CN107402591A - 电压调节器及应用于其上的方法 - Google Patents

电压调节器及应用于其上的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN107402591A
CN107402591A CN201610486604.0A CN201610486604A CN107402591A CN 107402591 A CN107402591 A CN 107402591A CN 201610486604 A CN201610486604 A CN 201610486604A CN 107402591 A CN107402591 A CN 107402591A
Authority
CN
China
Prior art keywords
voltage
sensing
control code
control
transistor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201610486604.0A
Other languages
English (en)
Other versions
CN107402591B (zh
Inventor
罗仁鸿
林士钧
林永正
陈慕蓉
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Novatek Microelectronics Corp
Original Assignee
Novatek Microelectronics Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Novatek Microelectronics Corp filed Critical Novatek Microelectronics Corp
Publication of CN107402591A publication Critical patent/CN107402591A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN107402591B publication Critical patent/CN107402591B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G09EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09GARRANGEMENTS OR CIRCUITS FOR CONTROL OF INDICATING DEVICES USING STATIC MEANS TO PRESENT VARIABLE INFORMATION
    • G09G3/00Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes
    • G09G3/20Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes for presentation of an assembly of a number of characters, e.g. a page, by composing the assembly by combination of individual elements arranged in a matrix no fixed position being assigned to or needed to be assigned to the individual characters or partial characters
    • G09G3/34Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes for presentation of an assembly of a number of characters, e.g. a page, by composing the assembly by combination of individual elements arranged in a matrix no fixed position being assigned to or needed to be assigned to the individual characters or partial characters by control of light from an independent source
    • G09G3/36Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes for presentation of an assembly of a number of characters, e.g. a page, by composing the assembly by combination of individual elements arranged in a matrix no fixed position being assigned to or needed to be assigned to the individual characters or partial characters by control of light from an independent source using liquid crystals
    • G09G3/3611Control of matrices with row and column drivers
    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05FSYSTEMS FOR REGULATING ELECTRIC OR MAGNETIC VARIABLES
    • G05F1/00Automatic systems in which deviations of an electric quantity from one or more predetermined values are detected at the output of the system and fed back to a device within the system to restore the detected quantity to its predetermined value or values, i.e. retroactive systems
    • G05F1/10Regulating voltage or current
    • G05F1/46Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is dc
    • G05F1/56Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is dc using semiconductor devices in series with the load as final control devices
    • G05F1/561Voltage to current converters
    • GPHYSICS
    • G09EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09GARRANGEMENTS OR CIRCUITS FOR CONTROL OF INDICATING DEVICES USING STATIC MEANS TO PRESENT VARIABLE INFORMATION
    • G09G3/00Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes
    • G09G3/20Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes for presentation of an assembly of a number of characters, e.g. a page, by composing the assembly by combination of individual elements arranged in a matrix no fixed position being assigned to or needed to be assigned to the individual characters or partial characters
    • G09G3/34Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes for presentation of an assembly of a number of characters, e.g. a page, by composing the assembly by combination of individual elements arranged in a matrix no fixed position being assigned to or needed to be assigned to the individual characters or partial characters by control of light from an independent source
    • G09G3/36Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes for presentation of an assembly of a number of characters, e.g. a page, by composing the assembly by combination of individual elements arranged in a matrix no fixed position being assigned to or needed to be assigned to the individual characters or partial characters by control of light from an independent source using liquid crystals
    • GPHYSICS
    • G09EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09GARRANGEMENTS OR CIRCUITS FOR CONTROL OF INDICATING DEVICES USING STATIC MEANS TO PRESENT VARIABLE INFORMATION
    • G09G2330/00Aspects of power supply; Aspects of display protection and defect management
    • G09G2330/02Details of power systems and of start or stop of display operation
    • G09G2330/021Power management, e.g. power saving
    • GPHYSICS
    • G09EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09GARRANGEMENTS OR CIRCUITS FOR CONTROL OF INDICATING DEVICES USING STATIC MEANS TO PRESENT VARIABLE INFORMATION
    • G09G2370/00Aspects of data communication
    • G09G2370/08Details of image data interface between the display device controller and the data line driver circuit
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00Details of apparatus for conversion
    • H02M1/0045Converters combining the concepts of switch-mode regulation and linear regulation, e.g. linear pre-regulator to switching converter, linear and switching converter in parallel, same converter or same transistor operating either in linear or switching mode
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00Details of apparatus for conversion
    • H02M1/08Circuits specially adapted for the generation of control voltages for semiconductor devices incorporated in static converters
    • H02M1/088Circuits specially adapted for the generation of control voltages for semiconductor devices incorporated in static converters for the simultaneous control of series or parallel connected semiconductor devices

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Continuous-Control Power Sources That Use Transistors (AREA)
  • Power Engineering (AREA)

Abstract

一种电压调节器及应用于其上的方法,该电压调节器响应于参考电压及控制码产生调节电压,包括分压电路、放大电路、功率金属氧化物半导体(MOS)阵列。分压电路用以对调节电压分压以产生反馈电压。放大电路用以放大参考电压与反馈电压之间的电压差以产生偏压电压。功率MOS阵列包括多个晶体管,其中各晶体管分别具有第一端、第二端、以及控制端,第一端耦接电源轨,第二端耦接调节电压,控制端响应于控制码选择性耦接电源轨或偏压电压。

Description

电压调节器及应用于其上的方法
技术领域
本发明涉及一种电压调节器以及应用于其上的方法,且特别涉及一种具有功率调整能力的电压调节器。
背景技术
液晶显示器(Liquid Crystal Display,LCD)已在生活中被广泛使用,在LCD面板中的时序控制器常使用电压模式(Voltage Mode)发射器(Transmitter,TX)。随着LCD面板的解析度增加,时序控制器所需传送的数据量亦随之增加,导致电压模式发射器可能需要更多的端口(Port)或更高的数据率。此外,LCD面板有多种不同设计需求的应用,例如较大的面板可能需要较大的驱动信号摆动(Signal Swing)以克服通道衰减(ChannelAttenuation)的问题,另一方面,较小的面板可能需要较小的驱动信号摆动以减少功率消耗。为符合多样设计需求,如何设计提供电压至电压模式发射器的电压调节器(VoltageRegulator),乃目前业界所致力的课题之一。
发明内容
本发明的目的之一,在于提供一种电压调节器以及应用于其上的方法,使得电压调节器所输出的电流范围获得改善。
根据本发明的一实施例,提出一种电压调节器,响应于参考电压及控制码产生调节电压,电压调节器包括分压电路、放大电路、功率金属氧化物半导体(MOS)阵列。分压电路用以对调节电压分压以产生反馈电压。放大电路用以放大参考电压与反馈电压之间的电压差以产生偏压电压。功率MOS阵列包括多个晶体管,其中各晶体管分别具有第一端、第二端、以及控制端,第一端耦接电源轨,第二端耦接调节电压,控制端响应于控制码选择性耦接电源轨或偏压电压。
根据本发明的一实施例,提出一种产生调节电压的方法,响应于参考电压及控制码产生调节电压,方法包括下列步骤。对调节电压分压以产生反馈电压。放大参考电压与反馈电压之间的电压差以产生偏压电压。提供功率MOS阵列,功率MOS阵列包括多个晶体管,其中各晶体管分别具有第一端、第二端、以及控制端,第一端耦接电源轨,第二端耦接调节电压,控制端响应于控制码选择性耦接电源轨或偏压电压。
以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述,但不作为对本发明的限定。
附图说明
图1绘示一种范例电压模式发射器以及其负载的示意图。
图2绘示具有电压调节器以及多个电压模式发射器的一种范例系统的示意图。
图3绘示依据本发明一实施例的电压调节器示意图。
图4绘示依据本发明一实施例的电压调节器示意图。
图5绘示依据本发明一实施例包括适应性控制电路的电压调节器示意图。
图6绘示依据本发明一实施例的产生调节电压的方法流程图。
图7绘示依据本发明一实施例的具有适应性控制产生调节电压的方法流程图。
图8绘示依据本发明一实施例的适应性控制的方法流程图。
图9绘示依据本发明一实施例的适应性控制的方法流程图。
图10绘示依据本发明一实施例使用一个临界电压的适应性控制的方法流程图。
图11绘示依据本发明一实施例使用两个临界电压的适应性控制的方法流程图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述,但不作为对本发明的限定。
图1绘示一种范例电压模式发射器以及其负载的示意图。电压调节器101产生调节电压VREG,提供电压至具有负载Rterm的电压模式发射器(TX),电压模式TX当中的开关SW0-SW3受控于差分信号。当开关SW0以及SW3导通时(另两个开关SW1及SW2断开),电流IREG从节点OUTP流至节点OUTN,在负载Rterm两端产生输出电压VOD(VOD=IREG x Rterm),其中电流IREG=VREG/(2xRo+Rterm)。当开关SW1以及SW2导通时(另两个开关SW0及SW3断开),电流IREG从节点OUTN流至节点OUTP,在负载Rterm两端产生输出电压VOD(VOD=-IREG x Rterm)。电压模式TX藉由改变输出电压VOD的极性以传送讯息。负载Rterm可代表LCD面板中的负载。在此例中可看到,当所需的输出电压VOD信号摆动改变时,电流IREG亦需随之改变。换句话说,输出电压的VOD信号摆动范围受到电压调节器101所提供的电流IREG限制。
图2绘示具有电压调节器101以及多个电压模式发射器的一种范例系统的示意图。在此例中,电压调节器101提供电压至多个TX,包括TX端口1 901、TX端口2 902、TX端口3903、等等,多个TX可代表LCD面板中的多个通道。以图1当中TX的电路结构为例,如图2当中的多端口TX配置,电压调节器101提供的电流为其中Np是端口的数量。在此范例系统中,当电压调节器101提供电流至多个TX,输出电流IREG与端口的数量成正比。由于所使用的端口数量会依据实际应用而有所不同,因此电压调节器101所需的输出电流范围会变大。
从图1及图2的范例可以看到,当TX端口的数量或是信号摆动具有可变动范围时,电压调节器的效能会受到影响,例如:电压调节器的输出电流范围会受到电压调节器当中使用的功率金属氧化物半导体(MOS)的操作区限制。为了可支持弹性的信号摆动范围以及弹性的发射器端口数量,此公开提供一种具有功率调整能力的电压调节器。
图3绘示依据本发明一实施例的电压调节器102示意图。电压调节器102响应于参考电压Vref及控制码产生调节电压VREG,电压调节器102包括分压电路110、放大电路120、功率MOS阵列130。分压电路110用以对调节电压VREG分压以产生反馈电压Vfb。放大电路120用以放大参考电压Vref与反馈电压Vfb之间的电压差以产生偏压电压Vbias。功率MOS阵列130包括多个晶体管,其中各晶体管分别具有第一端、第二端、以及控制端,第一端(例如是源极)耦接电源轨(此例中是供应电压VDD),第二端(例如是漏极)耦接调节电压VREG,控制端(例如是栅极)响应于控制码选择性地耦接电源轨或偏压电压Vbias
图3所示的分压电路110包括电阻R1及R2,此例中绘示两个电阻以简化图示,分压电路110可包括更多电阻。举例而言,图3中的电阻R1可以代表多个串联或并联电阻的等效电阻。分压电路110对调节电压VREG分压以产生反馈电压Vfb,而形成部分的负反馈路径。在此例中,反馈电压
调节电压VREG的大小强度可藉由设定参考电压Vref而决定。分压电路110检测目前产生的调节电压VREG,接着反馈电压Vfb与参考电压Vref进行比较。反馈电压Vfb与参考电压Vref的电压差被放大以产生偏压电压Vbias。功率MOS阵列130可响应于偏压电压Vbias产生调节电压VREG
功率MOS阵列130包括多个晶体管,图3的例子绘示四个晶体管M0-M3,然而晶体管的数量也可以多于四个或少于四个。此实施例中使用P通道MOS(PMOS),在另一实施例中,功率MOS阵列130可以使用N通道MOS(NMOS)。每个晶体管M0-M3的控制端依据数字的控制码EN0-EN3(以EN[3:0]表示)以及ENB0-ENB3(以ENB[3:0]表示)选择性地耦接至电源轨VDD或是偏压电压Vbias。控制码ENB[3:0]是控制码EN[3:0]的补数(complement)。以晶体管M0为例,若控制码EN0是逻辑低电平,则控制码ENB0是逻辑高电平,晶体管M0的控制端耦接至电源轨VDD。对于控制端耦接至供应电压的PMOS而言,此PMOS操作于截止区(Cutoff Region)。若控制码EN0是逻辑高电平,控制码ENB0是逻辑低电平,晶体管M0的控制端耦接至偏压电压Vbias,晶体管M0导通并且会贡献部分的输出电流IREG
藉由调整控制码EN[3:0]以及ENB[3:0],各晶体管M0-M3可被选择性地导通。若功率MOS阵列130当中多个晶体管被导通,这些导通的晶体管成为并联连接而能够产生较大的导通电流,使得电压调节器102能够支持电压模式发射器所需的更大信号摆动。功率MOS阵列130可视为一个具有可调整大小的晶体管,当有较多晶体管导通时,功率MOS阵列130即可视为一个具有较大宽长比(W/L ratio)的晶体管,而导通的晶体管数目可由控制码决定。因此,包括EN[3:0]以及ENB[3:0]的控制码可以根据设计需求而设定,设定需求例如包括输出电流需求、输出信号摆动范围、发射器端口数量。
为使得电压调节器具有良好效能可靠地操作,功率MOS阵列需操作在饱和区(Saturation Region)。对于使用单个固定尺寸功率MOS的电压调节器,若需要的电压摆动或是TX端口数目过大,调节电流会过大而导致功率MOS操作于线性区(Linear Region),因而会影响电压调节器的效能,包括调节电压、负载暂态响应、输出噪声、电源噪声抑制比等等。另一方面,若需要的电压摆动或是TX端口数目过小,功率MOS操作于截止区,电压调节器的回路增益以及回路稳定性变差。相较之下,图3所示的电压调节器102,功率MOS阵列130的晶体管可选择性地导通,藉由适当地设定控制码,所有导通的晶体管(其控制端耦接偏压电压Vbias)可操作于饱和区以提供稳定的输出调节电压VREG。举例而言,若导通的晶体管之中其中一个晶体管操作于线性区,可以导通更多的晶体管以尝试降低流过这个晶体管的电流。
综上所述,若将功率MOS阵列130视为一个具有可调整尺寸的功率MOS,依据设定需求决定控制码之后,电压调节器102内的功率MOS的尺寸被调整以提供对应于设计需求的输出电流。藉由提供适当的控制码,功率MOS阵列130的每个导通晶体管操作于饱和区。电压调节器102藉由使用功率MOS阵列130,而能够提供相较于使用单一固定尺寸功率MOS更大范围的输出电流。电压调节器102可供应电源至显示面板的一或多个电压模式发射器,关于一或多个电压模式发射器的例子可参考图1或图2。由于电压调节器102的输出电流范围改善,发射器的输出摆动可以有较宽的范围,且供应的发射器端口数量亦能增加。
在一实施例中,功率MOS阵列130的晶体管的尺寸可以是二进制权重(binaryweighted),以达到有效率的控制。举例而言,晶体管M0、M1、M2、M3的尺寸可以分别是1x、2x、4x、8x,其中具有1x尺寸的最小晶体管可称为单位晶体管。使用二进制权重,当控制码EN[3:0]从“0000”设定到“1111”时,即等效于导通0~15个单位晶体管,因而可以达成16种不同的配置。举例而言,当控制码EN[3:0]是“1010”,晶体管M0及M2操作于截止区,晶体管M1及M3操作于饱和区,等效于导通10个单位晶体管。二进制权重仅是设计功率MOS阵列130晶体管尺寸的一种例子,也可以使用其他的尺寸设计方式,举例而言,在一实施例中功率MOS阵列130的所有晶体管可以具有相同的尺寸。控制码可以依据功率MOS阵列130不同的尺寸设计方式而对应不同的方式决定。
应用于电压调节器102的产生调节电压的方法可参考图6,其绘示依据本发明一实施例的产生调节电压的方法流程图,方法包括下列步骤。步骤S200:对调节电压分压以产生反馈电压,步骤S200可由分压电路执行。步骤S202:放大参考电压与反馈电压之间的电压差以产生偏压电压,步骤S202可由放大电路执行。步骤S204:提供功率MOS阵列,功率MOS阵列包括多个晶体管,其中各晶体管分别具有第一端、第二端、以及控制端,第一端耦接电源轨,第二端耦接调节电压,控制端响应于控制码选择性耦接电源轨或偏压电压。
图4绘示依据本发明一实施例的电压调节器示意图。如前所述,在一实施例中,功率MOS阵列当中如图3所示的PMOS可以取代为NMOS。电压调节器103包括分压电路110、放大电路120、以及功率MOS阵列130’。这些电路之间的连接关系与图3所示的相同。而在此实施例中,功率MOS阵列130’包括多个NMOS晶体管M0’-M3’,各晶体管M0’-M3’分别具有第一端、第二端、以及控制端,第一端(例如是源极)耦接电源轨(此例中是接地电源GND),第二端(例如是漏极)耦接调节电压VREG,控制端(例如是栅极)响应于控制码选择性耦接电源轨或偏压电压Vbias。关于开关的电路实作也可以与图3的电压调节器102不相同。在图4中,每个晶体管M0’-M3’分别耦接一个开关,此开关切换于偏压电压Vbias以及电源轨GND之间,这些开关由控制码控制。电压调节器103的操作原理,包括负反馈回路、响应于控制码可调整的功率MOS阵列、晶体管的操作区,皆类似于电压调节器102,在此不再重复赘述。
图3及图4分别绘示使用PMOS及使用NMOS实作的电压调节器。在这些实施例中,控制码可以由使用者手动设定,或是可以由外部的控制装置提供,控制码可以根据给定的设定需求和/或电路操作条件而决定。在一实施例中,电压调节器更可以包括内建的适应性控制电路150,使得控制码可以动态调整以达成适应性控制。
适应性控制电路150用以响应于偏压电压Vbias动态调整控制码,藉由接收偏压电压Vbias,适应性控制电路150可检测功率MOS阵列130的目前状态,而能够得知是否要增加或是减少导通的晶体管数目,因此适应性控制电路150可决定适当的控制码。适应性控制对应的方法可参考图7,其绘示依据本发明一实施例的具有适应性控制产生调节电压的方法流程图,与图6相较,还包括步骤S210:响应于偏压电压,动态调整控制码。
适应性控制电路150可以有多种实现方式,其中一实施例可参考图5,其绘示依据本发明一实施例包括适应性控制电路150的电压调节器104示意图。分压电路110、放大电路120、以及功率MOS阵列130与图3所示的相同,因此不再重复赘述,调节电压VREG提供到至少一电压模式发射器910。适应性控制电路150包括感测晶体管MS、感测电压分压电路153、第一比较器电路151、第二比较器电路152、以及控制逻辑电路154。图5虽绘示两个比较器电路,然而对于适应性控制电路,仅使用一个比较器电路亦是足够的,以下说明具有一个比较器电路的适应性控制电路150。
感测晶体管MS可以是与功率MOS阵列130当中的晶体管M0-M3相同类型(此例中皆使用PMOS)。感测晶体管MS具有控制端(例如是栅极)耦接偏压电压Vbias、第一端(例如是源极)耦接电源轨(供应电压VDD)、以及第二端(例如是漏极)。感测电压分压电路153用以对感测晶体管MS第二端的电压分压以产生感测电压Vsense。感测电压分压电路153包括电阻R3以及R4,结构类似于分压电路110。第一比较器电路151用以比较感测电压Vsense及第一临界电压VTH1以产生第一比较信号。控制逻辑电路154用以响应于第一比较信号动态调整控制码。
由于感测晶体管MS的控制端耦接偏压电压Vbias,如同功率MOS阵列130的晶体管M0-M3的控制端亦是耦接偏压电压Vbias,感测晶体管MS可感测功率MOS阵列130的导通电流。感测的电流通过感测电压分压电路153转换为感测电压Vsense,感测电压Vsense指示导通电流应如何调整。藉由评估感测电压Vsense,例如将感测电压Vsense与第一临界电压VTH1比较,可藉由控制逻辑电路154产生适当的控制码。
相关的方法可参考图8,其绘示依据本发明一实施例的适应性控制的方法流程图。图7的步骤S210可包括下列步骤。步骤S212:提供感测晶体管,具有控制端耦接偏压电压、第一端耦接电源轨、以及第二端。步骤S214:对感测晶体管第二端的电压分压以产生感测电压,步骤S214可由感测电压分压电路执行。步骤S216:比较感测电压以及第一临界电压以产生第一比较信号,步骤S216可由第一比较器电路执行。步骤S218:响应于第一比较信号,动态调整控制码,步骤S218可由控制逻辑电路执行。
图10绘示依据本发明一实施例使用一个临界电压的适应性控制的方法流程图。步骤S300:取得感测电压Vsense,步骤S300可由感测晶体管及感测电压分压电路执行,在一实施例中,步骤S300可以周期性地执行,例如以一取样频率对感测电压Vsense进行取样。步骤S302:初始化控制码,在一实施例中控制码可以初始化为最大值,例如对于4位的控制码,可以初始化为“1111”。在另一实施例中,控制码可以初始化为从前次结果(来自步骤S308)增加的值,举例而言,若步骤S308决定的控制码是6(二进位表示为“0110”),则步骤S302的初始控制码可以是6+3=9(二进位表示为“1001”),如此可以避免每次都要从最大值开始往下递减。步骤S304:减少控制码,例如每次执行步骤S304时控制码减少1。步骤S306:决定感测电压Vsense是否大于第一临界电压VTH1。若否,继续执行步骤S304减少控制码;若是,则进入步骤S308以决定控制码,所决定的控制码可以是递减过程的最后一个码,这个控制码使得感测电压Vsense大于第一临界电压VTH1。步骤S306可以由第一比较器电路执行,步骤S302、S304、S308可以由控制逻辑电路执行。
在一实施例中,适应性控制电路150可包括第一比较器电路151以及第二比较器电路152。第一比较器电路151用以比较感测电压Vsense及第一临界电压VTH1以产生第一比较信号,第二比较器电路152用以比较感测电压Vsense及第二临界电压VTH2以产生第二比较信号,其中第一临界电压VTH1高于第二临界电压VTH2。控制逻辑电路154用以响应于第一比较信号及第二比较信号动态调整控制码。第一临界电压VTH1以及第二临界电压VTH2形成感测电压Vsense的可容许范围,控制逻辑电路154可调整控制码使得感测电压Vsense落于第一临界电压VTH1以及第二临界电压VTH2形成的范围内。
在一实施例中,第一比较信号可以是「向上」指示信号,第二比较信号可以是「向下」指示信号。举例而言,当功率MOS阵列130的导通电流增加时,感测电压Vsense随之上升,当感测电压Vsense高于第一临界电压VTH1时,第一比较信号成为逻辑高电平,使得控制逻辑电路154增加控制码。当控制码增加1,功率MOS阵列130当中被导通的「单位晶体管」数量即加1,流过每个单位晶体管的平均电流因此下降。另一方面,当功率MOS阵列130的导通电流下降时,感测电压Vsense随之下降,当感测电压Vsense低于第二临界电压VTH2时(其中VTH2<VTH1),第二比较信号成为逻辑高电平,使得控制逻辑电路154减少控制码,流过每个单位晶体管的平均电流因此上升。根据如上所述的流程,感测电压Vsense最终会落在第一临界电压VTH1以及第二临界电压VTH2形成的范围内。第一临界电压VTH1以及第二临界电压VTH2可以是预先设定的值。
感测晶体管MS用以感测导通电流,在一实施例中,功率MOS阵列130的晶体管尺寸是二进制权重,而感测晶体管MS的尺寸与功率MOS阵列130的多个晶体管当中最小的晶体管尺寸相同,以节省硬件面积。此感测晶体管MS(具有尺寸1x)由于复制了功率MOS阵列130的单位晶体管尺寸,可称为复制MOS(replica MOS)。
关于将感测电压与两个不同临界电压比较的方法可以参考图9,其绘示依据本发明一实施例的适应性控制的方法流程图。在此实施例中,图7的步骤S210包括下列步骤。步骤S212:提供感测晶体管,具有控制端耦接偏压电压、第一端耦接电源轨、以及第二端。步骤S214:对感测晶体管第二端的电压分压以产生感测电压。步骤S216:比较感测电压以及第一临界电压以产生第一比较信号,步骤S216可由第一比较器电路执行。步骤S217:比较感测电压以及第二临界电压以产生第二比较信号,步骤S217可由第二比较器电路执行。步骤S219:响应于第一比较信号以及第二比较信号,动态调整控制码,步骤S219可由控制逻辑电路执行。
图11绘示依据本发明一实施例使用两个临界电压的适应性控制的方法流程图。步骤S310:取得感测电压Vsense。步骤S312:决定感测电压Vsense是否大于第一临界电压VTH1。若是,进入步骤S314以增加控制码;若否,进入步骤S316决定感测电压Vsense是否小于第二临界电压VTH2。若是,进入步骤S318以减少控制码。如图11所示的控制流程已在之前叙述过,可参考图5的电路以及图9所示的流程图,因此此处不再重复赘述。与图10的控制流程相较,藉由使用两个临界电压,虽多使用一个比较器电路,但可以使得控制流程更加单纯。
藉由采用适应性控制电路,传送至功率MOS阵列的控制码可以因应目前的电路状态而动态调整,不需要使用者手动设定控制码。因此,具有适应性控制电路的电压调节器不仅具有可调整供应功率以符合设计需求的能力,更具有动态自我调整以自动找出最佳控制码的能力。
当然,本发明还可有其他多种实施例,在不背离本发明精神及其实质的情况下,本领域技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形,但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (20)

1.一种电压调节器,响应于参考电压及控制码产生调节电压,其特征在于,该电压调节器包括:
分压电路,用以对该调节电压分压以产生反馈电压;
放大电路,用以放大该参考电压与该反馈电压之间的电压差以产生偏压电压:以及
功率金属氧化物半导体(MOS)阵列,包括多个晶体管,其中各这些晶体管分别具有第一端、第二端、以及控制端,该第一端耦接电源轨,该第二端耦接该调节电压,该控制端响应于该控制码选择性耦接该电源轨或该偏压电压。
2.如权利要求1所述的电压调节器,其中在这些晶体管之中,该控制端耦接至该偏压电压的晶体管操作于饱和区。
3.如权利要求1所述的电压调节器,其中在这些晶体管之中,该控制端耦接至该电源轨的晶体管操作于截止区。
4.如权利要求1所述的电压调节器,其中这些晶体管的尺寸是二进制权重。
5.如权利要求1所述的电压调节器,还包括适应性控制电路,用以响应于该偏压电压动态调整该控制码。
6.如权利要求5所述的电压调节器,其中该适应性控制电路包括:
感测晶体管,具有第一端、第二端、以及控制端,其中该感测晶体管的该控制端耦接该偏压电压,该感测晶体管的该第一端耦接该电源轨;
感测电压分压电路,用以对该感测晶体管该第二端的电压分压以产生感测电压;
第一比较器电路,用以比较该感测电压及第一临界电压以产生第一比较信号;以及
控制逻辑电路,用以响应于该第一比较信号动态调整该控制码。
7.如权利要求6所述的电压调节器,其中该适应性控制电路还包括:
第二比较器电路,用以比较该感测电压及第二临界电压以产生第二比较信号;
其中该第一临界电压高于该第二临界电压,且该控制逻辑电路用以响应于该第一比较信号及该第二比较信号动态调整该控制码。
8.如权利要求7所述的电压调节器,其中当该感测电压高于该第一临界电压时,该控制电路用以增加该控制码;当该感测电压低于该第二临界电压时,该控制电路用以减少该控制码。
9.如权利要求6所述的电压调节器,其中这些晶体管的尺寸是二进制权重,且该感测晶体管的尺寸与这些晶体管中最小的晶体管尺寸相同。
10.如权利要求1所述的电压调节器,其中该调节电压供应至显示面板的至少一电压模式发射器。
11.一种产生调节电压的方法,响应于参考电压及控制码产生该调节电压,其特征在于,该方法包括:
对该调节电压分压以产生反馈电压;
放大该参考电压与该反馈电压之间的电压差以产生偏压电压:以及
提供功率MOS阵列,该功率MOS阵列包括多个晶体管,其中各这些晶体管分别具有第一端、第二端、以及控制端,该第一端耦接电源轨,该第二端耦接该调节电压,该控制端响应于该控制码选择性耦接该电源轨或该偏压电压。
12.如权利要求11所述的方法,其中在这些晶体管之中,该控制端耦接至该偏压电压的晶体管操作于饱和区。
13.如权利要求11所述的方法,其中在这些晶体管之中,该控制端耦接至该电源轨的晶体管操作于截止区。
14.如权利要求11所述的方法,其中这些晶体管的尺寸是二进制权重。
15.如权利要求11所述的方法,还包括响应于该偏压电压动态调整该控制码。
16.如权利要求15所述的方法,其中动态调整该控制码的步骤包括:
提供感测晶体管,具有第一端、第二端、以及控制端,其中该感测晶体管的该控制端耦接该偏压电压,该感测晶体管的该第一端耦接该电源轨;
对该感测晶体管该第二端的电压分压以产生感测电压;
比较该感测电压及第一临界电压以产生第一比较信号;以及
响应于该第一比较信号动态调整该控制码。
17.如权利要求16所述的方法,其中动态调整该控制码的步骤还包括:
比较该感测电压及第二临界电压以产生第二比较信号,其中该第一临界电压高于该第二临界电压;以及
响应于该第一比较信号及该第二比较信号动态调整该控制码。
18.如权利要求17所述的方法,还包括:
当该感测电压高于该第一临界电压时,增加该控制码;以及
当该感测电压低于该第二临界电压时,减少该控制码。
19.如权利要求16所述的方法,其中这些晶体管的尺寸是二进制权重,且该感测晶体管的尺寸与这些晶体管中最小的晶体管尺寸相同。
20.如权利要求11所述的方法,其中该调节电压供应至显示面板的至少一电压模式发射器。
CN201610486604.0A 2016-05-19 2016-06-28 电压调节器及应用于其上的方法 Active CN107402591B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US15/159,777 US10614766B2 (en) 2016-05-19 2016-05-19 Voltage regulator and method applied thereto
US15/159,777 2016-05-19

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN107402591A true CN107402591A (zh) 2017-11-28
CN107402591B CN107402591B (zh) 2018-11-02

Family

ID=60330928

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201610486604.0A Active CN107402591B (zh) 2016-05-19 2016-06-28 电压调节器及应用于其上的方法

Country Status (2)

Country Link
US (1) US10614766B2 (zh)
CN (1) CN107402591B (zh)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020048420A1 (zh) * 2018-09-04 2020-03-12 京东方科技集团股份有限公司 数字稳压器及其稳压方法
CN111124022A (zh) * 2018-10-31 2020-05-08 财团法人成大研究发展基金会 数字线性调节器与功率金属氧化物半导体数组
WO2021104133A1 (en) * 2019-11-28 2021-06-03 Shenzhen GOODIX Technology Co., Ltd. Integrated circuit
US11036247B1 (en) 2019-11-28 2021-06-15 Shenzhen GOODIX Technology Co., Ltd. Voltage regulator circuit with high power supply rejection ratio

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2020201730A (ja) * 2019-06-11 2020-12-17 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 デジタル制御低ドロップアウトレギュレータ
CN111240389B (zh) * 2020-01-21 2022-05-10 创领心律管理医疗器械(上海)有限公司 线性稳压器、稳压电源和植入式医疗设备
US11721973B2 (en) * 2020-08-12 2023-08-08 Global Mixed-Mode Technology Inc. Overvoltage protection circuit
CN113470590A (zh) * 2021-07-15 2021-10-01 Tcl华星光电技术有限公司 逻辑电路和显示面板

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20020057079A1 (en) * 2000-11-13 2002-05-16 Masakiyo Horie Voltage regulator
CN1605964A (zh) * 2003-10-08 2005-04-13 精工电子有限公司 电压调节器
CN101261525A (zh) * 2007-03-07 2008-09-10 株式会社理光 稳压电路及其动作控制方法
CN101782785A (zh) * 2008-12-24 2010-07-21 精工电子有限公司 电压调节器
CN104571243A (zh) * 2013-10-22 2015-04-29 精工电子有限公司 电压调节器

Family Cites Families (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6246214B1 (en) * 2000-05-10 2001-06-12 Motorola, Inc. Multiple use of a single transistor for linear regulation charge control and protection of a rechargeable battery
EP1653315A1 (en) * 2004-10-28 2006-05-03 STMicroelectronics S.r.l. An improved voltage down converter
KR100697281B1 (ko) * 2005-03-17 2007-03-20 삼성전자주식회사 패키지 저항 변화에 따른 임피던스 부정합과 전압강하를방지할 수 있는 수신 방법 및 장치
US7639067B1 (en) * 2006-12-11 2009-12-29 Altera Corporation Integrated circuit voltage regulator
JP4565283B2 (ja) * 2008-06-10 2010-10-20 マイクロン テクノロジー, インク. 電圧調整系
US8115463B2 (en) * 2008-08-26 2012-02-14 Texas Instruments Incorporated Compensation of LDO regulator using parallel signal path with fractional frequency response
US8417196B2 (en) * 2010-06-07 2013-04-09 Skyworks Solutions, Inc. Apparatus and method for directional coupling
CN102315773B (zh) * 2010-07-02 2014-02-12 成都芯源系统有限公司 一种开关变换器的装置和方法
KR20120050262A (ko) * 2010-11-10 2012-05-18 삼성전자주식회사 소스 팔로워 타입 전압 모드 전송기 및 그에 따른 구동 전압 제어방법
US8648586B2 (en) * 2011-01-11 2014-02-11 Cadence Ams Design India Private Limited Circuit for sensing load current of a voltage regulator
US9046909B2 (en) * 2011-09-02 2015-06-02 Rambus Inc. On-chip regulator with variable load compensation
US9178562B2 (en) 2012-07-16 2015-11-03 Qualcomm Incorporated Method and apparatus to dynamically select UE processing capabilities based on channel impulse response estimates
TWI503644B (zh) * 2012-10-05 2015-10-11 Faraday Tech Corp 電壓調節器校正電路
US9148312B2 (en) * 2013-03-13 2015-09-29 Futurewei Technologies, Inc. Digital feed forward noise cancelling regulator
US20150042296A1 (en) * 2013-06-28 2015-02-12 Sk Hynix Memory Solutions Inc. Voltage regulator soft start
US9000837B1 (en) * 2013-11-05 2015-04-07 International Business Machines Corporation Adjustable reference voltage generator for single-ended DRAM sensing devices
US9160239B2 (en) * 2013-12-06 2015-10-13 Shenzhen China Star Optoelectronics Technology Co., Ltd. Flyback switching power supply circuit and backlight driving device using the same
JP6410554B2 (ja) * 2014-10-21 2018-10-24 ローム株式会社 スイッチングコンバータおよびその制御回路、ac/dcコンバータ、電源アダプタおよび電子機器
CN105391305B (zh) * 2015-12-29 2017-09-19 杭州茂力半导体技术有限公司 隔离型开关变换器及其次级控制电路和控制方法
US10684671B2 (en) * 2016-05-27 2020-06-16 Qualcomm Incorporated Adaptively controlling drive strength of multiplexed power from supply power rails in a power multiplexing system to a powered circuit

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20020057079A1 (en) * 2000-11-13 2002-05-16 Masakiyo Horie Voltage regulator
US6559626B2 (en) * 2000-11-13 2003-05-06 Denso Corporation Voltage regulator
CN1605964A (zh) * 2003-10-08 2005-04-13 精工电子有限公司 电压调节器
CN101261525A (zh) * 2007-03-07 2008-09-10 株式会社理光 稳压电路及其动作控制方法
CN101782785A (zh) * 2008-12-24 2010-07-21 精工电子有限公司 电压调节器
CN104571243A (zh) * 2013-10-22 2015-04-29 精工电子有限公司 电压调节器

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020048420A1 (zh) * 2018-09-04 2020-03-12 京东方科技集团股份有限公司 数字稳压器及其稳压方法
US11507122B2 (en) 2018-09-04 2022-11-22 Hefei Xinsheng Optoelectronics Technology Co., Ltd. Digital voltage regulator with a first voltage regulator controller and a second voltage regulator controller and method of regulating voltage
CN111124022A (zh) * 2018-10-31 2020-05-08 财团法人成大研究发展基金会 数字线性调节器与功率金属氧化物半导体数组
WO2021104133A1 (en) * 2019-11-28 2021-06-03 Shenzhen GOODIX Technology Co., Ltd. Integrated circuit
US11036247B1 (en) 2019-11-28 2021-06-15 Shenzhen GOODIX Technology Co., Ltd. Voltage regulator circuit with high power supply rejection ratio
US11112813B2 (en) 2019-11-28 2021-09-07 Shenzhen GOODIX Technology Co., Ltd. Distributed low-dropout voltage regulator (LDO) with uniform power delivery
CN114341764A (zh) * 2019-11-28 2022-04-12 深圳市汇顶科技股份有限公司 集成电路
CN114341764B (zh) * 2019-11-28 2024-05-03 深圳市汇顶科技股份有限公司 集成电路

Also Published As

Publication number Publication date
CN107402591B (zh) 2018-11-02
US10614766B2 (en) 2020-04-07
US20170337886A1 (en) 2017-11-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107402591A (zh) 电压调节器及应用于其上的方法
JP4680952B2 (ja) 送信機中で使用される装置
CN101893910B (zh) 一种自适应电流镜
CN101599742A (zh) 放大器和偏移调节电路
CN201765527U (zh) 一种自适应电流镜
CN109714020A (zh) 用于控制数控衰减器信号过冲的电路
CN104426494B (zh) 高速放大器
CN112073013A (zh) 一种可变增益放大电路
KR20060131321A (ko) 정밀한 듀티 사이클을 가지는 고효율 전력 증폭기
US20140167718A1 (en) Voltage generator
US20230208371A1 (en) Post driver having voltage protection
US10122337B2 (en) Programmable gain amplifier
CN106921379B (zh) 输入电路
US7834701B2 (en) Bias circuit and semiconductor integrated circuit including the bias circuit
US9837964B2 (en) Amplifier system and device
US7501887B2 (en) Controllable amplifier and its use
WO2022111673A1 (zh) 自适应温度补偿电路以及偏置电路
CN208890766U (zh) 精细增益步长控制放大器和导航接收机
JP2005303830A (ja) 差動出力回路
CN103187940B (zh) 一种可编程放大器及一种接收机
CN100583230C (zh) 模拟式源极驱动装置
CN103107789B (zh) 一种共模反馈电阻共用的可变增益放大器
CN218941058U (zh) 传输门电路、可编程增益放大器、芯片及电子设备
CN212435652U (zh) 一种可变增益放大电路
CN101521490A (zh) 提供偏压信号至输入端的功率放大电路及其方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant