CN113835461A - 低压降稳压器及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种低压降稳压器及其控制方法，低压降稳压器包含放大器、晶体管以及选择器。晶体管耦接于放大器。选择器耦接于放大器以及晶体管。当晶体管的供应电压值低于供应电压阈值时，选择器的第一路径被选择，且第一选择器电压值由选择器传送至晶体管以完全导通晶体管，且晶体管的输出电压值相等于供应电压值。本发明在供应电压值接近目标低压降稳压器的输出电压值时，保持低压降稳压器的输出电压值。此外，当低压降稳压器的负载条件很重时，通路晶体管还能够提供误差很小的输出电压值。

Description

低压降稳压器及其控制方法
技术领域
本发明中所述实施例内容是有关于一种低压降稳压器及其控制方法，特别关于维持低压降稳压器的输出电压值的低压降稳压器及其控制方法。
背景技术
低压降稳压器(LDO)的常见供应电压值为1.2V。但是，当供应电压值变得低于预设值时，会导致LDO输出电压值产生较大的误差，并提供较小的驱动电流。当供应电压值接近目标LDO输出电压值时，例如，当供应电压值和目标LDO输出电压值之间的差异减小时，先前的设计很难维持目标LDO输出电压值。
发明内容
本发明的目的在于提供一种低压降稳压器，其能在供应电压值接近目标低压降稳压器的输出电压值时，保持低压降稳压器的输出电压值。
本发明的一些实施方式是关于一种低压降稳压器。此低压降稳压器包含放大器、晶体管以及选择器。晶体管耦接于放大器。选择器耦接于放大器以及晶体管。当晶体管的供应电压值低于供应电压阈值时，选择器的第一路径被选择，且第一选择器电压值由选择器传送至晶体管以完全导通晶体管，且晶体管的输出电压值相等于供应电压值。
在部分实施例中，还包含：控制电路，耦接于选择器；其中当供应电压值低于供应电压阈值时，控制电路输出第一控制电压值至选择器，以使选择器选择第一路径。
在部分实施例中，其中控制电路还包含：比较器，其中比较器的第一输入端接收供应电压值的电压分压值，且比较器的第二输入端接收内部参考电压值；其中当电压分压值低于内部参考电压值时，比较器输出第一控制电压值。
在部分实施例中，其中当晶体管的供应电压值高于供应电压阈值时，选择器的第二路径被选择，且第二选择器电压值由选择器传送至晶体管。
在部分实施例中，其中当输出电压值低于输出电压阈值时，由放大器输入至选择器的放大器输出值降低，其中当输出电压值高于输出电压阈值时，由放大器输入至选择器的放大器输出值升高。
在部分实施例中，其中放大器的第一输入端接收输出电压阈值，放大器的第二输入端接收输出电压值，且放大器的一输出端输出放大器输出值。
在部分实施例中，其中晶体管为P型晶体管，且第一选择器电压值为0。
本发明的一些实施方式是关于一种控制方法。此控制方法适用于低压降稳压器。控制方法包含以下步骤：当供应电压值低于供应电压阈值时，选择选择器的第一路径：经由第一路径传送第一选择器电压值至晶体管；以及完全导通晶体管，以使晶体管的输出电压值相等于供应电压值。
在部分实施例中，还包含：由控制电路输出第一控制电压值至选择器，以使第一路径被选择。
在部分实施例中，还包含：当供应电压值的电压分压值低于内部参考电压值时，输出第一控制电压值。
在部分实施例中，还包含：当供应电压值高于供应电压阈值时，选择选择器的第二路径；以及传送第二选择器电压值至晶体管以调节输出电压值。
在部分实施例中，还包含：当输出电压值低于输出电压阈值时，降低输入至选择器的第二路径的放大器输出值；以及当输出电压值高于输出电压阈值时，升高输入至选择器的第二路径的放大器输出值。
在部分实施例中，其中晶体管的一导通程度反比例于放大器输出值。
在部分实施例中，其中晶体管为P型晶体管，且第一选择器电压值为0。
综上所述，本发明的低压降稳压器及其控制方法通过使用选择器控制输入到低压降稳压器的通路晶体管的栅极端的电压值，从而在供应电压值接近目标低压降稳压器输出电压值时保持低压降稳压器输出电压值。通路晶体管被用作在电路节点之间传递逻辑电位的开关。
附图说明
为让本发明的上述和其他目的、特征、优点与实施例能够更明显易懂，结合附图说明如下：
图1是依照本发明一些实施例所绘示的一低压降稳压器的示意图；
图2是依照本发明一些实施例所绘示的一低压降稳压器的示意图；
图3是依照本发明一些实施例所绘示的一控制电路的示意图；以及
图4是依照本发明一些实施例所绘示的一控制方法的流程图。
主要附图标记说明：
100-低压降稳压器；110-放大器；130-选择器；150-晶体管；VOUTR-输出电压阈值；VOUT-输出电压值；VDD-供应电压值；VSS-电压值；P1，P2-路径；VSEL-选择器电压值；200-低压降稳压器；R1，R2，R3-电阻；C-电容；VOTA-放大器输出值；VCON-控制电压值；170-控制电路；175-比较器；VDIV-电压分压值；VDIVR-内部参考电压值；400-控制方法；S410，S430，S450-步骤。
具体实施方式
在本文中所使用的用词“耦接”亦可指“电性耦接”，且用词“连接”亦可指“电性连接”。“耦接”及“连接”亦可指二个或多个元件相互配合或相互互动。
请参阅图1。图1是依照本发明一些实施例所绘示的一低压降稳压器(LDO)100的示意图。低压降稳压器100包含放大器110、选择器130以及晶体管150。在连接关系上，放大器110耦接于选择器130，选择器130耦接于晶体管150，晶体管150耦接于放大器110。如图1所绘式的低压降稳压器系为例示说明之用，本案的实施方式不以此为限制。
在部分实施例中，当晶体管150的供应电压值VDD低于供应电压阈值，选择器130的路径P1被选择，选择器电压值VSEL的电压值VSS经由路径P1被传送至晶体管150。在部分实施例中，当晶体管150为P型晶体管且电压值VSS为0，晶体管150完全导通，且输出电压值VOUT相等于供应电压值VDD。
请参阅图2。图2是依照本发明一些实施例所绘示的一低压降稳压器(LDO)200的示意图。如图2所绘示，在部分实施例中，放大器110的第一输入端接收输出电压阈值VOUTR，放大器110的第二输入端接收输出电压值，且放大器110的输出端输出放大器输出值VOTA。
此外，如图2所示，在部分实施例中，选择器130包含路径P1和路径P2。路径P1接收电压值VSS，路径P2由选择器130接收放大器输出值VOTA。选择器130输出选择器电压值VSEL。选择器130是由控制电压值VCON所控制。在部分实施例中，选择器130可以多工器实施。然而，本案的实施方式不以此为限制。
在部分实施例中，晶体管150为P型晶体管。晶体管150的第一端接收供应电压值VDD，晶体管150的第二端输出输出电压值VOUT，晶体管150的控制端接收选择器电压值VSEL。需注意的是，在本案的实施方式中，P型晶体管是作为例示说明之用，其他晶体管，例如N型晶体管，均为本案的实施范围之内。
此外，在部分实施例中，低压降稳压器200还包含耦接于放大器110和晶体管150之间的电容C。在部分实施例中，低压降稳压器200还包含连接于晶体管150的第二端的电阻R1。在部分实施例中，低压降稳压器200还包含连接于放大器110的电流源CS。
请参阅图3。图3是依照本发明一些实施例所绘示的控制电路170的示意图。在部分实施例中，低压降稳压器200还包含控制电路170。控制电路170耦接于选择器130，且控制电路170系用以输出控制电压值VCON至选择器130。
在部分实施例中，当供应电压值VDD低于供应电压阈值时，控制电路170输出包含第一数值的控制电压值VCON至选择器130，以使选择器130选择路径P1。另一方面，当供应电压值VDD高于供应电压阈值，控制电路170输出包含第二数值的控制电压值VCON至选择器130，以使选择器130选择路径P2。
如图3所绘示，在部分实施例中，控制电路170包含比较器175、电阻R2以及电阻R3。比较器175的第一输入端接收供应电压值VDD的电压分压值VDIV。比较器175的第二输入端接收内部参考电压值VDIVR。
在部分实施例中，当电压分压值VDIV低于内部参考电压值VDIVR，比较器175输出值为1的控制电压值VCON，如图2所绘示的选择器130的路径P1被导通。另一方面，当电压分压值VDIV高于内部参考电压值VDIVR时，比较器175输出值为0的控制电压值VCON，如图2所绘示的选择器130的路径P2被导通。
请再次参阅图2。在部分实施例中，当供应电压值VDD低于供应电压阈值时或当供应电压值VDD接近目标输出电压值VOUT时，如图3所绘示的控制电路170输出包含值为1的控制电压值VCON，且选择器130的路径P1被导通。当选择器130的路径P1被导通时，包含电压值VSS的选择器电压值VSEL被传送至晶体管150的控制端。在部分实施例中，电压值VSS为0，晶体管150完全导通，以使输出电压值VOUT相等于供应电压值VDD。
另一方面，在部分实施例中，当供应电压值VDD高于供应电压阈值时，图3所绘示的控制电路170输出值为0的控制电压值VCON，选择器130的路径P2被导通。当选择器130的路径P2被导通时，相等于放大器110的放大器输出值VOTA的选择器电压值VSEL被传送至晶体管150的控制端。
在部分实施例中，当输出电压值VOUT低于输出电压阈值VOUTR时，由放大器110输入至选择器130的放大器输出值VOTA降低，接着输出电压值VOUT上升。另一方面，当输出电压值VOUT高于输出电压阈值VOUTR时，由放大器110输入至选择器130的放大器输出值VOTA升高，接着，输出电压值VOUT降低。
在部分实施例中，晶体管150的导通程度与放大器输出值VOTA成反比例，以达成上述的技术特征。详细而言，当放大器输出值VOTA降低时，晶体管150的导通程度较高。另一方面，当放大器输出值VOTA升高时，晶体管150的导通程度较低。
请参阅图4。图4是依照本发明一些实施例所绘示的一控制方法400的流程图。须注意的是，控制方法400可以应用于具有与图1所示的低压降压器100和低压降压器200相同或相似结构的电性设备。为了简化以下的描述，将以图1所示的实施例为例来描述根据本发明的一些实施方式的控制方法400。然而，本发明不限于应用于第如图1和图2所示的低压降压器100，控制方法400包括步骤S410至S450。
在步骤S410中，当供应电压值低于供应电压阈值时，选择器的第一路径被选择。在部分实施例中，步骤S410可由如图2所绘示的选择器130所实施。举例而言，当供应电压值VDD低于供应电压阈值时，选择器130的路径P1被选择。
在步骤S430中，第一选择器电压值经由第一路径被传送至晶体管。在部分实施例中，步骤S430可由如图2所绘示的选择器130所实施。举例而言，在部分实施例中，当如图2所绘示路径P1被选择，包含电压值VSS的选择器电压值VSEL经由路径P1被传送至晶体管150。
在步骤S450中，晶体管完全导通，以使晶体管的输出电压值相等于供应电压值。在部分实施例中，步骤S450可由如图2所绘示的晶体管150所实施。举例而言，当传送至晶体管150的控制端的电压值VSS为0时，晶体管150完全导通，且晶体管VOUT的输出电压值VOUT相等于供应电压值VDD。
综上所述，本案的实施例通过提供一种低压降稳压器及其控制方法，通过使用选择器以控制输入到通路晶体管(例如晶体管150)的栅极的电压值，在供应电压值接近目标低压降稳压器的输出电压值时，保持低压降稳压器的输出电压值。此外，当低压降稳压器的负载条件很重时，通路晶体管还能够提供误差很小的输出电压值。
另外，上述例示包含依序的示范步骤，但这些步骤不必依所显示的顺序被执行。以不同顺序执行这些步骤皆在本发明内容的考量范围内。在本发明内容的实施例的精神与范围内，可视情况增加、取代、变更顺序及/或省略这些步骤。
虽然本发明已以实施方式公开如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视权利要求所界定的为准。

Claims (14)

1.一种低压降稳压器，其特征在于，包含：
放大器；
晶体管，耦接于所述放大器；以及
选择器，耦接于所述放大器以及所述晶体管，其中当所述晶体管的供应电压值低于供应电压阈值时，所述选择器的第一路径被选择，且第一选择器电压值由所述选择器传送至所述晶体管以完全导通所述晶体管，且所述晶体管的输出电压值相等于所述供应电压值。
2.如权利要求1所述的低压降稳压器，其特征在于，还包含：
控制电路，耦接于所述选择器；
其中当所述供应电压值低于所述供应电压阈值时，所述控制电路输出第一控制电压值至所述选择器，以使所述选择器选择所述第一路径。
3.如权利要求2所述的低压降稳压器，其特征在于，所述控制电路还包含：
比较器，其中所述比较器的第一输入端接收所述供应电压值的电压分压值，且所述比较器的第二输入端接收一内部参考电压值；
其中当所述电压分压值低于所述内部参考电压值时，所述比较器输出所述第一控制电压值。
4.如权利要求1所述的低压降稳压器，其特征在于，当所述晶体管的所述供应电压值高于所述供应电压阈值时，所述选择器的第二路径被选择，且第二选择器电压值由所述选择器传送至所述晶体管。
5.如权利要求4所述的低压降稳压器，其特征在于，当所述输出电压值低于输出电压阈值时，由所述放大器输入至所述选择器的放大器输出值降低，其中当所述输出电压值高于所述输出电压阈值时，由所述放大器输入至所述选择器的所述放大器输出值升高。
6.如权利要求5所述的低压降稳压器，其特征在于，所述放大器的第一输入端接收所述输出电压阈值，所述放大器的第二输入端接收所述输出电压值，且所述放大器的输出端输出所述放大器输出值。
7.如权利要求1所述的低压降稳压器，其特征在于，所述晶体管为P型晶体管，且所述第一选择器电压值为0。
8.一种控制方法，适用于一低压降稳压器，其特征在于，所述控制方法包含：
当供应电压值低于供应电压阈值时，选择选择器的第一路径；
经由所述第一路径传送第一选择器电压值至晶体管；以及
完全导通所述晶体管，以使所述晶体管的输出电压值相等于所述供应电压值。
9.如权利要求8所述的控制方法，其特征在于，还包含：
由所述控制电路输出第一控制电压值至所述选择器，以使所述第一路径被选择。
10.如权利要求9所述的控制方法，其特征在于，还包含：
当所述供应电压值的电压分压值低于内部参考电压值时，输出所述第一控制电压值。
11.如权利要求8所述的控制方法，其特征在于，还包含：
当所述供应电压值高于所述供应电压阈值时，选择所述选择器的第二路径；以及
传送第二选择器电压值至所述晶体管以调节所述输出电压值。
12.如权利要求11所述的控制方法，其特征在于，还包含：
当所述输出电压值低于输出电压阈值时，降低输入至所述选择器的所述第二路径的放大器输出值；以及
当所述输出电压值高于一输出电压阈值时，升高输入至所述选择器的所述第二路径的所述放大器输出值。
13.如权利要求12所述的控制方法，其特征在于，所述晶体管的导通程度反比例于所述放大器输出值。
14.如权利要求8所述的控制方法，其特征在于，所述晶体管为P型晶体管，且所述第一选择器电压值为0。
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