CN110647203A - 具有单独启用的控制回路的电压调节电路 - Google Patents

具有单独启用的控制回路的电压调节电路 Download PDF

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Abstract

一个例子实施例是针对电压调节电路。所述电压调节电路包括可单独地启用的第一控制回路和第二控制回路。所述第一控制回路调节提供到输出端的输出电流，且所述第二控制回路调节提供到所述输出端的输出电压。所述电压调节电路另外包括模式切换电路，所述模式切换电路通过响应于所述输出端处的故障状态，单独启用所述第一控制回路和所述第二控制回路中的一个且停用另一个，而在所述第一控制回路和所述第二控制回路之间切换操作，其中经调节的负载可连接到所述输出端处。

Description

具有单独启用的控制回路的电压调节电路
技术领域
各种实施例的方面是针对提供可单独地启用的控制回路的电压调节电路。
背景技术
线性电压调节器电路被用于维持平稳电压。举例来说，调节器输出传递装置的电阻根据负载电流变化，导致恒定电压输出。许多线性电压调节电路装备有过电流防护(over-current protection，OCP)来处理过电流故障现象。通常，操作包络的一部分在电压调节回路和OCP同时活跃的情况下发生。
在各种应用中，这些事项和其它事项对电压调节电路实施方案提出了挑战。
发明内容
根据本发明的第一方面，提供一种电压调节电路，包括：
第一控制回路，其包括第一电路系统，被配置并布置成调节提供到输出端的输出电流；
第二控制回路，其包括第二电路系统，被配置并布置成调节提供到所述输出端的输出电压，其中所述第一控制回路和所述第二控制回路能够单独地启用；以及
模式切换电路，其被配置并布置成响应于所述输出端处的故障状态，单独启用所述第一控制回路和所述第二控制回路中的一个且停用另一个，而在所述第一控制回路和所述第二控制回路之间切换操作，其中经调节的负载能够连接到所述输出端处。
在一个或多个实施例中，所述电压调节电路进一步包括：
电流比较器电路，其被配置并布置成响应于指示所述输出端处的电流的相对电压提供输出；以及
其中所述模式切换电路进一步被配置并布置成响应于所述电流比较器电路和所述第二控制回路提供的所述输出，在所述第一控制回路和所述第二控制回路之间切换所述操作。
在一个或多个实施例中，所述模式切换电路被配置并布置成在所述第一控制回路和所述第二控制回路之间以有限非零滞后切换，以使得所述第一控制回路和所述第二控制回路中仅有一个同时活跃。
在一个或多个实施例中，所述电压调节电路被配置并布置成响应于所述故障状态为过电流故障状态，以第一模式操作，以及
在所述第一模式期间，所述第一控制回路被配置并布置成活跃，且所述第二控制回路被配置并布置成不活跃。
在一个或多个实施例中，所述电压调节电路进一步包括：
第一反馈电路，其被配置并布置成提供所述第一控制回路；以及
第二反馈电路，其被配置并布置成提供所述第二控制回路。
在一个或多个实施例中，所述电压调节电路进一步包括电流比较器电路，其被配置并布置成将输入提供到所述模式切换电路，所述输入指示过电流故障状态或指示没有过电流故障状态，且其中所述输入导致所述模式切换电路在所述第一控制回路和所述第二控制回路之间切换。
在一个或多个实施例中，所述电压调节电路进一步包括：
误差放大器，其被配置并布置成基于参考电压与作为所述输出端处的所述输出电压的函数的电压的比较来提供误差信号，所述电压包括由所述电流比较器电路提供的所述输出或来自所述第二控制回路的反馈信号；以及
传递装置，其包括至少一个传递晶体管，所述装置被配置并布置成通过基于连接到所述传递装置的晶体管输入处的所述误差信号选择性地将电流传递到所述输出端，而对来自所述误差放大器的所述误差信号作出响应。
在一个或多个实施例中，所述误差放大器和所述传递装置被配置并布置为所述第一控制回路和所述第二控制回路两者的一部分。
根据本发明的第二方面，提供一种电压调节电路，包括：
第一反馈电路，其被配置并布置成提供第一控制回路；
第二反馈电路，其被配置并布置成提供第二控制回路，所述第一控制回路和所述第二控制回路能够单独地启用；
比较器电路，其被配置并布置成响应于指示输出端处的电流的相对电压提供输出，经调节的负载能够连接到所述输出端处；以及
模式切换电路，其被配置并布置成通过响应于所述输出端处的故障状态以及所述比较器电路提供的所述输出进行单独启用，而在所述第一控制回路和所述第二控制回路之间切换操作。
在一个或多个实施例中，所述输出端处的所述相对电压指示所述输出端处的所述电流的经缩放版本，且所述比较器电路进一步被配置并布置成将所述输出提供到所述模式切换电路，所述输出指示所述故障状态或指示无故障状态，且其中所述输出导致所述模式切换电路在所述第一控制回路和所述第二控制回路之间切换。
在一个或多个实施例中，所述第一反馈电路被配置并布置成经由所述第一控制回路调节所述输出端处的电流，且所述第二反馈电路被配置并布置成经由所述第二控制回路调节所述输出端处的电压。
在一个或多个实施例中，所述模式切换电路被配置并布置成在所述第一控制回路和所述第二控制回路之间切换，以使得所述第一控制回路和所述第二控制回路中仅有一个同时活跃。
在一个或多个实施例中，所述模式切换电路包括：
至少一个开关电路；以及
第二比较器电路，其被配置并布置成基于所述输出端处的电压与所述由首先列举的比较器电路提供的输出的比较，将输出信号提供到所述至少一个开关电路，所述首先列举的比较器电路提供的所述输出是基于所述相对电压与电流限值的比较，且所述至少一个开关电路被配置并布置成通过一次选择性地启用所述第一控制回路和所述第二控制回路中的一个，来对所述第二比较器电路提供的所述输出信号作出响应。
在一个或多个实施例中，所述电压调节电路进一步包括共同控制电路系统，其被配置和布置为所述第一控制回路和所述第二控制回路两者的一部分。
在一个或多个实施例中，所述共同控制电路系统包括：
误差放大器，其被配置并布置成基于参考电压与作为所述输出端处的输出电压的函数的电压的比较来提供误差信号，所述电压包括由所述比较器电路提供的所述输出或来自所述第二控制回路的反馈信号；以及
传递装置，其包括至少一个传递晶体管，所述装置被配置并布置成通过调整提供到所述输出端的电流且减少所述误差信号，而对来自所述误差放大器的所述误差信号作出响应。
在一个或多个实施例中，所述电压调节电路被配置并布置成响应于所述故障状态以第一模式操作，以及
在所述第一模式期间，所述第一控制回路被配置并布置成活跃，且主导所述第二控制回路。
在一个或多个实施例中，所述第二控制回路被配置并布置成在所述第一模式期间不活跃。
在一个或多个实施例中，所述模式切换电路被配置并布置成响应于所述电压调节电路的启动，启用所述第一控制回路，且响应于所述输出端处的电压到达设定点，启用所述第二控制回路。
本发明的这些和其它方面将根据下文中所描述的实施例显而易见，且参考这些实施例予以阐明。
附图说明
结合附图考虑以下详细描述，可更完全地理解各种例子实施例，在附图中：
图1示出根据本公开的电压调节电路的例子，示出为框图；
图2示出根据本公开的电压调节电路的另一个例子表示；
图3是示出根据本公开的电压调节电路在过电流故障状态期间进入第一模式且转变到第二模式并且针对不同输出电流返回的曲线图；
图4是示出根据本公开的如由图3示出的电压调节电路的转变的例子的曲线图；并且
图5是示出根据本公开的电压调节电路的软启动操作的曲线图。
虽然本文中所论述的各种实施例可接受修改和替代形式，但这些实施例的多个方面已在附图中借助例子示出，并且将进行详细描述。然而，应理解，并不意图将本公开限制于所描述的具体实施例。相反，意图涵盖落入包括在权利要求书中限定的方面的本公开的范围内的所有的修改、等效物和替代方案。另外，如在本申请案通篇中所使用的术语“例子”仅用于示出，而非限制。
具体实施方式
本公开的方面被认为适用于各种不同类型的设备、系统和方法，包括提供可单独地启用的控制回路的电压调节电路。在某些实施方案中，已经示出，当用于使用模式切换电路单独启用第一控制回路和第二控制回路来调节输出电压和输出电流的电压调节电路的情况时，本公开的方面是有益的。在一些实施例中，模式切换电路通过启用调节输出电流的第一控制回路，且不启用调节输出电压的第二控制回路，来对指示故障状态的反馈作出响应。虽然可经过使用示例性情况的非限制性例子的以下论述来理解各个方面，但不必限于此。
因此，在以下描述中，阐述各种具体细节以描述本文呈现的具体例子。然而，对本领域的技术人员应显而易见的是，可在没有下文给出的所有具体细节的情况下实践一个或多个其它例子和/或这些例子的变化。在其它情况下，未详细地描述众所周知的特征以免混淆本文中的例子的描述。为了便于示出，可在不同附图中使用相同参考标号以指代相同元件或相同元件的额外例子。而且，尽管可在一些情况下在个别附图中描述各方面和特征，但应了解，来自一个附图或实施例的特征可与另一附图或实施例的特征组合，尽管所述组合并未明确示出或明确描述为组合。
具体实施例是针对提供电压调节以及过电流防护(OCP)的电路系统。作为具体例子，许多线性调节，例如低压降电压调节器(low drop out voltage regulator，LDO)为已连接负载提供电压调节以及OCP。LDO可具有提供电压调节的主要调节回路，以及提供OCP的辅助OCP回路，两个回路在特定时间都是活跃的。电压调节与OCP之间的平滑切换对于缓和或阻止两个回路之间的操作中干扰可以是有益的。然而，如上所述，通常，操作包络的一部分在两个回路同时活跃的情况下发生。由此，回路补偿设计可能是困难的，在两个回路同时活跃的区中尤其如此。作为具体例子，OCP回路可导致或试图导致经由传递装置提供到输出负载的电流降低，而电压调节回路导致或试图导致经由传递装置提供的电流增加。根据各种实施例，电压调节电路包括：第一反馈电路，其提供第一控制回路，例如OCP回路；以及第二反馈电路，其提供第二控制回路，例如电压调节回路，所述两个电路可通过模式切换电路单独启用。当控制回路被单独启用时，电压调节电路可阻止或缓和回路的操作彼此干扰，且可以被独立地补偿。如本文所使用，单独启用控制回路包括或指代启用一个控制回路，同时停用另一个控制回路。在各种实施例中，相应控制回路的启用和停用可以是同步的，且/或可以是在不同时间进行(例如一个回路主导另一个回路，和/或在彼此延迟的时间内进行启用或停用)。
在各种具体实施例中，第一控制回路提供OCP，且保持电压调节电路处于恒定电流模式。第二控制回路可提供调节电压，且保持电压调节电路处于恒定电压模式。两种模式之间的转变可以通过模式切换电路比较反馈信号与输出电流的经缩放版本(例如，作为经缩放版本或以其它方式指示经缩放版本的复本)进行。两个回路提供的补偿可以依序执行，并且在一些例子中不同时执行。举例来说，电压调节电路可启用第二控制回路(例如，电压调节)来满足瞬态响应要求，同时第一控制回路(例如，OCP)不活跃(例如，断开)。电压调节电路可随后启用第一控制回路，且停用第二控制回路，以使得两个回路不同时活跃。然而，如本文另外描述，各种实施例不限于此。举例来说，电压调节电路可以第一模式操作，其中第一控制回路主导第二控制回路。
在各种具体实施例中，电压调节电路可提供固有的软启动。举例来说，在启动后，电压调节电路可以处于恒定电流模式。在恒定电流模式中，第一控制回路(例如OCP)可以活跃或以其它方式主导。电压调节电路可随后转变为恒定电压模式，其中第二控制回路(例如，电压调节)活跃，且第一控制回路不活跃。输出电压之后的转变上升到它的设定点。此外，软启动可以在没有反馈信号或参考信号的控制的情况下发生。举例来说，可以在启动期间保持恒定电流模式，无论负载电容器或负载电阻如何。
现转而参照附图，图1示出根据本公开的电压调节电路的例子。在各种具体实施例中，电压调节电路100将电压调节和电流调节(对于故障状态)提供到经调节的负载110，所述负载连接到电压调节电路100。电压调节电路100可包括线性电压调节电路，但实施例不限于此。电压调节电路100经由电源电压Vsup 116向可连接到经调节的负载110的输出端112提供经调节电压。
如所示出，电压调节电路100包括可单独地启用的第一控制回路103和第二控制回路105。在图1所示出的实施例中，第一控制回路103由第一反馈电路102提供，且第二控制回路105由第二反馈电路104提供。更具体地，第一控制回路103是电流控制回路，其有时可互换地称作OCP回路。第二控制回路105是电压调节回路，其有时可互换地称作主要调节回路。第一反馈电路102经由电流控制回路补偿或调节输出端112处的电流。第二反馈电路104经由电压调节回路补偿或调节输出端112处的电压。
电压调节电路100可以选择性地启用所述第一控制回路103和所述第二控制回路105，以使用模式切换电路108在不同操作模式之间转变。如本文另外描述，模式切换电路108可通过响应于输出端112处的故障状态以及比较器电路106提供的输出，在所述第一控制回路103和所述第二控制回路105之间切换操作。举例来说，模式切换电路108通过比较来自第二控制回路105的反馈信号与输出端112处提供的输出电流的复本或经缩放版本，启用控制回路103、105。比较器电路106，其在此称作电流比较器电路以便于参考，提供输出电流的复本或经缩放版本。举例来说，电流比较器电路106响应于输出端112处的相对电压提供输出，经调节的负载可连接在所述输出端处，例如示出的负载110。相对电压指示或者是输出端112处的电流输出的函数，且可指示是否发生故障状态。电流比较器电路106可将输出提供到模式切换电路108，且模式切换电路108使用输出在所述第一控制回路103和所述第二控制回路105之间切换。举例来说，相对电压可以指示或以其它方式包括输出电流的复本或缩放版本，例如Isense 107(其有时在此称作Isen)，其被镜像和/或输入到电流比较器电路106。电流比较器电路106将Isense 107与电流限值，例如Ilim 118比较，且基于比较提供指示故障状态(过电流)的输出(或指示无故障状态)。
模式切换电路108响应于输出端112处的故障状态和/或电流比较器电路106提供的输出，在所述第一控制回路103和所述第二控制回路105之间切换。模式切换电路108可比较来自电流比较器电路106的输出与来自第二反馈电路104的反馈信号，来选择性地启用控制回路103、105。在各种实施例中，为阻止或缓和控制回路103、105之间的干扰，模式切换电路108可在所述第一控制回路103和所述第二控制回路105之间切换，以使得控制回路103、105中的仅一个在特定(或任何)时间活跃。
模式切换电路108可包括至少一个开关电路和第二比较器电路，其在此称作每个参考的电压比较器电路，且其例子由本文另外论述的图2另外示出。电压比较器电路将输出信号提供到至少一个开关来断开或闭合至少一个开关，且有效地启用第一控制回路103或第二控制回路105。如上所述，输出信号是基于来自电流比较器电路106的输出与反馈信号的比较。举例来说，电压比较器电路比较输出端112处的电压(作为来自第二控制回路105的反馈信号提供)与电流比较器电路106提供的输出。至少一个切换电路通过一次选择性地启用所述第一控制回路103和所述第二控制回路105中的一个，来对电压比较器电路提供的输出信号作出响应。举例来说，切换电路选择性地启用所述第一控制回路103和所述第二控制回路105中的一个且停用另一个。
如可能了解的，大于电流限值的相对电流指示发生(过电流)故障状态。响应于故障状态，第一控制回路103被启用来调节输出电流。更具体地，电压调节电路100可响应于故障状态，以第一模式操作。第一模式可包括先前描述的恒定电流模式。在第一模式期间，模式切换电路108启用第一控制回路103，来调节电流输出。在各种具体实施例中，在第一模式期间，第一控制回路103主导第二控制回路105。在一些实施例中，在第一模式期间，第二控制回路105不活跃，然而实施例不限于此。
如图1另外示出，所述第一反馈电路102和第二反馈电路104可包括共同控制电路系统114，所述共同控制电路系统114被布置为所述第一控制回路103和所述第二控制回路105两者的一部分。共同控制电路系统114可包括误差放大器和传递装置。误差放大器选择性地比较电流比较器电路106的输出或来自第二反馈电路104的反馈信号与响应于模式切换电路108的参考电压。误差放大器提供放大的误差信号，所述误差信号是基于参考电压与作为输出端112处的输出电压的函数的电压的比较，所述输出电压例如电流比较器电路106提供的输出或来自第二控制回路105的反馈信号。误差放大器耦合到传递装置，所述装置包括一个或多个晶体管，其具有耦合到误差放大器输出的输入。在一些具体实施例中，一个或多个晶体管具有耦合到误差放大器的输出的栅极。传递装置通过调整穿过传递装置到输出端112的电流，且导致误差信号减小，对误差信号作出响应。
作为具体例子，例如通过图2另外示出，当第一控制回路103活跃时，输出电流Isense107的一部分(例如，输出电流的复本或经缩放版本)大于电流限值，Ilim 118，且模式切换电路108通过将电流比较器电路106的输出连接到误差放大器来启用第一控制回路103。误差放大器比较参考电压与电流比较器电路106的输出，且在传递装置的栅极上输出误差信号，来减少通过传递装置传递到输出端112的电流。当移除故障状态时(例如电流下落到低于Ilim 118)，和/或响应于电压超出阈值，可以启用第二控制回路105，并且停用第一控制回路103(例如，不活跃)。举例来说，响应于反馈信号超过来自电流比较器电路106的输出，模式切换电路108通过将反馈信号连接到误差放大器且任选地将电流比较器电路106的输出处误差放大器断开连接，来启用第二控制回路105。误差放大器比较反馈信号与参考电压，且将误差信号输出到传递装置的输入(例如传递装置的栅极上)来调整(增加或减少)穿过传递装置的电流，且由此调整(增加或减少)输出端112处可以被提供到已连接负载110的输出电压。
在各种具体实施例中，模式切换电路108可在电压调节电路100启动时启用第一控制回路103，所述电压调节电路可用于提供软启动。软启动可在没有反馈信号或参考信号的控制的情况下发生。举例来说，第一控制回路103可以在启动期间活跃，无论负载电容器或负载电阻如何。模式切换电路108可响应于输出端112处的输出电压到达设定点，启用第二控制回路105(以及停用第一控制回路103)。
图2示出根据各种实施例的电压调节电路的另一个例子。在一些实施例中，图2示出图1所示出的电路的更详细版本，然而，实施例不限于此。
如所示出，电压调节电路230包括第一控制回路232和第二控制回路234，第一控制回路232和第二控制回路234包括在控制回路232、234之间共享的共同控制电路系统。共同控制电路系统包括误差放大器238和传递装置240。第一控制回路232包括各种传感晶体管、误差放大器238，以及参考电流源Ilim。举例来说，第一控制回路包括传递装置240(例如，Msen)的晶体管，以及传感晶体管Mp1和Mp2。传递装置240的晶体管Msen可提供输出电流的复本或经缩放版本，其可包括1/100、1/1000缩放，以及其它值。第二控制回路234包括误差放大器238、传递装置240、反馈电阻分压电路系统242，以及输出电容器Cout。如所示出，传递装置240可包括一个或多个晶体管，例如晶体管Msen和Mpower。虽然各种晶体管示出为n沟道金属氧化物半导体场效(n-channel metal-oxide-semiconductor field-effect，nMOS)晶体管，但实施例不限于此且可包括各种类型的晶体管，例如p沟道MOS(p-channel MOS，pMOS)晶体管或双极型晶体管(Bipolar Junction Transistor，BJT)。传递装置240的晶体管中的至少一个具有连接到电压源的一端(例如源极)和连接到输出端或负载的另一端(例如漏极)。传递装置240响应于来自误差放大器238的误差信号产生Vout，所述误差放大器应用于晶体管Msen和Mpower的栅极。
如上文先前结合图1描述，电压调节电路230可基于来自第二控制回路234的反馈信号以及输出电流的复本(经缩放版本)，选择性地启用所述第一控制回路232和所述第二控制回路234。电压调节电路230另外包括电流比较器电路236，其用来响应于输出端处的相对电压提供输出。如先前描述，电流比较器电路236的输出是基于输出电流的复本或经缩放版本与参考电流源Ilim提供的电流限值的比较。模式切换电路可通过将误差放大器238连接到电流比较器电路236的输出(例如Vocp)与来自第二控制回路234的反馈信号(例如，Vfb)中的一个，选择性地启用控制回路232、234。如先前描述，误差放大器238比较参考电压(例如，Vref)与电流比较器电路236的输出(例如Vocp)或反馈信号Vfb，且响应于比较提供误差信号。误差信号连接到传递装置240的晶体管Msen和Mpower的栅极，且用于调整穿过晶体管Msen和Mpower到输出端的电流。
在具体实施例中，模式切换电路包括电压比较器电路244和开关S1和S2。开关S1和S2由来自电压比较器电路244的输出信号控制，且用于选择性地将节点Vocp或Vfb连接到误差放大器238。电压比较器电路244可包括(有限/较小)非零滞后，来阻止或缓和回路或模式之间的持续切换，和/或允许电压调节电路230一次仅启用一个控制回路。使用图2示出的具体例子，当启用第二控制回路234时，电压调节电路230以恒定电压模式操作，在所述模式中电压被调节。在此实施方案中，Isen小于Ilim且Vfb大于Vocp，这可以表示为：
Isen＜Ilim→Vfb＞Vocp 等式1
电压比较器电路244比较Vfb与Vocp，且输出高信号(例如，1)，这可以表示为：
Isen＜Ilim→Vfb＞Vocp→CMP＝1 等式2
输出信号被用于控制开关S1和S2。响应于来自电压比较器电路244的信号输出1，开关S2闭合，且开关S1断开，这启用第二控制回路234且停用第一控制回路232(例如，导致第一控制回路232不活跃)。第二控制回路234导致Vout调节到期望值。如本领域的普通技术人员将理解，如果反馈信号包括低于参考电压Vref的电压，那么晶体管Msen和Mpower的栅极被拉低，这允许传递更多电流且增加输出电压。如果反馈信号包括高于参考电压Vref的电压，那么晶体管Msen和Mpower的栅极被拉高，这允许传递更少电流且减少输出电压。
在过电流故障状态的情况下，因为Isen大于Ilim且Vfb小于Vocp，所以节点Vocp上升，这可以表示为：
Isen＞Ilim→Vfb＜Vocp 等式3
电压比较器电路244比较Vfb与Vocp，且输出低信号(例如，0)，这可以表示为：
Vocp升高，因为Isen＞Ilim→Vfb＜Vocp→CMP＝0 等式4
响应于来自电压比较器电路244的信号输出0，开关S2断开，且开关S1闭合，这启用第一控制回路232且停用第二控制回路234(例如，导致第二控制回路234不活跃)。在此实施方案中，电压调节电路230在恒定电流模式中操作，在所述模式中电流被调节。第一控制回路232导致输出电流调节到设定的限值。举例来说，如果电流比较器电路236的输出包括高于参考电压Vref的电压，那么晶体管Msen和Mpower的栅极被拉高，这允许传递等于最大设定OCP限制电流的更少电流，且减少输出电压和电流。
图3是示出根据各种实施例的电压调节电路在过电流故障状态期间进入第一模式且转变回第二模式并且针对不同输出电流返回的曲线图。电压调节电路可响应于OCP故障状态发生，进入第一模式(例如，恒定电流模式)的操作。如所示出，当在Vout处连接和断开负载电阻器的不同值时，进入第一模式且返回第二模式(例如，恒定电压模式)。如另外示出，电压调节电路响应于OCP故障状态从第二模式转变到第一模式，且以平滑方式返回。
图4是示出根据各种实施例的如由图3示出的电压调节电路的转变的例子的曲线图。更具体地，曲线图示出图3的一个个例的实施方案，其中出于清楚的目的，Rload为1Ω。
图5是示出根据各种实施例的电压调节电路的软启动操作的曲线图。如先前论述，电压调节电路(例如图1示出的电路)的软启动操作是自动发生的。
各种例子实施例针对例如上述问题和/或其它问题，这些问题可能从以下关于电压调节电路的公开内容中变得显而易见，所述电压调节电路基于指示输出端处的相对输出电流和/或电压的反馈，在指定时间单独地启用控制回路。
在某些例子实施例中，本公开的方面涉及具有模式切换电路的电压调节电路，所述模式切换电路通过选择性地启用第一控制回路或第二控制回路来调节输出电流或输出电压，对指示提供到经调节负载的相对输出电流和输出电压的函数的反馈作出响应。
在更具体的例子实施例中，电压调节电路包括第一控制回路和第二控制回路(各自包括和/或通过电路系统来表征)，它们可单独地启用。所述第一控制回路调节提供到输出端的输出电流，且所述第二控制回路调节提供到所述输出端的输出电压。模式切换电路通过响应于输出端处的故障状态，单独启用所述第一控制回路和所述第二控制回路中的一个且停用另一个，而在所述第一控制回路和所述第二控制回路之间切换操作，其中经调节的负载可连接到所述输出端处。在各种实施例中，所述模式切换电路被配置并布置成在所述第一控制回路和所述第二控制回路之间以有限(例如，较小)非零滞后切换，以使得所述第一控制回路和所述第二控制回路中仅有一个同时活跃。在一些更具体实施例中，电压调节电路可以另外包括如本文另外描述的各种额外电路系统。
在另一具体例子实施例中，电压调节电路包括：第一反馈电路，其提供所述第一控制回路；以及第二反馈电路，其提供所述第二控制回路，所述控制回路都可单独地启用。如上文所描述，第一反馈电路经由第一控制回路调节输出端处的电流，且第二反馈电路经由第二控制回路调节输出端处的电压。电压调节电路另外包括比较器电路和模式切换电路。比较器电路响应于输出端处的相对电压提供输出，经调节的负载可连接到所述输出端。如先前描述，相对电压可以指示输出端处的电流的经缩放版本，以及是否存在故障状态(例如，过电流故障状态)。比较器电路可将输出提供到模式切换电路，这导致模式切换电路在所述第一控制回路和所述第二控制回路之间切换。举例来说，模式切换电路响应于输出端处的故障状态以及比较器电路提供的输出，通过单独启用而在所述第一控制回路和所述第二控制回路之间切换操作。
根据多个实施例，模式切换电路可包括至少一个开关电路和(第二)比较器电路。模式切换电路的比较器电路基于输出端的电压与(电流)比较器电路提供的输出的比较，向至少一个开关电路提供输出信号。(电流)比较器电路提供的输出是基于输出端处的相对电压(例如，电流的经缩放版本)与电流限值的比较。至少一个开关电路通过一次选择性地启用所述第一控制回路和所述第二控制回路中的一个，而对来自(第二)比较器电路的输出信号作出响应。
在各种具体实施例中，模式切换电路可在所述第一控制回路和所述第二控制回路之间切换，以使得所述第一控制回路和所述第二控制回路中的(仅)一个在特定时间活跃。然而，实施例不限于此，且在一些实施例中，回路中的一个可以主导另一个回路。举例来说，电压调节电路可以响应于故障状态为过电流故障状态，以第一模式操作。电压调节电路可响应于故障状态处于过(或欠)电压故障状态，以第二模式操作。在第一模式期间，第一控制回路活跃且主导第二控制回路。在具体实施例中，在第一模式期间，第二控制回路活跃。
在多个更具体实施例中，电压调节电路包括共同控制电路系统，其被布置为所述第一控制回路和所述第二控制回路两者的一部分。共同控制电路包括误差放大器和传递装置，所述传递装置包括至少一个传递晶体管。误差放大器基于参考电压与作为输出端处的输出电压的函数的电压的比较提供误差信号。所述电压例如是(电流)比较器电路提供的输出，或来自第二控制回路的反馈信号。传递装置通过调整提供到输出端的电流且减少误差信号，而对来自误差放大器的误差信号作出响应。举例来说，传递装置可基于连接到传递装置的一或多个晶体管的输入的误差信号，选择性地将电流传递到输出端。
在数个实施例中，上述电压调节器电路可以软启动模式操作。举例来说，模式切换电路可响应于电压调节电路的启动，启用第一控制回路(例如，电流控制回路)。模式切换电路可随后响应于输出端处的输出电压到达设定点，启用第二控制回路(例如，电压控制回路)。由此，上述电压调节电路有利地实施软启动模式，而没有额外工作或复杂度。
各种实施例针对使用可单独地启用的控制回路提供电压调节和过电流防护(OCP)的方法。例子方法包括：通过启用第一控制回路，来调节提供到输出端的输出电流，经调节的负载可连接或已连接在所述输出端处；以及通过启用第二控制回路，来调节提供到输出端的输出电压。所述方法可包括通过响应于输出端处的故障状态单独启用，在所述第一控制回路和所述第二控制回路之间切换操作。在各种具体实施例中，所述方法另外包括响应于输出端处的相对电压提供输出，相对电压指示输出端处的电流的经缩放版本。输出可以由(电流)比较器电路提供，且指示是否发生过电流故障状态。可以响应于电流比较器电路提供的输出而例如通过模式切换电路在控制回路之间切换。如上文所描述，方法可以另外包括电压调节电路，其响应于故障状态为过电流故障状态，以第一模式操作，且响应于故障状态为过(或欠)电压故障状态以第二模式操作。在各种实施例中，在第一模式期间，第一控制回路活跃，且第二控制回路不活跃，并且在第二模式期间，第二控制回路活跃，且第一控制回路不活跃。然而，实施例不限于此，且在相应模式中，一个回路可以主导另一个回路。
例如上部/下部、左方/右方、顶部/底部和以上/以下等举例说明取向的术语在本文可用于指代如附图中示出的元件的相对位置。应理解，术语仅为了方便标记，且在实际使用中，所公开的结构可以不同于在附图中展示的取向来取向。然而，术语不应以限制性的方式解释。
除非另外指明，否则本领域的技术人员将认识到如在说明书(包括权利要求)中所使用的各种术语意味着本领域中的普通含义。举例来说，本说明书描述和/或示出了可用于通过各种电路或电路系统实施所要求的公开的方面，所述电路或电路系统可能说明为或使用例如块、模块、装置、系统、单元、控制器和/或其它电路类型描述(例如，图1的参考标号104和108描绘如本文所述的块/模块)的术语。这些电路或电路系统与其它元件一起使用以举例说明可在形式或结构、步骤、功能、操作、活动等中如何实行某些实施例。举例来说，在上文论述的某些实施例中，如可在图1和2中展示的方法中进行的，一个或多个模块是被配置和布置成用于实施这些操作/活动的离散逻辑电路或可编程逻辑电路。在某些实施例中，这种可编程电路是一个或多个计算机电路，包括存储器电路系统，其用于存储和接入待作为一组(多组)指令执行的程序(和/或被用于配置数据来定义如何执行可编程电路)，且如所描述的算法或过程被可编程电路用于执行相关步骤、功能、操作、活动等。取决于应用，指令(和/或配置数据)可被配置成在逻辑电路中实施，其中指令(无论其特征是否在于目标代码、固件或软件的形式)存储于存储器(电路)中且可从存储器存取。作为另一个例子，在本说明书中可能参考“第一晶体管”、“第二晶体管”等(或“回路”或其它结构参考术语，例如“电路”“电路系统”等)，形容词“第一”和“第二”不是用于暗示结构的任何描述或提供任何实质性意义；而是，此类形容词仅用作英语先行词以区分一个此类类似命名的结构与另一类似命名的结构。
基于以上论述和说明，本领域的技术人员将易于认识到可以对各种实施例作出各种修改和改变，而无需严格地遵循在本文中所说明且描述的示例性实施例和应用。例如，如图式中举例说明的方法可涉及以各种次序进行的步骤，其中保持本文的实施例的一个或多个方面，或可涉及更少或更多的步骤。举例来说，图2中所说明的一个或多个组件可以是图1的部分。此类修改并不脱离本公开的各种方面的真实精神和范围，包括在权利要求书中阐述的方面。

Claims (10)

1.一种电压调节电路，其特征在于，包括：
第一控制回路，其包括第一电路系统，被配置并布置成调节提供到输出端的输出电流；
第二控制回路，其包括第二电路系统，被配置并布置成调节提供到所述输出端的输出电压，其中所述第一控制回路和所述第二控制回路能够单独地启用；以及
模式切换电路，其被配置并布置成响应于所述输出端处的故障状态，单独启用所述第一控制回路和所述第二控制回路中的一个且停用另一个，而在所述第一控制回路和所述第二控制回路之间切换操作，其中经调节的负载能够连接到所述输出端处。
2.根据权利要求1所述的电压调节电路，其特征在于，进一步包括：
电流比较器电路，其被配置并布置成响应于指示所述输出端处的电流的相对电压提供输出；以及
其中所述模式切换电路进一步被配置并布置成响应于所述电流比较器电路和所述第二控制回路提供的所述输出，在所述第一控制回路和所述第二控制回路之间切换所述操作。
3.根据权利要求1所述的电压调节电路，其特征在于，所述模式切换电路被配置并布置成在所述第一控制回路和所述第二控制回路之间以有限非零滞后切换，以使得所述第一控制回路和所述第二控制回路中仅有一个同时活跃。
4.根据权利要求1所述的电压调节电路，其特征在于，所述电压调节电路被配置并布置成响应于所述故障状态为过电流故障状态，以第一模式操作，以及
在所述第一模式期间，所述第一控制回路被配置并布置成活跃，且所述第二控制回路被配置并布置成不活跃。
5.根据权利要求1所述的电压调节电路，其特征在于，进一步包括：
第一反馈电路，其被配置并布置成提供所述第一控制回路；以及
第二反馈电路，其被配置并布置成提供所述第二控制回路。
6.根据权利要求1所述的电压调节电路，其特征在于，进一步包括电流比较器电路，其被配置并布置成将输入提供到所述模式切换电路，所述输入指示过电流故障状态或指示没有过电流故障状态，且其中所述输入导致所述模式切换电路在所述第一控制回路和所述第二控制回路之间切换。
7.根据权利要求6所述的电压调节电路，其特征在于，进一步包括：
误差放大器，其被配置并布置成基于参考电压与作为所述输出端处的所述输出电压的函数的电压的比较来提供误差信号，所述电压包括由所述电流比较器电路提供的所述输出或来自所述第二控制回路的反馈信号；以及
传递装置，其包括至少一个传递晶体管，所述装置被配置并布置成通过基于连接到所述传递装置的晶体管输入处的所述误差信号选择性地将电流传递到所述输出端，而对来自所述误差放大器的所述误差信号作出响应。
8.根据权利要求7所述的电压调节电路，其特征在于，所述误差放大器和所述传递装置被配置并布置为所述第一控制回路和所述第二控制回路两者的一部分。
9.一种电压调节电路，其特征在于，包括：
第一反馈电路，其被配置并布置成提供第一控制回路；
第二反馈电路，其被配置并布置成提供第二控制回路，所述第一控制回路和所述第二控制回路能够单独地启用；
比较器电路，其被配置并布置成响应于指示输出端处的电流的相对电压提供输出，经调节的负载能够连接到所述输出端处；以及
模式切换电路，其被配置并布置成通过响应于所述输出端处的故障状态以及所述比较器电路提供的所述输出进行单独启用，而在所述第一控制回路和所述第二控制回路之间切换操作。
10.根据权利要求9所述的电压调节电路，其特征在于，所述输出端处的所述相对电压指示所述输出端处的所述电流的经缩放版本，且所述比较器电路进一步被配置并布置成将所述输出提供到所述模式切换电路，所述输出指示所述故障状态或指示无故障状态，且其中所述输出导致所述模式切换电路在所述第一控制回路和所述第二控制回路之间切换。
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Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3511796B1 (en) * 2018-01-15 2021-06-30 Nxp B.V. A linear regulator with a common resistance
US11287839B2 (en) 2019-09-25 2022-03-29 Apple Inc. Dual loop LDO voltage regulator
US11251789B1 (en) 2020-07-27 2022-02-15 Semiconductor Components Industries, Llc Instability management in a signal driver circuit
CN114460991A (zh) * 2020-11-09 2022-05-10 扬智科技股份有限公司 电压调整装置及其模式切换检测电路
US20230198394A1 (en) * 2021-12-17 2023-06-22 Qualcomm Incorporated Nonlinear current mirror for fast transient and low power regulator

Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6246555B1 (en) * 2000-09-06 2001-06-12 Prominenet Communications Inc. Transient current and voltage protection of a voltage regulator
CN1685437A (zh) * 2002-09-12 2005-10-19 艾梅尔公司 用于控制降压转换器的模式变化的系统
CN2904068Y (zh) * 2005-03-07 2007-05-23 圆创科技股份有限公司 线性电压调节器
JP2009146056A (ja) * 2007-12-12 2009-07-02 Sharp Corp レギュレータ電源回路
JP2009294841A (ja) * 2008-06-04 2009-12-17 Sharp Corp 直流安定化電源装置
US20100026254A1 (en) * 2008-07-29 2010-02-04 Advanced Analog Technology, Inc. Low dropout regulator and the over current protection circuit thereof
US20130113447A1 (en) * 2011-11-08 2013-05-09 Petr Kadanka Low dropout voltage regulator including a bias control circuit
CN103427617A (zh) * 2012-05-25 2013-12-04 原景科技股份有限公司 电源电路
US20150323944A1 (en) * 2014-05-06 2015-11-12 Stmicroelectronics, Inc. Current modulation circuit
CN105393184A (zh) * 2013-06-21 2016-03-09 精工电子有限公司 稳压器
CN106168828A (zh) * 2016-08-23 2016-11-30 电子科技大学 一种具有过流保护功能的供电电路

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6952091B2 (en) 2002-12-10 2005-10-04 Stmicroelectronics Pvt. Ltd. Integrated low dropout linear voltage regulator with improved current limiting
US7015680B2 (en) 2004-06-10 2006-03-21 Micrel, Incorporated Current-limiting circuitry
WO2011006979A1 (en) * 2009-07-16 2011-01-20 St-Ericsson (Grenoble) Sas Low-dropout regulator

Patent Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6246555B1 (en) * 2000-09-06 2001-06-12 Prominenet Communications Inc. Transient current and voltage protection of a voltage regulator
CN1685437A (zh) * 2002-09-12 2005-10-19 艾梅尔公司 用于控制降压转换器的模式变化的系统
CN2904068Y (zh) * 2005-03-07 2007-05-23 圆创科技股份有限公司 线性电压调节器
JP2009146056A (ja) * 2007-12-12 2009-07-02 Sharp Corp レギュレータ電源回路
JP2009294841A (ja) * 2008-06-04 2009-12-17 Sharp Corp 直流安定化電源装置
US20100026254A1 (en) * 2008-07-29 2010-02-04 Advanced Analog Technology, Inc. Low dropout regulator and the over current protection circuit thereof
US20130113447A1 (en) * 2011-11-08 2013-05-09 Petr Kadanka Low dropout voltage regulator including a bias control circuit
CN103427617A (zh) * 2012-05-25 2013-12-04 原景科技股份有限公司 电源电路
CN105393184A (zh) * 2013-06-21 2016-03-09 精工电子有限公司 稳压器
US20150323944A1 (en) * 2014-05-06 2015-11-12 Stmicroelectronics, Inc. Current modulation circuit
CN106168828A (zh) * 2016-08-23 2016-11-30 电子科技大学 一种具有过流保护功能的供电电路

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