KR102253323B1 - 저전압 강하 레귤레이터 및 그 전압 안정화 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 실시예는, 저전압 강하 레귤레이터 및 그 전압 안정화 방법을 공개하였다. 저전압 강하 레귤레이터는, 기준 전압과 피드백 전압에 따라 제1 제어 신호를 생성하고, 상기 제1 제어 신호에 따라 출력 전류를 생성하고, 부하 커패시터는 상기 출력 전류에 따라 출력 전압을 제공하는, 구동 회로; 상기 출력 전압에 따라 상기 피드백 전압을 획득하는, 전압 피드백 회로; 출력 전류에 따라 제2 제어 신호를 생성하는, 전류 피드백 회로; 및 제2 제어 신호에 따라 기준 전압을 제공하는, 스위칭 회로를 포함한다. 작동 프로세스의 제1 단계에서, 기준 전압은 초기값과 같거나 작고, 전류 피드백 회로는, 제2 제어 신호에 따라 제1 제어 신호를 조절하고, 작동 프로세스의 제2 단계에서, 스위칭 회로는, 기준 전압의 전압값을 목표값으로 스위칭한다. 본 발명의 실시예에 따른 저전압 강하 레귤레이터 및 그 전압 안정화 방법은, 작동 프로세스에서 출력 전류를 효과적으로 제한하고, 출력 전압을 안정적으로 상승시켜 오버 슈트를 감소하거나 방지한다.

Description

저전압 강하 레귤레이터 및 그 전압 안정화 방법
본 출원은 2018년 6월 25일에 출원된 출원번호가 201810664170.8이고 발명의 명칭이 '저전압 강하 레귤레이터 및 그 전압 안정화 방법'인 중국 특허 출원의 우선권을 주장하고, 상기 출원의 전부 내용은 참조로서 본 명세서에 포함된다.
본 발명은 전자 회로 기술 분야에 관한 것이고, 구체적으로, 저전압 강하 레귤레이터 및 그 전압 안정화 방법에 관한 것이다.
저전압 강하 레귤레이터(Low Dropout Regulator, LDO)는 전원 시스템에 흔히 사용되는 회로로서, 안정적인 출력 전압(Vout)을 제공한다. 통상적으로, 출력 전압은, Vout=Vdd-Vdrop이고, 여기서, Vdd는 전원 전압, Vdrop은 전원 전압과 출력 전압 사이의 전압차이를 나타낸다.
LDO의 작동 프로세스에서, LDO는, 출력 전압(Vout)이 0V에서 목표 전압값까지 변화하도록 기준 전압에 따라 충전 전류를 생성한다. 작동 프로세스에서, LDO의 사용 수명, 구동 능력 및 내부 회로의 전류 특성을 고려하여, LDO의 출력 전류를 일정 범위 내에 제한하고; LDO의 출력 전압(Vout)이 목표 전압값에 근접할 때, 출력 전류가 충전 전류값에서 부하 전류 값으로 빠르게 떨어지지 못하면, LDO의 출력 전압의 오버 슈트가 발생한다. 오버 슈트로 인한 오버 슈트 전압의 진폭이 지나치게 크면, LDO에 연결된 후단의 부하 회로에 기능 상실 및 과열 파손 등이 나타날 수 있다. 따라서, 작동 프로세스에서 LDO의 출력 전압이 목표 전압값에 안정적으로 도달하여, 출력 전압의 오버 슈트를 방지 또는 감소하는 과제에 대한 연구가 필요하다.
도 1은 기존의 저전압 강하 레귤레이터의 예시적인 회로도이다.
도 1과 같이, 기존의 저전압 강하 레귤레이터(1000)는, 차동 증폭기(OP0), 버퍼 유닛(1100), 구동 튜브(Pbuf0), 전압 피드백 유닛(1200), 및 부하 커패시터(Cload)와 부하 저항(Rload)을 포함한다. 여기서, 차동 증폭기(OP0)의 전원단과 접지단은 각각 전원 전압(Vdd)과 기준 접지 전압(Vgnd)을 수신하고, 차동 증폭기(OP0)는 기준 전압(Vref0)과 피드백 전압(Vfb0) 사이의 차이값에 따라 제어 신호(V01)를 생성하고; 버퍼 유닛(1100)은, N 채널 트랜지스터(N0) 및 P 채널 트랜지스터(P0)를 포함하고, 트랜지스터(N0 및 P0)는 노드(A0)에서 서로 연결되고, 트랜지스터(N0)의 전도도는 제어 신호(V01)의 전압값에 의해 제어되는데, 즉, 노드(A0)의 전압(V02)이 풀다운 되는 정도는 제어 전압(V01)에 의해 제어되고, 트랜지스터(P0)의 제어단과 노드(A0)는 서로 연결되고; 구동 튜브(Pbuf0)의 제어단과 트랜지스터(P0)의 제어단은 전압(V02)을 수신하기 위해 노드(A0)에서 서로 연결되어, 구동 튜브(Pbuf0)는 전압(V02)에 따라 출력 전류(Iout)를 생성하고; 출력 전류(Iout)는 부하 커패시터(Cload)에 작용하여, 출력 전압(Vout)을 생성하며; 전압 피드백 유닛(1200)은 분압 저항(R01, R02)을 사용하여 출력 전압(Vout)을 샘플링하여 출력 전압을 특성화하기 위한 피드백 전압(Vfb0)을 획득한다.
기존의 저전압 강하 레귤레이터(1000)는 전압 피드백 루프를 통하여 출력 전압(Vout)의 작동 프로세스 및 압력 안정화 프로세스를 실현한다. 도 1과 같이, 출력 전압(Vout)이 기준 전압(Vref0)이 대응하는 목표 전압값에 도달하지 못한 경우, 피드백 전압(Vfb0)은 기준 전압(Vref0)보다 낮으므로, 트랜지스터(N0)는 제어 신호(V01)에 의해 온되어, 노드(A0)의 전압(V02)을 낮추는데, 이로부터, 구동 튜브(Pbuf0)는, 부하 커패시터(Cload)를 계속 충전하기 위하여 더 큰 출력 전류(Iout)를 생성하여, 출력 전압(Vout)이 기준 전압(Vref0)이 대응하는 목표 전압값에 도달할 때까지, 출력 전압(Vout)을 향상시킨다.
도 2는 도 1의 저전압 강하 레귤레이터의 작동 프로세스에서의 기준 전압(Vref0)과 출력 전압(Vout)의 파형도이다.
도 2와 도1과 같이, 작동 프로세스에서, 기준 전압(Vref0)은 초기 로우 레벨 전압（예를 들어, 0V）에서 목표값(Vref0_tg)까지 순간 상승하여, 기준 전압(Vref0)이 피드백 전압(Vfb0)보다 훨씬 높게 되는데, 차동 증폭기(OP0)에 입력된 기준 전압(Vref0)과 피드백 전압(Vfb0) 사이의 차이값이 매우 크기에, 제어 전압(V01)은, 차동 증폭기(OP1)의 출력 전압 진폭의 최대치에 근접하게 되고, 노드(A0)의 전압(V02)은 매우 낮은 전압 수준으로 풀다운되며, 이로부터, 구동 튜브(Pbuf0)는 거의 개방된다. 이때, 출력 전류(Iout)의 전류값(Ich, 충전 전류값）은, 저전압 강하 레귤레이터(1000)가 전압 안정화 과정에서 제공하는 출력 전류(Iout)의 전류값(Ist, 부하 전류값）보다 현저하게 높다.
그러므로, 기존의 저전압 강하 레귤레이터(1000)는 아래와 같은 단점을 가지고 있다: 작동 프로세스에서, 기준 전압(Vref0)이 목표값(Vref0_tg)까지 순간 상승할 수 있으므로, 출력 전류(Iout)도 매우 높은 전류값(Ich)에 순간 도달할 수 있는데, 이는 구동 튜브(Pbuf0)의 수명을 단축시키고, 레이아웃（Layout）에서 도체의 배선이 일정 폭을 가지도록 요구하기에, 레이아웃의 면적과 레이아웃 배선의 어려움을 증가시킨다; 또한, 작동 프로세스에서, 출력 전압(Vout)이 목표 전압값(Vout_tg)에 근접할 때, 저전압 강하 레귤레이터는 출력 전류(Iout)의 전류값을 아주 높은 전류값(Ich)에서 낮은 전류값(Ist)으로 복원시켜야 하는데, 전압 피드백 루프에 일정한 응답시간이 필요하므로, 이 복원 과정으로 인하여, 출력 전압(Vout)이 일정 시간 동안 목표 전압값보다 높은 현상, 즉 오버 슈트 현상이 발생하는데, 출력 전압(Vout)과 목표 전압값(Vout_tg)을 비교하였을 때, 아주 높은 오버 슈트 전압(v_overshoot)이 존재하는 경우, 저전압 강하 레귤레이터에 연결된 후단의 부하 회로에 영향을 준다.
상술의 단점을 고려하여, 종래의 기술은 상기 기존의 저전압 강하 레귤레이터를 개선하였다. 도 3은 이러한 종래의 저전압 강하 레귤레이터의 기준 전압과 출력 전압의 파형도이다.
도 3과 같이, 작동 프로세스에서, 기준 전압(Vref0)은 로우 레벨 전압에서 목표값(Vref0_tg)까지 직접 증가하지 않고, 로우 레벨 전압에서 목표값(Vref0_tg)까지 점차적으로 증가하여, 작동 프로세스의 지나치게 높은 출력 전류(Iout)를 방지한다. 또한, 출력 전류(Iout)가 제한되므로, 출력 전압(Vout)이 목표 전압값(Vout_tg)에 근접할 때, 출력 전류(Iout)가 부하 전류 값으로 복원하는 시간이 단축되어, 해당 종래의 기술은 출력 전압(Vout)의 오버 슈트를 어느 정도 완화할 수 있다.
그러나, 도 3과 같이, 상술의 종래 기술의 저전압 강하 레귤레이터에 여전히 출력 전압의 오버 슈트가 존재한다.
따라서, 작동 프로세스에서 출력 전류의 크기를 제한하고, 출력 전압의 오버 슈트를 효과적으로 방지하여, 출력 전압이 작동 프로세스에서 목표 전압값까지 안정적으로 상승하게끔 하는 새로운 저전압 강하 레귤레이터를 기대한다.
상술의 기술 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은, 스위칭 회로를 설정하여 전류 피드백 루프와 전압 피드백 루프 사이의 자동 스위칭을 실현하고, 작동 프로세스의 각 단계에서 상이한 전압값을 가진 기준 전압을 설정하여 출력 전류의 크기를 제한하며, 이로부터, 출력 전류의 순간적인 증가와 출력 전압의 오버 슈트를 효과적으로 방지하여, 작동 프로세스에서, 출력 전압이 목표 전압값으로 안정적으로 상승하게 된다.
본 발명의 일 측면은 저전압 강하 레귤레이터를 제공하는데, 상기 저전압 강하 레귤레이터는, 기준 전압과 피드백 전압에 따라 제1 제어 신호를 생성하고, 상기 제1 제어 신호에 따라 출력 전류를 생성하고, 부하 커패시터는 상기 출력 전류에 따라 출력 전압을 제공하는, 구동 회로; 상기 출력 전압에 따라 상기 피드백 전압을 획득하는, 전압 피드백 회로; 상기 출력 전류에 따라 제2 제어 신호를 생성하는, 전류 피드백 회로; 및 상기 제2 제어 신호에 따라 상기 기준 전압을 제공하는, 스위칭 회로;를 포함하고, 상기 저전압 강하 레귤레이터의 작동 프로세스는, 제1 단계와 제2 단계를 포함하고, 상기 제1 단계에서, 상기 기준 전압의 전압값은 초기값과 같거나 작고, 상기 전류 피드백 회로는, 상기 출력 전류를 제한하기 위하여, 상기 제2 제어 신호에 따라 상기 제1 제어 신호를 조절하고, 상기 제2 단계에서, 상기 스위칭 회로는, 상기 제2 제어 신호에 따라 상기 기준 전압의 전압값을 목표값으로 스위칭하고, 상기 초기값은 상기 목표값보다 작다.
바람직하게, 상기 구동 회로에서, 상기 출력 전류는, 상기 제1 제어 신호의 전압 상승에 따라 증가한다.
바람직하게, 상기 전류 피드백 회로는, 제1 트랜지스터를 포함하고, 상기 제1 트랜지스터는 상기 제1 제어 신호와 기준 접지 사이의 제1 전류 경로를 제공하고, 상기 제1 트랜지스터의 제어단은 상기 제2 제어 신호를 수신하고, 상기 제1 단계에서, 상기 제1 트랜지스터의 전도도는 상기 제2 제어 신호에 의해 제어되어 상기 제1 제어 신호를 조절하고, 상기 제2 단계에서, 상기 제1 트랜지스터는 상기 제2 제어 신호에 의해 오프된다.
바람직하게, 상기 제1 트랜지스터는, P 채널 트랜지스터를 포함한다.
바람직하게, 상기 전류 피드백 회로는, 전류 소스를 더 포함하고, 상기 피드백 전압의 전압값이 상기 초기값까지 상승하는 경우, 상기 전류 소스는 상기 제1 트랜지스터의 제어단에 충전 전류를 제공하여 상기 제2 제어 신호를 하이 레벨 상태로 높인다.
바람직하게, 상기 스위칭 회로는, 제1 스위치와 제2 스위치; 및 상기 제2 제어 신호에 따라 상기 제1 스위치와 상기 제2 스위치의 온-오프를 제어하고, 상기 제2 제어 신호가 로우 레벨 상태에 있을 때, 상기 제1 스위치는 온되고 상기 제2 스위치는 오프되며, 상기 제2 제어 신호가 하이 레벨 상태에 있을 때, 상기 제2 스위치는 온되고 상기 제1 스위치는 오프되는, 논리 회로;를 포함하고, 상기 제1 스위치의 제1 단과 상기 제2 스위치의 제2 단은 각각 제1 기준 전압과 제2 기준 전압을 수신하고, 상기 제1 스위치의 제2 단과 상기 제2 스위치의 제2 단은 상기 기준 전압을 제공하도록 서로 연결되고, 상기 제1 기준 전압의 전압값과 상기 제2 기준 전압의 전압값은 각각 상기 초기값과 상기 목표값과 동일하다.
바람직하게, 상기 논리 회로는, 인에이블 신호와 상기 제2 제어 신호의 레벨 상태에 따라 스위치 제어 신호를 생성하고, 상기 인에이블 신호가 유효할 때, 상기 제1 스위치와 상기 제2 스위치 중 하나가 상기 스위치 제어 신호의 제어에 의해 온되는, 래치를 포함한다.
바람직하게, 상기 저전압 강하 레귤레이터는, 리셋 회로를 더 포함하고,
상기 리셋 회로는, 제1 단은 상기 기준 접지와 연결되고, 제2 단은 상기 제1 트랜지스터의 제어단에 연결되는, 유지 커패시터; 및 상기 인에이블 신호가 무효일 때, 상기 유지 커패시터의 제1 단과 제2 단이 단락되도록 온되는 리셋 트랜지스터를 더 포함한다.
바람직하게, 상기 전류 피드백 회로는, 상기 출력 전류를 샘플링하여 샘플링 전류를 획득하는, 제2 트랜지스터; 및 상기 제2 제어 신호와 기준 접지 사이의 제2 전류 경로를 제공하는, 제3 트랜지스터를 포함하고, 상기 제3 트랜지스터의 제어단은 상기 샘플링 전류에 따라 샘플링 전압을 생성하여 상기 제3 트랜지스터의 전도도가 상기 샘플링 전압에 의해 제어된다.
바람직하게, 상기 제2 트랜지스터는, P 채널 트랜지스터를 포함하고, 상기 제3 트랜지스터는, N 채널 트랜지스터를 포함한다.
바람직하게, 상기 구동 회로는, 상기 기준 전압과 상기 피드백 전압 사이의 차이값에 따라 상기 제1 제어 신호를 생성하는, 차동 증폭기; 적어도 제4 트랜지스터와 제5 트랜지스터를 포함하고, 상기 제5 트랜지스터의 게이트는 제3 제어 신호를 수신하고, 상기 제4 트랜지스터는 상기 제3 제어 신호와 기준 접지 사이의 제3 전류 경로를 제공하고, 상기 제4 트랜지스터의 전도도는 상기 제1 제어 신호에 의해 제어되어 상기 제3 제어 신호를 조절하는, 버퍼 유닛; 및 제3 제어 신호에 따라 상기 출력 전류를 생성하는, 구동 트랜지스터;를 포함한다.
바람직하게, 상기 제4 트랜지스터는, N 채널 트랜지스터를 포함하고, 상기 제5 트랜지스터는, P 채널 트랜지스터를 포함한다.
바람직하게, 상기 전압 피드백 회로는 직렬 연결된 복수 개의 샘플링 저항을 포함하고, 상기 복수개의 샘플링 저항은, 상기 출력 전압을 분압하여 상기 피드백 전압을 획득한다.
본 발명의 다른 측면에 있어서, 저전압 강하 레귤레이터의 전압 안정화 방법을 제공하는데, 상기 전압 안정화 방법은, 기준 전압과 피드백 전압에 따라 제1 제어 신호를 생성하는 단계; 상기 제1 제어 신호에 따라 출력 전류를 생성하는 단계; 상기 출력 전류에 따라 출력 전압을 제공하는 단계; 전압 피드백 루프를 제공하여 상기 출력 전압에 따라 상기 피드백 전압을 획득하는 단계; 전류 피드백 루프를 제공하여 상기 출력 전류에 따라 제2 제어 신호를 생성하는 단계; 및 상기 제2 제어 신호에 따라 상기 기준 전압을 제공하는 단계;를 포함하고, 상기 저전압 강하 레귤레이터의 작동 프로세스는 제1 단계와 제2 단계를 포함하고, 상기 제1 단계에서, 상기 전류 피드백 루프는 온되고, 상기 기준 전압의 전압값은 초기값과 같거나 작게 설정되고, 상기 제2 제어 신호에 따라 상기 제1 제어 신호를 제어하여 상기 출력 전류를 제한하고, 상기 제2 단계에서, 상기 전류 피드백 루프는 점차적으로 오프되고, 상기 제2 제어 신호에 따라 상기 기준 전압의 전압값을 목표값으로 스위칭하고, 상기 초기값은 상기 목표값보다 작다.
바람직하게, 상기 출력 전류는, 상기 제1 제어 신호의 전압 상승에 따라 증가하도록 설정된다.
바람직하게, 상기 제2 제어 신호에 따라 상기 제1 제어 신호를 조절하여 상기 출력 전류를 제한하는 단계는, 상기 제1 단계에서, 상기 제1 제어 신호와 기준 접지 사이의 제1 전류 경로를 제공하고, 상기 제2 제어 신호에 따라 상기 제1 전류 경로의 전도도를 제어하여 상기 제1 제어 신호의 전압을 조절하고; 상기 제2 단계에서, 상기 제2 제어 신호에 따라 상기 제1 전류 경로를 오프하는 것을 포함한다.
바람직하게, 상기 제2 제어 신호에 따라 상기 기준 전압의 전압값을 목표값으로 스위칭하는 단계는, 상기 피드백 전압의 전압값이 상기 초기값으로 상승될 때, 충전 전류를 제공하여 상기 제2 제어 신호를 하이 레벨 상태로 높이고; 상기 제2 제어 신호가 로우 레벨 상태에 있을 때, 상기 기준 전압을 상기 초기값과 동일하게 설정하고, 상기 제2 제어 신호가 하이 레벨 상태에 있을 때, 상기 기준 전압을 상기 목표값과 동일하게 설정하는 것을 포함한다.
바람직하게, 상기 전압 안정화 방법은, 인에이블 신호를 제공하는 단계; 상기 인에이블 신호가 무효일 때, 상기 제2 제어 신호를 로우 레벨 상태로 리셋하는 단계;를 더 포함한다.
바람직하게, 상기 출력 전류에 따라 제2 제어 신호를 생성하는 단계는, 상기 출력 전류를 샘플링하여 샘플링 전류를 획득하고, 상기 샘플링 전류에 따라 샘플링 전압을 획득하고; 상기 제2 제어 신호와 기준 접지 사이의 제2 전류 경로를 제공하고, 상기 제2 전류 경로의 전도도는 상기 샘플링 전압에 의해 제어되어 상기 제2 제어 신호를 조절하는 것을 포함한다.
바람직하게, 상기 출력 전압에 따라 상기 피드백 전압을 획득하는 단계는, 상기 출력 전압을 분압하여 상기 출력 전압을 특성화하는 상기 피드백 전압을 얻는 것을 포함한다.
본 발명의 각 실시예에 따른 저전압 강하 레귤레이터 및 전압 안정화 방법은, 작동 프로세스에서, 먼저 초기값과 작거나 같은 기준 전압을 제공하고, 저전압 강하 레귤레이터가 전류 피드백 모드에서 작동하게 하여, 출력 전류가 지나치게 높아 후단의 부하 회로에 영향을 주는 것을 방지하도록 출력 전류의 크기를 제한하고; 동시에, 작동 프로세스에서, 출력 전압이 목표 전압값의 미리 설정된 전압값보다 약간 낮은 수준에 도달했을 때, 본 발명의 각 실시예에 따른 저전압 강하 레귤레이터 및 전압 안정화 방법은, 전류 피드백 모드에서 전압 피드백 모드로 자동 스위칭되는데, 미리 설정된 전압값이 목표 전압값과 근접하기에, 전류 피드백 모드에서 전압 피드백 모드로 스위칭되는 과정에서 저전압 강하 레귤레이터에 의해 생성되는 출력 전류가 제한되어, 출력 전압은 미리 설정된 전압값에서 목표 전압값으로 안정적으로 상승할 수 있으므로, 작동 프로세스에서, 출력 전압의 오버 슈트 진폭을 효과적으로 제어하여, 출력 전압의 오버 슈트가 후단의 부하 회로에 영향을 주는 문제를 방지한다.
이하 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하고, 본 발명의 상기 및 기타 목적, 특징 및 장점은 더욱 명백해질 것이다.
도 1은 기존의 저전압 강하 레귤레이터의 예시적인 회로도이다.
도 2는 도 1의 저전압 강하 레귤레이터의 작동 프로세스에서의 기준 전압(Vref0)과 출력 전압(Vout)의 파형도이다.
도 3은 종래의 저전압 강하 레귤레이터의 기준 전압과 출력 전압의 파형도이다.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 저전압 강하 레귤레이터의 회로도이다.
도 5는 도 4의 저전압 강하 레귤레이터의 기준 전압과 출력 전압의 작동 프로세스에서의 파형도이다.
도 6은 도 4의 저전압 강하 레귤레이터의 구동 회로, 전류 피드백 회로 및 전압 피드백 회로의 구체적인 회로도이다.
도 7은 도 4의 저전압 강하 레귤레이터의 스위칭 회로와 리셋 회로의 구체적인 회로도이다.
도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 저전압 강하 레귤레이터의 전압 안정화 방법의 흐름도이다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다. 각 도면에서, 동일한 요소는 유사한 도면 부호를 사용한다. 명확하게 하기 위해, 첨부 도면의 각 부분은 비례에 따라 작성되지 않았다. 또한, 구동 전극 및 감지 전극에 대응되는 인출선 외의 라인은 도시되지 않았고, 일부 공지 기술도 도시되지 않을 수 있다.
아래 내용에서, 기기의 구조, 재료, 크기, 처리 작업 및 기술과 같은 본 발명의 많은 특정 세부 사항을 설명하여 본 발명을 보다 명백하게 이해하도록 하지만, 본 발명은 이러한 특정 세부 사항에 의해 한정되지 않는 것은 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에 있어서 자명한 것이다.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 저전압 강하 레귤레이터의 회로도이다.
도 4와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따른 저전압 강하 레귤레이터(2000)는, 구동 회로(2100), 전압 피드백 회로(2200), 전류 피드백 회로(2300), 스위칭 회로(2400) 및 리셋 회로(2500)를 포함한다.
구동 회로(2100)는 기준 전압(Vref)과 피드백 전압(Vfb)의 차이값에 따라 제1 제어 신호(VC1)를 생성하고, 제1 제어 신호(VC1)에 따라 출력 전류(Iout)를 생성한다. 구동 회로(2100)와 연결된 부하 커패시터(Cload)는 출력 전류(Iout)를 수신하여, 출력 전류(Iout)에 따라 출력 전압(Vout)을 생성하고, 출력 전압(Vout)은 부하 저항(Rload)（예를 들어, 후단의 부하 회로의 등가 저항）에 작용한다.
전압 피드백 회로(2200)는 출력 전압(Vout)에 따라 피드백 전압(Vfb)을 획득하고, 피드백 전압(Vfb)을 구동 회로(2100)에 제공하여, 구동 회로(2100)와 전압 피드백 루프를 형성한다.
전류 피드백 회로(2300)는 트랜지스터(P1)와 전류 피드백 제어 모듈(2310)을 포함한다. 여기서, 전류 피드백 제어 모듈(2310)은, 출력 전류(Iout)에 따라 제2 제어 신호(VC2)를 생성하고; 트랜지스터(P1)의 제어단은 제2 제어 신호(VC2)에 의해 제어되고, 트랜지스터(P1)의 제1 단과 제2 단은 각각 구동 회로(2100)와 기준 접지(gnd)（기준 접지 전압(Vgnd)을 제공함）에 연결되어, 트랜지스터(P1)는 제1 제어 신호(VC1)와 기준 접지(gnd) 사이의 전류 경로를 제공할 수 있다. 트랜지스터(P1)의 전도도는 제2 제어 신호(VC2)에 의해 제어되기에, 전류 피드백 회로(2300)와 구동 회로(2100)가 전류 피드백 루프를 형성하도록, 제1 제어 신호(VC1)를 조절할 수 있다.
스위칭 회로(2400)는 제2 제어 신호(VC2)에 따라 기준 전압(Vref)을 제공한다. 제2 제어 신호VO2의 레벨 상태에 따라, 스위칭 회로(2400)가 제공하는 기준 전압(Vref)은 서로 다른 전압값을 가진다.
바람직하게, 저전압 강하 레귤레이터(2000)는, 리셋 회로(2500)를 더 포함한다. 리셋 회로(2500)는 인에이블 신호(EN)에 의해 제어된다. 저전압 강하 레귤레이터(2000)가 작동되기 전, 인에이블 신호(EN)는 무효하고, 리셋 회로(2500)는 제2 제어 신호(VC2)를 리셋하여, 전류 피드백 회로(2300) 중의 트랜지스터(P1)를 온하고, 따라서, 제1 제어 신호(VC1)를 리셋하고; 저전압 강하 레귤레이터(2000)가 작동된 후, 인에이블 신호(EN)는 무효에서 유효로 전환되고, 전류 피드백 회로(2300)는 출력 전류(Iout)에 따라 제2 제어 신호(VC2)를 조절하여, 작동 프로세스의 제1 단계에서, 구동 회로(2100)가 주로 전류 피드백 루프에서 작동하도록 하고; 보다 바람직하게, 스위칭 회로(2400)도 인에이블 신호(EN)에 의해 제어되어, 스위칭 회로(2400)는 인에이블 신호(EN)와 제2 제어 신호(VC2)의 레벨 상태에 따라 기준 전압(Vref)의 전압값을 선택한다.
도 5는 도 4의 저전압 강하 레귤레이터의 기준 전압과 출력 전압의 작동 프로세스에서의 파형도이다.
도 4 및 도 5와 같이, 저전압 강하 레귤레이터(2000)의 동작 과정은, 작동 프로세스（위의 전기/인에이블 신호(EN)가 무효에서 유효로 전환될 때부터 출력 전압(Vout)이 목표 전압값(Vout_tg)에 도달할 때까지）와 안정화 프로세스（출력 전압(Vout)이 목표 전압값(Vout_tg)을 유지함）를 포함한다. 구체적으로, 작동 프로세스는, 제1 단계(Ts1)와 제2 단계(Ts2)를 포함한다: 제1 단계(Ts1)에서, 구동 회로(2100)는 주로 전류 피드백 루프에서 작동되는데, 즉, 전류 피드백 회로(2300)는 제2 제어 신호(VC2)에 따라 제1 제어 신호(VC1)를 조절하여 출력 전류(Iout)의 진폭（출력 전류(Iout)는 일정하거나 실질적으로 일정함）을 조절하고, 이로부터, 출력 전압(Vout)를 안정적으로 높여, 출력 전압(Vout)에 큰 폭의 오버 슈트가 발생하는 것을 방지하고, 이때, 스위칭 회로(2400)가 제공하는 기준 전압(Vref)의 전압값은 초기값(vA1)과 동일하고, 제1 단계가 종료될 때, 출력 전압(Vout)은, 기준 전압의 초기값(vA1)이 대응하는 미리 설정된 전압값(Vout1)에 최종으로 안정되고; 제2 단계(Ts2)에서, 전류 피드백 회로(2300)가 제공하는 제2 제어 신호(VC2)가 제1 레벨 상태에서 제2 레벨 상태로 점차적으로 변화함에 따라, 트랜지스터(P1)가 오프되고, 스위칭 회로(2400)가 제2 제어 신호(VC2)의 작용으로 기준 전압(Vref)의 전압값을 목표값(va2)으로 스위칭함에 따라, 구동 회로(2100)는 주로 전압 피드백 루프에서 작동되고, 즉 구동 회로(2100)는 주로 전압 피드백 회로(2200)가 제공하는 피드백 전압(Vfb)과 기준 전압(Vref) 사이의 차이값에 따라 출력 전압(Vout)을 제어하고, 제2 단계에서, 미리 설정된 전압값(Vout1)은, 출력 전압(Vout)을 목표 전압값(Vout_tg)까지 높인다. 제1 단계(Ts1)에서, 출력 전류(Iout)가 제한되기에, 부하 커패시터(Cout)는 실질적으로 정전류 충전되고, 따라서, 오버 슈트로 인한 출력 전압(Vout)의 오버 슈트 전압(v_overshoot)의 진폭이 작고; 제2 단계(Ts2)에서, 기준 전압(Vref)의 초기값(vA1)과 목표값(va2) 사이의 차이값이 오버 슈트 전압(v_overshoot)의 진폭과 같거나 약간 크게 설정함으로써, 제1 제어 신호(VC1)의 구동 능력을 약화시켜, 출력 전압(Vout)은 미리 설정된 전압값(Vout1)에서 목표 전압값(Vout_tg)으로 안정적으로 상승하고, 출력 전압(Vout)이 제2 단계에서 오버 슈트되는 것을 방지한다.
도 6은 도 4의 저전압 강하 레귤레이터의 구동 회로, 전류 피드백 회로 및 전압 피드백 회로의 구체적인 회로도이다.
도 6과 같이, 구동 회로（도 4의 구동 회로(2100)）는, 차동 증폭기(OP1), 버퍼 유닛, 및 구동 트랜지스터(Pbuf)를 포함하고, 버퍼 유닛은, 트랜지스터(N1)와 트랜지스터(P2)를 포함한다. 구체적으로, 차동 증폭기(OP1)는 기준 전압(Vref)과 피드백 전압(Vfb)의 차이값에 따라 제1 제어 신호(VC1)를 생성하고, 예를 들어, 차동 증폭기(OP1)의 전원단, 접지단, 양의 입력단, 음의 입력단은 각각 전원 전압(Vdd), 기준 접지 전압(Vgnd), 기준 전압(Vref) 및 피드백 전압(Vfb)을 수신하고; 트랜지스터(N1)의 제어단은 차동 증폭기(OP1)의 출력단과 연결되고, 트랜지스터(N1)의 제1 단과 트랜지스터(P2)의 제1 단은 노드(A1)에서 연결되고, 트랜지스터(N1)의 제2 단은 기준 접지(gnd)와 연결되고, 트랜지스터(P2)의 제어단은 노드(A1)의 전압(VC3)（제3 제어 신호）에 의해 제어되고, 트랜지스터(P2)의 제2 단은 전원 전압(Vdd)과 연결되고; 구동 트랜지스터(Pbuf)의 제어단도 노드(A1)의 전압(VC3)에 의해 제어되고, 구동 트랜지스터(Pbuf)의 제1 단은 전원 전압(Vdd)과 연결되고, 제2 단은 출력 전류(Iout)을 부하 커패시터(Cload)의 제1 단에 제공하여, 부하 커패시터(Cload)의 제1 단에서 출력 전압(Vout)을 생성하고, 부하 커패시터(Cload)의 제2 단은 기준 접지(gnd)에 연결된다.
도 6과 같이, 전압 피드백 회로(2200)는, 복수 개의 샘플링 저항을 포함하여, 출력 전압(Vout)을 분압하여 출력 전압(Vout)을 특성화하는 피드백 전압(Vfb)을 얻는다. 예를 들어, 전압 피드백 회로(2200)는, 출력 전압(Vout)과 기준 접지(gnd) 사이에 직렬 연결된 샘플링 저항(R1, R2)을 포함하고, 샘플링 저항(R1, R2) 사이에 연결된 노드는 구동 회로(2100) 중의 차동 증폭기(OP1)의 입력단의 하나와 연결되어 피드백 전압(Vfb)을 제공한다.
도 6과 같이, 전류 피드백 회로(2300)는, 트랜지스터(P1)와 전류 피드백 제어 모듈을 포함한다. 구체적인 실시예에서, 전류 피드백 제어 모듈은, 트랜지스터(N2, P3), 전류 드레인(Ib2) 및 전류 소스(Ib1)를 포함한다. 여기서, 트랜지스터(P3)의 제어단 및 제1 단은 구동 트랜지스터(Pbuf)의 제어단 및 제1 단에 각각 연결되어, 트랜지스터(P3)의 전도 전류와 구동 트랜지스터(Pbuf)가 제공하는 출력 전류(Iout)의 비율이 트랜지스터(P3)와 구동 트랜지스터(Pbuf)의 크기 비율과 정비례되게 하여, 트랜지스터(P3)는 출력 전류(Iout)에 대한 샘플링을 실현하고, 전류 드레인(Ib2)은 트랜지스터(P3)의 제2 단과 기준 접지(gnd) 사이에 연결되고, 트랜지스터(P3)의 제2 단은 샘플링 전압(Vsamp)을 제공하고; 트랜지스터(N2)의 제어단은 샘플링 전압(Vsamp)을 수신하고, 제1 단은 기준 접지(gnd)에 연결되고, 제2 단은 트랜지스터(P1)의 제어단과 연결되어 제2 제어 신호(VC2)를 제공하고; 전류 소스(Ib1)는 전원 전압(Vdd)과 트랜지스터(N2)의 제2 단 사이에 연결되어 작동 프로세스에서 제2 제어 신호(VC2)를 제1 레벨 상태에서 제2 레벨 상태로 전환한다.
구체적인 실시예에 있어서, 도 6의 트랜지스터(N1, N2)는 N채널 트랜지스터이고, 트랜지스터(P2, P3)와 구동 트랜지스터(Pbuf)는 P채널 트랜지스터이며, 아래에서, 이러한 구조에 따라 저전압 강하 레귤레이터(2000)의 구조 및 작동 원리를 설명하는데, 본 발명의 실시예는 이에 한정되지 않는다. 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자는 실제 수요에 따라 트랜지스터(N1, P2) 및 구동 트랜지스터(Pbuf)를 서로 다른 유형의 트랜지스터로 설정할 수 있고, 관련 회로를 일정 조절하여 본 발명의 대안적인 실시예를 실현할 수 있다.
작동 프로세스의 제1 단계에서, 구동 회로(2100)는 주로 전류 피드백 루프에서 작동되고, 출력 전류(Iout)가 일정 값을 초과할 때, 출력 전류(Iout)가 클수록, 트랜지스터(P3)가 제공하는 전도 전류가 크고, 샘플링 전압(Vsamp)이 클수록, 트랜지스터(N2)의 전도도가 높고, 풀다운 능력이 강하고, 제2 제어 신호(VC2)의 전압이 낮을수록, 트랜지스터(P1)의 전도도가 높고, 풀다운 능력이 강하고, 따라서, 제1 제어 신호(VC1)의 전압이 낮을수록, 트랜지스터(N1)의 전도도가 낮고, 풀다운 능력이 약하고, 노드(A1)의 전압(VC3)이 높을 수록, 구동 트랜지스터(Pbuf)의 전도도가 낮고, 따라서 출력 전류(Iout)가 하향 조절된다. 이러한 원리에 따라, 전류 피드백 루프는 구동 회로(2100)가 생성한 출력 전류(Iout)를 일정 범위 내에 제한하여, 작동 프로세스의 제1 단계 내에서 출력 전류를 실질적으로 일정하게 유지하고, 출력 전압(Vout)을 안정적으로 상승시켜, 지나치게 높은 오버 슈트 전압의 발생을 방지한다.
작동 프로세스의 제2 단계에서, 구동 회로(2100)는 주로 전압 피드백 루프에서 작동되고, 기준 전압(Vref)과 피드백 전압(Vfb) 사이의 차이값이 크고, 제1 제어 신호(VC1)의 전압이 높을 수록, 트랜지스터(N1)의 전도도가 높고, 풀다운 능력이 강하고, 따라서, 노드(A1)의 전압(VC3)이 낮을수록, 구동 트랜지스터(Pbuf)의 전도도가 높으므로, 출력 전류(Iout)가 클수록, 피드백 전압(Vfb)이 이때의 기준 전압(Vref)에 도달할 때까지 출력 전압(Vout)의 전압값은 상승된다.
도 7은 도 4의 저전압 강하 레귤레이터의 스위칭 회로와 리셋 회로의 구체적인 회로도이다.
도 7과 같이, 리셋 회로(2500)는, 유지 커패시터(C1), 리셋 트랜지스터(MR) 및 적어도 하나의 인버터를 포함한다. 여기서, 유지 커패시터(C1)의 제1 단은 기준 접지(gnd)와 연결되고, 제2 단은 트랜지스터(P1)의 제어단과 연결되어 제2 제어 전압(VC2)을 조절하고; 리셋 트랜지스터(MR)는 유지 커패시터(C1)와 병렬 연결되고, 리셋 트랜지스터 (MR)의 제어단은 적어도 하나의 인버터를 통하여 인에이블 신호(EN)를 수신하여, 리셋 트랜지스터(MR)가 인에이블 신호의 반전 신호(ENB)에 의해 제어되도록 한다.
인에이블 신호(EN)가 유효일 때, 저전압 강하 레귤레이터(2000)는 온되고, 리셋 트랜지스터(MR)는 인에이블 신호의 반전 신호(ENB)에 의해 오프된다. 작동 프로세스의 제1 단계에서, 유지 커패시터(C1)는, 트랜지스터(N2)와 전류 소스(Ib1)의 공동 작용으로 제2 제어 신호(VC2)를 제공하고; 작동 프로세스의 제2 단계에서, 트랜지스터(N2)는 점차적으로 오프되고, 유지 커패시터(C1)는 전류 소스(Ib1)에 의해 충전되어, 제2 제어 신호(VC2)가 로우 레벨 상태에서 하이 레벨 상태로 변화되게 하고, 따라서, 트랜지스터(P1)가 오프되고, 저전압 강하 레귤레이터(2000)는 전류 피드백 모드에서 전압 피드백 모드로 스위칭된다. 바람직하게, 유지 커패시터(C1)에 대한 전류 소스(Ib1)의 충전 시간을 미리 설정하여, 저전압 강하 레귤레이터(2000)가 전류 피드백 모드에서 전압 피드백 모드로 완전히 스위칭되도록 보장한다.
인에이블 신호(EN)가 무효일 때, 저전압 강하 레귤레이터(2000)가 오프되고, 리셋 트랜지스터(MR)는 인에이블 신호의 반전 신호(ENB)에 의해 온되어, 유지 커패시터(C1)가 방전되도록 하여, 제2 제어 신호(VC2)를 기준 접지 전압(Vgnd)에 근접하는 로우 레벨 상태로 리셋한다. 그러므로, 저전압 강하 레귤레이터(2000)가 다시 온될때, 제2 제어 신호(VC2)는 기준 접지 전압(Vgnd)에 근접한 초기 전압을 가지고, 트랜지스터(P1)는 온되어 구동 회로(2100)가 주로 전류 피드백 루프에서 작동되도록 한다.
바람직하게, 리셋 트랜지스터(MR)는 N채널 트랜지스터이다.
도 7과 같이, 스위칭 회로(2400)는, 래치, 스위치(MS1, MS2) 및 복수 개의 인버터를 포함한다.
구체적으로, 래치는, 예를 들어, 낸드 게이트(NAND1, NAND2)를 포함하고, 낸드 게이트(NAND1)의 제1 입력단은 홀수 개의 인버터를 통하여 제2 제어 신호(VC2)의 반전 신호(VC2_b)를 획득하고, 제2 입력단은 낸드 게이트(NAND2)의 출력단과 연결되어 래치 신호(Vlock)를 수신하고, 낸드 게이트(NAND2)의 제1 입력단은 인에이블 신호(EN)를 수신하고, 제2 입력단은 낸드 게이트(NAND1)의 출력단과 연결된다.
스위치(MS1)의 제1 단과 스위치(MS2)의 제1 단은 각각 제1 기준 전압(Vbias1)과 제2 기준 전압(Vbias2)을 수신하고, 스위치(MS1)의 제2 단과 스위치(MS2)의 제2 단은 연결되어 기준 전압(Vref)을 제공하고, 스위치(MS1)의 제어단은 래치 신호(Vlock)를 수신하거나 짝수 개의 직렬 연결된 인버터를 통하여 래치 신호(Vlock)의 버퍼 신호(S1A)를 획득하고, 스위치(MS2)의 제어단은 홀수 개의 직렬 연결된 인버터를 통하여 래치 신호(Vlock)의 반전 신호(S1B)를 획득한다. 여기서, 제1 기준 전압(Vbias1)과 제2 기준 전압(Vbias2)의 전압값은 각각 기준 전압(Vref)의 초기값(vA1)과 목표값(va2)과 같다. 구체적으로, 스위치(MS1, MS2)는 트랜지스터 또는 전송 게이트 등 스위치 기능을 가긴 장치 또는 회로에 의해 구현될 수 있다.
작동 프로세스의 제1 단계에서, 인에이블 신호(EN)는 유효하고, 제2 제어 신호(VC2)는 로우 레벨 산태에 근접하고, 이때, 래치 신호(Vlock)는 제1 상태에 유지되고, 스위치(MS1)는 온되고 또한 스위치(MS2)는 오프되어, 스위치(MS1)는 제1 기준 전압(Vbias1)을 기준 전압(Vref)으로 출력하여, 기준 전압(Vref)이 초기값(vA1)을 가지도록 한다.
작동 프로세스의 제2 단계에서, 인에이블 신호는 유효하고 제2 제어 신호(VC2)는 하이 레벨 상태까지 충전되고, 이때, 래치 신호(Vlock)는 제2 상태에 유지되고, 스위치(MS1)는 오프되고 스위치(MS2)는 온되어, 스위치(MS2)는 제2 기준 전압(Vbias2)을 기준 전압(Vref)으로 출력하여, 기준 전압(Vref)이 목표값(va2)을 가지도록 한다.
바람직한 실시예에서, 제1 기준 전압(Vbias1)과 제2 기준 전압(Vbias2) 사이의 차이값은 부하 커패시터(Cout)가 작동 프로세스의 제1 단계에서 나타난 오버 슈트 전압(v_overshoot)과 같거나 약간 크다. 해당 오버 슈트 전압(v_overshoot)의 진폭이 작기에, 작동 프로세스에서 출력 전압(Vout)의 전압값이 목표 전압값(Vout_tg)을 초과하지 않는데, 즉, 출력 전압(Vout)은, 작동 프로세스에서 목표 전압값(Vout_tg)으로 안정적으로 상승하여, 후단의 부하 회로가 오버 슈트로 인하여 지나치게 높은 출력 전압(Vout)을 수신하는 것을 방지하고, 후단의 부하 회로가 정상적으로 작동하고 파손되지 않도록 보장한다. 구체적인 실시예에서, 제1 기준 전압(Vbias1)과 제2 기준 전압(Vbias2) 사이의 차이값은, 예를 들어, 10mV이다.
상술 실시예에서, 작동 프로세스의 제1 단계에서, 기준 전압(Vref)은 초기값과 같지만, 본 발명의 실시예는 이에 한정되지 않고, 기준 전압(Vref)은 작동 프로세스의 제1 단계에서, 초기값과 같거나 작은 전압값을 가질 수 있고, 스위칭 회로(2400)는 대응되게, 상이한 전압값 사이의 스위칭을 실현하여, 출력 전압(Vout)의 전압값은 구동과정의 제1 단계에서 단계적으로 상승할 수 있다.
본 발명의 제1 실시예에 따른 저전압 강하 레귤레이터는, 작동 프로세스에서, 먼저 초기값과 같거나 작은 기준 전압을 제공하고, 저전압 강하 레귤레이터가 전류 피드백 모드에서 작동하게끔 하여, 출력 전류의 크기를 제한하고, 이로부터 출력 전류가 지나치게 높아 후단의 부하 회로에 영향을 주는 것을 방지하고; 동시에, 작동 프로세스에서, 출력 전압이 목표 전압값의 미리 설정된 전압값보다 낮은 경우, 본 발명의 제1 실시예에 따른 저전압 강하 레귤레이터는, 전류 피드백 모드에서 전압 피드백 모드로 자동으로 스위칭되고, 미리 설정된 전압값이 목표 전압값에 근접하기에, 전류 피드백 모드에서 전압 피드백 모드로 스위칭하는 과정에서 저전압 강하 레귤레이터가 생성하는 출력 전류가 제한되어, 출력 전압은 미리 설정된 전압값에서 목표 전압값으로 안정적으로 상승할 수 있기에, 작동 프로세스에서 출력 전압의 오보 슈트 진폭을 효과적으로 제어하여, 출력 전압의 오버 슈트가 후단의 부하 회로에 영향을 주는 것을 방지한다.
도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 저전압 강하 레귤레이터의 전압 안정화 방법의 흐름도이다.
단계 S310에서, 기준 전압과 피드백 전압에 따라 제1 제어 신호를 생성한다. 구체적으로, 기준 전압과 피드백 전압의 차이값에 따라 제1 제어 신호를 생성한다.
단계 S320에서, 제1 제어 신호에 따라 출력 전류를 생성한다. 바람직하게, 출력 전류가 제1 제어 신호의 전압 상승에 따라 증가하도록 설정한다.
단계 S330에서, 출력 전류에 따라 출력 전압을 제공한다.
단계 S340에서, 전압 피드백 루프를 제공하여 출력 전압에 따라 피드백 전압을 획득한다. 바람직하게, 출력 전압을 분압하여 출력 전압을 특성화하는 피드백 전압을 획득한다.
단계 S350에서, 전류 피드백 루프를 제공하여, 출력 전류에 따라 제2 제어 신호를 생성한다. 바람직하게, 출력 전류를 샘플링하여 샘플링 전류를 획득하고, 샘플링 전류에 따라 샘플링 전압을 획득하고; 제2 제어 신호와 기준 접지 사이의 제2 전류 경로를 제공하고, 제2 전류 경로의 전도도는 샘플링 전압에 의해 제어되어, 제2 제어 신호에 대한 조절을 실현한다.
단계 S360에서, 저전압 강하 레귤레이터의 작동 프로세스의 제1 단계에서, 전류 피드백 루프를 온하고, 기준 전압의 전압값이 초기값（초기값은 목표값보다 작다）과 같거나 작게 설정하고, 제2 제어 신호에 따라 제1 제어 신호를 조절하여 출력 전류를 제한한다. 바람직하게, 작동 프로세스의 제1 단계에서, 제1 제어 신호와 기준 접지 사이의 제1 전류 경로（제1 전류 경로는 작동 프로세스의 제2 단계에서 제2 제어 신호에 의해 오프된다）를 제공하고, 제2 제어 신호에 따라 제1 전류 경로의 전도도를 제어하여, 제1 제어 신호의 전압을 조절하고, 이로부터, 전류의 피드백 제어를 실현하여, 출력 전류가 일정하거나 실질적으로 일정하도록 하여, 출력 전압이 작동 프로세스의 제1 단계에서 미리 설정된 전압값（바람직하게, 미리 설정된 전압값은 목표 전압값보다 작다）으로 안정적으로 상승하게 한다.
단계 S370에서, 저전압 강하 레귤레이터의 작동 프로세스의 제2 단계에서, 전류 피드백 루프를 점차적으로 오프하여, 제2 제어 신호에 따라 기준 전압의 전압값을 목표값으로 스위칭하고, 제2 제어 신호에 따라 기준 전압을 생성한다. 바람직하게, 피드백 전압의 전압값이 초기값까지 상승할 때, 충전 전류를 제공하여 제2 제어 신호를 하이 레벨 상태로 높이고; 제2 제어 신호가 로우 레벨 상태에 있을 때, 기준 전압을 초기값과 동일하게 설치하며; 제2 제어 신호가 하이 레벨 상태에 있을 때, 기준 전압을 목표값과 동일하게 설치하여, 출력 전압이 목표 전압값까지 안정적으로 상승하게끔 한다.
바람직하게, 본 발명의 제2 실시예에 따른 저전압 강하 레귤레이터의 전압 안정화 방법은, 단계 S380와 단계 S390를 더 포함한다.
단계 S380에서, 인에이블 신호를 제공한다. 인에이블 신호가 무효에서 유효로 변화될 때, 저전압 강하 레귤레이터는 작동 프로세스의 제1 단계에 진입하기 시작하고; 인에이블 신호가 무효일 때, 단계 S390를 실행한다.
단계 S390에서, 제2 제어 신호를 로우 레벨 상태로 리셋한다.
본 발명의 실시예에 따른 저전압 강하 레귤레이터와 전압 안정화 방법은, 작동 프로세스에서, 먼저 초기값과 같거나 작은 기준 전압을 제공하고, 저전압 강하 레귤레이터가 전류 피드백 모드에서 작동하게끔 하여, 출력 전류의 크기를 제한하여 출력 전류가 지나치게 높아 후단의 부하 회로에 영향을 주는 것을 방지하고; 동시에, 작동 프로세스에서, 출력 전압이 목표 전압값 보다 약간 낮은 미리 설정된 전압값에 도달할 때, 본 발명의 각 실시예의 저전압 강하 레귤레이터와 전압 안정화 방법은 전류 피드백 모드에서 전압 피드백 모드로 자동으로 스위칭되는데, 미리 설정된 전압값이 목표 전압값에 근접하기에, 저전압 강하 레귤레이터가 전류 피드백 모드에서 전압 피드백 모드로 스위칭하는 과정에서 발생한 출력 전류가 제한되고, 출력 전압은 미리 설정된 전압값에서 목표 전압값으로 안정적으로 상승하여, 작동 프로세스에서, 출력 전압의 오버 슈트 진폭이 제어되어, 후단의 부하 회로에 대한 영향을 방지한다.
본 명세서에서, '제1' , '제2' 등 관계를 설명하는 용어는, 그 실체 또는 동작을 다른 실체 또는 동작과 구별하기 위한 것일 뿐, 이러한 실체 또는 동작 사이에 실제 관계 또는 차례 등이 존재하는 것을 요구하거나 암시하는 것은 아니다. 또한, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어, 또는 유사한 의미를 가진 용어들은 비 배타성 관계로, 여러 개의 요소의 과정, 방법, 물품 또는 장치가 이러한 요소를 포함할뿐만 아니라, 기타 명백하게 제시한 기타 요소 또는 이러한 과정, 방법, 물품 또는 장치의 고유의 요소를 배제하는 것은 아니다. 특별히 한정하지 않는한, 용어 '하나의????포함한다'로 요소를 한정할 때, 상기 요소를 포함하는 과정, 방법, 물품 또는 장치에 기타 동일한 요소가 포함되는 것을 배제하지 않는다.
이상과 같이 실시예들이 설명되었으나，이러한 실시예들은 모든 세부사항을 자세하게 설명하지 않았고, 본 발명은 상기 구체적인 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다. 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능한 것은 자명한 것이다. 본 발명의 구체적인 실시예는 본 발명의 원리와 실제 사용을 명백하게 설명하기 위한 것으로, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명을 이용하고, 본 발명을 기초로 수정하여 사용할 수 있다. 그러므로，본 발명은 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 제한된다.
2000: 저전압 강하 레귤레이터
2100: 구동 회로
2200: 전압 피드백 회로

Claims (20)

  1. 저전압 강하 레귤레이터에 있어서,
    기준 전압과 피드백 전압에 따라 제1 제어 신호를 생성하고, 상기 제1 제어 신호에 따라 출력 전류를 생성하고, 부하 커패시터는 상기 출력 전류에 따라 출력 전압을 제공하는, 구동 회로;
    상기 출력 전압에 따라 상기 피드백 전압을 획득하는, 전압 피드백 회로;
    상기 출력 전류에 따라 제2 제어 신호를 생성하는, 전류 피드백 회로; 및
    상기 제2 제어 신호에 따라 상기 기준 전압을 제공하는, 스위칭 회로;를 포함하고
    상기 저전압 강하 레귤레이터의 작동 프로세스는, 제1 단계와 제2 단계를 포함하고,
    상기 제1 단계에서, 상기 기준 전압의 전압값은 초기값과 같거나 작고, 상기 전류 피드백 회로는, 상기 출력 전류를 제한하기 위하여, 상기 제2 제어 신호에 따라 상기 제1 제어 신호를 조절하고,
    상기 제2 단계에서, 상기 스위칭 회로는, 상기 제2 제어 신호에 따라 상기 기준 전압의 전압값을 목표값으로 스위칭하고, 상기 초기값은 상기 목표값 보다 작은 것인, 저전압 강하 레귤레이터.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 구동 회로에서, 상기 출력 전류는, 상기 제1 제어 신호의 전압 상승에 따라 증가하는 것인, 저전압 강하 레귤레이터.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 전류 피드백 회로는, 제1 트랜지스터를 포함하고,
    상기 제1 트랜지스터는 상기 제1 제어 신호와기준 접지 사이의 제1 전류 경로를 제공하고, 상기 제1 트랜지스터의 제어단은 상기 제2 제어 신호를 수신하고,
    상기 제1 단계에서, 상기 제1 트랜지스터의 전도도는 상기 제2 제어 신호에 의해 제어되어 상기 제1 제어 신호를 조절하고,
    상기 제2 단계에서, 상기 제1 트랜지스터는 상기 제2 제어 신호에 의해 오프되는 것인, 저전압 강하 레귤레이터.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1 트랜지스터는, P 채널 트랜지스터를 포함하는 것인, 저전압 강하 레귤레이터.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 전류 피드백 회로는, 전류 소스를 더 포함하고,
    상기 피드백 전압의 전압값이 상기 초기값까지 상승하는 경우, 상기 전류 소스는 상기 제1 트랜지스터의 제어단에 충전 전류를 제공하여 상기 제2 제어 신호를 하이 레벨 상태로 높이는 것인, 저전압 강하 레귤레이터.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 스위칭 회로는,
    제1 스위치와 제2 스위치 - 상기 제1 스위치의 제1 단과 상기 제2 스위치의 제2 단은 각각 제1 기준 전압과 제2 기준 전압을 수신하고, 상기 제1 스위치의 제2 단과 상기 제2 스위치의 제2 단은 상기 기준 전압을 제공하도록 서로 연결되고, 상기 제1 기준 전압의 전압값 및 상기 제2 기준 전압의 전압값은 각각 상기 초기값 및 상기 목표값과 동일함-; 및
    상기 제2 제어 신호에 따라 상기 제1 스위치와 상기 제2 스위치의 온-오프를 제어하고, 상기 제2 제어 신호가 로우 레벨 상태에 있을 때, 상기 제1 스위치는 온되고 상기 제2 스위치는 오프되며, 상기 제2 제어 신호가 하이 레벨 상태에 있을 때, 상기 제2 스위치는 온되고 상기 제1 스위치는 오프되는, 논리 회로;를 포함하는 것인, 저전압 강하 레귤레이터.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 논리 회로는,
    인에이블 신호와 상기 제2 제어 신호의 레벨 상태에 따라 스위치 제어 신호를 생성하고, 상기 인에이블 신호가 유효할 때, 상기 제1 스위치와 상기 제2 스위치 중 하나가 상기 스위치 제어 신호의 제어에 의해 온되는, 래치를 포함하는 것인, 저전압 강하 레귤레이터.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 저전압 강하 레귤레이터는, 리셋 회로를 더 포함하고,
    상기 리셋 회로는,
    제1 단은 상기 기준 접지와 연결되고, 제2 단은 상기 제1 트랜지스터의 제어단에 연결되는, 유지 커패시터; 및
    상기 인에이블 신호가 무효일 때, 상기 유지 커패시터의 제1 단과 제2 단이 단락되도록 온되는 리셋 트랜지스터를 포함하는 것인, 저전압 강하 레귤레이터.
  9. 제4항에 있어서,
    상기 전류 피드백 회로는,
    상기 출력 전류를 샘플링하여 샘플링 전류를 획득하는, 제2 트랜지스터; 및
    상기 제2 제어 신호와 기준 접지 사이의 제2 전류 경로를 제공하는, 제3 트랜지스터 -상기 제3 트랜지스터의 제어단은 상기 샘플링 전류에 따라 샘플링 전압을 생성하여 상기 제3 트랜지스터의 전도도가 상기 샘플링 전압에 의해 제어되도록 함-;를 포함하는 것인, 저전압 강하 레귤레이터.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제2 트랜지스터는, P 채널 트랜지스터를 포함하고,
    상기 제3 트랜지스터는, N 채널 트랜지스터를 포함하는 것인, 저전압 강하 레귤레이터.
  11. 제2항에 있어서,
    상기 구동 회로는,
    상기 기준 전압과 상기 피드백 전압 사이의 차이값에 따라 상기 제1 제어 신호를 생성하는, 차동 증폭기;
    적어도 제4 트랜지스터와 제5 트랜지스터를 포함하고, 상기 제5 트랜지스터의 게이트는 제3 제어 신호를 수신하고, 상기 제4 트랜지스터는 상기 제3 제어 신호와 기준 접지 사이의 제3 전류 경로를 제공하고, 상기 제4 트랜지스터의 전도도는 상기 제1 제어 신호에 의해 제어되어 상기 제3 제어 신호를 조절하는, 버퍼 유닛; 및
    제3 제어 신호에 따라 상기 출력 전류를 생성하는, 구동 트랜지스터;를 포함하는 것인, 저전압 강하 레귤레이터.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 제4 트랜지스터는, N 채널 트랜지스터를 포함하고,
    상기 제5 트랜지스터는, P 채널 트랜지스터를 포함하는 것인, 저전압 강하 레귤레이터.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 전압 피드백 회로는 직렬 연결된 복수개의 샘플링 저항을 포함하고,
    상기 복수개의 샘플링 저항은, 상기 출력 전압을 분압하여 상기 피드백 전압을 획득하는 것인, 저전압 강하 레귤레이터.
  14. 저전압 강하 레귤레이터의 전압 안정화 방법에 있어서,
    기준 전압과 피드백 전압에 따라 제1 제어 신호를 생성하는 단계;
    상기 제1 제어 신호에 따라 출력 전류를 생성하는 단계;
    상기 출력 전류에 따라 출력 전압을 제공하는 단계;
    전압 피드백 루프를 제공하여 상기 출력 전압에 따라 상기 피드백 전압을 획득하는 단계;
    전류 피드백 루프를 제공하여 상기 출력 전류에 따라 제2 제어 신호를 생성하는 단계; 및
    상기 제2 제어 신호에 따라 상기 기준 전압을 제공하는 단계;를 포함하고,
    상기 저전압 강하 레귤레이터의 작동 프로세스는 제1 단계와 제2 단계를 포함하고,
    상기 제1 단계에서, 상기 전류 피드백 루프는 온되고, 상기 기준 전압의 전압값은 초기값과 같거나 작게 설정되고, 상기 제2 제어 신호에 따라 상기 제1 제어 신호를 제어하여 상기 출력 전류를 제한하고,
    상기 제2 단계에서, 상기 전류 피드백 루프는 점차적으로 오프되고, 상기 제2 제어 신호에 따라 상기 기준 전압의 전압값을 목표값으로 스위칭하고, 상기 초기값은 상기 목표값보다 작은 것인, 전압 안정화 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 출력 전류는, 상기 제1 제어 신호의 전압 상승에 따라 증가하도록 설정되는 것인, 전압 안정화 방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 제2 제어 신호에 따라 상기 제1 제어 신호를 조절하여 상기 출력 전류를 제한하는 단계는,
    상기 제1 단계에서, 상기 제1 제어 신호와 기준 접지 사이의 제1 전류 경로를 제공하고, 상기 제2 제어 신호에 따라 상기 제1 전류 경로의 전도도를 제어하여 상기 제1 제어 신호의 전압을 조절하고;
    상기 제2 단계에서, 상기 제2 제어 신호에 따라 상기 제1 전류 경로를 오프하는 것을 포함하는 것인, 전압 안정화 방법.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 제2 제어 신호에 따라 상기 기준 전압의 전압값을 목표값으로 스위칭하는 단계는,
    상기 피드백 전압의 전압값이 상기 초기값으로 상승될 때, 충전 전류를 제공하여 상기 제2 제어 신호를 하이 레벨 상태로 높이고;
    상기 제2 제어 신호가 로우 레벨 상태에 있을 때, 상기 기준 전압을 상기 초기값과 동일하게 설정하고, 상기 제2 제어 신호가 하이 레벨 상태에 있을 때, 상기 기준 전압을 상기 목표값과 동일하게 설정하는 것을 포함하는 것인, 전압 안정화 방법.
  18. 제16항에 있어서,
    상기 전압 안정화 방법은,
    인에이블 신호를 제공하는 단계;
    상기 인에이블 신호가 무효일 때, 상기 제2 제어 신호를 로우 레벨 상태로 리셋하는 단계;를 더 포함하는 것인, 전압 안정화 방법.
  19. 제16항에 있어서,
    상기 출력 전류에 따라 제2 제어 신호를 생성하는 단계는,
    상기 출력 전류를 샘플링하여 샘플링 전류를 획득하고, 상기 샘플링 전류에 따라 샘플링 전압을 획득하고;
    상기 제2 제어 신호와 기준 접지 사이의 제2 전류 경로를 제공하고, 상기 제2 전류 경로의 전도도는 상기 샘플링 전압에 의해 제어되어 상기 제2 제어 신호를 조절하는 것을 포함하는 것인, 전압 안정화 방법.
  20. 제14항에 있어서,
    상기 출력 전압에 따라 상기 피드백 전압을 획득하는 단계는,
    상기 출력 전압을 분압하여 상기 출력 전압을 특성화하는 상기 피드백 전압을 얻는 것을 포함하는 것인, 전압 안정화 방법.

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