CN206075185U - 稳压器 - Google Patents
稳压器 Download PDFInfo
- Publication number
- CN206075185U CN206075185U CN201620998247.1U CN201620998247U CN206075185U CN 206075185 U CN206075185 U CN 206075185U CN 201620998247 U CN201620998247 U CN 201620998247U CN 206075185 U CN206075185 U CN 206075185U
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- feedback
- transistor
- coupled
- voltage
- circuit
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 230000001052 transient effect Effects 0.000 claims abstract description 165
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 claims abstract description 10
- 230000004044 response Effects 0.000 claims description 46
- 230000008878 coupling Effects 0.000 claims description 6
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 claims description 6
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 claims description 6
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 description 100
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 25
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 22
- 230000008859 change Effects 0.000 description 21
- 238000000034 method Methods 0.000 description 17
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 15
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 13
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 12
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 12
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 8
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 8
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 7
- CRDZYJSQHCXHEG-SFVBTVKNSA-N protectin D1 Chemical compound CC\C=C/C[C@H](O)\C=C/C=C/C=C/[C@H](O)C\C=C/C\C=C/CCC(O)=O CRDZYJSQHCXHEG-SFVBTVKNSA-N 0.000 description 6
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 4
- 241000208340 Araliaceae Species 0.000 description 3
- 235000005035 Panax pseudoginseng ssp. pseudoginseng Nutrition 0.000 description 3
- 235000003140 Panax quinquefolius Nutrition 0.000 description 3
- 235000008434 ginseng Nutrition 0.000 description 3
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 3
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 3
- 102100039435 C-X-C motif chemokine 17 Human genes 0.000 description 2
- 101000889048 Homo sapiens C-X-C motif chemokine 17 Proteins 0.000 description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 2
- 238000013507 mapping Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000003071 parasitic effect Effects 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 2
- 241000196324 Embryophyta Species 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 230000005669 field effect Effects 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 239000000411 inducer Substances 0.000 description 1
- 238000001802 infusion Methods 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 230000010349 pulsation Effects 0.000 description 1
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 1
- 239000011800 void material Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05F—SYSTEMS FOR REGULATING ELECTRIC OR MAGNETIC VARIABLES
- G05F3/00—Non-retroactive systems for regulating electric variables by using an uncontrolled element, or an uncontrolled combination of elements, such element or such combination having self-regulating properties
- G05F3/02—Regulating voltage or current
- G05F3/08—Regulating voltage or current wherein the variable is dc
- G05F3/10—Regulating voltage or current wherein the variable is dc using uncontrolled devices with non-linear characteristics
- G05F3/16—Regulating voltage or current wherein the variable is dc using uncontrolled devices with non-linear characteristics being semiconductor devices
- G05F3/20—Regulating voltage or current wherein the variable is dc using uncontrolled devices with non-linear characteristics being semiconductor devices using diode- transistor combinations
- G05F3/26—Current mirrors
- G05F3/267—Current mirrors using both bipolar and field-effect technology
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Automation & Control Theory (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Nonlinear Science (AREA)
- Continuous-Control Power Sources That Use Transistors (AREA)
Abstract
本申请涉及稳压器。根据实施例，稳压器(100)包括线性稳压器(LVR)(102)和瞬态反馈电路(104)。该LVR(102)包括主反馈回路、被配置成用于接收输入电压(VIN)的输入端子以及被配置成用于输出稳压电压(VREF)的输出端子。该瞬态反馈电路(104)耦接于该输出端子和该主反馈回路，并且被配置成用于当流过该输出端子的电流增大时向所述主反馈回路提供具有第一极性的第一电流。由此提供一种改进的稳压器。
Description
技术领域
本实用新型总体上涉及电子电路，并且在具体的实施例中涉及一种用于线性稳压器(LVR)的系统。
背景技术
在电子领域中，线性稳压器(linear regulator)或线性稳压器(linear voltageregulator，LVR)是一种用于维持节点(如用于为负载供电的输出节点)处的电压的系统。线性稳压器的两种普通的配置包括串联稳压器，其中，稳压器件与稳压负载以及分路稳压器串联地定位，其中，稳压器件与稳压负载并联地定位。线性稳压器的简单示例仅包括齐纳二极管和串联电阻。线性稳压器的更复杂示例包括用于实现电压参考、误差放大和功率传输元件的多个分开的级。
在稍微更详细的示例中，在线性稳压器中使用晶体管以建立稳压输出电压。将输出电压与参考电压进行比较以产生用于晶体管的控制信号，该控制信号调整通过晶体管供应的电流。这种线性稳压器不需要会相对昂贵且体积较大磁性器件(如电感器或互感器)。在许多线性稳压器中使用的基础部件包括容易使用用于集成电路的微制造技术来制造的晶体管、二极管和电阻器。
因为线性稳压器通常使用可变电压降进行操作以调节在输出节点处的电压，所以通常要求向线性稳压器的输入端提供的电源电压至少比在稳压输出节点处的期望输出电压高某个最小量。在期望输出电压或目标输出电压之上此最小电压经常被称为压差电压。因此，最小电源电压等于目标调节电压加上压差电压。例如，具有低压差电压的线性稳压器经常被称为低压差稳压器(LDO)。
因此，存在许多类型的线性稳压器用于在存在变载状况的情况下提供稳压电源电压。这些线性稳压器可以用片上方式实现；然而，由于片上环境的稳定性和瞬态响应要求，片外电容器经常被实现为稳压器的一部分。片外电容器提高了制造成本和空间利用率，并且还防止系统的完全片上实现方式。片外电容器经常具有在500纳法(nF)至10微法(μF)或更高范围内的电容值。
实用新型内容
本申请的目的在于提供一种改进的稳压器。
根据本申请的一个方面，提供一种稳压器，包括：线性稳压器(LVR)，所述线性稳压器包括：主反馈回路，输入端子，所述输入端子被配置成用于接收输入电压，以及输出端子，所述输出端子被配置成用于输出稳压电压；以及瞬态反馈电路，所述瞬态反馈电路耦接于所述输出端子和所述主反馈回路，其中，所述瞬态反馈电路被配置成用于当流过所述输出端子的电流增大时向所述主反馈回路提供具有第一极性的第一电流。
在一个实施例中，稳压器进一步包括电流减法器电路，所述电流减法器电路耦接于所述主反馈回路并且被配置成用于当流过所述输出端子的电流增大时向所述主反馈回路中的参考节点提供具有第二极性的第二电流，其中，所述第二极性与所述第一极性相反。
在一个实施例中，所述电流减法器电路包括：电流镜，所述电流镜具有第一分支和第二分支，所述第一分支耦接于所述参考节点；以及控制晶体管，所述控制晶体管耦接于所述第二分支，其中，所述控制晶体管的控制端子耦接于所述主反馈回路的控制节点。
在一个实施例中，所述瞬态反馈电路具有比所述主反馈回路更快的响应时间。
在一个实施例中，所述瞬态反馈电路包括耦接于所述输出端子的第一反馈电容器以及耦接于所述输出端子的第二反馈电容器。
在一个实施例中，所述第一反馈电容器和所述第二反馈电容器各自具有小于或等于5微微法(pF)的电容值。
在一个实施例中，所述瞬态反馈电路包括：第一反馈晶体管，所述第一反馈晶体管耦接在高压电源线与反馈节点之间，其中，所述反馈节点耦接于所述主反馈回路；第二反馈晶体管，所述第二反馈晶体管耦接在低压电源线与所述反馈节点之间；偏置电路，所述偏置电路耦接于所述第一反馈晶体管和所述第二反馈晶体管；以及电容差分器电路，所述电容差分器电路耦接于所述输出端子并且耦接于所述第一反馈晶体管的控制端子和所述第二反馈晶体管的控制端子。
在一个实施例中，所述瞬态反馈电路包括：第一反馈晶体管，所述第一反馈晶体管耦接于所述主反馈回路；第二反馈晶体管，所述第二反馈晶体管耦接于所述第一反馈晶体管和低压电源线；第一偏置电路，所述第一偏置电路耦接于所述第一反馈晶体管和所述第二反馈晶体管；以及第一反馈电容器，所述第一反馈电容器耦接于所述输出端子并且耦接于所述第二反馈晶体管的控制端子。
在一个实施例中，所述瞬态反馈电路包括：第三反馈晶体管，所述第三反馈晶体管耦接于所述主反馈回路；第四反馈晶体管，所述第四反馈晶体管耦接于所述第三反馈晶体管和低压电源线；第二偏置电路，所述第二偏置电路耦接于所述第三反馈晶体管和所述第四反馈晶体管；以及第二反馈电容器，所述第二反馈电容器耦接于所述输出端子并且耦接于在所述第三反馈晶体管与所述第四反馈晶体管之间的中间节点。
在一个实施例中，所述主反馈回路包括：电流镜，所述电流镜具有第一分支和第二分支，其中，所述第二分支耦接于反馈节点；输出晶体管，所述输出晶体管耦接于所述第一分支并且耦接于所述输出端子；以及输出反馈晶体管，所述输出反馈晶体管耦接于所述反馈节点，其中，所述反馈节点耦接于所述输出反馈晶体管的导电端子、所述输出反馈晶体管的控制端子以及所述输出晶体管的控制端子。
在一个实施例中，所述主反馈回路包括正电流反馈回路。
在一个实施例中，没有片外电容器耦接于所述输出端子。
根据本申请的另一方面，提供一种稳压器，包括：线性稳压器(LVR)，所述线性稳压器包括：主反馈回路，输入端子，所述输入端子被配置成用于接收输入电压，以及输出端子，所述输出端子被配置成用于输出稳压电压；以及电流减法器电路，所述电流减法器电路耦接于所述主反馈回路并且被配置成用于当流过所述输出端子的电流增大时向在所述主反馈回路中的参考节点提供具有第一极性的第一电流。
在一个实施例中，稳压器进一步包括瞬态反馈电路，所述瞬态反馈电路耦接于所述输出端子和所述主反馈回路，其中，所述瞬态反馈电路被配置成用于当流过所述输出端子的电流增大时向所述主反馈回路提供具有第二极性的第二电流，并且其中，所述第二极性与所述第一极性相反。
在一个实施例中，所述电流减法器电路包括：电流镜，所述电流镜具有第一分支和第二分支，所述第一分支耦接于所述参考节点；以及控制晶体管，所述控制晶体管耦接于所述第二分支，其中，所述控制晶体管的控制端子耦接于所述主反馈回路的控制节点。
在一个实施例中，所述主反馈回路包括：电流镜，所述电流镜具有第一分支和第二分支，其中，所述第二分支耦接于反馈节点；输出晶体管，所述输出晶体管耦接于所述第一分支并且耦接于所述输出端子；以及输出反馈晶体管，所述输出反馈晶体管耦接于所述反馈节点，其中，所述反馈节点耦接于所述输出反馈晶体管的导电端子、所述输出反馈晶体管的控制端子以及所述输出晶体管的控制端子。
在一个实施例中，所述主反馈回路包括正电流反馈回路。
在一个实施例中，没有片外电容器耦接于所述输出端子。
根据本申请的方案，可以提供一种改进的稳压器。
附图说明
现在参考下面的说明并结合附图，以更完整地理解本实用新型及其优点，其中：
图1展示了实施例线性稳压器的系统框图；
图2展示了实施例线性稳压器的功能框图；
图3展示了实施例线性稳压器的示意图；
图4展示了另一个实施例线性稳压器的示意图；
图5展示了另外的实施例线性稳压器的示意图；
图6A和图6B展示了瞬态响应曲线的波形图；
图7A和图7B展示了附加的瞬态响应曲线的波形图；并且
图8A和图8B展示了生成稳压输出电压的实施例方法的框图。
除非另外指出，在不同图中相应的数字和符号通常指代相应的部分。附图被绘制为清楚地展示实施例的相关方面而不一定按比例绘制。
具体实施方式
下面详细讨论各实施例的制造和使用。然而，应理解的是，在此所描述的各实施例可应用于各种各样的具体环境中。所讨论的具体的实施例仅说明用于制造且使用各实施例的具体方式，并且不应被解释在受限的范围中。
关于在具体环境中的各实施例(即，稳压器，并且更具体地，线性稳压器(LVR))进行描述。在此所描述的各实施例中的一些实施例包括稳压器，该稳压器包括正反馈回路、瞬态增强电路、电流减法器、或这些元件的组合。具体的实施例包括具有改进的稳定性和瞬态响应特性的稳压器，该稳压器被实现为没有片外输出电容器的片上集成电路。在其他实施例中，各个方面还可以应用于涉及根据如现有技术中已知的任何方式的任何类型的电子电路的其他应用。
在集成电路(IC)上实现的线性稳压器通常要求例如在微法量级上的电容器连接至在集成电路外部的稳压输出节点上，即，片外电容器。此片外电容器有必要维持稳压输出电压的稳定性，并且改进片上稳压器的瞬态性能。片外电容器的要求可以添加至稳压器的成本中并且防止完全集成的实现方式或片上实现方式。省略片外电容器的设计和技术可能要求输出电容非常小(例如，几百微微法)，这可能在某些情况下导致较差的瞬态性能。
根据各实施例，将稳压器集成在没有片外电容器的芯片上。在这种实施例中，提供主反馈回路用于调节在被配置成用于耦接至负载的输出节点处的输出电压。主反馈回路由瞬态增强电路供电，该瞬态增强电路具有比主反馈回路更快的瞬态响应时间，并且提高了稳压器的瞬态响应时间。此外，电流减法器替代瞬态增强电路地或与其组合地耦接至主反馈回路，以便通过吸收响应于变载状况生成的过剩电流改善来稳压器的稳定性。
在各实施例中，主反馈回路是正反馈回路。在辛格(Singh)等人于2013年6月27日提交的题为“稳压器(Voltage Regulator)”的美国专利申请号13/929,549中描述了与这种正反馈回路的实现方式有关的示例和细节，尤其参照了没有外部的片外电容器的稳压器，该专利申请以其全文通过引用结合在此。
在此所描述的各实施例包括在芯片上实现的没有片外电容器的稳压器，该稳压器展现了改善的瞬态响应特性和改善的稳定性。
图1展示了包括正反馈LVR 102、瞬态反馈电路104和电流减法器106的实施例线性稳压器(LVR)100的系统框图。根据各实施例，正反馈LVR 102接收输入电压VIN和参考电压VREF并生成稳压输出电压VOUT。基于稳压输出电压VOUT的变化，正反馈LVR 102调整在正电流反馈回路内的电流，以便控制输出器件供应更多或更少的电流并且稳定稳压输出电压VOUT。输入电压VIN可以是被向下调节以产生稳定电压作为稳压输出电压VOUT的电源电压。参考电压VREF可以是用于生成稳压输出电压VOUT的目标电压。在各实施例中，正电流反馈回路基于参考电压VREF控制稳压输出电压VOUT。正电流反馈回路具有低于1的环路增益，以便确保操作过程中的稳定性。在替代实施例中，正反馈回路LVR 102可以利用另一种类型的反馈回路来实现，而非正电流反馈回路。
根据各实施例，正反馈LVR 102可能具有反馈回路延迟T回路。在这种实施例中，快速瞬态状况可以发生在耦接于LVR 100的负载中，这些快速瞬态状况在正反馈LVR 102能够作出响应之前显著地影响稳压输出电压VOUT。在各实施例中，瞬态反馈电路104监测稳压输出电压VOUT并且向正反馈LVR 102提供快速的响应。确切地，瞬态反馈电路104可以具有瞬态反馈延迟T瞬态反馈延迟，该瞬态反馈延迟小于(或远小于)反馈回路延迟T回路，即，T瞬态反馈延迟<T回路或T瞬态反馈延迟<<T回路。在这种实施例中，瞬态反馈电路104可以使正反馈LVR 102能够更快速地响应于快速瞬态状况并且改进针对稳压输出电压VOUT的输出电压调节。
在具体实施例中，瞬态反馈电路104包括耦接于在正反馈LVR102中的正电流反馈回路的电流注入器或者电流吸收器。在瞬态状况期间，电流注入器或电流吸收器分别迅速地将电流注入正电流反馈回路中或从正电流反馈回路中吸收电流。瞬态反馈电路104可以包括耦接于由稳压输出电压VOUT供电的输出节点的一个或多个差分器以便基于稳压输出电压VOUT控制电流注入器或电流吸收器。确切地，瞬态反馈电路104可以包括具有从1微微法(pF)变化到5微微法的电容的一个或多个电容差分器。
有可能的是，在正反馈LVR 102内的电流电平的变化(例如，如在正电流反馈回路内的变化)可能在稳压输出电压VOUT中产生误差。因此，各实施例包括被配置成用于稳定在正反馈LVR 102内流动的电流的电流减法器106。在具体实施例中，电流减法器106可以吸收流入参考节点中的电流以便稳定参考节点并降低参考节点的阻抗。在这种实施例中，在参考节点处的电压可以是基于参考电压VREF生成的。
根据各实施例，LVR 100包括瞬态反馈电路104以便提高瞬态响应时间并且还包括电流减法器106以便进一步改善稳压输出电压VOUT的稳定性。在这种实施例中，LVR 100形成为在单个微制造裸片上的(即，片上的)集成系统，并且不包括耦接于用稳压输出电压VOUT供电的输出节点的外部的(即，片外的)电容器。LVR 100可以包括集成在单个微制造裸片上的内部片上电容器。在其他替代实施例中，LVR 100可以包括瞬态反馈电路104或电流减法器106中的仅一者。
图2展示了包括以下各项的实施例线性稳压器(LVR)110的功能框图：正反馈回路112、传输元件114、电容差分器116、电流反馈电路118、电流减法器120、负载122、参考发生器124以及偏置电路126。根据各实施例，正反馈回路112耦接于传输元件114和具有稳压输出电压VOUT的输出节点。传输元件114连接在输入电压VIN与负载122之间，并且被控制用于基于负载122所汲取的电流调整电阻以便维持稳压输出电压VOUT作为负载122的稳定电源。在各实施例中，正反馈回路112控制传输元件114以便当由负载122汲取的电流增大或减小时分别供应更多的电流或供应更少的电流，以保持稳压输出电压VOUT稳定。具体地，正反馈回路112可以将更多的电流注入到传输元件114的控制端子中(例如，晶体管的栅极)，或者直接注入到耦接于负载122具有稳压输出电压VOUT的节点中。
在各实施例中，输入电压VIN被供应给传输元件114并且用于生成稳压输出电压VOUT。在这种实施例中，输入电压VIN是比稳压输出电压VOUT更高的电压。在具体实施例中，输入电压VIN是在稳压输出电压VOUT之上的压差电压VDO。例如，压差电压VDO可以根据用于实现传输元件114的部件的类型从约0.5伏特到3伏特。在具体实施例中，传输元件114是n型MOSFET。在替代实施例中，传输元件114可以采用各种配置被实现为其他类型的晶体管或可变电阻器件。
根据各实施例，正反馈回路112基于在由参考发生器124供电的虚拟参考节点VR处的电压生成稳压输出电压VOUT，该输出电压是基于参考电压VREF生成的。如在上文类似描述的，电流减法器120可以将更多或更少的电流从虚拟参考节点VR中移除，以便降低阻抗并稳定在虚拟参考节点VR处的电压变化，这进而稳定了稳压输出电压VOUT。
如在上文参照图1中的瞬态反馈电路104和正反馈LVR 102类似描述的，正反馈回路112可以具有反馈回路延迟T延迟。为了提高瞬态响应，电容差分器116和电流反馈电路118耦接在具有稳压输出电压VOUT的输出节点与正反馈回路112的输入节点之间。电容差分器116调整控制信号，该控制信号控制电流反馈电路118从正反馈回路112中的正电流反馈回路吸收电流或将电流提供至正反馈回路112中的正电流反馈回路中。在这种实施例中，如上文参照图1描述的，电容差分器116和电流反馈电路118具有瞬态反馈延迟T瞬态反馈延迟，该瞬态反馈延迟小于(或远小于)反馈回路延迟T回路，即，T瞬态反馈延迟<T回路或T瞬态反馈延迟<<T回路。在各实施例中，偏置电路126可以为电容差分器116和电流反馈电路118供应偏置信号。
根据各实施例，包括在LVR 110中的这些元件的部分或全部可以耦接于正电压电源线(如VDD)或者负电压电源线或低电压电源线(如GND或VSS)，如由虚线以及虚线正电源和负电源所示。在各实施例中，负载122可以是任何类型的负载。在具体实施例中，负载122是被配置成用于用由稳压输出电压VOUT供应的稳定电压操作的DC负载。在这种实施例中，负载122可以汲取可变电流负荷并且致使LVR 110调整所供应的电流并维持稳压输出电压VOUT。
根据各实施例，由稳压输出电压VOUT供电并且被配置成用于耦接至负载122的输出节点具有较小的电容。在具体实施例中，输出节点的总电容小于5μF。在更具体的实施例中，输出节点的总电容小于100pF。在具体的实施例中，电容差分器116的电容从1μF变化到5pF。在这种实施例中，LVR 100被实现为没有附接于输出节点的外部电容器或片外电容器的集成器件。在这种实施例中，负载122可以在片上或在片外实现。
图3展示了包括以下各项的实施例线性稳压器(LVR)130的示意图：传输晶体管NB、电流传送器132、电流减法器134、瞬态增强电路136和参考电路138。根据各实施例，电流传送器132作为耦接至输出节点140的正电流反馈回路操作，其供应稳压输出电压VOUT。传输晶体管NB的控制端子被调整以调节电阻并从输入电压VIN中生成稳压输出电压VOUT。传输晶体管NB是n型晶体管。在替代实施例中，传输晶体管NB可以是另一种类型的晶体管。在各实施例中，电流传送器132操作以将更多或更少的电流注入到传输晶体管NB的控制端子中，从而基于如由用稳压输出电压VOUT供电的负载通过输出节点140汲取电流升高或降低控制电压(即，栅极电压VG)。电流传送器132包括n型晶体管N1、p型晶体管P1、p型晶体管P2和n型晶体管N2。
根据各实施例，当从输出节点140流出如至负载的电流增大时，流过n型晶体管N1的电流也增大，而施加于传输晶体管NB的控制端子的栅极电压VG初始不变。由于晶体管之间的串联连接，n型晶体管N1中的电流增大也发生在p型晶体管P1中。p型晶体管P1与p型晶体管P2被连接为电流镜。因此，n型晶体管N1中的电流增大被传达或被映射到p型晶体管P2中，这导致在串联连接的n型晶体管N2中流过的电流也增大。由于n型晶体管N2的栅极与顶部导电端子之间的二极管类型连接，流过n型晶体管N2的电流的增大致使为n型晶体管N1和传输晶体管NB两者供电的栅极电压VG增大。因此，当流过输出节点140的电流增大时(如当针对用稳压输出电压VOUT供电的负载的负载电流增大时)，传输晶体管NB被控制用于增大施加于输出节点140的电流。如上所述增大流过传输晶体管NB的电流抵消响应于增大的负载电流在输出节点140处的可能的电压降并且帮助利用减小的变化维持稳压输出电压VOUT。
按照以上针对相反的极性描述的类似的方式，当从输出节点140流出的电流减小时，流过n型晶体管N1的电流也减小，而施加于传输晶体管NB的控制端子的栅极电压VG初始不变。由于晶体管之间的串联连接，n型晶体管N1中的电流减小也发生在p型晶体管P1中。n型晶体管N1中的电流减小通过p型晶体管P1被传达或被映射到p型晶体管P2中，这导致在n型晶体管N2中流过的电流也减小。由于n型晶体管N2的栅极与顶部导电端子之间的二极管类型连接，流过n型晶体管N2的电流的减小致使栅极电压VG降低。因此，当流过输出节点140的电流减小时(如当针对用稳压输出电压VOUT供电的负载的负载电流减小时)，传输晶体管NB被控制用于减小施加于输出节点140的电流。如上所述减小流过传输晶体管NB的电流抵消了响应于减小的负载电流在输出节点140处的可能的电压增大，并且帮助利用减小的变化维持稳压输出电压VOUT。
在各实施例中，电流传送器132操作作为正反馈回路。在具体实施例中，电流传送器132包括晶体管N1、P1、P2和N2，其大小为提供小于1的环路增益。
如在上文参照正反馈LVR 102和正反馈回路112类似描述的，电流传送器132可以操作作为具有反馈回路延迟T回路的电流反馈回路。在一些实施例中，增加LVR 130的瞬态响应速度可以是有利的。因此，瞬态增强电路136耦接于输出节点140并且耦接于在电流传送器132中具有栅极电压VG的反馈节点。在各实施例中，瞬态增强电路136从电流传送器132中吸收电流或将电流提供至电流传送器并且升高或降低栅极电压VG。在这种实施例中，如上文参照图1和图2描述的，瞬态增强电路具有瞬态反馈延迟T瞬态反馈延迟，该瞬态反馈延迟小于(或远小于)反馈回路延迟T回路，即，T瞬态反馈延迟<T回路或T瞬态反馈延迟<<T回路。
根据各实施例，瞬态增强电路136包括p型晶体管P5、n型晶体管N5、反馈电容器C1和反馈电容器C2。此外，瞬态增强电路136可以包括用于对p型晶体管P5和n型晶体管N5进行偏置的元件。在一些示例实施例中，如所示的，瞬态增强电路136包括p型晶体管P6、偏置电流源IB、n型晶体管N6、偏置电阻器R1以及用于对p型晶体管P5和n型晶体管N5进行偏置的偏置电阻器R2。在一些实施例中，例如可以提供其他偏置电路。在一些实施例中，可以可选地移除电阻器R1和电阻器R2。在一些实施例中，瞬态增强电路136可以仅包括具有反馈电容器C2和n型晶体管N5的下部部分以及附随的偏置电路，或者仅包括具有反馈电容器C1和p型晶体管P5的上部部分和附随的偏置电路。
在各实施例中，反馈电容器C1和反馈电容器C2可以操作作为差分器，这些差分器分别基于稳压输出电压VOUT的变化来调整施加于p型晶体管P5和n型晶体管N5的控制电压。确切地，在稳压输出电压VOUT开始降低的瞬态状况期间(如当由负载汲取的电流迅速增大时)，通过反馈电容器C1施加于p型晶体管P5的控制端子上的电压开始降低，增大流过p型晶体管P5的电流，并且通过反馈电容器C2施加于n型晶体管N5的控制端子上的电压开始降低从而减小流过n型晶体管N5的电流。因此，当稳压输出电压VOUT降低时，由于流过p型晶体管P5的电流增大且流过n型晶体管N5的电流减小，所以利用栅极电压VG将额外电流注入反馈节点中。这导致栅极电压VG增大，从而从传输晶体管NB向输出节点140提供更多的电流并且与初始电压下降相反增大稳压输出电压VOUT。
如以上针对相反的极性类似描述的，在稳压输出电压VOUT开始增大的瞬态状况期间(如当由负载汲取的电流迅速减小时)，通过反馈电容器C1施加于p型晶体管P5的控制端子上的电压开始增大从而减小流过p型晶体管P5的电流，并且通过反馈电容器C2施加于n型晶体管N5的控制端子上的电压开始增大从而减小流过n型晶体管N5的电流。因此，当稳压输出电压VOUT增大时，由于流过p型晶体管P5的电流减小且流过n型晶体管N5的电流增大，所以利用栅极电压VG将电流从反馈节点去除。这导致栅极电压VG降低，从而从传输晶体管NB向输出节点140提供更少的电流并且与初始电压升高相反降低稳压输出电压VOUT。
在各个这种实施例中，瞬态增强电路136以瞬态反馈延迟T瞬态反馈延迟操作从而相比具有反馈回路延迟T回路的电流传送器132更快速地校正稳压输出电压VOUT中的变化、增大或降低。瞬态增强电路136将电流注入电流传送器132的电流反馈回路中或从将电流从电流传送器132的电流反馈回路中去除，这基于稳压输出电压VOUT的瞬态变化增大或降低栅极电压VG。在一些实施例中，瞬态增强电路136的瞬态反馈延迟T瞬态反馈延迟小于或等于电流传送器132的反馈回路延迟T回路的一半。在具体实施例中，瞬态增强电路136的瞬态反馈延迟T瞬态反馈延迟小于或等于电流传送器132的反馈回路延迟T回路的1/10。
如在上文分别参照图1和图2的电流减法器106和电流减法器120类似描述的，电流减法器134可以将更多或更少的电流从虚拟参考节点VR中移除以便降低阻抗并稳定在虚拟参考节点VR处的电压变化，这进而稳定了稳压输出电压VOUT。n型晶体管N2是用在来自参考电路138的虚拟参考节点VR处的电压供电的。
在各实施例中，参考电路138包括受偏置电压VP控制的p型晶体管P4。在各实施例中，偏置电压VP可以是由另一个偏置电路或被包括在同一集成电路上的元件(如LVR 130)生成的或者可以是由片外部件提供的。在这种实施例中，偏置电压VP可以是近似恒定的，这导致除非在虚拟参考节点VR处的电压增大，流过p型晶体管P4的电流保持恒定。由于在n型晶体管N2、n型晶体管N1和传输晶体管NB之间的控制端子的耦接，所以在虚拟参考节点VR处的电压变化产生稳压输出电压VOUT的变化。因此，在虚拟参考节点VR处的电压变化可以产生稳压输出电压VOUT的变化。在各实施例中，因为电流传送器132、瞬态增强电路136或两者增大或减小流过与p型晶体管P4串联连接的n型晶体管N2的电流，所以流进虚拟参考节点VR中的电流可以增大或减小。在这种实施例中，为了防止在虚拟参考节点VR处的电压波动，当流过n型晶体管N2的电流增大或减小时电流减法器134对应地吸收更多或更少的电流。
根据各实施例，电流减法器134包括n型晶体管N4、n型晶体管N3和p型晶体管P3。n型晶体管N4吸收流入虚拟参考节点VR中的电流。当流入虚拟参考节点VR中的电流增大时，n型晶体管N4吸收更多的电流，并且当流入虚拟参考节点VR中的电流减小时，n型晶体管N4吸收更少的电流。基于对在n型晶体管N3中流动的电流进行镜像来控制流过n型晶体管N4的电流。n型晶体管N3是二极管接法，并且与n型晶体管N4连接作为电流镜、与p型晶体管P3串联连接，该P3具有耦接至p型晶体管P1和p型晶体管P2的控制端子的控制端子。因此，流过p型晶体管P1和p型晶体管P2(它们连接作为电流镜)的电流的增大将增大流过p型晶体管P3的电流，因为这三个p型晶体管具有耦接在一起的控制端子。在这种实施例中，电流传送器132或瞬态增强电路136的操作将增大或减小流过p型晶体管P1和p型晶体管P2的电流，这将进而增大或减小流过p型晶体管P3的电流，这将导致有待通过与n型晶体管N3的电流镜像连接映射到n型晶体管N4的电流增大或减小。因此，基于流过n型晶体管N2的增大的或减小的电流控制n型晶体管N4来对应地吸收更多或更少的电流。
根据各实施例，n型晶体管N4的操作降低了虚拟参考节点VR的阻抗并且减小了虚拟参考节点VR处的电压变化，这进而减小了稳压输出电压VOUT的电压变化。在具体实施例中，n型晶体管N2和n型晶体管N4具有匹配的导电类型可能是有利的。在这种实施例中，可以通过使用匹配的晶体管类型(包括例如晶体管导电性类型和尺寸)减小n型晶体管N2与n型晶体管N4之间的在制造过程中产生的器件变化差异。
在各实施例中，电流传送器132是正反馈回路112或正反馈LVR 102的实施例实现方式。类似地，电流减法器134是图1中的电流减法器106或图2中的电流减法器120的实施例实现方式。瞬态增强电路136是图1中的瞬态反馈电路104或图2中的电容差分器116和电流反馈电路118的实施例实现方式。
如所示的，LVR 130中的每个晶体管被描绘成n型晶体管或者p型晶体管。在替代实施例中，如将由本领域技术人员容易理解的，可以使用相反的导电类型实现实施例晶体管中的任何晶体管以便实现具有不同极性配置的电路。在各实施例中，包括在LVR 130中的每个晶体管可以是场效应晶体管(FET)，如MOSFET。如将由本领域技术人员容易理解的，可以在其他实施例中使用其他晶体管技术。
根据各实施例，LVR 130是用正电源线VDD和低电源线GND供电的。在各实施例中，正电源线VDD和低电源线GND可以根据所使用的技术和稳压输出电压VOUT的期望电平变化电压。例如，正电源线VDD与低电源线GND之间的电压差可以在1.8V与5V之间。在各实施例中，电压还可以大于5V。在各实施例中，输入电压VIN和正电源线VDD可以是相同的电压或不同的电压。
图4展示了包括以下各项的另一个实施例线性稳压器(LVR)131的示意图：传输晶体管NB、电流传送器132、电流减法器134、瞬态增强电路136、参考电路138和电阻分压器152。根据各实施例，LVR 131是上文参照图3描述的LVR 130的一个具体实现方式。类似编号的元件的描述应用于图4中的LVR 131中的匹配元件，其中，各附加实施例特征已经被包括在LVR 131中。
传输晶体管NB耦接于输入电压VIN并且在输出节点140处生成稳压输出电压VOUT。在这种实施例中，输出电容器COUT耦接于输出节点140。输出电容器COUT可以是寄生电容或在具有LVR131的同一集成电路上形成的集成电容器(即，片上电容器)。在具体实施例中，输出电容器COUT不是片外电容器。根据一些实施例，输出电容器COUT具有小于或等于100pF的电容值。
在各实施例中，电流传送器132包括n型晶体管N1、p型晶体管P1、p型晶体管P2和n型晶体管N2，并且如在上文中描述的类似地操作。在一些实施例，电流传送器132还可以包括n型晶体管N9、p型晶体管P9和p型晶体管PPD2。在这种实施例中，包括n型晶体管N9和p型晶体管P9用于过压保护。具体的晶体管尺寸和技术可以被额定为给定的电压。包括n型晶体管N9和p型晶体管P9允许针对较低电压的晶体管被级联地使用以用于更高的电源。本领域普通技术人员将认识到，在本文所描述的各实施例的范围内可以去除或添加过压保护。可选的p型晶体管PPD2可以由断电电压VPD2控制用于断电功能。在各实施例中，可以省略p型晶体管PPD2。
在各实施例中，电流减法器包括n型晶体管N4、n型晶体管N3和p型晶体管P3，并且如在上文中描述的类似地操作。电流减法器134还可以包括用于过压保护的可选p型晶体管P11和可选p型晶体管P12。
在一些实施例中，参考电路138包括p型晶体管P4以及被配置成用于为p型晶体管P4供应偏置电压VP的偏压发生器150。在这种实施例中，偏压发生器150包括p型晶体管P8和差分放大器154，该差分放大器具有耦接至p型晶体管P8的源极的负输入端子以及耦接至参考电压VREF的正输入端子。在一些实施例中，差分放大器154是由输入电压VIN和低压电源线GND供电的。在一些实施例中，p型晶体管P8的源极耦接于差分放大器154的负输入端，从而使得在操作过程中p型晶体管P8的源极被强制为约与参考电压VREF相同的电压。在这种实施例中，p型晶体管P4与p型晶体管P8用相同的驱动信号驱动，从而使得虚拟参考节点VR也被设置为具有约与参考电压VREF相同的电压。在其他实施例中，差分放大器154可以用正电源线VDD或另一个电压供电。在又进一步的实施例中，偏压发生器150可以用各种其他偏压发生电路实现。
根据各实施例，耦接于参考电路138和电流减法器134的虚拟参考节点VR耦接于电容器CS。电容器CS可以是寄生电容或在具有LVR 131的同一集成电路上形成的集成电容器(即，片上电容器)。在具体实施例中，电容器CS不是片外电容器。根据一些实施例，电容器CS具有从10pF变化到100pF的电容值。
根据各实施例，瞬态增强电路136包括p型晶体管P5、n型晶体管N5、反馈电容器C1和反馈电容器C2，并且如在上文中描述的类似地操作。在一些实施例中，瞬态增强电路136包括偏置电路，该偏置电路包括p型晶体管P6、p型晶体管P7、n型晶体管N6和偏置电流源IB。当反馈电容器C1和反馈电容器C2调整施加于p型晶体管P5和n型晶体管N5的控制端子的控制电压时该偏置电路维持p型晶体管P5和n型晶体管N5为偏置状态，以便增大或减小流过p型晶体管P5和n型晶体管N5的电流。在具体实施例中，瞬态增强电路136还可以包括可选的过压保护晶体管，这些过压保护晶体管包括p型晶体管P13、p型晶体管P14、n型晶体管N7和n型晶体管N8，如参照p型晶体管P9和n型晶体管N9类似描述的。
在各实施例中，电阻分压器152包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4和旁路晶体管NPD1。电阻分压器152耦接在高电源电压线VDD与低压电源线GND之间并且跨电阻R1、R2、R3和R4对电源线电压进行划分以便生成电压供电级别VCC1、VCC2和VCC3。当旁路晶体管NPD1、n型晶体管导电时，电阻器R4被短路并且功能地从电阻分压器152中去除，从而仅跨电阻R1、R2和R3对电源线电压进行划分。当旁路晶体管NPD1不导电时，跨电阻R1、R2、R3和R4中的所有电阻对电源线电压进行划分。在其他实施例中，旁路晶体管NPD1可以由偏置电压VPD1驱动以便改变旁路晶体管NPD1的电阻并且实现电阻分压器152的可变电阻。在各实施例中，断电电压VPD1和断电电压VPD2提供可选的断电功能并且可以连同p型晶体管PPD2和n型晶体管NPD1一起被省略。在各实施例中，将电压供电级别VCC1供应给用于过压保护的偏置可选晶体管P11、N9、P9、P13和P14。将电压供电级别VCC2供应给偏置p型晶体管P12。
图5展示了包括以下各项的另外实施例线性稳压器(LVR)160的示意图：传输晶体管NB、电流传送器132、电流减法器134、参考电路138、电阻分压器152、瞬态增强电路162和瞬态增强电路164。根据各实施例，LVR 161类似于上文参照图3和图4描述的LVR 130和LVR131。在上文类似编号的元件的描述应用于图5中的LVR 160中的匹配元件并且为了简洁起见将不再重复。在这种实施例中，在上文参照图3和图4中的LVR 130和LVR 131描述的瞬态增强电路136在LVR 160中被瞬态增强电路162和瞬态增强电路164替代。
根据各实施例，瞬态增强电路162和瞬态增强电路164以与参照瞬态增强电路136描述的类似方式操作。在各实施例中，瞬态增强电路162包括反馈电容器C1、n型晶体管N11和n型晶体管N10。在各实施例中，瞬态增强电路164包括反馈电容器C2、n型晶体管N5、n型晶体管N8、n型晶体管N6和偏置电流源IB。n型晶体管N10和耦接至n型晶体管N11的电压供电级别VCC3被配置成用于对瞬态增强电路162进行偏置。n型晶体管N8、偏置电流源IB和n型晶体管N6被配置成用于对瞬态电路164进行偏置。此外，在一些实施例中，n型晶体管N10的控制端子耦接至偏置电流源IB的输出端以便对n型晶体管N10进行偏置。在具体实施例中，低通滤波器(LPF)166将n型晶体管N10的控制端子耦接至偏置电流源IB的输出端。
在一些实施例中，瞬态增强电路164操作以快速地抵消稳压输出电压VOUT的降低。当流过输出节点140(如流至由稳压输出电压VOUT供电的负载)的电流增大时，稳压输出电压VOUT开始初始地降低。一旦稳压输出电压VOUT开始降低，就通过反馈电容器C2控制n型晶体管N5的控制端子处的电压降低，这减小了流过n型晶体管N5和n型晶体管N8的电流。因为利用栅极电压VG从反馈节点流出的电流减小，所以栅极电压VG增大导致传输晶体管NB为输出节点140供应更多的电流并且与初始电压降低相反增大稳压输出电压VOUT。
在一些实施例中，瞬态增强电路164操作以快速地抵消稳压输出电压VOUT的增大。以如以上针对相反极性描述的类似的方式，当从输出节点140流出的电流减小时，稳压输出电压VOUT开始初始地增大。一旦稳压输出电压VOUT开始增大，就通过反馈电容器C2控制n型晶体管N5的控制端子处的电压增大，这增大了流过n型晶体管N5和n型晶体管N8的电流。因为利用栅极电压VG从反馈节点流出的电流增大，所以栅极电压VG减小导致传输晶体管NB为输出节点140供应更少的电流并且与初始电压增大相反降低稳压输出电压VOUT。
在一些实施例中，瞬态增强电路162操作以快速地抵消稳压输出电压VOUT的降低。当流过输出节点140的电流增大时，稳压输出电压VOUT开始初始地降低。一旦稳压输出电压VOUT开始降低，就通过反馈电容器C1控制n型晶体管N11的控制端子处的电压降低，这增大了流过n型晶体管N11的电流并且增大了从p型晶体管P1和p型晶体管P2的控制端子流出的电流。因为从p型晶体管P2的控制端子流出的电流增大了，所以在控制端子的电压降低导致p型晶体管P2和p型晶体管P9传导更多的电流并且增大了栅极电压VG。随着栅极电压VG增大，传输晶体管NB为输出节点140供应更多的电流并且与初始电压降低相反增大稳压输出电压VOUT。
在一些实施例中，瞬态增强电路162进行操作以快速地抵消稳压输出电压VOUT的增大。以如以上针对相反极性描述的类似的方式，当流过输出节点140的电流减小时，稳压输出电压VOUT开始初始地增大。一旦稳压输出电压VOUT开始增大，就通过反馈电容器C1控制n型晶体管N11的控制端子处的电压增大，这减小了流过n型晶体管N11的电流并且减小了从p型晶体管P1和p型晶体管P2的控制端子流出的电流。因为从p型晶体管P2的控制端子流出的电流减小了，所以在控制端子的电压增大导致p型晶体管P2和p型晶体管P9传导更少的电流并且降低了栅极电压VG。随着栅极电压VG降低，传输晶体管NB为输出节点140供应更少的电流并且与初始电压增大相反降低稳压输出电压VOUT。
在各实施例中，可以组合地使用瞬态增强电路162和瞬态增强电路164。在其他实施例中，仅包括瞬态增强电路162或瞬态增强电路164中的一者。在具体实施例中，仅包括瞬态增强电路162。在替代实施例中，仅包括瞬态增强电路164。根据一些实施例，LVR 160相比LVR 130或LVR 131可能对正电源线VDD中的噪声较不敏感。
图6A和图6B展示了将没有瞬态增强电路的LVR与具有瞬态增强电路的LVR进行比较的瞬态响应曲线的波形图。图6A中的电流曲线200描绘了从LVR的输出端汲取的电流，该电流例如在10纳秒(ns)内从0mA斜升至30mA。输出电压202描绘了在没有瞬态增强电路的情况下响应于电流增大在LVR的输出端处的稳压输出电压的瞬态响应。输出电压204描绘了如上文参照图1、图2、图3、图4和图5描述的当包括瞬态增强电路时响应于电流增大在LVR的输出端处的稳压输出电压的瞬态响应。
类似地，图6B中的电流曲线210描绘了从LVR的输出端汲取的例如在10ns内从30mA压差至0mA的电流。输出电压212描绘了在没有瞬态增强电路的情况下响应于电流减小在LVR的输出端处的稳压输出电压的瞬态响应。输出电压214描绘了如上文参照图1、图2、图3、图4和图5描述的当包括瞬态增强电路时响应于电流减小在LVR的输出端处的稳压输出电压的瞬态响应。如在图6A和图6B中所示的，当在实施例LVR中包括瞬态增强电路时，在快速瞬变过程中在LVR的输出端处的峰值电压可以减小至50％或更多。
在此所描述的各瞬态增强电路包括反馈电容器C1和反馈电容器C2。根据一些实施例，反馈电容器C1和反馈电容器C2中的仅一者连同相关的反馈晶体管和偏置电路被包括。确切地，一些实施例仅包括反馈电容器C1并且一些实施例仅包括反馈电容器C2。
图7A和图7B展示了将没有瞬态增强电路的LVR与具有包括不同反馈电容器配置的瞬态增强电路的LVR进行比较的附加瞬态响应曲线的波形图。图7A中的电流曲线220描绘了从LVR的输出端汲取的例如在10ns内从0mA斜升至75mA的电流。输出电压222描绘了在没有瞬态增强电路的情况下响应于电流增大在LVR的输出端处的稳压输出电压的瞬态响应。输出电压224描绘了如上文参照图1、图2、图3、图4和图5描述的当包括瞬态增强电路时响应于电流增大在LVR的输出端处的稳压输出电压的瞬态响应，其中，该瞬态增强电路仅具有反馈电容器C2。输出电压226描绘了当包括瞬态增强电路时响应于电流增大在LVR的输出端处的稳压输出电压的瞬态响应，其中，该瞬态增强电路仅具有反馈电容器C1。输出电压228描绘了当包括瞬态增强电路时响应于电流增大在LVR的输出端处的稳压输出电压的瞬态响应，其中，该瞬态增强电路具有反馈电容器C1和反馈电容器C2两者。
类似地，图7B中的电流曲线230描绘了从LVR的输出端汲取的例如在10ns内从75mA压差至0mA的电流。输出电压232描绘了在没有瞬态增强电路的情况下响应于电流减小在LVR的输出端处的稳压输出电压的瞬态响应。输出电压234描绘了如上文参照图1、图2、图3、图4和图5描述的当包括瞬态增强电路时响应于电流减小在LVR的输出端处的稳压输出电压的瞬态响应，其中，该瞬态增强电路仅具有反馈电容器C2。输出电压236描绘了当包括瞬态增强电路时响应于电流减小在LVR的输出端处的稳压输出电压的瞬态响应，其中，该瞬态增强电路仅具有反馈电容器C1。输出电压238描绘了当包括瞬态增强电路时响应于电流减小在LVR的输出端处的稳压输出电压的瞬态响应，其中，该瞬态增强电路具有反馈电容器C1和反馈电容器C2两者。根据各实施例，反馈电容器C1和反馈电容器C2可以具有小于或等于10pF的电容值。在具体实施例中，反馈电容器C1和反馈电容器C2具有小于或等于5pF的电容值。
图8A和图8B展示了生成稳压输出电压的实施例方法300和310的框图。图8A展示了包括步骤302至步骤308的方法300。根据各实施例，步骤302包括接收输入电压。例如，LVR可以接收输入电压VIN。步骤304包括基于输入电压在输出端子处生成稳压输出电压。在这种实施例中，输出端子可以耦接于负载，该负载是用稳压输出电压供电的。步骤306包括使用主反馈回路调节稳压输出电压。在一些实施例中，主反馈回路是正反馈回路。步骤308包括当流过输出端子的电流增大时从瞬态反馈电路向主反馈回路提供具有第一极性的第一电流。在这种实施例中，当从输出端子汲取的电流增大时(如在瞬变状况期间)，瞬态增强电路可以将电流注入主反馈回路中。在各实施例中，附加步骤可以被包括在方法300中。步骤302至步骤308可以在替代实施例中被重新安排。
图8B展示了包括步骤312至步骤318的方法310。根据各实施例，步骤312包括接收输入电压。例如，LVR可以接收输入电压VIN。步骤314包括基于输入电压在输出端子处生成稳压输出电压。在这种实施例中，输出端子可以耦接于负载，该负载是用稳压输出电压供电的。步骤316包括使用主反馈回路调节稳压输出电压。在一些实施例中，主反馈回路是正反馈回路。步骤318包括当流过输出端子的电流增大时利用电流减法器电路向在主反馈回路中的参考节点提供具有第一极性的第一电流。在这种实施例中，电流减法器可以降低参考节点处的阻抗并且减小参考节点处的电压变化。在各实施例中，附加步骤可以被包括在方法310中。步骤312至步骤318可以在替代实施例中被重新安排。
根据在此参照附图描述的各实施例，如将由本领域技术人员容易理解的是，在具体实施例中可以利用不同的极性配置切换各晶体管的导电类型，即，p型或n型。进一步地，不同的实施例可以包括各种晶体管类型和技术，包括：MOSFET、其他类型的FET、双极结型晶体管(BJT)或其他晶体管器件类型。
根据实施例，稳压器包括线性稳压器(LVR)和瞬态反馈电路。该LVR包括主反馈回路、被配置成用于接收输入电压的输入端子以及被配置成用于输出稳压电压的输出端子。该瞬态反馈电路耦接于该输出端子和该主反馈回路，并且被配置成用于当流过所述输出端子的电流增大时向所述主反馈回路提供具有第一极性的第一电流。其他实施例包括相应的系统和装置，这些系统和装置各自被配置成用于执行相应的实施例方法。
实现方式可以包括以下特征中的一个或多个特征。在各实施例中，稳压器进一步包括电流减法器电路，该电流减法器电路耦接于主反馈回路并且被配置成用于当流过输出端子的电流增大时向在主反馈回路中的参考节点提供具有第二极性的第二电流。在这种实施例中，第二极性与第一极性相反。在一些实施例中，电流减法器电路包括具有第一分支和第二分支的电流镜，其中，第一分支耦接于参考节点。电流减法器还包括控制晶体管，该控制晶体管耦接于第二分支，其中，控制晶体管的控制端子耦接于主反馈回路的控制节点。
在各实施例中，瞬态反馈电路比主反馈回路具有更快的响应时间。瞬态反馈电路可以包括耦接于输出端子的第一反馈电容器以及耦接于输出端子的第二反馈电容器。在这种实施例中，第一反馈电容器和第二反馈电容器各自具有小于或等于5微微法(pF)的电容值。在一些实施例中，瞬态反馈电路包括耦接在高压电源线与反馈节点之间的第一反馈晶体管、耦接在低压电源线与反馈节点之间的第二反馈晶体管、耦接于第一反馈晶体管和第二反馈晶体管的偏置电路、以及耦接于该输出端子并且耦接于第一反馈晶体管的控制端子和第二反馈晶体管的控制端子的电容差分器电路。在这种实施例中，反馈节点耦接至主反馈回路。
在各实施例中，瞬态反馈电路包括耦接于主反馈回路的第一反馈晶体管、耦接于第一反馈晶体管和低压电源线的第二反馈晶体管、耦接于第一反馈晶体管和第二反馈晶体管的第一偏置电路、以及耦接于该输出端子并且耦接于第二反馈晶体管的控制端子的第一反馈电容器。在一些实施例中，瞬态反馈电路包括耦接于主反馈回路的第三反馈晶体管、耦接于第三反馈晶体管和低压电源线的第四反馈晶体管、耦接于第三反馈晶体管和第四反馈晶体管的第二偏置电路、以及耦接于该输出端子并且耦接于第三反馈晶体管与第四反馈晶体管之间的中间节点的第二反馈电容器。
在各实施例中，主反馈回路包括具有第一分支和第二分支的电流镜、耦接于所第一分支并且耦接于输出端子的输出晶体管以及耦接于反馈节点的输出反馈晶体管。在这种实施例中，第二分支耦接于反馈节点，并且反馈节点耦接于输出反馈晶体管的导电端子、输出反馈晶体管的控制端子以及输出晶体管的控制端子。在一些实施例中，主反馈回路包括正电流反馈回路。在一些具体实施例中，没有片外电容器耦接于输出端子。
根据实施例，一种生成稳压输出电压的方法包括：接收输入电压；基于输入电压在输出端子处生成稳压输出电压；使用主反馈回路来调节稳压输出电压；并且当流过输出端子的电流增大时从瞬态反馈电路向主反馈回路提供具有第一极性的第一电流。其他实施例包括相应的系统和装置，这些系统和装置各自被配置成用于执行相应的实施例方法。
实现方式可以包括以下特征中的一个或多个特征。在各实施例中，瞬态反馈电路比主反馈回路具有更快的响应时间。在一些实施例中，该方法进一步包括：当流过输出端子的电流增大时利用电流减法器电路向在主反馈回路中的参考节点提供具有第二极性的第二电流，其中，第二极性与第一极性相反。从瞬态反馈电路向主反馈回路提供具有第一极性的第一电流可以包括：使用耦接于输出端子的电容差分器生成瞬态反馈控制信号并且基于瞬态反馈控制信号调节耦接于主反馈回路的瞬态反馈电流。使用主反馈回路调节稳压输出电压可以包括正电流反馈，该正电流反馈包括：当流过输出端子的电流增大时，增大在主反馈回路中流动的电流、基于增大在主反馈回路中流动的电流增大施加于被配置成用于为输出端子供电的输出晶体管的控制端子的电压、并且基于增大施加于输出晶体管的控制端子的电压增大流过输出端子的电流；并且，当流过输出端子的电流减小时，减小在主反馈回路中流动的电流、基于减小在主反馈回路中流动的电流减小施加于输出晶体管的控制端子的电压、并且基于减小施加于输出晶体管的控制端子的电压减小流过输出端子的电流。在一些具体实施例中，没有片外电容器耦接于输出端子。
根据实施例，稳压器包括线性稳压器(LVR)，该LVR包括主反馈回路、被配置成用于接收输入电压的输入端子以及被配置成用于输出稳压电压的输出端子。稳压器还包括电流减法器电路，该电流减法器电路耦接于主反馈回路并且被配置成用于当流过输出端子的电流增大时向在主反馈回路中的参考节点提供具有第一极性的第一电流。其他实施例包括相应的系统和装置，这些系统和装置各自被配置成用于执行相应的实施例方法。
实现方式可以包括以下特征中的一个或多个特征。在各实施例中，稳压器进一步包括瞬态反馈电路，该瞬态反馈电路耦接于输出端子和主反馈回路，其中，瞬态反馈电路被配置成用于当流过输出端子的电流增大时向主反馈回路提供具有第二极性的第二电流，并且其中，第二极性与第一极性相反。在一些实施例中，电流减法器电路包括具有第一分支和第二分支的电流镜，并且控制晶体管耦接于第二分支。在这种实施例中，第一分支耦接于参考节点并且控制晶体管的控制端子耦接于主反馈回路的控制节点。
在各实施例中，主反馈回路包括具有第一分支和第二分支的电流镜、耦接于所第一分支并且耦接于输出端子的输出晶体管以及耦接于反馈节点的输出反馈晶体管。在这种实施例中，第二分支耦接于反馈节点，并且反馈节点耦接于输出反馈晶体管的导电端子、输出反馈晶体管的控制端子以及输出晶体管的控制端子。在一些实施例中，主反馈回路包括正电流反馈回路。在一些具体实施例中，没有片外电容器耦接于输出端子。
根据实施例，一种生成稳压输出电压的方法包括：接收输入电压；基于输入电压在输出端子处生成稳压输出电压；使用主反馈回路来调节稳压输出电压；并且当流过输出端子的电流增大时利用电流减法器电路向主反馈回路中的参考节点提供具有第一极性的第一电流。其他实施例包括相应的系统和装置，这些系统和装置各自被配置成用于执行相应的实施例方法。
实现方式可以包括以下特征中的一个或多个特征。在各实施例中，该方法进一步包括当流过输出端子的电流增大时从瞬态反馈电路向主反馈回路提供具有第二极性的第二电流。在这种实施例中，第二极性与第一极性相反。在一些实施例中，利用电流减法器电路向主反馈回路中的参考节点提供具有第一极性的第一电流包括：从参考节点汲取出附加电流进入电流镜的第一分支中；在所述电流镜的第二分支中对所述附件电流进行镜像；通过耦接至电流镜的第二分支的控制晶体管汲取附加电流；并且基于通过控制晶体管汲取的附加电流向主反馈回路提供控制信号。使用主反馈回路调节稳压输出电压可以包括正电流反馈，该正电流反馈包括：当流过输出端子的电流增大时，增大在主反馈回路中流动的电流、基于增大在主反馈回路中流动的电流增大施加于被配置成用于为输出端子供电的输出晶体管的控制端子的电压、并且基于增大施加于输出晶体管的控制端子的电压增大流过输出端子的电流；并且，当流过输出端子的电流减小时，减小在主反馈回路中流动的电流、基于减小在主反馈回路中流动的电流减小施加于输出晶体管的控制端子的电压、并且基于减小施加于输出晶体管的控制端子的电压减小流过输出端子的电流。在一些具体实施例中，没有片外电容器耦接于输出端子。
在此描述的各实施例的优点可以包括具有改善的瞬态响应特性和减小的稳压输出电压变化的LVR。在此所描述的实施例可以包括连同反馈回路一起的具有低阻抗和稳定电压的参考电压节点，该反馈回路具有针对具有改善的瞬态响应的稳定的稳压输出电压的快速瞬态反馈路径。
虽然已经参考说明性实施例描述了本实用新型，但是本说明书并非旨在以限制性意义被解释。本领域的技术人员通过参考本说明书将明白说明性实施例的各种修改和组合以及本实用新型的其他实施例。因此，旨在所附权利要求书包括任何此类修改或实施例。
Claims (18)
1.一种稳压器，其特征在于，包括：
线性稳压器(LVR)，所述线性稳压器包括：
主反馈回路，
输入端子，所述输入端子被配置成用于接收输入电压，以及
输出端子，所述输出端子被配置成用于输出稳压电压；以及
瞬态反馈电路，所述瞬态反馈电路耦接于所述输出端子和所述主反馈回路，其中，所述瞬态反馈电路被配置成用于当流过所述输出端子的电流增大时向所述主反馈回路提供具有第一极性的第一电流。
2.如权利要求1所述的稳压器，其特征在于，进一步包括电流减法器电路，所述电流减法器电路耦接于所述主反馈回路并且被配置成用于当流过所述输出端子的电流增大时向所述主反馈回路中的参考节点提供具有第二极性的第二电流，其中，所述第二极性与所述第一极性相反。
3.如权利要求2所述的稳压器，其特征在于，所述电流减法器电路包括：
电流镜，所述电流镜具有第一分支和第二分支，所述第一分支耦接于所述参考节点；以及
控制晶体管，所述控制晶体管耦接于所述第二分支，其中，所述控制晶体管的控制端子耦接于所述主反馈回路的控制节点。
4.如权利要求1所述的稳压器，其特征在于，所述瞬态反馈电路具有比所述主反馈回路更快的响应时间。
5.如权利要求1所述的稳压器，其特征在于，所述瞬态反馈电路包括耦接于所述输出端子的第一反馈电容器以及耦接于所述输出端子的第二反馈电容器。
6.如权利要求5所述的稳压器，其特征在于，所述第一反馈电容器和所述第二反馈电容器各自具有小于或等于5微微法(pF)的电容值。
7.如权利要求1所述的稳压器，其特征在于，所述瞬态反馈电路包括：
第一反馈晶体管，所述第一反馈晶体管耦接在高压电源线与反馈节点之间，其中，所述反馈节点耦接于所述主反馈回路；
第二反馈晶体管，所述第二反馈晶体管耦接在低压电源线与所述反馈节点之间；
偏置电路，所述偏置电路耦接于所述第一反馈晶体管和所述第二反馈晶体管；以及
电容差分器电路，所述电容差分器电路耦接于所述输出端子并且耦接于所述第一反馈晶体管的控制端子和所述第二反馈晶体管的控制端子。
8.如权利要求1所述的稳压器，其特征在于，所述瞬态反馈电路包括：
第一反馈晶体管，所述第一反馈晶体管耦接于所述主反馈回路；
第二反馈晶体管，所述第二反馈晶体管耦接于所述第一反馈晶体管和低压电源线；
第一偏置电路，所述第一偏置电路耦接于所述第一反馈晶体管和所述第二反馈晶体管；以及
第一反馈电容器，所述第一反馈电容器耦接于所述输出端子并且耦接于所述第二反馈晶体管的控制端子。
9.如权利要求8所述的稳压器，其特征在于，所述瞬态反馈电路包括：
第三反馈晶体管，所述第三反馈晶体管耦接于所述主反馈回路；
第四反馈晶体管，所述第四反馈晶体管耦接于所述第三反馈晶体管和低压电源线；
第二偏置电路，所述第二偏置电路耦接于所述第三反馈晶体管和所述第四反馈晶体管；以及
第二反馈电容器，所述第二反馈电容器耦接于所述输出端子并且耦接于在所述第三反馈晶体管与所述第四反馈晶体管之间的中间节点。
10.如权利要求1所述的稳压器，其特征在于，所述主反馈回路包括：
电流镜，所述电流镜具有第一分支和第二分支，其中，所述第二分支耦接于反馈节点；
输出晶体管，所述输出晶体管耦接于所述第一分支并且耦接于所述输出端子；以及
输出反馈晶体管，所述输出反馈晶体管耦接于所述反馈节点，其中，所述反馈节点耦接于所述输出反馈晶体管的导电端子、所述输出反馈晶体管的控制端子以及所述输出晶体管的控制端子。
11.如权利要求1所述的稳压器，其特征在于，所述主反馈回路包括正电流反馈回路。
12.如权利要求1所述的稳压器，其特征在于，没有片外电容器耦接于所述输出端子。
13.一种稳压器，其特征在于，包括：
线性稳压器(LVR)，所述线性稳压器包括：
主反馈回路，
输入端子，所述输入端子被配置成用于接收输入电压，以及
输出端子，所述输出端子被配置成用于输出稳压电压；以及
电流减法器电路，所述电流减法器电路耦接于所述主反馈回路并且被配置成用于当流过所述输出端子的电流增大时向在所述主反馈回路中的参考节点提供具有第一极性的第一电流。
14.如权利要求13所述的稳压器，其特征在于，进一步包括瞬态反馈电路，所述瞬态反馈电路耦接于所述输出端子和所述主反馈回路，其中，所述瞬态反馈电路被配置成用于当流过所述输出端子的电流增大时向所述主反馈回路提供具有第二极性的第二电流，并且其中，所述第二极性与所述第一极性相反。
15.如权利要求13所述的稳压器，其特征在于，所述电流减法器电路包括：
电流镜，所述电流镜具有第一分支和第二分支，所述第一分支耦接于所述参考节点；以及
控制晶体管，所述控制晶体管耦接于所述第二分支，其中，所述控制晶体管的控制端子耦接于所述主反馈回路的控制节点。
16.如权利要求13所述的稳压器，其特征在于，所述主反馈回路包括：
电流镜，所述电流镜具有第一分支和第二分支，其中，所述第二分支耦接于反馈节点；
输出晶体管，所述输出晶体管耦接于所述第一分支并且耦接于所述输出端子；以及
输出反馈晶体管，所述输出反馈晶体管耦接于所述反馈节点，其中，所述反馈节点耦接于所述输出反馈晶体管的导电端子、所述输出反馈晶体管的控制端子以及所述输出晶体管的控制端子。
17.如权利要求13所述的稳压器，其特征在于，所述主反馈回路包括正电流反馈回路。
18.如权利要求13所述的稳压器，其特征在于，没有片外电容器耦接于所述输出端子。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US14/841,476 US9927828B2 (en) | 2015-08-31 | 2015-08-31 | System and method for a linear voltage regulator |
| US14/841,476 | 2015-08-31 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN206075185U true CN206075185U (zh) | 2017-04-05 |
Family
ID=58098048
Family Applications (2)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201610772868.2A Active CN106484024B (zh) | 2015-08-31 | 2016-08-30 | 用于线性稳压器的系统和方法 |
| CN201620998247.1U Active CN206075185U (zh) | 2015-08-31 | 2016-08-30 | 稳压器 |
Family Applications Before (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201610772868.2A Active CN106484024B (zh) | 2015-08-31 | 2016-08-30 | 用于线性稳压器的系统和方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US9927828B2 (zh) |
| CN (2) | CN106484024B (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106484024A (zh) * | 2015-08-31 | 2017-03-08 | 意法半导体国际有限公司 | 用于线性稳压器的系统和方法 |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP3246784B1 (en) * | 2016-05-19 | 2020-01-01 | NXP USA, Inc. | A compensation circuit |
| KR102347178B1 (ko) * | 2017-07-19 | 2022-01-04 | 삼성전자주식회사 | 기준 전압 회로를 포함하는 단말 장치 |
| CN108922487B (zh) * | 2018-08-24 | 2020-06-26 | 惠科股份有限公司 | 电压调节电路及显示装置 |
| US11287839B2 (en) * | 2019-09-25 | 2022-03-29 | Apple Inc. | Dual loop LDO voltage regulator |
| US10866607B1 (en) | 2019-12-17 | 2020-12-15 | Analog Devices International Unlimited Company | Voltage regulator circuit with correction loop |
| CN113885627B (zh) * | 2020-07-01 | 2023-05-02 | 炬芯科技股份有限公司 | 一种控制电路及其控制方法 |
| TWI750035B (zh) * | 2021-02-20 | 2021-12-11 | 瑞昱半導體股份有限公司 | 低壓差穩壓器 |
Family Cites Families (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100468284C (zh) | 2003-11-18 | 2009-03-11 | 英特赛尔美国股份有限公司 | 跟踪软启动电路 |
| US7567119B2 (en) * | 2007-01-10 | 2009-07-28 | Standard Microsystems Corporation | Current limiting protection circuit |
| US7710091B2 (en) | 2007-06-27 | 2010-05-04 | Sitronix Technology Corp. | Low dropout linear voltage regulator with an active resistance for frequency compensation to improve stability |
| US8872492B2 (en) | 2010-04-29 | 2014-10-28 | Qualcomm Incorporated | On-chip low voltage capacitor-less low dropout regulator with Q-control |
| TWI468895B (zh) | 2012-07-13 | 2015-01-11 | Issc Technologies Corp | 低壓降穩壓器與其電子裝置 |
| JP6030879B2 (ja) | 2012-07-26 | 2016-11-24 | エスアイアイ・セミコンダクタ株式会社 | ボルテージレギュレータ |
| CN102789257B (zh) | 2012-08-31 | 2014-04-02 | 电子科技大学 | 低压差线性稳压器 |
| US9395730B2 (en) | 2013-06-27 | 2016-07-19 | Stmicroelectronics International N.V. | Voltage regulator |
| US9195248B2 (en) | 2013-12-19 | 2015-11-24 | Infineon Technologies Ag | Fast transient response voltage regulator |
| US9665111B2 (en) | 2014-01-29 | 2017-05-30 | Semiconductor Components Industries, Llc | Low dropout voltage regulator and method |
| US9927828B2 (en) | 2015-08-31 | 2018-03-27 | Stmicroelectronics International N.V. | System and method for a linear voltage regulator |
-
2015
- 2015-08-31 US US14/841,476 patent/US9927828B2/en active Active
-
2016
- 2016-08-30 CN CN201610772868.2A patent/CN106484024B/zh active Active
- 2016-08-30 CN CN201620998247.1U patent/CN206075185U/zh active Active
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106484024A (zh) * | 2015-08-31 | 2017-03-08 | 意法半导体国际有限公司 | 用于线性稳压器的系统和方法 |
| US9927828B2 (en) | 2015-08-31 | 2018-03-27 | Stmicroelectronics International N.V. | System and method for a linear voltage regulator |
| CN106484024B (zh) * | 2015-08-31 | 2019-03-12 | 意法半导体国际有限公司 | 用于线性稳压器的系统和方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US9927828B2 (en) | 2018-03-27 |
| CN106484024B (zh) | 2019-03-12 |
| CN106484024A (zh) | 2017-03-08 |
| US20170060166A1 (en) | 2017-03-02 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN206075185U (zh) | 稳压器 | |
| CN104765397B (zh) | 用于内部电源的具有改善的负载瞬态性能的ldo调节器 | |
| US7656139B2 (en) | Creating additional phase margin in the open loop gain of a negative feedback amplifier system using a boost zero compensating resistor | |
| US7362081B1 (en) | Low-dropout regulator | |
| US8878510B2 (en) | Reducing power consumption in a voltage regulator | |
| CN103853222B (zh) | 稳压器 | |
| US9360876B2 (en) | Voltage supply circuit having an absorption unit and method for operating the same | |
| WO2019075007A1 (en) | LDO WITHOUT MICRO-CHANNEL-ON-CHIP CAPACITOR FOR HIGH-SPEED MICROCONTROLLERS | |
| KR20150082272A (ko) | 이단 저전압 강하 선형 전력 공급 시스템 및 방법 | |
| TWI774467B (zh) | 放大器電路及在放大器電路中降低輸出電壓過衝的方法 | |
| WO2020089780A1 (en) | Apparatus for regulating a bias-voltage of a switching power supply | |
| US20230236615A1 (en) | Low-dropout regulator having bidirectional current adjustment | |
| KR20080045268A (ko) | Ｌｄｏ 전압 레귤레이터 | |
| US11209848B2 (en) | Fast regulator architecture having transistor helper | |
| CN115079762B (zh) | 低压差线性稳压器电路 | |
| CN103207637A (zh) | 低压降稳压器中的频率补偿电路 | |
| CN203084588U (zh) | 稳压器 | |
| JP6964585B2 (ja) | スイッチングレギュレータ | |
| EP2806329A2 (en) | Circuit for voltage regulation | |
| CN105281744A (zh) | 封装式集成电路元件及其减少电源弹跳方法 | |
| CN114895743A (zh) | 一种用于动态偏置电流ldo的低启动电流电路 | |
| CN112558680B (zh) | 线性调整器及其控制电路 | |
| CN113885651B (zh) | 低压差稳压电路和低压差稳压器 | |
| JPH04297909A (ja) | 過渡状態保護型分離出力段回路 | |
| CN218675856U (zh) | 一种携带大负载电容的低压差线性稳压电路及电子设备 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |