为根据本发明的双模稳压器电路的第二实施例绘制的切换式降压稳压器模式及线性稳压器模式的电路布局图。如图2A及图2B所示，双模稳压器电路2的架构与前述实施例相同。当双模稳压器电路2外接切换式降压稳压器形式的外部电路，第一输出端VSW与第二输出端VOUT之间存在电感L，且第二输出端VOUT与接地端GND之间还连接电容C。
首先，在向第一输出端VSW与第二输出端VOUT输出输出电压前，逻辑电路202控制控制电路200在一短暂时间内使NMOS_SW导通，PMOS_SW关断，第一输出端VSW的电位将会降至接地电位。逻辑电路202接着控制控制电路100将NMOS_SW及PMOS_SW关断，第一输出端VSW维持在接地电位。此时，为了测试电流是否可从第二输出端VOUT流至第一输出端VSW，逻辑电路202控制误差放大器GM LDO使调整晶体管PMOS_LDO导通，输入电压源VIN通过调整晶体管PMOS_LDO输入，使第二输入端VOUT电位上升。
此时，由于电感L存在于第一输出端VSW及第二输出端VOUT之间，导致该处形同短路，因此，第一输出端VSW的电位会等于第二输出端VOUT的电位。比较器204比较出第一输出端VSW及第二输出端VOUT的电位相等，并输出信号至逻辑电路204，此时逻辑电路202可选择性的控制误差放大器GM LDO关闭，控制电路200开启，进入切换式降压稳压器模式，在切换式降压稳压器模式中，控制电路200控制PMOS_SW导通，NMOS_SW关断，输入电压源VIN通过PMOS_SW向第一输出端VSW输出电压，或逻辑电路可控制误差放大器GM LDO开启，控制电路200关闭，进入线性稳压器模式。在线性稳压器模式中，控制电路200控制PMOS_SW及NMOS_SW均关断，而误差放大器GM LDO控制调整晶体管PMOS_LDO导通，输入电压源VIN通过调整晶体管PMOS_LDO向第二输出端VOUT输出电压。
反之，若外接双模稳压器电路2的外部电路为线性稳压器形式，亦即如图2B所示，第一输出端VSW及第二输出端VOUT之间不存在电感L，且形同开路的情况下，即便逻辑电路102控制误差放大器GM LDO使调整晶体管PMOS_LDO导通，输入电压源VIN通过调整晶体管PMOS_LDO输入，使第二输入端VOUT电位上升，第一输出端VSW的电位并不会随之上升而维持接地，此时，比较器204比较出第一输出端VSW及第二输出端VOUT的电位差为第二输出端VOUT的电位，因此比较器输出信号至逻辑电路204，逻辑电路控制误差放大器GM LDO开启，控制电路200关闭，进入线性稳压器模式。其中，控制电路200控制PMOS_SW及NMOS_SW均关断，而误差放大器GM LDO控制调整晶体管PMOS_LDO导通，输入电压源VIN通过调整晶体管PMOS_LDO向第二输出端VOUT输出电压。
为此，本发明的双模稳压器电路可检测外部电路的形式，并采用非共用且独立的切换式降压稳压器架构及线性稳压器架构，且当外部电路为线性稳压器形式时，第一输出端VSW与第二输出端VOUT之间不需存在元件，亦无需在电路启动前消耗额外时间进行检测。
请参考图3，其为根据本发明的双模稳压器电路的第三实施例绘制的电路布局图。如图3所示，双模稳压器电路3与前述实施例不同之处在于，比较器304的第二输出端并非连接第二输出端VOUT，而是连接于另一参考电压VREF。通过调整参考电压VREF的大小，除了可在向第一输出端VSW与第二输出端VOUT输出输出电压前，检测第一输出端VSW的电位与第二输出端VOUT的电位是否相等之外，亦可以检测第一输出端VSW的电位是否大于其他介于0至VOUT之间的电压。若比较器304可检测第一输出端VSW的电位是否大于0，则在前述检测步骤中，无须等到第一输出端VSW的电位上升至第二输出端VOUT的电位，便可预先判断出外部电路的形式，可进一步提升切换至切换式降压稳压器模式所需的时间。
举例而言，当第二输出端VOUT的电位为1.2V，可设置0.6V的参考电压VREF，因此，当第一输出端VSW的电位上升至0.6V，比较器304比较后输出信号至逻辑电路302，双模稳压器电路3可快速切换至切换式降压稳压器模式，而无须等待第一输出端VSW的电位上升至1.2V。
请一并参考图4及图5，其分别为根据本发明的双模稳压器电路的第四实施例及第五实施例绘制的电路布局图。其中，图4及图5的双模稳压器电路与前述实施例类似，故省略重复叙述。不同之处在于，双模稳压器电路进一步包含选择电路部分，其包含第一开关至第四开关S1至S4。其中，第一开关S1设置在PMOS_SW的栅极与调整晶体管PMOS_LDO的栅极之间，第二开关S2设置在误差放大器GM LDO与调整晶体管PMOS_LDO的栅极之间，第三开关S3设置在第一输出端VSW与调整晶体管PMOS_LDO的漏极之间，而第四晶体管设置在调整晶体管PMOS_LDO的漏极与第二输出端VOUT之间，且逻辑电路402进一步连接至第一开关至第四开关S1至S4的控制端，以控制第一开关至第四开关S1至S4在导通及关断之间切换。如图4所示，当双模稳压器电路检测到电感存在，而可选择性的切换至切换式降压稳压器模式以及线性稳压器模式下运作。在切换式降压稳压器模式时，逻辑电路402控制第一开关S1导通，第二开关S2关断，第三开关S3导通，第四开关S4关断，此时，PMOS_SW与调整晶体管PMOS_LDO对输入电压源VIN及第一输出端VSW而言处在并联状态，因此，PMOS_SW与调整晶体管PMOS_LDO形成的等效电阻小于PMOS_SW的导通电阻，因此可降低导通电阻造成的压降。而切换至线性稳压器模式运作时，逻辑电路402控制第一开关S1导通，第二开关S2导通，第三开关S3导通，第四开关S4导通，此时，PMOS_SW与调整晶体管PMOS_LDO对输入电压源VIN及第二输出端VOUT而言处在并联状态，因此，PMOS_SW与调整晶体管PMOS_LDO形成的等效电阻小于调整晶体管PMOS_LDO的导通电阻，因此亦可降低导通电阻造成的压降。
再者，如图5所示，当双模稳压器电路检测不到电感存在，而只能切换至线性稳压器模式运作时，类似的，逻辑电路402控制第一开关S1导通，第二开关S2导通，第三开关S3导通，第四开关S4导通，此时，PMOS_SW与调整晶体管PMOS_LDO对输入电压源VIN及第二输出端VOUT而言处在并联状态，因此，PMOS_SW与调整晶体管PMOS_LDO形成的等效电阻小于调整晶体管PMOS_LDO的导通电阻，因此亦可降低导通电阻造成的压降。
请参考图6，为根据本发明的双模稳压器电路的操作实施例绘制的流程图。如图6所示，本发明还提供一种双模稳压方法，其适用于前述的双模稳压器电路，包含下列步骤：
步骤S601：开启双模稳压器电路电源；
步骤S602：逻辑电路控制控制电路，在一短暂时间内，使下桥MOSFET(NMOS_SW)导通，上桥MOSFET(PMOS_SW)关断，因此，第一输出端VSW的电位降至接地端的电位；
步骤S603：逻辑电路控制控制电路，使下桥MOSFET(NMOS_SW)及上桥MOSFET(PMOS_SW)关断，第一输出端VSW的电位维持在接地端的电位；
步骤S604：逻辑电路控制误差放大器，使调整晶体管PMOS_LDO导通，输入电压源VIN通过调整晶体管PMOS_LDO向第二输出端VOUT输入电压；
步骤S605：检测电路检测第一输出端VSW的电位是否维持接地，具体而言，通过前述比较器比较第一输出端VSW与第二输出端VOUT的电位，或将第一输出端VSW的电位与所设定的参考电压VREF进行比较，来判断第一输出端VSW的电位是否维持接地，若是，代表电感不存在，外部电路为线性稳压器形式，进入步骤S606，进入前述的线性稳压器模式；若否，代表电感存在，因此可在切换式降压稳压器模式以及线性稳压器模式下运作，因此，可进入步骤S607，进入前述的切换式降压稳压器模式，亦可进入步骤S606，进入前述的线性稳压器模式；
步骤S608：可选的，逻辑电路控制选择电路使调整晶体管PMOS_LDO与PMOS_SW处于并联，逻辑电路的控制方法已在图4及图5中描述，省略其重复叙述。
综上所述，本发明的双模稳压器电路可检测外部电路的形式，并采用非共用且独立的切换式降压稳压器架构及线性稳压器架构，并根据电感的存在与否，在切换式降压稳压器模式及线性稳压器模式之间切换。当外部电路为线性稳压器形式时，第一输出端VSW与第二输出端VOUT之间不需存在元件，亦无需在电路启动前消耗额外时间进行检测。此外，通过参考电压与选择电路的设计，可进一步提升切换至切换式降压稳压器模式的速度，且可利用未使用的调整晶体管或上桥MOSFET来降低导通电阻造成的压降。

Claims (10)

1.一种双模稳压器电路，其特征在于，其包含：
一电压稳压器，包含一第一晶体管、一第二晶体管及一稳压器输出端，其中该电压稳压器为可配置的，以通过使用在该电压稳压器的一线性区域中的该第二晶体管在一线性稳压器模式下运作，且通过使用该第一晶体管在一切换式降压稳压器模式下运作以对一电感充电；以及
一检测电路，配置以在该稳压器输出端接地后且在该电压稳压器向该稳压器输出端输出输出电压前，驱动电流通过该第二晶体管，以根据该稳压器输出端的电压判断该稳压器输出端是否连接于该电感。
2.如权利要求1所述的双模稳压器电路，其特征在于，该检测电路包含：
一比较器，包含：
一第一输入端，连接于该稳压器输出端；
一第二输入端，连接于一参考电压源并接收一参考电压；及
一电流比较器输出端；以及
一逻辑电路，连接于该电流比较器输出端及该电压稳压器之间，其中当该比较器判断该第一输入端的电压超过或等于该第二输入端的电压时，该逻辑电路控制该电压稳压器使用该第一晶体管在一切换式降压稳压器模式下运作以对该电感充电，或控制该电压稳压器使用在该线性区域中的该第二晶体管在该线性稳压器模式下运作以对该电感充电，当该比较器判断该第一输入端的电压与该第二输入端的电压之间的电压差为该参考电压源提供的该参考电压时，该逻辑电路控制该电压稳压器使用在该线性区域中的该第二晶体管在该线性稳压器模式下运作。
3.如权利要求2所述的双模稳压器电路，其特征在于，该比较器经配置以判断该第一输入端的电压是否大于0，若是，则配置该逻辑电路控制该电压稳压器驱动电流通过该第一晶体管。
4.如权利要求2所述的双模稳压器电路，其特征在于，其进一步包含一第三晶体管连接于该稳压器输出端及一接地端之间。
5.如权利要求4所述的双模稳压器电路，其特征在于，该第一晶体管为一p型金属氧化物半导体场效应晶体管，该第三晶体管为一n型金属氧化物半导体场效应晶体管。
6.如权利要求5所述的双模稳压器电路，其特征在于，该第二晶体管为一p型金属氧化物半导体场效应晶体管。
7.如权利要求4所述的双模稳压器电路，其特征在于，其进一步包含一选择电路设置在该第二晶体管及该第三晶体管之间，且该选择电路的控制端连接于该逻辑电路，当该比较器判断该第一输入端的电压超过或等于该第二输入端的电压时，该逻辑电路经配置以控制该选择电路使该第二晶体管与该第三晶体管并联。
8.如权利要求1所述的双模稳压器电路，其特征在于，该电感连接于该稳压器输出端。
9.如权利要求8所述的双模稳压器电路，其特征在于，其进一步包含一电容连接于该电感及一接地端之间。
10.如权利要求1所述的双模稳压器电路，其特征在于，其进一步包含一电性负载连接于该稳压器输出端。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110198123A (zh) * 2018-02-26 2019-09-03 新唐科技股份有限公司 稳压系统、稳压芯片以及稳压控制方法
CN110320960A (zh) * 2018-03-30 2019-10-11 艾普凌科有限公司 电源供给电路
CN110858082A (zh) * 2018-08-24 2020-03-03 新唐科技股份有限公司 单一晶体管控制的稳压器及应用此稳压器的集成电路

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9804617B2 (en) 2015-11-20 2017-10-31 Texas Instruments Incorporated Detecting an inductor coupled to a power control circuit
TWI674490B (zh) * 2018-06-07 2019-10-11 新唐科技股份有限公司 切換式穩壓器控制系統
US10872640B2 (en) 2018-08-31 2020-12-22 Micron Technology, Inc. Capacitive voltage dividers coupled to voltage regulators
US10897203B2 (en) * 2019-04-04 2021-01-19 Ambiq Micro, Inc. Buck converter with inductor sensor
CN110492745B (zh) * 2019-08-15 2021-05-14 矽力杰半导体技术(杭州)有限公司 多输入单输出电路及其控制方法
CN117539084B (zh) * 2024-01-10 2024-03-15 上海隆昇光电新材料有限公司 Pdlc膜的亮度控制电路、亮度控制方法和pdlc膜装置

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6150798A (en) * 1997-09-18 2000-11-21 Stmicroelectronics S.A. Voltage regulator
CN1617432A (zh) * 2003-10-23 2005-05-18 罗姆股份有限公司 可供给稳定的变换电压的电源装置
US7064531B1 (en) * 2005-03-31 2006-06-20 Micrel, Inc. PWM buck regulator with LDO standby mode
US20080303492A1 (en) * 2007-06-08 2008-12-11 Masami Aiura Method and circuit for reducing regulator output noise
CN101540542A (zh) * 2009-03-18 2009-09-23 浙江大学 一种单电感开关直流电压变换器及四模式控制方法
CN104932594A (zh) * 2014-03-21 2015-09-23 瑞昱半导体股份有限公司 涟波控制切换式稳压器以及涟波控制切换式稳压方法

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4188781A (en) * 1978-04-25 1980-02-19 General Electric Company Non-linear dual mode regulator circuit
US4828218A (en) * 1987-12-02 1989-05-09 Ransburg Corporation Multiple mode regulator
EP1199789A1 (en) * 2000-10-19 2002-04-24 Semiconductor Components Industries, LLC Circuit and method of operating a low-noise, on-demand regulator in switched or linear mode
JP3972856B2 (ja) * 2003-04-16 2007-09-05 富士電機ホールディングス株式会社 電源システム
JP4493456B2 (ja) * 2003-12-10 2010-06-30 ローム株式会社 電源装置、及びそれを用いた携帯機器
US7148670B2 (en) * 2005-01-18 2006-12-12 Micrel, Inc. Dual mode buck regulator with improved transition between LDO and PWM operation
US8237499B2 (en) * 2010-05-07 2012-08-07 Industrial Technology Research Institute Feedforward controlled envelope modulator and feedforward control circuit thereof
CN102684494B (zh) * 2011-03-17 2014-10-29 中兴通讯股份有限公司 一种电源调制方法及电源调制器
WO2013130088A1 (en) * 2012-03-01 2013-09-06 Intel Corporation Dual mode voltage regulator with reconfiguration capability

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6150798A (en) * 1997-09-18 2000-11-21 Stmicroelectronics S.A. Voltage regulator
CN1617432A (zh) * 2003-10-23 2005-05-18 罗姆股份有限公司 可供给稳定的变换电压的电源装置
US7064531B1 (en) * 2005-03-31 2006-06-20 Micrel, Inc. PWM buck regulator with LDO standby mode
US20080303492A1 (en) * 2007-06-08 2008-12-11 Masami Aiura Method and circuit for reducing regulator output noise
CN101540542A (zh) * 2009-03-18 2009-09-23 浙江大学 一种单电感开关直流电压变换器及四模式控制方法
CN104932594A (zh) * 2014-03-21 2015-09-23 瑞昱半导体股份有限公司 涟波控制切换式稳压器以及涟波控制切换式稳压方法

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110198123A (zh) * 2018-02-26 2019-09-03 新唐科技股份有限公司 稳压系统、稳压芯片以及稳压控制方法
CN110198123B (zh) * 2018-02-26 2020-12-01 新唐科技股份有限公司 稳压系统、稳压芯片以及稳压控制方法
CN110320960A (zh) * 2018-03-30 2019-10-11 艾普凌科有限公司 电源供给电路
CN110320960B (zh) * 2018-03-30 2022-03-01 艾普凌科有限公司 电源供给电路
CN110858082A (zh) * 2018-08-24 2020-03-03 新唐科技股份有限公司 单一晶体管控制的稳压器及应用此稳压器的集成电路

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Publication number Publication date
TWI574141B (zh) 2017-03-11
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