CN114089799B - 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、第一晶体管、第二晶体管以及交换器。第二晶体管耦接于放大器以及第一晶体管。交换器耦接于第一晶体管，其中当低压降稳压器的供电电压值低于供电电压阈值，交换器的第一路径被选择且第一交换器电压值被传送至第一晶体管以完全导通第一晶体管，且低压降稳压器的输出电压值相等于供电电压值，其中当供电电压值不低于供电电压阈值，交换器的第二路径被选择且第二交换器电压值被传送至第一晶体管以关闭第一晶体管，且输出电压值是由第二晶体管以及放大器所调整。本发明在供电电压值接近目标低压降稳压器输出电压值时维持低压降稳压器输出电压值。

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，特别关于一种用以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
低压降稳压器的通用供电电压值为1.2V。但是，当供电电压值变得低于默认值时，会引起较大的低压降稳压器输出电压值误差并提供较小的驱动电流。当电源电压值接近目标低压降稳压器输出电压值时，例如，当电源电压值与目标低压降稳压器输出电压值之间存在差异较小时，先前的设计很难维持目标低压降稳压器的输出电压值。
在一些设计中，通过类比交换器的实施，以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，并且通过控制通路晶体管的电导率来调节输出电压值。然而，在先前的设计中，当存在类比交换器的控制信号上有一个转换时，会造成低压降稳压器的大输出压降，并且当造成低压降稳压器的大输出压降时，需要很长的响应时间才能达到目标输出电压。
发明内容
本发明的目的在于提供一种低压降稳压器，其在供电电压值接近目标低压降稳压器输出电压值时维持低压降稳压器输出电压值。
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、第一晶体管、第二晶体管以及交换器。第二晶体管耦接于放大器以及第一晶体管。交换器耦接于第一晶体管，其中当低压降稳压器的供电电压值低于供电电压阈值，交换器的第一路径被选择且第一交换器电压值被传送至第一晶体管以完全导通第一晶体管，且低压降稳压器的输出电压值相等于供电电压值，其中当供电电压值不低于供电电压阈值，交换器的第二路径被选择且第二交换器电压值被传送至第一晶体管以关闭第一晶体管，且输出电压值由第二晶体管以及放大器所调整。
在部分实施例中，其中第一交换器电压值为0，且第二交换器电压值为供电电压值。
在部分实施例中，其中第一晶体管以及第二晶体管为PMOS晶体管。
在部分实施例中，其中当输出电压值低于一输出电压阈值，输入至第二晶体管的一放大器输出值降低，其中当输出电压值不低于输出电压阈值，输入至第二晶体管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，且放大器的输出端输出放大器输出值。
在部分实施例中，其中当输入至第二晶体管的放大器输出值降低，输出电压值升高，且当输入至第二晶体管的放大器输出值升高，输出电压值降低。
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。此控制方法包含以下步骤：当供电电压值低于供电电压阈值时，传送第一交换器电压值至第一晶体管以完全导通第一晶体管，以使输出电压值相等于供电电压值；以及当供电电压值不低于供电电压阈值时，传送第二交换器电压值至第一晶体管以关闭第一晶体管，以使输出电压值被第二晶体管以及放大器调整。
在部分实施例中，其中第一交换器电压值为0且第二交换器电压值为供电电压值。
在部分实施例中，还包含：选择交换器的第一路径以传送第一交换器电压值至第一晶体管；以及选择交换器的第二路径以传送第二交换器电压值至第一晶体管。
在部分实施例中，其中由第二晶体管以及放大器调整输出电压值还包含：当输出电压值低于输出电压阈值时，降低输入至第二晶体管的放大器输出值；以及当输出电压值不低于输出电压阈值时，升高输入至第二晶体管的放大器输出值。
在部分实施例中，其中第一晶体管的导通程度是反比例于放大器输出值。
在部分实施例中，还包含：由放大器的第一端接收输出电压阈值；由放大器的第二端接收输出电压值；以及依据输出电压值以及输出电压阈值输出放大器输出值。
在部分实施例中，还包含：当放大器输出值降低时升高输出电压值；以及当放大器输出值升高时降低输出电压值。
与现有技术相比，本发明的低压降稳压器及其控制方法，可以在供电电压值接近目标低压降稳压器输出电压值时维持低压降稳压器输出电压值。且在路径改变期间可能不会引起输出电压值VOUT的大幅下降。
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种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种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种控制电路的示意图；以及
图4是依照本发明一些实施例所绘示的一种控制方法的流程图。
主要附图标记说明：
100-低压降稳压器；110-放大器；130A,130B-晶体管；150-交换器；VSS-电压值；VDD-电压值；VOUT-输出电压值；VOUTR-输出电压阈值；P0,P1-路径；VSEL-交换器电压值；200-低压降稳压器；VAO-放大器输出值；C-电容；CS-电流源；R1,R2,R3-电阻；175-比较器；VCON-控制电压值；VDIV-电压分压值；VDIVR-内部参考电压值；400-控制方法；S410,S430-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种低压降稳压器(LDO)100的示意图低压降稳压器100包含放大器110、交换器150、晶体管130A以及晶体管130B。在连接关系上，放大器110耦接于晶体管130B，且晶体管130A耦接于晶体管130B以及交换器150。如图1所绘示的低压降稳压器100是作为例示说明之用，本案的实施方式不以此为限制。
在部分实施例中，当晶体管130A和130B的供电电压值VDD低于供电电压阈值时，交换器150的路径P1被选择，且包含电压值VSS的交换器电压值VSEL经由路径P1被传送至晶体管130A。在部分实施例中，当晶体管130A为P型晶体管且电压值VSS为0，晶体管130A被完全导通，且输出电压值VOUT相等于供电电压值VDD。
另一方面，在部分实施例中，当晶体管130A和130B的供电电压值VDD不低于供电电压阈值时，交换器150的路径P0被选择，且包含供电电压值VDD的交换器电压值VSEL经由路径P0被传送至晶体管130A。在部分实施例中，当晶体管130A为P型晶体管，晶体管130A被关闭，且输出电压值VOUT是由放大器110以及晶体管130B调整。
请参阅图2。图2是依照本发明一些实施例所绘示的一种低压降稳压器200的示意图。
如图2所绘示，在部分实施例中，交换器150包含路径P1以及路径P0。路径P1接收电压值VSS，且路径P0接收供电电压值VDD。交换器150输出交换器电压值VSEL。交换器150由控制电压值VCON控制。在部分实施例中，交换器150可实施为类比多工器。然而，本发明的实施方式不以此为限制。
如图2所绘示，在部分实施例中，晶体管130A为P型晶体管。需注意的是，在本发明的实施例中，P型晶体管仅为例示说明之用，其他晶体管，例如N型晶体管，均在本公开的范围内。
晶体管130A的第一端接收供电电压值VDD，晶体管130A的第二端输出输出电压值VOUT，且晶体管130A的控制端接收交换器电压值VSEL。
当包含电压值VSS的交换器电压值VSEL被输入至晶体管130A的控制端且电压值VSS为0时，晶体管130A完全导通，且输出电压值VOUT相等于供电电压值VDD。另一方面，当包含供电电压值VDD的交换器电压值VSEL被传送至晶体管130A时，晶体管130A关闭，且输出电压值VOUT由放大器110以及晶体管130B所调整。
请参阅图3。图3是依照本发明一些实施例所绘示的一种控制电路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耦接于交换器150，且控制电路170用以输出控制电压值VCON至交换器150。
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电电压值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所绘示的交换器150的路径P1被导通。另一方面，当电压分压值VDIV不低于内部参考电压值VDIVR时，比较器175输出值为0的控制电压值VCON，且如图2所绘示的交换器150的路径P0被导通。
请再次参阅图2。在部分实施例中，当供电电压值VDD低于供电电压阈值时，如图3所绘示的控制电路170输出值为1的控制电压值VCON，且交换器150的路径P1被导通，交换器150的路径P0不导通。另一方面，当供电电压值VDD不低于供电电压阈值时，控制电路170输出值为0的控制电压值VCON，且交换器150的路径P0被导通，而交换器150的路径P1不被导通。
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VOUT，放大器110的输出端输出放大器输出值VAO。
在部分实施例中，晶体管130B为P型晶体管。需注意的是，本发明的实施例中，P型晶体管仅为例示说明之用，其他的晶体管，例如N型晶体管，均在本公开的范围内。
晶体管130B的第一端接收供电电压值VDD，晶体管130B的第二端输出输出电压值VOUT，且晶体管130B的控制端接收放大器输出值VAO。
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输入至晶体管130B的放大器输出值VAO降低，接着输出电压值VOUT升高。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输入至晶体管130B的放大器输出值VAO升高，接着输出电压值VOUT降低。
在部分实施例中，晶体管130B的导通程度是反比例于放大器输出值VAO，以达到上述的特征。详细而言，当放大器输出值VAO降低，晶体管130B的导通程度较高。另一方面，当放大器输出值VAO升高，晶体管130B的导通程度较低。
此外，在部分实施例中，低压降稳压器200还包含连接于放大器110以及晶体管130B的间的电容C。在部分实施例中，低压降稳压器200还包含连接于晶体管130B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4。图4是依照本发明一些实施例所绘示的一种控制方法400的流程图。需注意的是，控制方法400可以应用于具有与图1所示的低压降稳压器100和低压降稳压器200相同或结构相似的电器装置。为了简化以下的描述，以图1所示的实施例为例，对本发明实施例中的控制方法400进行描述。然而，本案的实施方式不以上述图1和图2为限制。如图4所示，控制方法400包含步骤S410以及S430。
于步骤S410中，当供电电压值低于供电电压阈值时，传送第一交换器电压值至第一晶体管以完全导通第一晶体管，以使输出电压值相等于供电电压值。在部分实施例中，步骤S410可由如图2所示的交换器150执行。
举例而言，请一并参阅图1。当晶体管130A和130B的供电电压值VDD低于供电电压阈值，交换器150的路径P1被选择，包含电压值VSS的交换器电压值VSEL经由路径P1被传送至晶体管130A。在部分实施例中，当晶体管130A为P型晶体管且电压值VSS为0，晶体管130A完全导通，且输出电压值VOUT相等于供电电压值VDD。
于步骤S430中，当供电电压值不低于供电电压阈值时，传送第二交换器电压值至第一晶体管以关闭第一晶体管，以使输出电压值由第二晶体管以及放大器调整。在部分实施例中，步骤S430可由如图2所绘示的交换器150执行。
举例而言，请一并参阅图1。当晶体管130A和130B的供电电压值VDD不低于供电电压阈值时，交换器150的路径P0被选择，且包含供电电压值VDD的交换器电压值VSEL经由路径P0被传送至晶体管130A。在部分实施例中，当晶体管130A为P型晶体管，晶体管130A被关闭，且输出电压值VOUT由放大器110以及晶体管130B调整。
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，以便在供电电压值接近目标低压降稳压器输出电压值时维持低压降稳压器输出电压值。通过使用交换器以控制输入至低压降稳压器的通路晶体管的栅极端的电压值，例如图1中的晶体管130A，通路晶体管130A可被完全导通，且当供电电压值VDD接近目标输出电压值时，输出电压值VOUT相等于供电电压值VDD。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VOUT。此外，当交换器150的控制电压值VCON改变且所选择的路径由路径P1改变为路径P0时，通路晶体管130A被关闭且输出电压值VOUT由放大器110以及通路晶体管130B调节，因此，在路径改变期间可能不会引起输出电压值VOUT的大幅下降。
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，任何所属领域的技术人员，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 (13)

1.一种低压降稳压器，其特征在于，包含：
放大器；
第一晶体管；
第二晶体管，耦接于所述放大器以及所述第一晶体管；以及
交换器，耦接于所述第一晶体管，其中当所述低压降稳压器的供电电压值低于供电电压阈值，所述交换器的第一路径被选择且第一交换器电压值被传送至所述第一晶体管以完全导通所述第一晶体管，且所述低压降稳压器的输出电压值相等于所述供电电压值，其中当所述供电电压值不低于所述供电电压阈值，所述交换器的第二路径被选择且第二交换器电压值被传送至所述第一晶体管以关闭所述第一晶体管，且所述输出电压值是由所述第二晶体管以及所述放大器所调整。
2.如权利要求1所述的低压降稳压器，其特征在于，所述第一交换器电压值为0，且所述第二交换器电压值为所述供电电压值。
3.如权利要求1所述的低压降稳压器，其特征在于，所述第一晶体管以及所述第二晶体管为PMOS晶体管。
4.如权利要求1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，输入至所述第二晶体管的放大器输出值降低，其中当所述输出电压值不低于所述输出电压阈值，输入至所述第二晶体管的所述放大器输出值升高。
5.如权利要求4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，所述放大器的一第二输入端接收所述输出电压值，且所述放大器的一输出端输出所述放大器输出值。
6.如权利要求4所述的低压降稳压器，其特征在于，当输入至所述第二晶体管的所述放大器输出值降低，所述输出电压值升高，且当输入至所述第二晶体管的所述放大器输出值升高，所述输出电压值降低。
7.一种控制方法，适用于权利要求1所述的低压降稳压器，其特征在于，所述控制方法包含：
当供电电压值低于供电电压阈值时，传送第一交换器电压值至第一晶体管以完全导通所述第一晶体管，以使输出电压值相等于所述供电电压值；以及
当所述供电电压值不低于所述供电电压阈值时，传送第二交换器电压值至所述第一晶体管以关闭所述第一晶体管，以使所述输出电压值由第二晶体管以及放大器调整。
8.如权利要求7所述的控制方法，其特征在于，所述第一交换器电压值为0且所述第二交换器电压值为所述供电电压值。
9.如权利要求7所述的控制方法，其特征在于，还包含：
选择交换器的第一路径以传送所述第一交换器电压值至所述第一晶体管；以及
选择所述交换器的第二路径以传送所述第二交换器电压值至所述第一晶体管。
10.如权利要求7所述的控制方法，其特征在于，由所述第二晶体管以及所述放大器调整所述输出电压值还包含：
当所述输出电压值低于输出电压阈值时，降低输入至所述第二晶体管的放大器输出值；以及
当所述输出电压值不低于输出电压阈值时，升高输入至所述第二晶体管的所述放大器输出值。
11.如权利要求10所述的控制方法，其特征在于，所述第二晶体管的导通程度是反比例于所述放大器输出值。
12.如权利要求10所述的控制方法，其特征在于，还包含：
由所述放大器的第一端接收所述输出电压阈值；
由所述放大器的第二端接收所述输出电压值；以及
依据所述输出电压值以及所述输出电压阈值输出所述放大器输出值。
13.如权利要求12所述的控制方法，其特征在于，还包含：
当所述放大器输出值降低时升高所述输出电压值；以及
当所述放大器输出值升高时降低所述输出电压值。
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