CN110022062A - 调节器和操作调节器的方法 - Google Patents

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Abstract

一种调节器包括：第一电阻器和第二电阻器，连接在接地节点和输出节点之间；放大器，通过比较参考电压与第一电阻器和第二电阻器之间的反馈电压，并且放大参考电压和反馈电压之间的差来输出放大电压；模数转换器，将放大电压转换成数字代码；以及多个晶体管，连接在供应有电源电压的电源节点和输出节点之间，并且响应于数字代码来调整供应给输出节点的电流。

Description

调节器和操作调节器的方法
相关应用的交叉引用
本申请根据35U.S.C.§119要求2018年1月9日在韩国知识产权局提交的第10-2018-0002871号韩国专利申请的优先权，该申请的公开内容通过引用全部并入本文。
技术领域
本文描述的发明构思的实施例涉及电子设备，更具体地，涉及调节器和操作调节器的方法。
背景技术
调节器被配置为将输出电压的电平一致地保持在目标电平。调节器正被用于需要恒定电压的电子设备中。例如，当负载的电流消耗增加时，输出电压的电平有减小的趋势。在这种情况下，可以通过增加输出电流量来将输出电压的电平保持在目标电平。
对于另一示例，当负载的电流消耗减小时，输出电压的电平有增加的趋势。在这种情况下，可以通过减小输出电流量来将输出电压的电平保持在目标电平。
在电子设备中起到电流源或电压源的作用的调节器通常具有与电子设备的其它组件相比相对较大的尺寸。因此，需要一种具有减小的尺寸的调节器。
此外，如果调节器响应输出电压变化的速度较慢，则使用输出电压的负载可能会出现异常操作。因此，还需要一种具有改进的速度的调节器。
发明内容
本发明构思的实施例提供了一种具有减小的尺寸和改进的响应速度的调节器以及该调节器的操作方法。
根据示例性实施例，调节器包括：第一电阻器和第二电阻器，连接在接地节点和输出节点之间；放大器，通过比较参考电压与第一电阻器和第二电阻器之间的反馈电压，并且通过放大参考电压和反馈电压之间的差来输出放大电压；模数转换器，将放大电压转换成数字代码；和多个第一晶体管，连接在供应有电源电压的电源节点和输出节点之间，并且响应于数字代码来调整供应给输出节点的电流。
根据示例性实施例，调节器包括：第一电阻器和第二电阻器，连接在接地节点和输出节点之间；放大器，通过比较参考电压与在第一电阻器和第二电阻器之间获得的反馈电压，并且通过放大参考电压和反馈电压之间的差来输出放大电压；数字块，根据放大电压离散地调整供应给输出节点的第一电流；以及模拟块，根据放大电压连续地调整供应给输出节点的第二电流。
根据示例性实施例，操作调节器的方法包括：划分输出节点的输出电压以生成反馈电压；放大反馈电压和参考电压之间的差以生成放大电压；根据放大电压向输出节点供应数字电流，以执行输出电压的粗略调节；以及根据放大电压向输出节点供应模拟电流，以执行输出电压的精细调节。
附图说明
通过参考附图详细描述本发明构思的示例性实施例，本发明构思的上述和其它目的和特征将变得显而易见。
图1示出了调节器的实施例。
图2是示出调节器的操作方法的实施例的流程图。
图3示出了模数转换器t的实施例
图4示出了在图1的调节器中输出电压变化的示例。
图5示出了根据放大电压生成数字代码的示例。
图6示出了输出电流的供应量随放大电压变化的示例。
图7示出了在图1的调节器中输出电压变化的另一示例。
图8示出了根据放大电压生成数字代码的示例。
图9示出了输出电流的供应量随放大电压变化的示例。
图10示出了调节器的另一实施例。
图11示出了调节器的另一实施例。
图12示出了调节器的实施例。
具体实施方式
下面，本发明构思的实施例可以被详细和清楚地描述到本领域普通技术人员容易实施本发明构思的程度。
图1示出了调节器100的实施例。参考图1，调节器100包括第一电阻器101、第二电阻器102、放大器110、模拟块120和数字块130。
第一电阻器101和第二电阻器102串联连接在输出节点NOUT和接地节点之间，接地电压VSS被供应到该接地节点。第一电阻器101和第二电阻器102可以通过划分输出节点NOUT的输出电压VOUT来生成反馈电压VFB。例如，第一电阻器101和第二电阻器102的电阻值可以彼此相同或彼此不同。
放大器110具有被施加参考电压VREF的正输入和被施加反馈电压VFB的负输入。放大器110可以比较参考电压VREF和反馈电压VFB。放大器110可以放大参考电压VREF和反馈电压VFB之间的差以输出放大电压VOP，该放大电压VOP也可以被称为比较电压。
例如，如果参考电压VREF大于反馈电压VFB，则放大电压VOP可以增加到正电压。随着参考电压VREF和反馈电压VFB之间的差增加，放大电压VOP的增量可以变大。随着参考电压VREF和反馈电压VFB之间的差减小，放大电压VOP的增量可以变小。
例如，如果参考电压VREF小于反馈电压VFB，则放大电压VOP可以减小到负电压。随着参考电压VREF和反馈电压VFB之间的差增加，放大电压VOP的减量(decrement)可以变大。随着参考电压VREF和反馈电压VFB之间的差减小，放大电压VOP的减量可以变小。
放大器110还可以输出反相放大电压VON，该反相放大电压VON也可以被称为负比较电压。反相放大电压VON可以具有与放大电压VOP相同的值和与放大电压VOP相反的符号。反相放大电压VON可以对应于放大电压VOP的反相版本。
模拟块120可以根据放大电压VOP，例如反相放大电压VON，向输出节点NOUT供应模拟电流IA。例如，模拟电流IA被命名为根据模拟控制而控制电流，但是实施例不限于此。
模拟块120包括第二晶体管121，该第二晶体管121连接在供应有电源电压VDD的电源节点和输出节点NOUT之间，并且由反相放大电压VON控制。例如，第二晶体管121可以包括PMOS晶体管。
响应于反相放大电压VON，第二晶体管121可以以其中第二晶体管121被截止的切断(cutoff)状态、其中模拟电流IA的量被线性调整的三极管状态、以及其中模拟电流IA的量被调整为具有最大值的饱和状态操作。
如果反相放大电压VON减小，则第二晶体管121的沟道被扩展。因此，第二晶体管121可以增加模拟电流IA的量。如果反相放大电压VON增加，则第二晶体管121的沟道减小。因此，第二晶体管121可以减少模拟电流IA的量。
根据输出电压VOUT，例如反馈电压VFB和参考电压VREF之间的差，通过调整第二晶体管121的沟道尺寸来控制模拟电流IA的量。即，基于模拟值来控制模拟电流IA的量。
数字块130可以根据放大电压VOP向输出节点NOUT供应数字电流ID(本文中有时称为第一电流)。例如，数字电流ID被命名为根据数字控制而控制电流，但是实施例不限于此。
数字块130包括模数转换器140、缓冲单元150和晶体管单元160。模数转换器140可以将放大电压VOP转换成数字代码DC。例如，模数转换器140可以包括一次将放大电压VOP的电平转换成数字代码DC的闪存模数转换器。也就是说，数字代码的位可以彼此同时生成。
例如，模数转换器140可以根据放大电压VOP的电平来调整数字代码DC中的1或0的数量。随着放大电压VOP的电平增加，模数转换器140可以增加数字代码DC中的1的数量。随着放大电压VOP的电平减小，模数转换器140可以减少数字代码DC中的1的数量。例如，模数转换器140可以是将放大电压VOP的电平转换为量化值或离散值的量化器和采样器。
缓冲器单元150可以包括分别接收数字代码DC的不同位的缓冲器151至15m。例如，缓冲器151至15m可以包括使数字代码DC的位反相的反相器。
晶体管单元160包括连接在供应有电源电压VDD的电源节点和输出节点NOUT之间的多个第一晶体管161至16m。第一晶体管161至16m可响应于从模数转换器140输出的数字代码DC(例如，缓冲器151至15m的输出)而操作。
第一晶体管161至16m的尺寸可以彼此相同。响应于数字代码DC，第一晶体管161至16m可以以切断状态或饱和状态操作。当数字控制器晶体管161至16m在饱和状态下被导通时，流过该数字控制器晶体管161至16m的电流量可以彼此相同。
如果数字代码DC的特定位具有值“1”，则第一晶体管161至16m当中的施加了该特定位的晶体管被导通。如果数字代码DC的特定位具有值“0”，则第一晶体管161至16m当中施加了该特定位的晶体管被截止。
数字电流ID可以对应于第一晶体管161至16m供应给输出节点NOUT的电流之和。如果第一晶体管161至16m的导通晶体管的数量增加，则数字电流ID的量增加。如果第一晶体管161至16m的导通晶体管的数量减少，则数字电流ID的量减少。
如果放大电压VOP增加(或减少)，则数字代码DC的1的数量增加。因此，第一晶体管161至16m中的导通晶体管的数量增加，并且数字电流ID的量增加。如果放大电压VOP减小(或增加)，则数字代码DC的1的数量减少。因此，第一晶体管161至16m中的导通晶体管的数量减少，并且数字电流ID的量减少。
根据输出电压VOUT，例如反馈电压VFB和参考电压VREF之间的差，通过调整第一晶体管161至16m的导通晶体管的数量来控制数字电流ID的量。即，基于数字值来控制数字电流ID的量。
通过输出节点NOUT供应给负载的输出电流IO可以对应于数字电流ID和模拟电流IA的总和。如果输出电流IO的量增加，则存在输出电压VOUT减小的趋势。根据输出电压VOUT的减小趋势，模拟块120可以增加模拟电流IA的量，和/或数字块130可以增加数字电流ID的量。
如果输出电流IO的量减少，则存在输出电压VOUT增加的趋势。根据输出电压VOUT的增加趋势，模拟块120可以减少模拟电流IA的量，和/或数字块130可以减少数字电流ID的量。
由于模拟块120根据输出电压VOUT调整模拟电流IA的量(本文中有时称为第二电流)，并且数字块130根据输出电压VOUT调整数字电流ID的量，所以输出电压VOUT可以保持在目标电平。
在实施例中，数字块130可以执行粗略调节，并且模拟块120可以执行精细调节。例如，晶体管单元160可以以一个晶体管的电流量为单位离散地调整数字电流ID的量(例如，电流的供应量)。晶体管单元160的一个晶体管的电流量可以是数字块130以其调整数字电流ID的量的调整单位。
从模拟块120的第二晶体管121的沟道闭合时的模拟电流IA的量到模拟块120的第二晶体管121的沟道具有最大尺寸时的模拟电流IA的量的范围可以是模拟块120以其调整模拟电流IA的量的调整范围(例如，最大调整范围)。模拟块120可以在调整范围内连续调整模拟电流IA的量(即，电流的供应量)。
数字块130的调整单位可以与模拟块120的调整范围相关联。例如，模拟块120的第二晶体管121提供的电流量(例如，最大电流量)，即，调整范围可以与数字块130的第一晶体管161至16m中的一个晶体管提供的电流量，即，调整单位相关联。也就是说，由模拟块120的第二晶体管121提供的电流量可以类似于由数字块130的第一晶体管161至16m中的任何一个提供的电流量。有利地，由模拟块120的第二晶体管121提供的电流量可以比由数字块130的第一晶体管161至16m中的任何一个晶体管提供的电流量稍大(例如，大10％)。
在实施例中，可以根据模拟块120的调整范围来确定或选择数字块130的调整单位。数字块130的调整单位可以被确定或选择为类似于模拟块120的调整范围，或者可以类似地被确定为具有特定比率百分比(例如，10％)内的差异。
在实施例中，可以根据数字块130的调整范围来确定或选择模拟块120的调整单位。模拟或选定块120的调整单位可以被确定或选择为类似于数字块130的调整范围，或者可以类似地被确定为具有特定比率或百分比(例如，10％)内的差异。
模拟块120的第二晶体管121的尺寸可以与数字块130的第一晶体管161至16m的一个晶体管的尺寸相关联。在实施例中，如上关于电流量所述，第二晶体管121的尺寸可以根据第一晶体管161至16m中的每一个晶体管的尺寸来确定。例如，第二晶体管121的尺寸可以被确定为类似于第一晶体管161至16m中的每一个晶体管的尺寸，或者可以类似地被确定为具有特定比率或百分比内的差异。
或者，第一晶体管161至16m中的每一个晶体管的尺寸可以根据第二晶体管121的尺寸来确定。例如，第一晶体管161至16m中的每一个晶体管的尺寸可以被确定为类似于第二晶体管121的尺寸，或者可以类似地被确定为具有特定比率或百分比内的差异。
数字块130可以根据调整单位粗略调节输出电压VOUT。模拟块120可以根据调整单位精细调节输出电压VOUT。
根据实施例，调节器100用模拟块120和数字块130的组合来实施。数字块130可以一次将放大电压VOP转换成数字代码DC，并根据数字代码DC粗略调节输出电压VOUT。因此，提高了数字块130的响应速度。
模拟块120还可以将由数字块130粗略调节的电压精细地调节到输出电压VOUT的目标电平。模拟块120供应的电流的量小于数字块130供应的电流的量。因此，减小了模拟块120的尺寸。随着数字块130和模拟块120的组合，可以供应具有减小的尺寸和提高的响应速度的调节器100。
图2是示出调节器100的操作方法的实施例的流程图。参考图1和图2，在操作S110中，第一电阻器101和第二电阻器102可以通过划分输出电压VOUT来生成反馈电压VFB。在操作S120中，放大器110可以放大参考电压VREF和反馈电压VFB之间的差以输出放大电压VOP。
在操作S130中，数字块130可以根据放大电压VOP向输出节点NOUT供应数字电流ID以执行粗略调节。数字块130可以以调整单位调整数字电流ID的量，使得输出电压VOUT接近目标电平。
在操作S140中，模拟块120可以根据放大电压VOP，例如反相放大电压VON向输出节点NOUT供应模拟电流IA，以执行精细调节。模拟块120可以在其调整范围内调整模拟电流IA的量，使得输出电压VOUT达到目标电平。
图3示出了模数转换器140的实施例。参考图1和图3，模数转换器140包括电阻器单元131、比较器单元132和编码器133。
电阻器单元131包括连接在供应有电源电压VDD的电源节点和供应有接地电压VSS的接地节点之间的第一电阻器R1至第八电阻器R8。第一电阻器R1至第八电阻器R8可以彼此串联连接。电阻器R1至R8的电阻值可以彼此相同或彼此不同。
电阻器R1至R8的电阻值可以根据模数转换器140意图转换成数字代码DC的放大电压VOP的范围来调整。例如，当放大电压VOP被线性转换为数字代码DC时，至少第一电阻器R1至第七电阻器R7可以具有彼此相同的电阻值。
例如，当放大电压VOP以对数标尺(scale)被转换成数字代码DC时，第一电阻器R1至第七电阻器R7的电阻值可以随着对数标尺而变化。第八电阻器R8可以随着放大电压VOP的最大电平而变化。当放大电压VOP的最大电平不小于电源电压VDD时，可以省略第八电阻器R8。
比较器单元132包括第一比较器C1至第七比较器C7。第一比较器C1至第七比较器C7可以将放大电压VOP与第一电阻器R1至第八电阻器R8之间的相应电压V1至V7进行比较。例如，第k个比较器(k是正整数)可以将放大电压VOP与第k个电阻器和第(k+1)个电阻器之间的第k个电压进行比较。
第一比较器C1至第七比较器C7中的每一个比较器具有施加了放大电压VOP的正输入和施加了电压V1至V7中的相应电压的负输入。当放大电压VOP大于(或不等于或不小于)电压V1至V7中的相应电压时，第一比较器C1至第七比较器C7中的每一个比较器可以输出高电平。当放大电压VOP小于或等于(或不大于)电压V1至V7中的相应电压时，第一比较器C1至第七比较器C7中的每一个可以输出低电平。
编码器133可以将比较器单元132的比较结果转换成数字代码DC。例如，编码器133可以将比较器单元132的输出转换成分别对应于第一晶体管161至16m的“m”个数字代码DC之一。当数字代码DC的数量是“m”时，比较器单元132的比较器的数量可以是“m-1”。对于另一示例，相对于“m”个第一晶体管161至16m，可以在比较器单元132中提供“m-1”比较器。
图4示出了在图1的调节器100中输出电压VOUT变化的示例。在图4中，横轴表示时间“T”，纵轴表示输出电压VOUT。参考图1和图4，在从第一时间T1到第二时间T2的时间间隔期间，输出电压VOUT可以保持在目标电平LT。在第二时间T2，连接到输出节点NOUT的负载的功耗可能增加。也就是说，用于驱动负载的输出电流IO的量可能增加。
如果所使用的输出电流IO的量变得大于输出电流IO的供应量，则输出电压VOUT可能减小。在从第二时间T2到第三时间T3的时间间隔期间，输出电压VOUT可以从目标电平LT减小到第一电平L1。
图4中示出了实施例，在从第二时间T2到第三时间T3的时间间隔期间，输出电压VOUT线性减小。然而，这是为了简要描述技术思想，并且输出电压VOUT的改变不限于是线性的。例如，输出电压VOUT可以以指数函数或逆指数函数的形式或者任何其它形式从目标电平LT变化到第一电平L1。
在第三时间T3，输出电压VOUT可以具有小于目标电平LT的第一电平L1。因此，调节器100可以执行调节操作。例如，数字块130可以增加数字电流ID的量(例如，数字电流ID的供应量)，和/或模拟块120可以增加模拟电流IA的量(例如，模拟电流IA的供应量)。
如果数字电流ID的供应量增加并且模拟电流IA的供应量增加，则输出电流IO的供应量增加。因此，输出电压VOUT可以增加。例如，在从第三时间T3到第四时间T4的时间间隔期间，输出电压VOUT可以从第一电平L1增加到第二电平L2。
在实施例中，在从第三时间T3到第四时间T4的时间间隔期间，输出电压VOUT可以以线性函数、指数函数或逆指数函数的形式或者任何其它形式从第一电平L1改变到第二电平L2。
在第四时间T4，输出电压VOUT可以具有仍然小于目标电平LT的第二电平L2。因此，数字块130可以增加数字电流ID的量(例如，数字电流ID的供应量)。在实施例中，模拟块120可以在第三时间T3已经将模拟电流IA的供应量调整到其调整范围内的最大值。因此，模拟块120可以不另外调整模拟电流IA的供应量。
例如，在从第四时间T4到第五时间T5的时间间隔期间，输出电压VOUT可以从第二电平L2增加到第三电平L3。在实施例中，输出电压VOUT可以以线性函数、指数函数或逆指数函数的形式或者以任何其它形式从第二电平L2改变到第三电平L3。
在第五时间T5，输出电压VOUT可以具有仍然小于目标电平LT的第三电平L3。因此，数字块130可以增加数字电流ID的量(例如，数字电流ID的供应量)。
随着输出电压VOUT接近目标电平LT时，模拟块120可以调整模拟电流IA的量，使得输出电压VOUT达到目标电平。例如，模拟块120可以将模拟电流IA的量从其调整范围内的最大值调整到与目标电平LT相对应的任何值。
因此，输出电压VOUT可以在从第五时间T5到第六时间T6的时间间隔期间从第三电平L3调整到目标电平LT。在第六时间T6之后，例如，在从第六时间T6到第九时间T9的时间间隔期间，调节器100可以将输出电压VOUT保持在目标电平LT。
图5示出了其中根据放大电压VOP生成数字代码DC的示例。在图5中，横轴表示时间“T”，纵轴表示放大电压VOP。参考图1、图4和图5，参考电压VREF可以被设置为大于反馈电压VFB。
在实施例中，假设第一晶体管161至16m的数量是16。也就是说，假设数字代码DC包括分别与16个晶体管相对应的16位。
在从第一时间T1到第二时间T2的时间间隔期间，输出电压VOUT可以保持在目标电平LT。当输出电压VOUT保持在目标电平LT时，反馈电压VFB和放大电压VOP保持恒定。在这种情况下，放大电压VOP可以被转换成数字代码DC“0000000001111111”。根据数字代码DC，第一晶体管161至16m中的七个晶体管可以导通，并且其中的九个晶体管可以截止。
随着输出电压VOUT在第二时间T2开始下降，反馈电压VFB也可以下降。随着反馈电压VFB减小，参考电压VREF和反馈电压VFB之间的差增大。因此，放大电压VOP可以在第二时间T2和第三时间T3之间增加。
图5中示出了实施例，在从第二时间T2到第三时间T3的时间间隔期间，放大电压VOP线性增加。然而，这是为了简要描述技术思想，并且放大电压VOP的改变不限于是线性的。例如，放大电压VOP可以以指数函数或逆指数函数的形式，或者以任何其它形式变化。
在第三时间T3，放大电压VOP可以被转换成数字代码DC“0000000111111111”。根据数字代码DC，第一晶体管161至16m中的九个晶体管可以导通，并且其中的七个晶体管可以截止。随着数字代码DC的改变，数字块130供应的数字电流ID的量增加。
即使数字代码DC在第三时间T3改变，输出电压VOUT仍然小于目标电平LT。因此，放大电压VOP在从第三时间T3到第四时间T4的时间间隔期间增加。例如，放大电压VOP从第三时间T3到第四时间T4的增加速率可以小于从第二时间T2到第三时间T3的时间间隔期间的增加速率。在实施例中，在从第三时间T3到第四时间T4的时间间隔期间，放大电压VOP可以以线性函数、指数函数或逆指数函数的形式或者以任何其它形式改变。
在第四时间T4，放大电压VOP可以被转换成数字代码DC“0000001111111111”。根据数字代码DC，第一晶体管161至16m中的十个晶体管可以导通，并且其中的六个晶体管可以截止。随着数字代码DC的改变，数字块130供应的数字电流ID的量增加。
即使数字代码DC在第四时间T4改变，输出电压VOUT仍然小于目标电平LT。因此，放大电压VOP在从第四时间T4到第五时间T5的时间间隔期间增加。例如，放大电压VOP从第四时间T4到第五时间T5的增加速率可以小于从第三时间T3到第四时间T4的时间间隔期间的增加速率。在实施例中，在从第四时间T4到第五时间T5的时间间隔期间，放大电压VOP可以以线性函数、指数函数或逆指数函数的形式或者以任何其它形式改变。
在第五时间T5，放大电压VOP可以被转换成数字代码DC“0000011111111111”。根据数字代码DC，第一晶体管161至16m中的十一个晶体管可以导通，并且其中的五个晶体管可以截止。随着数字代码DC的改变，数字块130供应的数字电流ID的量增加。
如果数字代码DC在第五时间T5改变，则在从第五时间T5到第六时间T6的时间间隔期间，输出电压VOUT增加并达到目标电平LT。因此，在放大电压VOP从第五时间T5到第六时间T6的时间间隔期间增加之后，放大电压VOP可以保持恒定。在实施例中，在从第五时间T5到第六时间T6的时间间隔期间，放大电压VOP可以以线性函数、指数函数或逆指数函数的形式或者以任何其它形式改变。
随着放大电压VOP保持恒定，数字代码DC也可以保持恒定。在第六时间T6之后，例如，在从第六时间T6到第九时间T9的时间间隔期间，调节器100可以将输出电压VOUT保持在目标电平LT。
图6示出了其中输出电流IO的供应量随着放大电压VOP而变化的示例。在图6中，横轴表示时间“T”，纵轴表示输出电流IO。例如，输出电流IO的供应量可以对应于模拟块120供应的模拟电流IA的供应量和数字块130供应的数字电流ID的供应量之和。
参考图1和图4至图6，在从第一时间T1到第二时间T2的时间间隔期间，数字代码DC可以在“0000000001111111”保持恒定。因此，输出电流IO的供应量也可以保持恒定。
响应于输出电压的改变，模拟块120可以在第二时间T2开始增加模拟电流IA的供应量。然而，为了更清楚地描述数字块130的操作，可以忽略模拟电流IA的供应量的改变。
数字代码DC在第三时间T3被改变为“0000000111111111”。因此，在第三时间T3，数字块130可以增加数字电流ID的供应量。即，在从第三时间T3到第四时间T4的时间间隔期间，输出电流IO的供应量根据数字代码DC的改变而增加。
图6中示出了实施例，在从第三时间T3到第四时间T4的时间间隔期间，输出电流IO线性增加。然而，这是为了简要描述技术思想，输出电流IO的改变不限于是线性的。例如，输出电流IO可以以指数函数或逆指数函数的形式，或者以任何其它形式变化。
数字代码DC在第四时间T4被改变为“0000001111111111”。因此，在第四时间T4，数字块130可以增加数字电流ID的供应量。即，在从第四时间T4到第五时间T5的时间间隔期间，输出电流IO的供应量增加。在实施例中，输出电流IO可以以线性函数、指数函数或逆指数函数的形式，或者以任何其它形式变化。
在实施例中，在从第三时间T3到第四时间T4的时间间隔期间，模拟块120可以已经将模拟电流IA的供应量调整到其调整范围内的最大值。因此，在从第四时间T4到第五时间T5的时间间隔期间，模拟块120可以不另外调整模拟电流IA的供应量。
在第五时间T5，数字代码DC被改变为“0000011111111111”。因此，在第五时间T5，数字块130可以增加数字电流ID的供应量。即，在从第五时间T5到第六时间T6的时间间隔期间，输出电流IO的供应量增加。在实施例中，输出电流IO可以以线性函数、指数函数或逆指数函数的形式，或者以任何其它形式变化。
随着输出电压VOUT接近目标电平LT时，模拟块120可以调整模拟电流IA的供应量，使得输出电压VOUT达到目标电平LT。例如，模拟块120可以将模拟电流IA的供应量从其调整范围内的最大值调整到与目标电平LT相对应的任何值。
在第六时间T6，输出电流IO可以通过数字电流ID和模拟电流IA的组合保持恒定电平。例如，输出电流IO的供应量可以保持与由负载使用的电流量相似。
图7示出了在图1的调节器100中输出电压VOUT变化另一示例。在图7中，横轴表示时间“T”，纵轴表示输出电压VOUT。参考图1和图7，在从第一时间T1到第二时间T2的时间间隔期间，输出电压VOUT可以保持在目标电平LT。在第二时间T2，连接到输出节点NOUT的负载的功耗可能减小。也就是说，用于驱动负载的输出电流IO的量可能减少。
如果由负载使用的输出电流IO的量变得小于输出电流IO的供应量，则输出电压VOUT可以增加。在从第二时间T2到第三时间T3的时间间隔期间，输出电压VOUT可以从目标电平LT增加到第四电平L4。
图7中示出了实施例，在从第二时间T2到第三时间T3的时间间隔期间，输出电压VOUT线性增加。然而，这是为了简要描述技术思想，并且输出电压VOUT的改变不限于是线性的。例如，输出电压VOUT可以以指数函数或逆指数函数的形式或者任何其它形式从目标电平LT变化到第四电平L4。
在第三时间T3，输出电压VOUT可以具有大于目标电平LT的第四电平L4。因此，调节器100可以执行调节操作。例如，数字块130可以减少数字电流ID的量(例如，数字电流ID的供应量)，并且模拟块120可以减少模拟电流IA的量(例如，模拟电流IA的供应量)。
如果数字电流ID的供应量减少并且模拟电流IA的供应量减少，则输出电流IO的供应量减少。因此，输出电压VOUT可以减小。例如，在从第三时间T3到第四时间T4的时间间隔期间，输出电压VOUT可以从第四电平L4减小到第五电平L5。
在实施例中，在从第三时间T3到第四时间T4的时间间隔期间，输出电压VOUT可以以线性函数、指数函数或逆指数函数的形式或者以任何其它形式从第四电平L4改变到第五电平L5。
在第四时间T4，输出电压VOUT可以具有仍然大于目标电平LT的第五电平L5。因此，数字块130可以减少数字电流ID的量(例如，数字电流ID的供应量)。在实施例中，模拟块120可以在第三时间T3已经将模拟电流IA的供应量调整到其调整范围内的最小值。因此，模拟块120可以不另外调整模拟电流IA的供应量。
在从第四时间T4到第五时间T5的时间间隔期间，输出电压VOUT可以从第五电平L5减小到第六电平L6。在实施例中，输出电压VOUT可以以线性函数、指数函数或逆指数函数的形式或者以任何其它形式从第五电平L5改变到第六电平L6。
在第五时间T5，输出电压VOUT可以具有比目标电平LT高的第六电平L6。因此，数字块130可以减少数字电流ID的量(例如，数字电流ID的供应量)。
随着输出电压VOUT接近目标电平LT时，模拟块120可以调整模拟电流IA的量，使得输出电压VOUT达到目标电平LT。例如，模拟块120可以将模拟电流IA的量从其调整范围内的最小值调整到与目标电平LT相对应的任何值。
因此，在从第五时间T5到第六时间T6的时间间隔期间，输出电压VOUT从第六电平L6调整到目标电平LT。在第六时间T6之后，例如，在从第六时间T6到第九时间T9的时间间隔期间，调节器100可以将输出电压VOUT保持在目标电平LT。
图8示出了其中根据放大电压VOP生成数字代码DC的示例。在图8中，横轴表示时间“T”，纵轴表示放大电压VOP。参考图1、图7和图8，参考电压VREF可以被设置为大于反馈电压VFB。
在实施例中，假设第一晶体管161至16m的数量是16。也就是说，假设数字代码DC包括分别与16个晶体管相对应的16位。
在从第一时间T1到第二时间T2的时间间隔期间，输出电压VOUT可以保持在目标电平LT。当输出电压VOUT保持在目标电平LT时，反馈电压VFB和放大电压VOP保持恒定。在这种情况下，放大电压VOP可以被转换成数字代码DC“0000000001111111”。根据数字代码DC，第一晶体管161至16m的中的七个晶体管可以导通，并且其中的九个晶体管可以截止。
随着输出电压VOUT在第二时间T2开始增加，反馈电压VFB也可能增加。随着反馈电压VFB增加，参考电压VREF和反馈电压VFB之间的差减小。因此，放大电压VOP可以在第二时间T2和第三时间T3之间减小。
图8中示出了实施例，在从第二时间T2到第三时间T3的时间间隔期间，放大电压VOP线性减小。然而，这是为了简要描述技术思想，并且放大电压VOP的改变不限于是线性的。例如，放大电压VOP可以以指数函数或逆指数函数的形式，或者以任何其它形式变化。
在第三时间T3，放大电压VOP可以被转换成数字代码DC“0000000000011111”。根据数字代码DC，第一晶体管161至16m中的五个晶体管可以导通，并且其中十一个晶体管可以截止。随着数字代码DC的改变，数字块130供应的数字电流ID的量减少。
即使数字代码DC在第三时间T3改变，输出电压VOUT仍然大于目标电平LT。因此，放大电压VOP在从第三时间T3到第四时间T4的时间间隔期间减小。例如，放大电压VOP从第三时间T3到第四时间T4的减小速率可以小于从第二时间T2到第三时间T3的时间间隔期间的减小速率。在实施例中，在从第三时间T3到第四时间T4的时间间隔期间，放大电压VOP可以以线性函数、指数函数或逆指数函数的形式或者以任何其它形式变化。
在第四时间T4，放大电压VOP可以被转换成数字代码DC“0000000000001111”。根据数字代码DC，第一晶体管161至16m中的四个晶体管可以导通，并且其中的十二个晶体管可以截止。随着数字代码DC的改变，数字块130供应的数字电流ID的量减少。
即使数字代码DC在第四时间T4改变，输出电压VOUT仍然大于目标电平LT。因此，放大电压VOP在从第四时间T4到第五时间T5的时间间隔期间减小。例如，在从第四时间T4到第五时间T5的时间间隔期间放大电压VOP的减小速率可以小于在从第三时间T3到第四时间T4的时间间隔期间的减小速率。在实施例中，在从第四时间T4到第五时间T5的时间间隔期间，放大电压VOP可以以线性函数、指数函数或逆指数函数的形式或者以任何其它形式改变。
在第五时间T5，放大电压VOP可以被转换成数字代码DC“0000000000000111”。根据数字代码DC，第一晶体管161至16m中的三个晶体管可以导通，并且其中的十三个晶体管可以截止。随着数字代码DC的改变，数字块130供应的数字电流ID的量减少。
如果数字代码DC在第五时间T5改变，则在从第五时间T5到第六时间T6的时间间隔期间，输出电压VOUT减小并达到目标电平LT。因此，在放大电压VOP从第五时间T5到第六时间T6的时间间隔期间减小之后，放大电压VOP可以保持恒定。在实施例中，在从第五时间T5到第六时间T6的时间间隔期间，放大电压VOP可以以线性函数、指数函数或逆指数函数的形式或者以任何其它形式改变。
随着放大电压VOP保持恒定，数字代码DC也可以保持恒定。在第六时间T6之后，例如，在从第六时间T6到第九时间T9的时间间隔期间，可以一致地保持放大电压VOP。
图9示出了其中输出电流IO的供应量随着放大电压VOP变化的示例。在图9中，横轴表示时间“T”，纵轴表示输出电流IO。例如，输出电流IO的供应量可以对应于模拟块120供应的模拟电流IA的供应量和数字块130供应的数字电流ID的供应量之和。
参考图1和图7至图9，在从第一时间T1到第二时间T2的时间间隔期间，数字代码DC可以在“0000000001111111”保持恒定。因此，输出电流IO的供应量也可以保持恒定。
数字代码DC在第三时间T3被改变为“0000000000011111”。因此，在第三时间T3，数字块130可以减少数字电流ID的供应量。即，在从第三时间T3到第四时间T4的时间间隔期间，输出电流IO的供应量根据数字代码DC的改变而减少。同时，模拟块120也可以减少模拟电流IA的供应。
图9中示出了实施例，在从第三时间T3到第四时间T4的时间间隔期间，输出电流IO线性减小。然而，这是为了简要描述技术思想，输出电流IO的改变不限于是线性的。例如，输出电流IO可以以指数函数或逆指数函数的形式，或者以任何其它形式变化。
数字代码DC在第四时间T4被改变为“0000000000001111”。因此，在第四时间T4，数字块130可以减少数字电流ID的供应量。即，在从第四时间T4到第五时间T5的时间间隔期间，输出电流IO的供应量减少。在实施例中，输出电流IO可以以线性函数、指数函数或逆指数函数的形式，或者以任何其它形式变化。
在实施例中，在从第三时间T3到第四时间T4的时间间隔期间，模拟块120可能已经将模拟电流IA的供应量调整到其调整范围内的最小值。因此，在从第四时间T4到第五时间T5的时间间隔期间，模拟块120可以不另外调整模拟电流IA的供应量。
数字代码DC在第五时间T5被改变为“000000000111”。因此，在第五时间T5，数字块130可以减少数字电流ID的供应量。即，在从第五时间T5到第六时间T6的时间间隔期间，输出电流IO的供应量减少。在实施例中，输出电流IO可以以线性函数、指数函数或逆指数函数的形式变化，或者以任何其它形式变化。
随着输出电压VOUT接近目标电平LT时，模拟块120可以调整模拟电流IA的供应量，使得输出电压VOUT达到目标电平LT。例如，模拟块120可以将模拟电流IA的供应量从其调整范围内的最小值调整到与目标电平LT相对应的任何值。
在第六时间T6，输出电流IO可以通过数字电流ID和模拟电流IA的组合保持恒定电平。例如，输出电流IO的供应量可以保持与由负载使用的电流量相似。
如上所述，调节器100的实施例可以通过组合数字块130的数字电流ID和模拟块120的模拟电流IA来执行调节操作。由于输出电压VOUT的大部分调节由数字块130处理，与仅采用模拟调节的设备相比，调节器100的尺寸可以减小。
当输出电压VOUT的精细调节由模拟块120处理时，允许数字块130粗略调节输出电压VOUT。因此，通过使用类似闪存模数转换器的快速而粗略的组件来提高数字块130的响应速度。
因为调节器100使用模拟块120，所以输出电压VOUT可以在目标电平LT收敛。因此，与输出电压中存在纹波(ripple)的数字调节器相比，提供了具有改进的可靠性和准确度的调节器100。
图10示出了调节器100a的另一实施例。参考图10，调节器100a包括第一电阻器101、第二电阻器102、放大器110a、模拟块120a和数字块130。第一电阻器101、第二电阻器102和数字块130的配置和操作可以与参考图1描述的相同，因此，这里将不重复其描述。
放大器110a可以仅输出放大电压或比较电压VOP。即，放大器110a可以不输出反相放大电压VON。模拟块120a可以响应于放大电压VOP而操作。与图1的模拟块120相比，模拟块120a可以进一步包括反相器122，该反相器122使放大电压VOP反相并将反相放大电压输出到第二晶体管121。
图11示出了调节器100b的另一实施例。参考图11，调节器100b包括第一电阻器101、第二电阻器102、放大器110a和数字块130。第一电阻器101、第二电阻器102和数字块130的配置和操作可以与参考图1描述的相同。放大器110a的配置和操作与参考图10描述的相同，因此，这里将不重复其描述。
与图1或图10的调节器100或100a相比，可以从调节器100b中移除模拟块120或120a。在输出电压VOUT中允许纹波的鲁棒(robust)系统中，可以以减小的成本实施具有快速响应速度和占据减小面积的调节器的基于数字的调节器100b。
图12示出了调节器100c的另一实施例。参考图12，调节器100c包括第一电阻器101、第二电阻器102、第一放大器110a、第二放大器110b、模拟块120和数字块130。第一电阻器101、第二电阻器102和数字块130的配置和操作可以与参考图1描述的相同。
第一放大器110a可以具有施加了反馈电压VFB的负输入和施加了参考电压VREF的正输入。第一放大器110a可以比较参考电压VREF和反馈电压VFB，并且可以根据比较的结果输出放大电压或比较电压VOP。
第二放大器110b可以具有施加了反馈电压VFB的正输入和施加了参考电压VREF的负输入。第二放大器110b可以比较参考电压VREF和反馈电压VFB，并且可以根据比较的结果输出反相放大电压或负比较电压。
与参考图1描述的调节器100相比，图12的调节器100c可以单独地为数字块130提供第一放大器110a，为模拟块120提供第二放大器110b。
如上所述，调节器100、100a、100b或100c的组件在上文中通过使用术语“第一”、“第二”、“第三”等来描述。然而，术语“第一”、“第二”、“第三”等可用于将组件彼此区分开来，并且不限制本发明概念。例如，术语“第一”、“第二”、“第三”等不涉及任何形式的顺序或数字含义。
在上述实施例中，通过使用术语“块”来指代组件。“块”可以用诸如集成电路、专用IC(application specific IC，ASCI)、现场可编程门阵列(field programmable gatearray，FPGA)和复杂可编程逻辑设备(complex programmable logic device，CPLD)的各种硬件设备，诸如硬件设备中驱动的固件和应用的软件，或者硬件设备和软件的组合来实施。此外，“块”可以包括用半导体器件实施的电路或知识产权(intellectual property，IP)核心。
根据上述调节器的实施例，基于数字控制执行粗略调节，并且基于模拟控制执行精细调节。因此，提供了一种具有减小的尺寸和提高的响应速度的调节器，并且还提供了该调节器的操作方法。
虽然已经参考本发明的示例性实施例描述了本发明概念，但是对于本领域的普通技术人员来说显而易见的是，可以对其进行各种改变和修改，而不背离如所附权利要求中阐述的本发明概念的精神和范围。

Claims (20)

1.一种调节器，包括：
第一电阻器和第二电阻器，串联连接在接地节点和输出节点之间；
放大器，被配置为通过比较参考电压与第一电阻器和第二电阻器之间的反馈电压，并且通过放大参考电压和反馈电压之间的差来输出放大电压；
模数转换器，被配置为将放大电压转换成数字代码；和
多个第一晶体管，连接在供应有电源电压的电源节点和输出节点之间，并且被配置为响应于数字代码来调整供应给输出节点的电流。
2.根据权利要求1所述的调节器，其中，所述模数转换器包括一次将放大电压转换成数字代码的闪存模数转换器。
3.根据权利要求1所述的调节器，其中，所述放大电压随着参考电压和反馈电压之间的差而变化，并且
其中所述模数转换器随着放大电压的变化而调整数字代码。
4.根据权利要求1所述的调节器，其中，当输出节点的输出电压小于目标电压时，模数转换器调整数字代码，使得多个第一晶体管中的导通晶体管的数量增加，直到输出节点的输出电压达到目标电压。
5.根据权利要求1所述的调节器，其中，当输出节点的输出电压高于目标电压时，模数转换器调整数字代码，使得多个第一晶体管中的导通晶体管的数量减少，直到输出节点的输出电压达到目标电压。
6.根据权利要求1所述的调节器，其中，所述放大器还输出作为放大电压的反相信号的反相放大电压，
其中所述调节器还包括模拟块，所述模拟块被配置为响应于反相放大电压向输出节点供应附加电压和附加电流。
7.根据权利要求6所述的调节器，其中，所述模拟块包括第二晶体管，所述第二晶体管连接在输出节点和电源节点之间，并且响应于反相放大电压而操作。
8.根据权利要求7所述的调节器，其中，所述第二晶体管的尺寸被确定为具有多个第一晶体管的每个第一晶体管的尺寸的10％之内的差异。
9.根据权利要求1所述的调节器，其中，所述多个第一晶体管具有与彼此相同的尺寸。
10.根据权利要求1所述的调节器，还包括：
缓冲器，分别连接在模数转换器和多个第一晶体管之间。
11.根据权利要求1所述的调节器，其中，所述数字代码包括“N”位，N是正整数，并且
其中所述模数转换器包括：
多个电阻器，被配置为划分所述电源节点的电源电压；
(N-1)个比较器，被配置为通过比较放大电压与多个电阻器之间的(N-1)个相应电压来生成(N-1)位；和
编码器，被配置为将(N-1)位转换为“N”位。
12.一种调节器，包括：
第一电阻器和第二电阻器，连接在接地节点和输出节点之间；
放大器，被配置为通过比较参考电压与第一电阻器和第二电阻器之间的反馈电压，并且通过放大参考电压和反馈电压之间的差来输出放大电压；
数字块，被配置为根据放大电压离散地调整供应给输出节点的第一电流；和
模拟块，被配置为根据放大电压连续地调整供应给输出节点的第二电流。
13.根据权利要求12所述的调节器，其中，所述数字块包括：
模数转换器，被配置为将放大电压转换成数字代码；和
多个第一晶体管，连接在供应有电源电压的电源节点和输出节点之间，并且被配置为响应于数字代码来离散地调整第一电流。
14.根据权利要求12所述的调节器，其中，所述模拟块包括：
第二晶体管，连接在供应有电源电压的电源节点和输出节点之间，并且被配置为根据放大电压的反相信号来调整第二电流。
15.根据权利要求12所述的调节器，其中，所述数字块执行输出节点的输出电压的粗略调节，并且所述模拟块执行输出节点的输出电压的精细调节。
16.根据权利要求12所述的调节器，其中，数字块调整第一电流的调整单位在模拟块调整第二电流的最大调整范围的10％之内。
17.一种操作调节器的操作方法，该方法包括：
划分输出节点的输出电压以生成反馈电压；
放大反馈电压和参考电压之间的差以生成放大电压；
根据放大电压向输出节点供应数字电流，以执行输出电压的粗略调节；以及
根据放大电压向输出节点供应模拟电流，以执行输出电压的精细调节。
18.根据权利要求17所述的方法，其中根据放大电压向输出节点供应数字电流以执行粗略调节包括：根据放大电压离散地调整数字电流的量。
19.根据权利要求17所述的方法，其中根据放大电压向输出节点供应模拟电流以执行精细调节包括：根据放大电压连续地调整模拟电流的量。
20.根据权利要求17所述的方法，其中所述模拟电流的量小于所述数字电流的量。
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