KR102538241B1 - Hybrid Low-Dropout Regulator - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 입력 전압을 조절한 출력 전압을 부하로 공급하는 아날로그 저 드롭아웃 전압 레귤레이터 및 상기 아날로그 저 드롭아웃 전압 레귤레이터의 스위치 전압 및 상기 출력 전압에 대응하는 피드백 전압을 기반으로 상기 출력 전압이 설정된 기준 전압 범위에 속하도록 디지털 전류를 상기 부하로 공급하는 디지털 저 드롭아웃 전압 레귤레이터를 포함하는 하이브리드 저 드롭아웃 전압 레귤레이터를 제공한다.The present invention provides an analog low dropout voltage regulator that supplies an output voltage obtained by adjusting an input voltage to a load, and the output voltage is set based on a switch voltage of the analog low dropout voltage regulator and a feedback voltage corresponding to the output voltage. A hybrid low dropout voltage regulator including a digital low dropout voltage regulator for supplying a digital current to the load to fall within a reference voltage range.

Description

하이브리드 저 드롭아웃 전압 레귤레이터{Hybrid Low-Dropout Regulator}Hybrid Low-Dropout Voltage Regulator

본 발명은 하이브리드 저 드롭아웃 전압 레귤레이터에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 아날로그 저 드롭아웃 전압 레귤레이터 및 디지털 저 드롭아웃 전압 레귤레이터를 혼합한 하이브리드 저 드롭아웃 전압 레귤레이터에 관한 것이다.The present invention relates to a hybrid low dropout voltage regulator, and more particularly, to a hybrid low dropout voltage regulator combining an analog low dropout voltage regulator and a digital low dropout voltage regulator.

최근 기기들의 다양화 및 소형화 추세에 따라 다양한 회로들을 하나의 칩에 SOC(System-On-Chip) 하려는 노력이 증가하고 있다. 예를 들어, 아날로그, 디지털, RF 등 다양한 회로들이 하나의 칩으로 모이고 있다. Recently, with the trend of diversification and miniaturization of devices, efforts to integrate various circuits into a single chip (System-On-Chip) are increasing. For example, various circuits such as analog, digital, and RF are being gathered into one chip.

이와 같이, 다양한 회로들이 하나의 칩에 집적화되면서 효율적이고 안정적인 전원 전압 관리 시스템이 필요하게 되었다.In this way, as various circuits are integrated into one chip, an efficient and stable power supply voltage management system is required.

LDO 레귤레이터(LOW DROP-OUT REGULATOR)는 전원 전압 관리 시스템에서 필수적인 요소 중 하나로서, 이러한 회로들에 안정적인 전원 전압을 공급하기 위해 사용된다. 이를 위해 LDO 레귤레이터는 스위칭 레귤레이터와 함께 사용되는데, LDO 레귤레이터는 외부 회로가 적고 간단하며 자체적으로 발생하는 리플이 없이 공급 전압에 민감한 ADC, VCO 등의 회로의 전원 전압을 공급하기 위해 주로 사용된다.The LDO regulator (LOW DROP-OUT REGULATOR) is one of the essential elements in the power supply voltage management system and is used to supply stable power supply voltage to these circuits. To this end, LDO regulators are used together with switching regulators. LDO regulators are mainly used to supply power supply voltages for circuits such as ADCs and VCOs that are sensitive to supply voltages, as they require little external circuitry, are simple, and do not have self-generated ripple.

한편, 아날로그 LDO 레귤레이터는 증폭기의 사용으로 인해서 전원 전압을 낮출 수가 없고, 고속 동작을 위해서 대역폭을 크게 설정해야 하는 어려움이 있다. 이에 비해 디지털 LDO 레귤레이터는 증폭기를 사용하지 않아서 전원 전압을 크게 낮출 수 있고, 무한대에 가까운 대역폭을 갖기 때문에 고속 동작을 수행하는 데에 용이하다.On the other hand, the analog LDO regulator cannot lower the power supply voltage due to the use of an amplifier, and has difficulty in setting a large bandwidth for high-speed operation. In contrast, digital LDO regulators do not use an amplifier, so the power supply voltage can be greatly reduced, and they have a bandwidth close to infinity, so they are easy to perform high-speed operation.

디지털 LDO 레귤레이터는 패스 트랜지스터가 OFF 및 선형(저항) 모드에서 작동하기 때문에 매우 낮은 드롭 아웃 전압을 달성 할 수 있습니다. Digital LDO regulators can achieve very low dropout voltages because the pass transistor operates in OFF and linear (resistive) mode.

그러나, 디지털 LDO 레귤레이터는 주로 낮은 PSR(Power Supply Rejection) 및 큰 출력 리플을 가질 수 있습니다.However, digital LDO regulators can often have low power supply rejection (PSR) and large output ripple.

최근들어, 아날로그 LDO 레귤레이터 및 디지털 LDO를 혼합하여, 부하 응답 특성 및 전력 효율을 높일 수 있는 방법을 연구하고 있다.Recently, a method of improving load response characteristics and power efficiency by mixing an analog LDO regulator and a digital LDO has been studied.

본 발명의 목적은, 아날로그 저 드롭아웃 전압 레귤레이터 및 디지털 저 드롭아웃 전압 레귤레이터를 혼합한 하이브리드 저 드롭아웃 전압 레귤레이터를 제공함에 있다.It is an object of the present invention to provide a hybrid low dropout voltage regulator in which an analog low dropout voltage regulator and a digital low dropout voltage regulator are mixed.

본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있고, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 이해될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.The objects of the present invention are not limited to the above-mentioned objects, and other objects and advantages of the present invention not mentioned above can be understood by the following description and will be more clearly understood by the examples of the present invention. It will also be readily apparent that the objects and advantages of the present invention may be realized by means of the instrumentalities and combinations indicated in the claims.

본 발명에 따른 하이브리드 저 드롭아웃 전압 레귤레이터는, 입력 전압을 조절한 출력 전압을 부하로 공급하는 아날로그 저 드롭아웃 전압 레귤레이터 및 상기 아날로그 저 드롭아웃 전압 레귤레이터의 스위치 전압 및 상기 출력 전압에 대응하는 피드백 전압을 기반으로 상기 출력 전압이 설정된 기준 전압 범위에 속하도록 디지털 전류를 상기 부하로 공급하는 디지털 저 드롭아웃 전압 레귤레이터를 포함할 수 있다.A hybrid low dropout voltage regulator according to the present invention includes an analog low dropout voltage regulator supplying an output voltage obtained by adjusting an input voltage to a load, a switch voltage of the analog low dropout voltage regulator, and a feedback voltage corresponding to the output voltage. It may include a digital low dropout voltage regulator for supplying a digital current to the load so that the output voltage falls within a set reference voltage range based on .

상기 아날로그 저 드롭아웃 전압 레귤레이터는, 상기 입력 전압을 상기 출력 전압으로 조절하는 패스 트랜지스터 및 상기 출력 전압 및 기준 전압을 비교한 상기 스위치 전압을 상기 패스 트랜지스터로 공급하는 에러 증폭기를 포함할 수 있다.The analog low dropout voltage regulator may include a pass transistor that adjusts the input voltage to the output voltage and an error amplifier that supplies the switch voltage obtained by comparing the output voltage and a reference voltage to the pass transistor.

상기 디지털 저 드롭아웃 전압 레귤레이터는, 상기 디지털 전류를 상기 부하로 공급하는 복수의 소형 패스 트랜지스터 및 상기 스위치 전압, 상기 출력 전압 및 상기 기준 전압 범위을 기반으로 상기 복수의 소형 패스 트랜지스터를 제어하는 디지털 컨트롤러를 포함할 수 있다.The digital low dropout voltage regulator includes a plurality of small pass transistors supplying the digital current to the load and a digital controller controlling the plurality of small pass transistors based on the switch voltage, the output voltage, and the reference voltage range. can include

상기 디지털 컨트롤러는, 상기 출력 전압이 상기 기준 전압 범위에 속하는지 여부에 따라 제1, 2 클럭 신호 및 제1, 2 에러 신호를 생성하는 클럭 생성기, 상기 제1, 2 클럭 신호 및 상기 제1, 2 에러 신호를 기반으로 제1, 2 리셋 신호를 생성하는 리셋 카운터, 상기 스위치 전압, 상기 기준 전압 범위의 하한 전압 및 상기 제1, 2 클럭 신호를 기반으로 에러 코드를 출력하는 ADC(Analog-Digital Converter) 및 상기 에러 코드, 상기 제1, 2 클럭 신호 및 상기 제1, 2 리셋 신호를 기반으로 상기 에러 코드에 대응하는 스위치 신호를 생성하여 상기 복수의 소형 패스 트랜지스터로 공급하는 FSM(Finite State Machine)을 포함할 수 있다.The digital controller may include a clock generator configured to generate first and second clock signals and first and second error signals according to whether the output voltage falls within the reference voltage range; A reset counter generating first and second reset signals based on 2 error signals, an ADC (Analog-Digital ADC) outputting an error code based on the switch voltage, the lower limit voltage of the reference voltage range, and the first and second clock signals. Converter) and the error code, the first and second clock signals, and the first and second reset signals to generate a switch signal corresponding to the error code and supply it to the plurality of small pass transistors. ) may be included.

상기 클럭 생성기는, 상기 출력 전압이 상기 기준 전압 범위에 속하면 상기 제1 클럭 신호 및 상기 제1 에러 신호 및 상기 기준 전압 범위에 속하지 않으면 상기 제2 클럭 신호 및 상기 제2 에러 신호를 생성할 수 있다.The clock generator may generate the first clock signal and the first error signal when the output voltage falls within the reference voltage range and the second clock signal and the second error signal when the output voltage does not fall within the reference voltage range. there is.

상기 리셋 카운터는, 상기 제1 클럭 신호 및 상기 제1 에러 신호가 입력되는 경우, 상기 복수의 소형 패스 트랜지스터가 비활성화되게 상기 제1 리셋 신호를 생성하고, 상기 제2 클럭 신호 및 상기 제2 에러 신호가 입력되는 경우, 상기 복수의 소형 패스 트랜지스터가 활성화되게 상기 제2 리셋 신호를 생성할 수 있다.The reset counter generates the first reset signal to inactivate the plurality of small pass transistors when the first clock signal and the first error signal are input, and the second clock signal and the second error signal When is input, the second reset signal may be generated so that the plurality of small pass transistors are activated.

상기 ADC는, 상기 제1 클럭 신호가 입력되는 경우 비활성 에러 코드를 출력하고, 상기 제2 클럭 신호가 입력되는 경우 상기 스위치 전압 및 상기 하한 전압을 기반으로 상기 디지털 전류를 제어하기 위한 활성 에러 코드를 출력할 수 있다.The ADC outputs an inactive error code when the first clock signal is input, and generates an active error code for controlling the digital current based on the switch voltage and the lower limit voltage when the second clock signal is input. can be printed out.

상기 FSM은 상기 제1 클럭 신호 및 상기 비활성 에러 코드가 입력되는 경우 상기 상기 복수의 소형 패스 트랜지스터를 비활성화시키고, 상기 제2 클럭 신호 및 상기 활성 에러 코드가 입력되는 경우, 상기 활성 에러 코드에 대응하는 상기 스위치 신호를 생성하여 상기 복수의 소형 패스 트랜지스터가 활성화되게 상기 스위치 신호를 출력할 수 있다.The FSM deactivates the plurality of small pass transistors when the first clock signal and the inactive error code are input, and corresponds to the active error code when the second clock signal and the active error code are input. The switch signal may be generated to activate the plurality of small pass transistors.

본 발명에 따른 하이브리드 저 드롭아웃 전압 레귤레이터는, 아날로그 저 드롭아웃 전압 레귤레이터 및 디지털 저 드롭아웃 전압 레귤레이터를 혼합하여, 높은 전류에 대해 높은 PSR 및 부하 응답 특성을 향상시키고, 낮은 대기 전류와 높은 효율을 가질 수 있는 이점이 있다.The hybrid low dropout voltage regulator according to the present invention combines an analog low dropout voltage regulator and a digital low dropout voltage regulator to improve high PSR and load response characteristics for high current, low quiescent current and high efficiency. There are advantages to having.

본 발명에 따른 하이브리드 저 드롭아웃 전압 레귤레이터는, 아날로그 제어 방식의 엄격한 규제 및 넓은 부하 전류 범위의 장점과 디지털 제어 방식의 빠른 과도 속도의 영역 효율적으로 트랜지스터를 활용할 수 있는 이점이 있다. The hybrid low-dropout voltage regulator according to the present invention has the advantages of strict regulation and wide load current range of the analog control method and the advantage of efficiently utilizing transistors in the fast transient speed region of the digital control method.

본 발명에 따른 하이브리드 저 드롭아웃 전압 레귤레이터는, 클록 발생기를 이용하여, 부하로 공급되는 전류의 부족에서 출력 전압의 변화를 감지하고 클록 신호를 사용하여 복수의 소형 패스 트랜지스터를 제어할 수 있는 이점이 있다.The hybrid low dropout voltage regulator according to the present invention has the advantage of using a clock generator to detect a change in output voltage due to lack of current supplied to a load and to control a plurality of small pass transistors using a clock signal. there is.

한편, 본 발명의 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 이하에서 설명할 내용으로부터 통상의 기술자에게 자명한 범위 내에서 다양한 효과들이 포함될 수 있다.On the other hand, the effects of the present invention are not limited to the effects mentioned above, and various effects may be included within a range apparent to those skilled in the art from the contents to be described below.

도 1은 본 발명에 따른 하이브리드 저 드롭아웃 전압 레귤레이터의 회로 구성을 나타낸 회로도이다.
도 2는 도 1에 나타낸 디지털 저 드롭아웃 전압 레귤레이터를 나타낸 회로도이다.
도 3은 도 2에 나타낸 클럭 생성기의 세부 구성을 나타낸 회로도이다.
도 4는 도 2에 나타낸 에러 신호를 나타낸 타이밍도이다.
도 5는 도 1에 나타낸 디지털 저 드롭아웃 전압 레귤레이터에서 생성된 신호들을 간략하게 나타낸 타이밍도이다.
1 is a circuit diagram showing the circuit configuration of a hybrid low dropout voltage regulator according to the present invention.
2 is a circuit diagram illustrating the digital low dropout voltage regulator shown in FIG. 1;
FIG. 3 is a circuit diagram showing a detailed configuration of the clock generator shown in FIG. 2 .
FIG. 4 is a timing diagram illustrating the error signal shown in FIG. 2 .
FIG. 5 is a timing diagram schematically illustrating signals generated by the digital low dropout voltage regulator shown in FIG. 1 .

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.Since the present invention can make various changes and have various embodiments, specific embodiments will be illustrated in the drawings and described in detail in the detailed description. However, this is not intended to limit the present invention to specific embodiments, and should be understood to include all modifications, equivalents, and substitutes included in the spirit and scope of the present invention. Like reference numerals have been used for like elements throughout the description of each figure.

제1, 제2, A, B 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.Terms such as first, second, A, and B may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. These terms are only used for the purpose of distinguishing one component from another. For example, a first element may be termed a second element, and similarly, a second element may be termed a first element, without departing from the scope of the present invention. The terms and/or include any combination of a plurality of related recited items or any of a plurality of related recited items.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.It is understood that when an element is referred to as being "connected" or "connected" to another element, it may be directly connected or connected to the other element, but other elements may exist in the middle. It should be. On the other hand, when an element is referred to as “directly connected” or “directly connected” to another element, it should be understood that no other element exists in the middle.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.Terms used in this application are only used to describe specific embodiments, and are not intended to limit the present invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In this application, the terms "include" or "have" are intended to designate that there is a feature, number, step, operation, component, part, or combination thereof described in the specification, but one or more other features It should be understood that the presence or addition of numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof is not precluded.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.Unless defined otherwise, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which the present invention belongs. Terms such as those defined in commonly used dictionaries should be interpreted as having a meaning consistent with the meaning in the context of the related art, and unless explicitly defined in the present application, they should not be interpreted in an ideal or excessively formal meaning. don't Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명에 따른 하이브리드 저 드롭아웃 전압 레귤레이터의 회로 구성을 나타낸 회로도, 도 2는 도 1에 나타낸 디지털 저 드롭아웃 전압 레귤레이터를 나타낸 회로도, 도 3은 도 2에 나타낸 클럭 생성기의 세부 구성을 나타낸 회로도, 도 4는 도 2에 나타낸 에러 신호를 나타낸 타이밍도 및 도 5는 도 1에 나타낸 디지털 저 드롭아웃 전압 레귤레이터에서 생성된 신호들을 간략하게 나타낸 타이밍도이다. 1 is a circuit diagram showing the circuit configuration of a hybrid low dropout voltage regulator according to the present invention, FIG. 2 is a circuit diagram showing the digital low dropout voltage regulator shown in FIG. 1, and FIG. 3 is a detailed configuration of the clock generator shown in FIG. 4 is a timing diagram showing the error signal shown in FIG. 2 and FIG. 5 is a timing diagram briefly showing signals generated by the digital low dropout voltage regulator shown in FIG.

도 1 내지 도 5를 참조하면, 하이브리드 저 드롭아웃 전압 레귤레이터(100)는 아날로그 저 드롭아웃 전압 레귤레이터(이하, "제1 LDO"라 칭함, 110) 및 디지털 저 드롭아웃 전압 레귤레이터(이하, "제2 LDO"라 칭함, 120)를 포함할 수 있다.1 to 5, the hybrid low dropout voltage regulator 100 includes an analog low dropout voltage regulator (hereinafter referred to as a “first LDO” 110) and a digital low dropout voltage regulator (hereinafter referred to as a “second LDO”). 2 LDO", 120).

제1 LDO(110)는 패스 트랜지스터(PT) 및 에러 증폭기(EA)를 포함할 수 있다.The first LDO 110 may include a pass transistor PT and an error amplifier EA.

패스 트랜지스터(PT)는 입력 전압(Vdd)을 조절하여 출력 전압(Vo)을 출력하기 위한 스위치 전압(Vg)을 수신할 수 있다.The pass transistor PT may receive the switch voltage Vg for outputting the output voltage Vo by adjusting the input voltage Vdd.

즉, 출력 전압(Vo)의 전압 레벨은 스위치 전압(Vg)의 크기에 대응될 수 있다.That is, the voltage level of the output voltage Vo may correspond to the magnitude of the switch voltage Vg.

패스 트랜지스터(PT)는 pMOSFET(p-channel metal-oxide-semiconductor field-effect transistor)과 같은 p-형 트랜지스터(p-type transistor)로 구현될 수 있으며, 이에 한정을 두지 않는다.The pass transistor PT may be implemented as a p-type transistor such as a p-channel metal-oxide-semiconductor field-effect transistor (pMOSFET), but is not limited thereto.

에러 증폭기(EA)는 반전 단자(-)와 비반전 단자(+) 각각을 통하여 기준 전압(Vm)과 출력 전압(Vo)을 수신하고, 기준 전압(Vm)과 출력 전압(Vo)을 비교할 수 있다. The error amplifier (EA) may receive a reference voltage (Vm) and an output voltage (Vo) through an inverting terminal (-) and a non-inverting terminal (+), respectively, and compare the reference voltage (Vm) and the output voltage (Vo). there is.

에러 증폭기(EA)는 비교 결과에 따라, 스위치 전압(Vg)을 패스 트랜지스터(PT)로 공급할 수 있으며, 스위치 전압(Vg)은 패스 트랜지스터(PT)의 스위치 동작을 제어할 수 있다.The error amplifier EA may supply the switch voltage Vg to the pass transistor PT according to the comparison result, and the switch voltage Vg may control the switching operation of the pass transistor PT.

스위치 전압(Vg)은 출력 전압(Vo)의 변화에 관한 정보를 포함할 수 있다. 즉, 스위치 전압(Vg)는 출력 전압(Vo)이 변함에 따라 변화하고, 에러 증폭기(EA)는 출력 전압(Vo)의 변화에 따라 스위치 전압(Vg)을 생성한다. The switch voltage Vg may include information about a change in the output voltage Vo. That is, the switch voltage Vg changes according to the change of the output voltage Vo, and the error amplifier EA generates the switch voltage Vg according to the change of the output voltage Vo.

예컨대, 출력 전압(Vo)이 기준 전압(Vm)보다 작은 경우, 에러 증폭기(EA)의 스위치 전압(Vg)은 출력 전압(Vo)의 전압 레벨이 증가되도록 패스 트랜지스터(PT)를 제어할 수 있다. For example, when the output voltage Vo is less than the reference voltage Vm, the switch voltage Vg of the error amplifier EA may control the pass transistor PT so that the voltage level of the output voltage Vo increases. .

출력 전압(Vo)이 기준 전압(Vm)보다 큰 경우, 에러 증폭기(EA)의 스위치 전압(Vg)은 출력 전압(Vo)의 전압 레벨이 감소되도록 패스 트랜지스터(PT)를 제어할 수 있다. When the output voltage Vo is greater than the reference voltage Vm, the switch voltage Vg of the error amplifier EA may control the pass transistor PT so that the voltage level of the output voltage Vo decreases.

따라서, 패스 트랜지스터(PT)는 스위치 전압(Vg)에 응답하여 출력 전압(Vo)을 안정화시키기 위해 출력 전압(Vo)의 전압 레벨을 변화시킬 수 있다. Accordingly, the pass transistor PT may change the voltage level of the output voltage Vo to stabilize the output voltage Vo in response to the switch voltage Vg.

제2 LDO(120)는 복수의 소형 패스 트랜지스터(pt) 및 디지털 컨트롤러(D.C)를 포함할 수 있다.The second LDO 120 may include a plurality of small pass transistors (pt) and a digital controller (D.C).

복수의 소형 패스 트랜지스터(pt)는 디지털 컨트롤러(D.C)에서 공급된 스위치 신호에 따라 스위칭 동작을 수행할 수 있다.The plurality of small pass transistors pt may perform a switching operation according to a switch signal supplied from the digital controller D.C.

즉, 복수의 소형 패스 트랜지스터(pt)는 출력 전압(Vo)의 언더슈트 및 오버슈트를 보상할 수 있다.That is, the plurality of small pass transistors pt may compensate for undershoot and overshoot of the output voltage Vo.

복수의 소형 패스 트랜지스터(pt)는 서로 병렬 연결될 수 있으며, 상기 스위치 신호에 의해 적어도 하나가 스위칭 동작할 수 있으며, 이에 한정을 두지 않는다.A plurality of small pass transistors pt may be connected in parallel with each other, and at least one of them may perform a switching operation by the switch signal, but is not limited thereto.

도 2를 참조하면, 디지털 컨트롤러(D.C)는 클럭 생성기(122), 리셋 카운터(124), ADC(Analog-Digital Converter, 126) 및 FSM(Finite State Machine, 128)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 2 , the digital controller (D.C) may include a clock generator 122, a reset counter 124, an Analog-Digital Converter (ADC) 126, and a Finite State Machine (FSM) 128.

먼저, 클럭 생성기(122)는 출력 전압(Vo)이 상기 기준 전압 범위에 속하는지 여부에 따라 제1, 2 클럭 신호(CLK) 및 제1, 2 에러 신호(EN)를 생성할 수 있다.First, the clock generator 122 may generate first and second clock signals CLK and first and second error signals EN according to whether the output voltage Vo falls within the reference voltage range.

즉, 클럭 생성기(122)는 출력 전압(Vo)이 상기 기준 전압 범위에 속하면 상기 제1 클럭 신호 및 상기 제1 에러 신호 및 상기 기준 전압 범위에 속하지 않으면 상기 제2 클럭 신호 및 상기 제2 에러 신호를 생성할 수 있다.That is, the clock generator 122 outputs the first clock signal and the first error signal when the output voltage Vo falls within the reference voltage range and the second clock signal and the second error signal when the output voltage Vo does not fall within the reference voltage range. signal can be generated.

여기서, 클럭 생성기(122)는 도 3과 같이 상기 기준 전압 범위의 하한 전압(Vl)과 출력 전압(Vo)을 비교하는 링 오실레이터 및 상기 기준 전압 범위의 상한 전압(Vh)과 출력 전압(Vo)을 비교하는 링 오실레이터를 포함할 수 있다.Here, the clock generator 122 includes a ring oscillator that compares the lower limit voltage Vl of the reference voltage range and the output voltage Vo, and the upper limit voltage Vh of the reference voltage range and the output voltage Vo, as shown in FIG. It may include a ring oscillator that compares.

제1, 2 에러 신호(EN)은 도 4에 간략하게 나타낼 수 있다.The first and second error signals EN can be briefly shown in FIG. 4 .

즉, 제1, 2 에러 신호(EN)는 출력 전압(Vo)이 상기 기준 전압 범위에 속하는지 여부에 따라 서로 다른 이진 코드로 출력될 수 있으며, 이에 한정을 두지 않는다.That is, the first and second error signals EN may be output in different binary codes depending on whether the output voltage Vo belongs to the reference voltage range, but is not limited thereto.

리셋 카운터(124)는 상기 제1, 2 클럭 신호 및 상기 제1, 2 에러 신호를 기반으로 제1, 2 리셋 신호(RST)를 생성할 수 있다.The reset counter 124 may generate first and second reset signals RST based on the first and second clock signals and the first and second error signals.

즉, 리셋 카운터(124)는 상기 제1 클럭 신호 및 상기 제1 에러 신호가 입력되는 경우, 복수의 소형 패스 트랜지스터(pt)가 비활성화되게 제1 리셋 신호를 생성하고, 제2 클럭 신호 및 상기 제2 에러 신호가 입력되는 경우, 복수의 소형 패스 트랜지스터(pt)가 활성화되게 상기 제2 리셋 신호를 생성할 수 있다.That is, when the first clock signal and the first error signal are input, the reset counter 124 generates a first reset signal to inactivate a plurality of small pass transistors pt, and generates a second clock signal and the first error signal. When the second error signal is input, the second reset signal may be generated so that the plurality of small pass transistors pt are activated.

ADC(126)는 상기 스위치 전압, 상기 기준 전압 범위의 하한 전압 및 상기 제1, 2 클럭 신호를 기반으로 에러 코드를 출력할 수 있다.The ADC 126 may output an error code based on the switch voltage, the lower limit voltage of the reference voltage range, and the first and second clock signals.

즉, ADC(126)는 상기 제1 클럭 신호가 입력되는 경우 비활성 에러 코드를 출력하고, 상기 제2 클럭 신호가 입력되는 경우 상기 스위치 전압 및 상기 하한 전압을 기반으로 상기 디지털 전류를 제어하기 위한 활성 에러 코드를 출력할 수 있다.That is, the ADC 126 outputs an inactive error code when the first clock signal is input, and controls the digital current based on the switch voltage and the lower limit voltage when the second clock signal is input. Error codes can be output.

FSM(128)은 상기 에러 코드, 상기 제1, 2 클럭 신호 및 상기 제1, 2 리셋 신호를 기반으로 상기 에러 코드에 대응하는 스위치 신호를 생성하여 복수의 소형 패스 트랜지스터(pt)로 공급할 수 있다.The FSM 128 may generate a switch signal corresponding to the error code based on the error code, the first and second clock signals, and the first and second reset signals, and supply the generated switch signal to a plurality of small pass transistors (pt). .

즉, FSM(128)은 상기 제1 클럭 신호 및 상기 비활성 에러 코드가 입력되는 경우 상기 상기 복수의 소형 패스 트랜지스터(pt)를 비활성화시키고, 상기 제2 클럭 신호 및 상기 활성 에러 코드가 입력되는 경우, 상기 활성 에러 코드에 대응하는 상기 스위치 신호를 생성하여 상기 복수의 소형 패스 트랜지스터(pt)가 활성화되게 상기 스위치 신호를 출력할 수 있다.That is, the FSM 128 deactivates the plurality of small pass transistors pt when the first clock signal and the inactive error code are input, and when the second clock signal and the active error code are input, The switch signal corresponding to the active error code may be generated and the switch signal may be output so that the plurality of small pass transistors pt are activated.

이상에서 실시 예들에 설명된 특징, 구조, 효과 등은 본 발명의 적어도 하나의 실시 예에 포함되며, 반드시 하나의 실시 예에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 각 실시 예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시 예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의해 다른 실시 예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.Features, structures, effects, etc. described in the embodiments above are included in at least one embodiment of the present invention, and are not necessarily limited to only one embodiment. Furthermore, the features, structures, effects, etc. illustrated in each embodiment can be combined or modified with respect to other embodiments by a person having ordinary knowledge in the field to which the embodiments belong. Therefore, contents related to these combinations and variations should be construed as being included in the scope of the present invention.

또한, 이상에서 실시 예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시 예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시 예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.In addition, although the above has been described with reference to the embodiments, these are only examples and do not limit the present invention, and those skilled in the art to which the present invention belongs can exemplify the above to the extent that does not deviate from the essential characteristics of the present embodiment. It will be appreciated that various modifications and applications that have not been made are possible. For example, each component specifically shown in the embodiment can be modified and implemented. And differences related to these modifications and applications should be construed as being included in the scope of the present invention as defined in the appended claims.

Claims (8)

입력 전압을 조절한 출력 전압을 부하로 공급하는 아날로그 저 드롭아웃 전압 레귤레이터; 및
상기 아날로그 저 드롭아웃 전압 레귤레이터의 스위치 전압 및 상기 출력 전압에 대응하는 피드백 전압을 기반으로 상기 출력 전압이 설정된 기준 전압 범위에 속하도록 디지털 전류를 상기 부하로 공급하는 디지털 저 드롭아웃 전압 레귤레이터를 포함하고,
상기 디지털 저 드롭아웃 전압 레귤레이터는,
상기 디지털 전류를 상기 부하로 공급하는 복수의 소형 패스 트랜지스터; 및
상기 스위치 전압, 상기 출력 전압 및 상기 기준 전압 범위을 기반으로 상기 복수의 소형 패스 트랜지스터를 제어하는 디지털 컨트롤러를 포함하며,
상기 디지털 컨트롤러는,
상기 출력 전압이 상기 기준 전압 범위에 속하는지 여부에 따라 제1, 2 클럭 신호 및 제1, 2 에러 신호를 생성하는 클럭 생성기;
상기 제1, 2 클럭 신호 및 상기 제1, 2 에러 신호를 기반으로 제1, 2 리셋 신호를 생성하는 리셋 카운터;
상기 스위치 전압, 상기 기준 전압 범위의 하한 전압 및 상기 제1, 2 클럭 신호를 기반으로 에러 코드를 출력하는 ADC(Analog-Digital Converter); 및
상기 에러 코드, 상기 제1, 2 클럭 신호 및 상기 제1, 2 리셋 신호를 기반으로 상기 에러 코드에 대응하는 스위치 신호를 생성하여 상기 복수의 소형 패스 트랜지스터로 공급하는 FSM(Finite State Machine)을 포함하는,
하이브리드 저 드롭아웃 전압 레귤레이터.
an analog low-dropout voltage regulator that supplies an output voltage regulated by an input voltage to a load; and
A digital low dropout voltage regulator for supplying a digital current to the load so that the output voltage falls within a set reference voltage range based on a switch voltage of the analog low dropout voltage regulator and a feedback voltage corresponding to the output voltage; ,
The digital low dropout voltage regulator,
a plurality of small pass transistors supplying the digital current to the load; and
A digital controller controlling the plurality of small pass transistors based on the switch voltage, the output voltage, and the reference voltage range;
The digital controller,
a clock generator configured to generate first and second clock signals and first and second error signals according to whether the output voltage falls within the reference voltage range;
a reset counter generating first and second reset signals based on the first and second clock signals and the first and second error signals;
an ADC (Analog-Digital Converter) outputting an error code based on the switch voltage, the lower limit voltage of the reference voltage range, and the first and second clock signals; and
A finite state machine (FSM) generating a switch signal corresponding to the error code based on the error code, the first and second clock signals, and the first and second reset signals and supplying the switch signal to the plurality of small pass transistors doing,
Hybrid low-dropout voltage regulator.
제 1 항에 있어서,
상기 아날로그 저 드롭아웃 전압 레귤레이터는,
상기 입력 전압을 상기 출력 전압으로 조절하는 패스 트랜지스터; 및
상기 출력 전압 및 기준 전압을 비교한 상기 스위치 전압을 상기 패스 트랜지스터로 공급하는 에러 증폭기를 포함하는,
하이브리드 저 드롭아웃 전압 레귤레이터.
According to claim 1,
The analog low dropout voltage regulator,
a pass transistor for adjusting the input voltage to the output voltage; and
And an error amplifier supplying the switch voltage obtained by comparing the output voltage and the reference voltage to the pass transistor.
Hybrid low-dropout voltage regulator.
삭제delete 삭제delete 제 1 항에 있어서,
상기 클럭 생성기는,
상기 출력 전압이 상기 기준 전압 범위에 속하면 상기 제1 클럭 신호 및 상기 제1 에러 신호 및 상기 기준 전압 범위에 속하지 않으면 상기 제2 클럭 신호 및 상기 제2 에러 신호를 생성하는,
하이브리드 저 드롭아웃 전압 레귤레이터.
According to claim 1,
The clock generator,
generating the first clock signal and the first error signal and the second clock signal and the second error signal when the output voltage does not fall within the reference voltage range;
Hybrid low-dropout voltage regulator.
제 1 항에 있어서,
상기 리셋 카운터는,
상기 제1 클럭 신호 및 상기 제1 에러 신호가 입력되는 경우, 상기 복수의 소형 패스 트랜지스터가 비활성화되게 상기 제1 리셋 신호를 생성하고,
상기 제2 클럭 신호 및 상기 제2 에러 신호가 입력되는 경우, 상기 복수의 소형 패스 트랜지스터가 활성화되게 상기 제2 리셋 신호를 생성하는,
하이브리드 저 드롭아웃 전압 레귤레이터.
According to claim 1,
The reset counter is
generating the first reset signal to inactivate the plurality of small pass transistors when the first clock signal and the first error signal are input;
generating the second reset signal so that the plurality of small pass transistors are activated when the second clock signal and the second error signal are input;
Hybrid low-dropout voltage regulator.
제 1 항에 있어서,
상기 ADC는,
상기 제1 클럭 신호가 입력되는 경우 비활성 에러 코드를 출력하고, 상기 제2 클럭 신호가 입력되는 경우 상기 스위치 전압 및 상기 하한 전압을 기반으로 상기 디지털 전류를 제어하기 위한 활성 에러 코드를 출력하는,
하이브리드 저 드롭아웃 전압 레귤레이터.
According to claim 1,
The ADC,
Outputting an inactive error code when the first clock signal is input, and outputting an active error code for controlling the digital current based on the switch voltage and the lower limit voltage when the second clock signal is input.
Hybrid low-dropout voltage regulator.
제 7 항에 있어서,
상기 FSM은
상기 제1 클럭 신호 및 상기 비활성 에러 코드가 입력되는 경우 상기 상기 복수의 소형 패스 트랜지스터를 비활성화시키고,
상기 제2 클럭 신호 및 상기 활성 에러 코드가 입력되는 경우, 상기 활성 에러 코드에 대응하는 상기 스위치 신호를 생성하여 상기 복수의 소형 패스 트랜지스터가 활성화되게 상기 스위치 신호를 출력하는,
하이브리드 저 드롭아웃 전압 레귤레이터.
According to claim 7,
The FSM is
inactivating the plurality of small pass transistors when the first clock signal and the inactivation error code are input;
generating the switch signal corresponding to the active error code when the second clock signal and the active error code are input, and outputting the switch signal to activate the plurality of small pass transistors;
Hybrid low-dropout voltage regulator.
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