CN109074112B - 稳压器、稳压器的控制电路以及稳压器的控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种稳压器、稳压器的控制电路和控制方法。所述稳压器包括放大器、电荷泵电路、第一晶体管和稳压输出端。所述放大器的第一、第二输入端分别耦接于第一参考电压和回授电压。所述放大器的放大输出端用以输出放大电压。所述电荷泵电路包括并联耦接于电压输入端与电压输出端之间的第一电荷泵和第二电荷泵。所述第一电荷泵和所述第二电荷泵用以交替地转换所述放大电压，以从所述电压输出端输出驱动电压。所述第一晶体管的控制端通过所述电压输出端接收所述驱动电压。所述稳压输出端耦接于所述第一晶体管的第一连接端，用以输出输出电压。所述稳压器可提升输出电压的稳定性，具备低耗能的功效。

Description

稳压器、稳压器的控制电路以及稳压器的控制方法

技术领域

本发明涉及稳压技术，尤其涉及一种利用并联耦接的多个电荷泵交替地提供驱动电压的稳压器及其相关的稳压器的控制电路和控制方法。

背景技术

通常电源管理系统会使用低压差稳压器(low dropout regulator，LDO)以减少电源线所引起的串扰。然而，受到工艺因素及漏电流的影响，低压差稳压器的输出电压稳定性和电源抑制比仍有待改善。此外，在某些应用场合中(诸如数字无线通信)，信号处理操作仅发生在一段时间内的某些时隙(time slot)。也就是说，低压差稳压器不需要时时刻刻处在启动状态。

因此，需要一种创新的稳压结构，其可同时满足良好的输出电压稳定性和电源抑制比，以及低耗能的需求。

发明内容

本发明的目的之一在于公开一种利用并联耦接的多个电荷泵交替地提供驱动电压的稳压器及其相关的稳压器的控制电路和控制方法，来解决上述问题。

本发明的一实施例公开了一种稳压器。所述稳压器包括放大器、电荷泵电路、第一晶体管以及稳压输出端。所述放大器具有第一输入端、第二输入端和放大输出端。所述第一输入端耦接于第一参考电压，所述第二输入端耦接于回授电压，以及所述放大输出端用以输出放大电压。所述电荷泵电路具有电压输入端和电压输出端，所述电压输入端耦接于所述放大输出端。所述电荷泵电路包括第一电荷泵和第二电荷泵，所述第一电荷泵和所述第二电荷泵并联耦接于所述电压输入端与所述电压输出端之间。所述第一电荷泵和所述第二电荷泵用以交替地转换所述放大电压，以从所述电压输出端输出驱动电压。所述第一晶体管的控制端用以通过所述电压输出端接收所述驱动电压。所述稳压输出端耦接于所述第一晶体管的第一连接端，用以输出输出电压。

本发明的一实施例公开了一种稳压器的控制电路。所述稳压器包括第一晶体管、稳压输出端以及放大器。所述第一晶体管的第一连接端耦接于所述稳压输出端。所述控制电路包括电荷泵电路和开关模块。所述电荷泵电路具有电压输入端和电压输出端，所述电压输入端耦接于所述放大器的放大输出端以接收放大电压。所述电荷泵电路包括第一电荷泵和第二电荷泵，所述第一电荷泵和所述第二电荷泵并联耦接于所述电压输入端与所述电压输出端之间。所述第一电荷泵和所述第二电荷泵用以交替地转换所述放大电压，以从所述电压输出端输出驱动电压。所述开关模块用以选择性地将所述电压输出端耦接于所述第一晶体管的控制端。

本发明的一实施例公开了一种稳压器的控制方法。所述稳压器包括第一晶体管、稳压输出端以及放大器。所述第一晶体管的第一连接端耦接于所述稳压输出端。所述控制方法包括：将第一电容交替地耦接于所述放大器的放大输出端与电压输出端之间以及预定电压与参考电压之间，以在所述电压输出端产生驱动电压；将第二电容交替地耦接于所述预定电压与所述参考电压之间以及所述放大器的所述放大输出端与所述电压输出端之间，以在所述电压输出端产生所述驱动电压，其中当所述第一电容与所述第二电容其中的一电容耦接于所述放大器的所述放大输出端与所述电压输出端之间时，所述第一电容与所述第二电容其中的另一电容耦接于所述预定电压与所述参考电压之间；以及选择性地将所述电压输出端耦接于所述第一晶体管的控制端。

附图说明

图1是本发明稳压器的一实施例的功能方框示意图。

图2是图1所示的控制电路140的一实施例的示意图。

图3是图2所示的各开关的控制信号时序的一实施例的示意图。

图4是回应图3所示的控制信号时序所产生的电压信号的一实施例的波形图。

图5绘示了本发明稳压器的另一实施例的功能方框示意图。

图6是本发明稳压器的控制方法的一实施例的流程图。

其中，附图标记说明如下：

100、500 稳压器

110、510 传输晶体管模块

120 放大器

130 回授电路

140、540 控制电路

150 电压产生电路

242 电荷泵电路

243 第一电荷泵

244 第二电荷泵

246、546 开关模块

248 时序控制器

602、604、606 步骤

VS1 第一电压源

VS2 第二电压源

NR 稳压输出端

CL 负载电容

M1 第一晶体管

M2 第二晶体管

R1 第一电阻

R2 第二电阻

R3 第三电阻

R4 第四电阻

TC1、TC2 控制端

T11、T21 第一连接端

T12、T22 第二连接端

NI1 第一输入端

NI2 第二输入端

NT 放大输出端

NS 电源输入端

NVI 电压输入端

NVO 电压输出端

C1 第一电容

C2 第二电容

TA1、TB1 第一端

TA2、TB2 第二端

SW1、SW5 第一开关

SW2、SW6 第二开关

SW3、SW7 第三开关

SW4、SW8 第四开关

SW9 第五开关

SW10 第六开关

SW11 第七开关

SW12 第八开关

VOUT 输出电压

VP 电源电压

M1G 第一控制电压

M2G 第二控制电压

I1 第一输出电流

I2 第二输出电流

VR1 第一参考电压

VR2 第二参考电压

VFB 回授电压

OPV 放大电压

VSS 预定电压

VD 驱动电压

P1H 第一控制信号

P1L 第二控制信号

P2H 第三控制信号

P2L 第四控制信号

SG3 第五控制信号

SG4 第六控制信号

SG5 第七控制信号

SG6 第八控制信号

CLK 电荷泵控制信号

PWD 正常启动信号

SS 软启动信号

t0、t1、t2、t3、t4、t5、t6 时间点

TS1 收敛时间

TP1、TP2、TNOV 预定时间

具体实施方式

在说明书及之前的权利要求书当中使用了某些词汇来指称特定的组件。本领域的技术人员应可理解，制造商可能会用不同的名词来称呼同样的组件。本说明书及之前的权利要求书并不以名称的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的基准。在通篇说明书及之前的权利要求书当中所提及的“包括”为一开放式的用语，故应解释成“包括但不限定于”。此外，“耦接”一词在此包括任何直接和间接的电连接手段。因此，若文中描述一第一装置耦接于一第二装置，则代表所述第一装置可直接电连接于所述第二装置，或通过其它装置或连接手段间接地电连接到所述第二装置。

本发明所公开的稳压器结构可利用多个电荷泵交替产生的驱动电压，控制传输晶体管的操作，以维持良好的输出电压稳定性。在某些实施例中，本发明所公开的稳压器结构可根据不同的稳压器操作模式，将多个电荷泵交替产生的驱动电压选择性地提供给多个传输晶体管，具备低耗能的功效。进一步的说明如下。

图1是本发明稳压器的一实施例的功能方框示意图。稳压器100可实施为(但不限于)一低压差稳压器。于此实施例中，稳压器100可包括一稳压输出端NR、一传输晶体管模块110、一放大器120、一回授电路130以及一控制电路140，其中稳压输出端NR耦接于一负载电容CL，用以输出调节后的电压(即，输出电压VOUT)。

传输晶体管模块110耦接于一电源电压VP与稳压输出端NR之间，并可包括一个或多个传输晶体管，其中各传输晶体管可输出一输出电流至稳压输出端NR。举例来说(但本发明不限于此)，传输晶体管模块110可包括一第一晶体管M1和一第二晶体管M2。第一晶体管M1具有一控制端TC1、一第一连接端T11和一第二连接端T12，第二晶体管M2具有一控制端TC2、一第一连接端T21和一第二连接端T22，其中第一连接端T11和第一连接端T21均耦接于电源电压VP，第二连接端T12和第二连接端T22均耦接于稳压输出端NR。第一晶体管M1可根据控制端TC1所接收的一第一控制电压M1G，从第二连接端T12输出一第一输出电流I1。第二晶体管M2可根据控制端TC2所接收的一第二控制电压M2G，从第二连接端T22输出一第二输出电流I2。

放大器120具有一第一输入端NI1、一第二输入端NI2和一放大输出端NT，其中第一输入端NI1耦接于一第一参考电压VR1，第二输入端NI2则是耦接于一回授电压VFB。放大器110用以根据第一参考电压VR1和回授电压VFB，于放大输出端NT输出一放大电压OPV。于此实施例中，第一参考电压VR1可由一第一电压源VS1(诸如带隙基准电压源)来提供。然而，本发明并不以此为限。

放大器120还可具有一电源输入端NS，其耦接于稳压输出端NR以接收输出电压VOUT。也就是说，放大器120的电源可由调节后的电压(即，输出电压VOUT)所提供，而不是由未调节的电压(诸如电源电压VP)所提供。这有助于提升稳压器100的电源抑制比。

回授电路130耦接于稳压输出端NR与第二输入端NI2之间，用以根据输出电压VOUT产生回授电压VFB。于此实施例中，回授电路130可由一分压电路来实施，其可包括一第一电阻R1和一第二电阻R2。第一电阻R1耦接于第二输入端NI2与一预定电压VSS(诸如接地电压)之间，第二电阻R2耦接于稳压输出端NR与第二输入端NI2之间。然而，本发明并不以此为限。采用其他电路结构的回授电路均是可行的。

控制电路140耦接于放大器120的放大输出端NT，用以根据放大电压OPV产生第一控制电压M1G和第二控制电压M2G。举例来说(但本发明不限于此)，在第一晶体管M1由N型金氧半场效晶体管来实施的实施例中，控制电路140可对放大电压OPV执行电平转换(诸如升压处理)以产生一驱动电压VD，选择性地将驱动电压VD作为第一控制电压M1G，以控制第一晶体管M1的操作。在第一晶体管M1由P型金氧半场效晶体管来实施的实施例中，控制电路140可对放大电压OPV执行电平转换(诸如降压处理)以产生驱动电压VD，选择性地将驱动电压VD作为第一控制电压M1G，以控制第一晶体管M1的操作。相似地，控制电路140可对放大电压OPV执行电平转换以产生驱动电压VD，选择性地将驱动电压VD作为第二控制电压M2G，以控制第二晶体管M2的操作。

于此实施例中，控制电路140可根据一第二参考电压VR2对放大电压OPV执行电平转换，以产生驱动电压VD。第二参考电压VR2可由一电压产生电路150来提供，其中电压产生电路150可包括(但不限于)一第二电压源VS2、一第三电阻R3和一第四电阻R4。在某些实施例中，第二参考电压VR2也可以是控制电路140内部提供的一参考电压。

为了便于理解本发明的技术特征，以下采用一示范性电路结构来说明本发明所公开的稳压器的控制细节。然而，这只是方便说明而已。任何采用交替执行电平转换的多个电荷泵的电路实施方式均是可行的。请连同图1参阅图2。图2是图1所示的控制电路140的一实施例的示意图。于此实施例中，控制电路140包括一电荷泵电路242、一开关模块246以及一时序控制器248。电荷泵电路242具有一电压输入端NVI和一电压输出端NVO。电压输入端NVI耦接于放大输出端NT以接收放大器120所产生的放大电压OPV。电荷泵电路242可包括多个电荷泵，其可交替地转换(诸如升压或降压的电平转换)放大电压OPV以产生驱动电压VD。

于此实施例中，电荷泵电路242包括一第一电荷泵243和一第二电荷泵244。第一电荷泵243和第二电荷泵244并联耦接于电压输入端NVI与电压输出端NVO之间。此外，第一电荷泵243和第二电荷泵244用以交替地转换放大电压OPV，以从电压输出端NVO输出驱动电压VD。也就是说，第一电荷泵243和第二电荷泵244可轮流从电压输出端NVO输出驱动电压VD。

第一电荷泵243可包括(但不限于)一第一电容C1、一第一开关SW1、一第二开关SW2、一第三开关SW3和一第四开关SW4。第一电容C1具有一第一端TA1和一第二端TA2。第一开关SW1用以选择性地将预定电压VSS耦接于第一端TA1。第二开关SW2用以选择性地将第二参考电压VR2耦接于第二端TA2。第三开关SW3用以选择性地将放大输出端NT耦接于第一端TA1。第四开关SW4用以选择性地将电压输出端NVO耦接于第二端TA2。于此实施例中，第三开关SW3可由一传输门来实施。然而，采用各种类型的开关来实施第一开关SW1/第二开关SW2/第三开关SW3/第四开关SW4均是可行的。

第一电荷泵244可包括(但不限于)一第二电容C2、一第一开关SW5、一第二开关SW6、一第三开关SW7和一第四开关SW8。第二电容C2具有一第一端TB1和一第二端TB2。第一开关SW5用以选择性地将预定电压VSS耦接于第一端TB1。第二开关SW6用以选择性地将第二参考电压VR2耦接于第二端TB2。第三开关SW7用以选择性地将放大输出端NT耦接于第一端TB1。第四开关SW8用以选择性地将电压输出端NVO耦接于第二端TB2。于此实施例中，第三开关SW7可由一传输门来实施。然而，采用各种类型的开关来实施第一开关SW5/第二开关SW6/第三开关SW7/第四开关SW8均是可行的。

开关模块246用以选择性地将电压输出端NVO耦接于第一晶体管M1的控制端TC1，以选择性地将驱动电压VD作为第一控制电压M1G。此外，开关模块246还可选择性地将电压输出端NVO耦接于第二晶体管M1的控制端TC2，以选择性地将驱动电压VD作为第二控制电压M2G。举例来说(但本发明不限于此)，开关模块246可包括一第五开关SW9、一第六开关SW10、一第七开关SW11和一第八开关SW12。第五开关SW9用以选择性地将预定电压VSS耦接于第一晶体管M1的控制端TC1。第六开关SW10用以选择性地将电压输出端NVO耦接于第一晶体管M1的控制端TC1。第七开关SW11用以选择性地将预定电压VSS耦接于第二晶体管M2的控制端TC2。第八开关SW12用以选择性地将电压输出端NVO耦接于第二晶体管M2的控制端TC2。

时序控制器248耦接于电荷泵电路242和开关模块246，用以控制电荷泵电路242和开关模块246中各开关的操作时序。举例来说，时序控制器248可产生一第一控制信号P1H、一第二控制信号P1L、一第三控制信号P2H以及一第四控制信号P2L，从而控制电荷泵电路242中各开关的操作时序。第二控制信号P1L可以是第一控制信号P1H的反相信号，第四控制信号P2L可以是第三控制信号P2H的反相信号。然而，本发明并不以此为限。

对于第一电荷泵243来说，第一开关SW1可根据第三控制信号P2H来进行切换，第二开关SW2可根据第四控制信号P2L来进行切换，第三开关SW3可根据第一控制信号P1H和第二控制信号P1L来进行切换，第四开关SW4可根据第二控制信号P1L来进行切换。于此实施例中，第一开关SW1可于第三控制信号P2H具有高电平(例如，对应于逻辑电平“1”)时导通，第二开关SW2可于第四控制信号P2L具有低电平(例如，对应于逻辑电平“0”)时导通，第三开关SW3可于第一控制信号P1H具有高电平(或第二控制信号P1L具有低电平)时导通，以及第四开关SW4可于第二控制信号P1L具有低电平时导通。

对于第二电荷泵244来说，第一开关SW5可根据第一控制信号P1H来进行切换，第二开关SW6可根据第二控制信号P1L来进行切换，第三开关SW7可根据第三控制信号P2H和第四控制信号P2L来进行切换，第四开关SW8可根据第四控制信号P2L来进行切换。于此实施例中，第一开关SW5可于第一控制信号P1H具有高电平时导通，第二开关SW6可于第二控制信号P1L具有低电平时导通，第三开关SW7可于第三控制信号P2H具有高电平(或第四控制信号P2L具有低电平)时导通，以及第四开关SW8可于第四控制信号P2L具有低电平时导通。

时序控制器248还可产生一第五控制信号SG3、一第六控制信号SG4、一第七控制信号SG5以及一第八控制信号SG6，从而控制开关模块246中各开关的操作时序。其中，第五开关SW9可根据第五控制信号SG3来进行切换，第六开关SW10可根据第五控制信号SG4来进行切换，第七开关SW11可根据第七控制信号SG5来进行切换，第八开关SW12可根据第八控制信号SG6来进行切换。于此实施例中，第五开关SW9可于第五控制信号SG3具有高电平时导通，第六开关SW10可于第六控制信号SG4具有低电平时导通，第七开关SW11可于第七控制信号SG5具有高电平时导通，以及第八开关SW12可于第八控制信号SG6具有低电平时导通。

于此实施例中，时序控制器248可根据一电荷泵控制信号CLK、一正常启动信号PWD和一软启动信号SS，产生用以控制各开关的控制信号，从而控制各开关的切换操作。请一并参阅图2、图3和图4。图3是图2所示的各开关的控制信号时序的一实施例的示意图。图4是回应图3所示的控制信号时序所产生的电压信号的一实施例的波形图。在时间点t0之前，电荷泵控制信号CLK和正常启动信号PWD均具有高电平(例如，对应于逻辑电平“1”)，致使稳压器(即，图1所示的稳压器100)操作在掉电模式(power-down mode)。时序控制器248可产生具有低电平(例如，对应于逻辑电平“0”)的第一控制信号P1H和具有高电平的第三控制信号P2H。这使得第一电荷泵243的第一开关SW1和第二开关SW2导通，第三开关SW3和第四开关SW4关闭，以对第一电容C1进行预充电(pre-charge)。举例来说，在预定电压VSS是接地电压的情形下，第一电容C1可被充电至第二参考电压VR2。

此外，第五控制信号SG3、第六控制信号SG4、第七控制信号SG5和第八控制信号SG6均具有高电平。这使得第五开关SW9导通、第六开关SW10关闭、第七开关SW11导通以及第八开关SW12关闭。开关模块246可将预定电压VSS耦接于第一晶体管M1的控制端TC1和第二晶体管M2的控制端TC2。也就是说，控制电路140可将预定电压VSS作为第一控制电压M1G和第二控制电压M2G，从而关闭第一晶体管M1和第二晶体管M2。

于时间点t0，电荷泵控制信号CLK和正常启动信号PWD处于低电平，而软启动信号SS处于高电平。此时，稳压器可操作在软启动模式(soft-startup mode)，避免过大的浪涌电流(surge current)产生而降低电路的可靠性。当第一控制信号P1H处于高电平且第三控制信号P2H处于低电平时(时间点t1)，第一电荷泵243的第一开关SW1和第二开关SW2关闭，而第三开关SW3和第四开关SW4导通。第一电容C1的第二端TA2的电平会被转换为放大电压OPV加上第一电容C1两端原本的电压降。也就是说，第一电荷泵243可将放大电压OPV转换为驱动电压VD。此外，第二电荷泵244的第一开关SW5和第二开关SW6导通，而第三开关SW7和第四开关SW8关闭，以对第二电容C2充电。

在软启动模式中，第五控制信号SG3和第六控制信号SG4处于高电平，而第七控制信号SG5和第八控制信号SG6处于低电平。这使得第五开关SW9导通、第六开关SW10关闭、第七开关SW11关闭以及第八开关SW12导通。开关模块246可将预定电压VSS耦接于第一晶体管M1的控制端TC1，以及将电压输出端NVO耦接于第二晶体管M2的控制端TC2。也就是说，控制电路140可将预定电压VSS作为第一控制电压M1G以关闭第一晶体管M1，以及将驱动电压VD作为第二控制电压M2G以导通第二晶体管M2。

值得注意的是，相比于第一晶体管M1，第二晶体管M2可具有较小的宽长比(W/Lratio)，故可具有较小的导通电流。因此，在软启动模式中，通过驱动具有较小宽长比的第二晶体管M2，输出电压VOUT的收敛较为和缓(所需的收敛时间标记为TS1)，降低了启动时的浪涌电流。

接下来，当软启动信号SS和正常启动信号PWD均处于低电平时(于时间点t2)，稳压器可操作在正常启动模式(normal mode)。第五控制信号SG3、第六控制信号SG4、第七控制信号SG5和第八控制信号SG6均处于低电平。这使得第五开关SW9关闭、第六开关SW10导通、第七开关SW11关闭以及第八开关SW12导通。开关模块246可将电压输出端NVO耦接于第一晶体管M1的控制端TC1以及第二晶体管M2的控制端TC2。也就是说，控制电路140可将驱动电压VD作为第一控制电压M1G和第二控制电压M2G，从而导通第一晶体管M1和第二晶体管M2。由于控制电路140可同时驱动第一晶体管M1和第二晶体管M2，增加了流向负载电容CL的输出电流，缩短了输出电压VOUT的收敛时间(图4未标记)。

此外，在正常启动模式中，第一电容C1和第二电容C2可交替耦接于电压输入端NVI与电压输出端NVO之间，使第一电荷泵243和第二电荷泵244交替地将放大电压OPV转换为驱动电压VD。当第一电容C1耦接于电压输入端NVI与电压输出端NVO之间时，第一电荷泵243从电压输出端NVO输出驱动电压VD，以及第二电容C2耦接于预定电压VSS与第二参考电压VR2之间。当第二电容C2耦接于电压输入端NVI与电压输出端NVO之间时，第二电荷泵244从电压输出端NVO输出驱动电压VD，以及第一电容C1耦接于预定电压VSS与第二参考电压VR2之间。

举例来说，在电荷泵控制信号CLK由低电平切换为高电平的情形下，第一控制信号P1H可由高电平切换为低电平(时间点t3)，以关闭第一电荷泵243的第三开关SW3和第四开关SW4，以及关闭第二电荷泵244的第一开关SW5和第二开关SW6。此外，第三控制信号P2H可由低电平切换为高电平(时间点t4)，以导通第一电荷泵243的第一开关SW1和第二开关SW2，以及导通第二电荷泵244的第三开关SW7和第四开关SW8。因此，第一电容C1可被充电一预定时间TP2，第二电容C2的第二端TB2的电平可被转换为放大电压OPV加上第二电容C2两端原本的电压降(诸如第二参考电压VR2与预定电压VSS之间的电压差)。也就是说，第二电荷泵244可将放大电压OPV转换为驱动电压VD，其可通过电压输出端NVO提供给第一晶体管M1的控制端TC1和第二晶体管M2的控制端TC2。

接下来，在电荷泵控制信号CLK由高电平切换为低电平的情形下，第三控制信号P2H可由高电平切换为低电平(时间点t5)，以关闭第一电荷泵243的第一开关SW1和第二开关SW2，以及关闭第二电荷泵244的第三开关SW7和第四开关SW8。此外，第一控制信号P1H可由低电平切换为高电平(时间点t6)，以导通第一电荷泵243的第三开关SW3和第四开关SW4，以及导通第二电荷泵244的第一开关SW5和第二开关SW6。因此，第一电容C1的第二端TA2的电平可被转换为放大电压OPV加上第一电容C1两端原本的电压降(诸如第二参考电压VR2与预定电压VSS之间的电压差)，第二电容C2可被充电一预定时间TP1。也就是说，第一电荷泵243可将放大电压OPV转换为驱动电压VD，其可通过电压输出端NVO提供给第一晶体管M1的控制端TC1和第二晶体管M2的控制端TC2。

于此实施例中，第一控制信号P1H与第三控制信号P2H可由非重叠信号(non-overlapping signal)来实施，以提升电路的可靠性。举例来说，第一控制信号P1H由高电平切换为低电平的时间点(诸如时间点t3)与第三控制信号P2H由低电平切换为高电平的时间点(诸如时间点t4)间隔了预定时间TNOV，第三控制信号P2H由高电平切换为低电平的时间点(诸如时间点t5)与第一控制信号P1H由低电平切换为高电平的时间点(诸如时间点t6)间隔了预定时间TNOV。

通过第一电荷泵243和第二电荷泵244交替地从电压输出端NVO输出驱动电压VD，可使驱动电压VD维持稳定的电平，从而提升输出电压VOUT的稳定性。

值得注意的是，以上所述只是方便说明而已，并非用来限制本发明。在一设计变化例中，图2所示的第一电荷泵243与第二电荷泵244两者的至少其一的开关电路拓扑可采用其他电路结构来实施。例如，第一电荷泵243的第二开关SW2和第四开关SW4可由三路开关(three-way swi tch)来实施，以将第一电容C1的第二端TA2耦接到第二参考电压VR2与电压输出端NVO的其中之一。又例如，第二电荷泵244的第二开关SW6和第四开关SW8可由三路开关(three-way switch)来实施，以将第二电容C2的第二端TB2耦接到第二参考电压VR2与电压输出端NVO的其中之一。

在另一设计变化例中，图2所示的开关模组246的开关电路拓扑可采用其他电路结构来实施。举例来说，第五开关SW9和第六开关SW10可由三路开关来实施，以将第一晶体管M1的控制端C1耦接到电压输出端NVO与预定电压VSS的其中之一。

在另一设计变化例中，图2所示的第一电荷泵243和第二电荷泵244可对放大电压OPV执行降压的电平转换，并交替产生驱动电压VD。举例来说，在图1所示的第一晶体管M1和第二晶体管M2是由P型金氧半场效晶体管来实施的情形下，第一电荷泵243和第二电荷泵244可由降压型的电荷泵来实施，以交替地将具有低电平的驱动电压VD作为第一控制电压M1G(或第二控制电压M2G)。

此外，在某些实施例中，将本发明所公开的稳压控制机制应用于具有单一传输晶体管的稳压器也是可行的。图5绘示了本发明稳压器的另一实施例的功能方框示意图。于此实施例中，稳压器500的结构基于图1所示的稳压器100的结构，两者之间主要的差别在于稳压器500的传输晶体管模块510是由单一晶体管来实施。

稳压器500包括(但不限于)传输晶体管模块510，控制电路540，以及图1所示的稳压输出端NR、放大器120和回授电路140，其中传输晶体管模块510包括图1所示的第一晶体管M1。此外，控制电路540包括图2所示的电荷泵电路242和开关模块546。开关模块546用以选择性地将电压输出端NVO耦接于第一晶体管M1的控制端TC1。于此实施例中，开关模块546可包括图2所示的第五开关SW9和第六开关SW10。

当稳压器500操作在正常启动模式时，开关模块546可将电压输出端NVO耦接于第一晶体管M1的控制端TC1，以导通第一晶体管M1。例如，第五开关SW9关闭，第六开关SW10导通，以将第一电荷泵243和第二电荷泵244交替输出的驱动电压VD作为第一控制电压M1G。当稳压器500未操作在正常启动模式时(例如，操作在掉电模式)，开关模块546可将预定电压VSS耦接于第一晶体管M1的控制端TC1，以关闭第一晶体管M1。例如，第五开关SW9导通，第六开关SW10关闭，以将预定电压VSS作为第一控制电压M1G。

由于本领域的技术人员通过阅读图1到图4相关的段落说明之后，应可了解图5所示的稳压器500的操作细节及其相关的变化例，因此，进一步的说明在此便不再赘述。

本发明所公开的稳压控制机制可简单归纳为图6所示的流程图。图6是本发明稳压器的控制方法的一实施例的流程图。所述稳压器包括一第一晶体管、一稳压输出端以及一放大器。所述第一晶体管的一第一连接端耦接于所述稳压输出端。假若所得到的结果实质上大致相同，则步骤不一定要按照图6所示的顺序来进行。举例来说，某些步骤可安插于其中。为了方便说明，以下搭配图2所示的控制电路140来说明图6所示的控制方法。然而，将图6所示的控制方法应用于图5所示的控制电路540也是可行的。图6所示的控制方法可简单归纳如下。

步骤602：将一第一电容交替地耦接于所述放大器的一放大输出端与一电压输出端之间以及一预定电压与一参考电压之间，以在所述电压输出端产生一驱动电压。例如，时序控制器248可切换第一电荷泵243的第一开关SW1、第二开关SW2、第三开关SW3和第四开关SW4各自的导通状态，致使第一电容C1交替地耦接于放大输出端NT与电压输出端NVO之间以及预定电压VSS与第二参考电压VR2之间，并且致使第一电荷泵243在电压输出端NVO产生驱动电压VD。

步骤604：将一第二电容交替地耦接于所述预定电压与所述参考电压之间以及所述放大器的所述放大输出端与所述电压输出端之间，以在所述电压输出端产生所述驱动电压。例如，时序控制器248可切换第二电荷泵244的第一开关SW5、第二开关SW6、第三开关SW7和第四开关SW8各自的导通状态，致使第二电容C2交替地耦接于预定电压VSS与第二参考电压VR2之间以及放大输出端NT与电压输出端NVO之间，并且致使第二电荷泵244在电压输出端NVO产生驱动电压VD。

步骤606：选择性地将所述电压输出端耦接于所述第一晶体管的一控制端。例如，开关模块246选择性地将电压输出端NVO耦接于第一晶体管M1的控制端TC1。

于步骤602和步骤604中，当所述第一电容与所述第二电容其中的一电容耦接于所述放大器的所述放大输出端与所述传输晶体管的所述控制端之间时，所述第一电容与所述第二电容其中的另一电容耦接于所述预定电压与所述参考电压之间。例如，当第一电容C1与第二电容C2其中的一电容耦接于放大输出端NT与电压输出端NVO之间时，第一电容C1与第二电容C2其中的另一电容耦接于预定电压VSS与第二参考电压VR2之间。也就是说，第一电容C1与第二电容C2交替耦接于放大输出端NT与电压输出端NVO之间

于步骤606中，当所述稳压器操作在一正常启动模式时，所述电压输出端可耦接于所述第一晶体管的所述控制端。当所述稳压器未操作在所述正常启动模式时，所述预定电压可耦接于所述第一晶体管的所述控制端。例如，当稳压器操作在正常启动模式时，开关模块246可将电压输出端NVO耦接于第一晶体管M1的控制端TC1。又例如，当稳压器未操作在正常启动模式时(诸如掉电模式或软启动模式)，开关模块246可将预定电压VSS可耦接于第一晶体管M1的控制端TC1。

在某些实施例中，所述稳压器还可包括一第二晶体管，本发明公开的控制方法还可选择性地将所述电压输出端耦接于所述第二晶体管的一控制端。例如，当稳压器操作在掉电模式时，开关模块246可将预定电压VSS耦接于第二晶体管M2的控制端TC2。又例如，当稳压器操作在软启动模式或正常启动模式时，开关模块246可将电压输出端NVO耦接于第二晶体管M2的控制端TC2。

由于本领域的技术人员通过阅读图1到图5相关的段落说明之后，应可了解图6所示的控制方法中每一步骤的细节，因此进一步的说明在此便不再赘述。

由上可知，本发明所公开的稳压控制机制可利用多个电荷泵交替地转换放大器所输出的电压，致使多个电荷泵轮流产生传输晶体管的驱动电压，提升输出电压的稳定性。此外，本发明所公开的稳压器控制机制可根据不同的稳压器操作模式，将多个电荷泵交替产生的驱动电压选择性地提供给多个传输晶体管，具备低耗能的功效。

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，均应包括在本发明的保护范围之内。

Claims (19)

1.一种稳压器，其特征在于，包括：

一放大器，具有一电源输入端、一第一输入端、一第二输入端和一放大输出端，其中所述第一输入端耦接于一第一参考电压，所述第二输入端耦接于一回授电压，以及所述放大输出端用以输出一放大电压；

一电荷泵电路，具有一电压输入端和一电压输出端，所述电压输入端耦接于所述放大输出端，其中所述电荷泵电路包括一第一电荷泵和一第二电荷泵，所述第一电荷泵和所述第二电荷泵并联耦接于所述电压输入端与所述电压输出端之间；所述第一电荷泵和所述第二电荷泵用以交替地转换所述放大电压，以从所述电压输出端输出一驱动电压；在所述回授电压的电平达到所述第一参考电压的电平之前，从所述电压输出端所输出的所述驱动电压均是由所述第一电荷泵所产生；在所述回授电压的电平达到所述第一参考电压的电平之后，所述第一电荷泵和所述第二电荷泵交替地从所述电压输出端输出所述驱动电压；

一第一晶体管，所述第一晶体管的一控制端用以通过所述电压输出端接收所述驱动电压；以及

一稳压输出端，耦接于所述电源输入端与所述第一晶体管的一第一连接端之间，用以输出一输出电压，其中所述放大器通过所述放大器的所述电源输入端接收从所述稳压输出端输出的所述输出电压，作为所述放大器的电源。

2.如权利要求1所述的稳压器，其特征在于，所述第一电荷泵包括一第一电容，所述第二电荷泵包括一第二电容；所述第一电容和所述第二电容交替耦接于所述电压输入端与所述电压输出端之间；当所述第一电容耦接于所述电压输入端与所述电压输出端之间时，所述第一电荷泵从所述电压输出端输出所述驱动电压，以及所述第二电容耦接于一预定电压与一第二参考电压之间；当所述第二电容耦接于所述电压输入端与所述电压输出端之间时，所述第二电荷泵从所述电压输出端输出所述驱动电压，以及所述第一电容耦接于所述预定电压与所述第二参考电压之间。

3.如权利要求2所述的稳压器，其特征在于，所述第一电荷泵还包括：

一第一开关，用以选择性地将一预定电压耦接于所述第一电容的一第一端；

一第二开关，用以选择性地将所述第二参考电压耦接于所述第一电容的一第二端；

一第三开关，用以选择性地将所述放大输出端耦接于所述第一端；以及

一第四开关，用以选择性地将所述电压输出端耦接于所述第二端。

4.如权利要求2所述的稳压器，其特征在于，所述第二电荷泵还包括：

一第一开关，用以选择性地将一预定电压耦接于所述第二电容的一第一端；

一第二开关，用以选择性地将所述第二参考电压耦接于所述第二电容的一第二端；

一第三开关，用以选择性地将所述放大输出端耦接于所述第一端；以及

一第四开关，用以选择性地将所述电压输出端耦接于所述第二端。

5.如权利要求1所述的稳压器，其特征在于，还包括：

一开关模块，用以选择性地将所述电压输出端耦接于所述第一晶体管的所述控制端。

6.如权利要求5所述的稳压器，其特征在于，当所述稳压器操作在一正常启动模式时，所述开关模块将所述电压输出端耦接于所述第一晶体管的所述控制端；当所述稳压器未操作在所述正常启动模式时，所述开关模块将一预定电压耦接于所述第一晶体管的所述控制端。

7.如权利要求5所述的稳压器，其特征在于，还包括：

一第二晶体管，所述第二晶体管的一第一连接端耦接于所述稳压输出端，其中所述开关模块还用以选择性地将所述电压输出端耦接于所述第二晶体管的所述控制端。

8.如权利要求7所述的稳压器，其特征在于，当所述稳压器操作在一掉电模式时，所述开关模块将一预定电压耦接于所述第一晶体管的所述控制端和所述第二晶体管的所述控制端；当所述稳压器操作在一软启动模式时，所述开关模块将所述预定电压耦接于所述第一晶体管的所述控制端，以及将所述电压输出端耦接于所述第二晶体管的所述控制端；当所述稳压器操作在一正常启动模式时，所述开关模块将所述电压输出端耦接于所述第一晶体管的所述控制端和所述第二晶体管的所述控制端。

9.如权利要求7所述的稳压器，其特征在于，所述第一晶体管的一第二连接端和所述第二晶体管的一第二连接端均连接一电源电压。

10.如权利要求1所述的稳压器，其特征在于，还包括：

一回授电路，耦接于所述稳压输出端与所述第二输入端之间，用以根据所述输出电压产生所述回授电压。

11.一种稳压器的控制电路，所述稳压器包括一第一晶体管、一稳压输出端以及一放大器，所述第一晶体管的一第一连接端耦接于所述稳压输出端，所述控制电路的特征在于，包括：

一电荷泵电路，具有一电压输入端和一电压输出端，所述电压输入端耦接于所述放大器的一放大输出端以接收一放大电压，其中所述电荷泵电路包括一第一电荷泵和一第二电荷泵，所述第一电荷泵和所述第二电荷泵并联耦接于所述电压输入端与所述电压输出端之间；所述第一电荷泵和所述第二电荷泵用以交替地转换所述放大电压，以从所述电压输出端输出一驱动电压；以及

一开关模块，用以选择性地将所述电压输出端耦接于所述第一晶体管的一控制端；

其中所述第一电荷泵包括一第一电容，所述第二电荷泵包括一第二电容；所述电压输入端通过所述第一电容和所述第二电容其中的一电容耦接于所述电压输出端；在所述放大电压的电平达到所述放大电压的最大电平之前，所述电压输入端均是通过所述第一电容耦接于所述电压输出端；在所述放大电压的电平达到所述放大电压的最大电平之后，所述第一电容和所述第二电容交替地将所述电压输入端耦接于所述电压输出端。

12.如权利要求11所述的控制电路，其特征在于，当所述第一电容耦接于所述电压输入端与所述电压输出端之间时，所述第一电荷泵从所述电压输出端输出所述驱动电压，以及所述第二电容耦接于一预定电压与一第二参考电压之间；当所述第二电容耦接于所述电压输入端与所述电压输出端之间时，所述第二电荷泵从所述电压输出端输出所述驱动电压，以及所述第一电容耦接于所述预定电压与所述第二参考电压之间。

13.如权利要求11所述的控制电路，其特征在于，当所述稳压器操作在一正常启动模式时，所述开关模块将所述电压输出端耦接于所述第一晶体管的所述控制端；当所述稳压器未操作在所述正常启动模式时，所述开关模块将一预定电压耦接于所述第一晶体管的所述控制端。

14.如权利要求13所述的控制电路，其特征在于，当所述稳压器操作在所述正常启动模式时，所述开关模块还将所述电压输出端耦接于所述稳压器的一第二晶体管的一控制端，所述第二晶体管的一第一连接端耦接于所述稳压输出端。

15.如权利要求13所述的控制电路，其特征在于，当所述稳压器操作在一软启动模式时，所述开关模块还将所述电压输出端耦接于所述稳压器的一第二晶体管的一控制端，所述第二晶体管的一第一连接端耦接于所述稳压输出端。

16.如权利要求13所述的控制电路，其特征在于，当所述稳压器操作在一掉电模式时，所述开关模块还将所述预定电压耦接于所述稳压器的一第二晶体管的一控制端，所述第二晶体管的一第一连接端耦接于所述稳压输出端。

17.一种稳压器的控制方法，所述稳压器包括一第一晶体管、一稳压输出端以及一放大器，所述第一晶体管的一第一连接端耦接于所述稳压输出端，所述控制方法的特征在于，包括：

将一第一电容交替地耦接于所述放大器的一放大输出端与一电压输出端之间以及一预定电压与一参考电压之间，以在所述电压输出端产生一驱动电压；

将一第二电容交替地耦接于所述预定电压与所述参考电压之间以及所述放大器的所述放大输出端与所述电压输出端之间，以在所述电压输出端产生所述驱动电压，其中当所述第一电容与所述第二电容其中的一电容耦接于所述放大器的所述放大输出端与所述电压输出端之间时，所述第一电容与所述第二电容其中的另一电容耦接于所述预定电压与所述参考电压之间；在放大电压的电平达到所述放大电压的最大电平之前，所述放大输出端均是通过所述第一电容耦接于所述电压输出端；在所述放大电压的电平达到所述放大电压的最大电平之后，所述第一电容和所述第二电容交替地将所述放大输出端耦接于所述电压输出端；以及

选择性地将所述电压输出端耦接于所述第一晶体管的一控制端。

18.如权利要求17所述的控制方法，其特征在于，选择性地将所述电压输出端耦接于所述第一晶体管的所述控制端包括：

当所述稳压器操作在一正常启动模式时，将所述电压输出端耦接于所述第一晶体管的所述控制端；以及

当所述稳压器未操作在所述正常启动模式时，将所述预定电压耦接于所述第一晶体管的所述控制端。

19.如权利要求18所述的控制方法，其特征在于，还包括：

当所述稳压器操作在一掉电模式时，将所述预定电压耦接于所述稳压器的一第二晶体管的一控制端，所述第二晶体管的一第一连接端耦接于所述稳压输出端；以及

当所述稳压器操作在一软启动模式或所述正常启动模式时，将所述电压输出端耦接于所述第二晶体管的所述控制端。

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