TW201329664A - 改善響應和減少電壓降之電壓穩壓器 - Google Patents

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Abstract

一種電壓穩壓器包含一輸出驅動裝置，經配置以提供一輸出電壓給一輸出端；一誤差放大器，經配置以參考來自該輸出電壓之一回饋訊號而控制該輸出驅動裝置；一第一補償單元，經配置以提供一第一補償訊號以補償該誤差放大器之一輸出訊號；以及一第二補償單元，經配置以提供一第二補償訊號已補償該誤差放大器之一輸入訊號，其中該第二補償單元包含至少兩個電容和至少一個電晶體，該電晶體經配置以控制該等電容之耦合。

Description

改善響應和減少電壓降之電壓穩壓器
本發明係關於一種電壓穩壓器，特別係關於一種改善響應和減少電壓降之電壓穩壓器。
線性電壓穩壓器之積體電路廣泛的應用在電子系統，特別是在於需要低雜訊和低漣波之電源供應器之應用。在動態記憶體中，低壓降輸出之穩壓電源供應器給陣列周邊，例如資料路徑，提供電壓給其他對雜訊敏感的類比電路區塊。
在傳統的電壓穩壓器中，響應時間和電壓降對該電壓穩壓器之效能有很大的影響。一個快速的響應時間可以更快速的調節電壓，然而一個低的壓降可以減少該輸出電壓的漣波。額外的回饋電阻和回饋電容可以改善元件的效能。然而，在低功率的元件中，該電壓穩壓器需要進入省電模式以節省電力。對於該電壓穩壓器而言，在致能模式和非致能模式間切換是很重要的。在先前的設計中，改善電壓穩壓器之響應時間和電壓降需要額外的功率消耗和大的佈線面積。除此之外，電阻器和電容器需要在致能模式和非致能模式有不同的設定。為了改善以上的缺點，傳統的電壓穩壓器需要改善回饋補償。
在傳統的動態記憶體裝置中，電壓穩壓器經常在低電流應用時關閉，例如在斷電或記憶組閒置時，以及在讀寫 時再開啟。在斷電時，當沒有電流需求時，除了一個備用電壓穩壓器，幾乎所有的電壓穩壓器皆被關閉，因為有小偏壓電流來省電，此備用電壓穩壓器有緩慢的響應。然而，當離開省電模式時，大電流的需求出現，以及所有的電壓穩壓器皆被開啟以因應於大電流的負載。當製程技術縮小時，動態記憶體從雙倍速率動態記憶體轉換到雙倍速率動態記憶體第二代和雙倍速率動態記憶體第三代，以及供應電源從2.5V減少至1.5V甚至1.35V，然後電壓穩壓器響應隨著供應電壓改變而減少線性度。這個結果顯著的改變頻率響應和互補金氧半導體擴大器的切換速度。因此需要一種改善目前電壓穩壓器時間響應的方法。
本發明提供一種改善響應和減少電壓降之電壓穩壓器。
本發明一實施例之電壓穩壓器包含一輸出驅動裝置，經配置以提供一輸出電壓給一輸出端；一誤差放大器，經配置以參考來自該輸出電壓之一回饋訊號而控制該輸出驅動裝置；一第一補償單元，經配置以提供一第一補償訊號以補償該誤差放大器之一輸出訊號；以及一第二補償單元，經配置以提供一第二補償訊號以補償該誤差放大器之一輸入訊號，其中該第二補償單元包含至少兩個電容器和至少一個電晶體，該電晶體經配置以控制該等電容器的連接 。
上文已相當廣泛地概述本發明之技術特徵，俾使下文之本發明詳細描述得以獲得較佳瞭解。構成本發明之申請專利範圍標的之其它技術特徵將描述於下文。本發明所屬技術領域中具有通常知識者應瞭解，可相當容易地利用下文揭示之概念與特定實施例可作為修改或設計其它結構或製程而實現與本發明相同之目的。本發明所屬技術領域中具有通常知識者亦應瞭解，這類等效建構無法脫離後附之申請專利範圍所界定之本發明的精神和範圍。
圖1顯示本發明一實施例之電壓穩壓器10，應用於補償頻率響應和減少電壓降。如圖1所示，該電壓穩壓器10包含一輸出驅動裝置14，經配置以提供一輸出電流和一輸出電壓給一輸出端Vout，其連接至一負載16。該電壓穩壓器10更包括一誤差放大器11，經配置以參考來自該輸出電壓之一回饋訊號而控制該輸出驅動裝置14。
該誤差放大器11可以為一差異放大器或一操作型互導放大器。該操作型互導放大器具有一輸入端，連接到一參考電壓源VregRef，以提供一穩定能隙電壓；一輸入端VFB，連接到該輸出驅動裝置14之一輸出端；以及一輸出端Vout，提供一調節電壓給該輸出驅動裝置14之一輸入端。
該電壓穩壓器10更包含一第一補償單元13，其包含串 聯之一電阻Rc和一電容Cc，經配置以提供一第一補償訊號以補償該誤差放大器11之一輸出訊號。
該電壓穩壓器10更包含一第二補償單元12，其包含一第一電容121，連接到該輸出驅動裝置14之輸出端和該誤差放大器11之一輸入端。該第二補償單元12更包含一第一電晶體124，經配置以一非致能模式中連接一第二電容122至該誤差放大器11之輸入端。
該第二補償單元12更包含一電壓分壓器15，經配置以於一致能模式中分割該輸出電壓至一回饋電壓。此外，該第二補償單元12更包含一第二電晶體123，經配置以於該致能模式中連接該回饋電壓至該誤差放大器11之輸入端。該第二補償單元12更包含一第三電晶體125，經配置以於該致能模式中連接該第二電容122至接地電壓。在本發明之一實施例中，該第二補償單元12之電晶體於該致能模式和該非致能模式中切換開關，該第一電晶體124和該第二電晶體123以互補方式操作，該第一電晶體124和該第三電晶體125亦以互補方式操作。
圖2顯示本發明一實施例之電壓穩壓器於該致能模式中之等效電路。如圖2所示，在該致能模式中，該第二電晶體123和該第三電晶體125被開啟，該第一電晶體124被關閉。在致能模式中，該電壓分壓器15分割該輸出電壓Vout於電阻151和電阻152之間，以及回饋該分割電壓至該誤差放大器11之該輸入端VFB，並聯於該第一電容121。該致能模 式使用該電壓分壓器15之回饋和該第一電容121可以改善該連續響應和減少該電壓降。這種方法可以改善米勒效應。
圖3顯示本發明之一實施例之電壓穩壓器10於非致能模式中之等效電路。如圖3所示，在非致能模式中，該第二電晶體123和該第三電晶體125被關閉，以及該第一電晶體124被打開。在該非致能模式中，該第一電容121和該第二電容122被連接到該誤差放大器之該輸入端VFB。該VFB的電壓可以被設定為VVFB=Vout＊C1/(C1+C2)
C1/(C1+C2)的值可以修改並讓VVFB的電壓值接近VregRef。
該非致能模式在該斷電模式中使用，使VVFB接近於VregRef。該誤差放大器11之兩輸入端VregRef和VFB有相近的電壓。這樣一來可以讓該電壓穩壓器10停留於斷電模式中更長的時間，以及減少功率的消耗。
該致能模式使用於正常操作模式中，該非致能模式使用於斷電模式中。本發明與之前之架構比較，可以改善過渡特性之暫態結果來切換從該非致能模式至該致能模式而沒有額外的功率消耗或大面積佈線的懲罰。
在致能模式中具有回饋補償時，該第一電容121和該電壓分壓器15可以改善連續反應之暫態結果，就如同該電路於正常操作模式中可以改善頻率響應和減少電壓降。
簡而言之，回饋電阻和電容補償該電壓穩壓器之頻率響應。藉由開關該電晶體，該電壓穩壓器可以切換於該致能模式和該非致能模式之中，以及減少該米勒效應以及加上一補償路徑於該輸出電壓Vout和該回饋輸入VFB之間，可以改善該連續響應和減少電壓降。
本揭露之技術內容及技術特點已揭示如上，然而本揭露所屬技術領域中具有通常知識者應瞭解，在不背離後附申請專利範圍所界定之本揭露精神和範圍內，本揭露之教示及揭示可作種種之替換及修飾。例如，上文揭示之許多製程可以不同之方法實施或以其它製程予以取代，或者採用上述二種方式之組合。
此外，本案之權利範圍並不侷限於上文揭示之特定實施例的製程、機台、製造、物質之成份、裝置、方法或步驟。本揭露所屬技術領域中具有通常知識者應瞭解，基於本揭露教示及揭示製程、機台、製造、物質之成份、裝置、方法或步驟，無論現在已存在或日後開發者，其與本案實施例揭示者係以實質相同的方式執行實質相同的功能，而達到實質相同的結果，亦可使用於本揭露。因此，以下之申請專利範圍係用以涵蓋用以此類製程、機台、製造、物質之成份、裝置、方法或步驟。
10‧‧‧電壓穩壓器
11‧‧‧誤差放大器
12‧‧‧第二補償單元
13‧‧‧第一補償單元
14‧‧‧輸出驅動裝置
15‧‧‧電壓分壓器
16‧‧‧負載
121‧‧‧第一電容
122‧‧‧第二電容
123‧‧‧第二電晶體
124‧‧‧第一電晶體
125‧‧‧第三電晶體
藉由參照前述說明及下列圖式，本發明之技術特徵及 優點得以獲得完全瞭解。
圖1顯示本發明一實施例之電壓穩壓器；圖2顯示本發明一實施例之電壓穩壓器在致能模式中之等效電路；以及圖3顯示本發明之一實施例之電壓穩壓器在非致能模式中之等效電路。
10‧‧‧電壓穩壓器
11‧‧‧誤差放大器
12‧‧‧第二補償單元
13‧‧‧第一補償單元
14‧‧‧輸出驅動裝置
15‧‧‧電壓分壓器
16‧‧‧負載
121‧‧‧第一電容
122‧‧‧第二電容
123‧‧‧第二電晶體
124‧‧‧第一電晶體
125‧‧‧第三電晶體

Claims (8)

  1. 一種電壓穩壓器，包含：一輸出驅動裝置，經配置以提供一輸出電壓至一輸出端；一誤差放大器，經配置以參考來自該輸出電壓之一回饋訊號而控制該輸出驅動裝置；一第一補償單元，經配置以提供一第一補償訊號以補償該誤差放大器之一輸出訊號；以及一第二補償單元，經配置以提供一第二補償訊號以補償該誤差放大器之一輸入訊號，其中該第二補償單元包含至少兩個電容器和至少一電晶體，該電晶體經配置以控制該等電容器之耦合。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之電壓穩壓器，其中該誤差放大器係一操作型互導放大器。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之電壓穩壓器，其中該第一補償單元包含串連之一電阻器和一電容器。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之電壓穩壓器，其中該第二補償單元包含：一第一電容器，連接該輸出驅動裝置之輸出端和該誤差放大器之一輸入端；以及一第一電晶體，經配置以於一非致能模式期間連接一第二電容器至該誤差放大器之輸入端。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之電壓穩壓器，其中該第二補償單元更包括： 一電壓分壓器，經配置以於一致能模式期間分割該輸出電壓為一回饋電壓；以及一第二電晶體，經配置以耦合該回饋電壓至該誤差放大器之輸入端。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之該電壓穩壓器，其中該第一電晶體和該第二電晶體以互補方式操作。
  7. 如申請專利範圍第4項所述之該電壓穩壓器，其中該第二補償單元更包含一第三電晶體，經配置以於該致能模式中連接該第二電容器至接地電壓。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之該電壓穩壓器，其中該第一電晶體和第三電晶體以互補方式操作。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI479292B (zh) * 2013-10-09 2015-04-01 Holtek Semiconductor Inc 電壓穩壓電路及其方法
TWI667563B (zh) * 2017-04-10 2019-08-01 聯華電子股份有限公司 電壓調節電路

Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014048681A (ja) * 2012-08-29 2014-03-17 Toshiba Corp 電源装置
EP2759900B1 (en) * 2013-01-25 2017-11-22 Dialog Semiconductor GmbH Maintaining the resistor divider ratio during start-up
US8928367B2 (en) 2013-02-28 2015-01-06 Sandisk Technologies Inc. Pre-charge circuit with reduced process dependence
US9223329B2 (en) * 2013-04-18 2015-12-29 Stmicroelectronics S.R.L. Low drop out voltage regulator with operational transconductance amplifier and related method of generating a regulated voltage
US8981750B1 (en) * 2013-08-21 2015-03-17 Sandisk Technologies Inc. Active regulator wake-up time improvement by capacitive regulation
TWI514104B (zh) 2014-07-11 2015-12-21 Novatek Microelectronics Corp 用於穩壓器之電流源及其穩壓器
CN105278601B (zh) * 2014-07-21 2017-03-01 联咏科技股份有限公司 用于稳压器的电流源及其稳压器
DE102015110274A1 (de) * 2015-06-25 2016-12-29 Intel IP Corporation Eine vorrichtung und ein verfahren zum verstärken eines eingangssignals
KR20180042645A (ko) * 2016-10-18 2018-04-26 에스케이하이닉스 주식회사 전압 레귤레이터 및 이를 포함하는 저항성 메모리 장치
KR101878091B1 (ko) * 2017-01-13 2018-07-12 울산과학기술원 저 전압 강하 전압 안정 장치 및 방법
JP6768619B2 (ja) 2017-09-19 2020-10-14 株式会社東芝 定電圧電源回路
US10429867B1 (en) * 2018-09-28 2019-10-01 Winbond Electronics Corp. Low drop-out voltage regular circuit with combined compensation elements and method thereof
KR20220014217A (ko) * 2020-07-28 2022-02-04 에스케이하이닉스 주식회사 레귤레이터
US11296596B1 (en) * 2021-02-18 2022-04-05 Nxp B.V. Noise reduction circuit for voltage regulator

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6518737B1 (en) * 2001-09-28 2003-02-11 Catalyst Semiconductor, Inc. Low dropout voltage regulator with non-miller frequency compensation
US6975099B2 (en) * 2004-02-27 2005-12-13 Texas Instruments Incorporated Efficient frequency compensation for linear voltage regulators
JP4390620B2 (ja) * 2004-04-30 2009-12-24 Ｎｅｃエレクトロニクス株式会社 ボルテージレギュレータ回路
CN1987710B (zh) * 2005-12-23 2010-05-05 深圳市芯海科技有限公司 一种电压调整装置
US7821238B1 (en) * 2008-06-09 2010-10-26 National Semiconductor Corporation Feedback loop compensation for buck/boost switching converter
US8729876B2 (en) * 2010-01-24 2014-05-20 Himax Technologies Limited Voltage regulator and related voltage regulating method thereof

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI479292B (zh) * 2013-10-09 2015-04-01 Holtek Semiconductor Inc 電壓穩壓電路及其方法
TWI667563B (zh) * 2017-04-10 2019-08-01 聯華電子股份有限公司 電壓調節電路

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