TWI450067B - Regulator device - Google Patents

Description

穩壓裝置

    本發明係有關一種穩壓裝置，特別是一種可應用於電源電壓高於元件耐壓之穩壓裝置。

    按，穩壓裝置是用於提供一種不隨負載阻抗、輸入電壓、溫度和時間變化，而變化的穩定電源電壓。例如低壓差穩壓裝置(LDO，Low drop-out)因其能夠在輸入電壓或輸出電流變動的情形下，仍然維持穩定的輸出電壓，且其輸入電壓與輸出電壓之間保持著微小的壓差而著稱。
    再者，可攜式產品的應用與日俱增，使得產品設計者考慮使用低壓差穩壓裝置(LDO)保持所需的系統電壓，且與電池充電狀態無關，不過低壓差穩壓裝置(LDO)並非只能應用於可攜式產品，任何需要維持穩定的輸出電壓或保持著微小的壓差之設備，皆可應用之。此外，由於成本考量，現今越來越多的系統以系統晶片(system on a chip，SOC)的方式設計，且其功能越來越複雜，因此，需要用到更先進的製程，但越先進的製程，其元件的耐壓越低；然而，某些系統所提供的電壓卻是固定的(如通用性串列匯流排(Universal Serial Bus，USB))所提供的電壓固定為5伏特)，因此，若要將系統所提供的電壓給晶片IC使用，則必須要使用低壓差穩壓裝置(LDO)或直流對直流轉換器(DC to DC Converter)等電路將電壓降低。此電路由先進製程來做，則會面臨元件耐壓的問題。降壓電路若要由另外一顆晶片IC來做的話，可能會增加產品的面積，即增加印刷電路板(PCB板)的大小。於是，需要由低壓製程設計可在高電壓下的降壓電路。
    一般低壓差穩壓裝置(LDO)皆是吃電源的電壓，並在電源高於元件的耐壓時，為了使每個元件的跨壓不超過其額定的耐壓，在某些元件跨壓可能會超過其耐壓的路徑上，必須串接二極體連接(diode-connected)的場效電晶體(MOS)，可使此路徑產生一合適的壓降，使元件的跨壓不會超出其耐壓，並且正常的操作在正確的操作點。
    再者，在低壓差穩壓裝置(LDO)的輸出電壓太低而造成低壓差穩壓裝置(LDO)中的差動對無電流是流過串接二極體連接(diode-connected)的場效電晶體(MOS)的電流過低，使二極體無法產生額定壓降，而使電路內部的元件跨壓超過元件耐壓。
    因此，本發明即在針對上述問題而提出一種之穩壓裝置，其應用於電源電壓高於元件耐壓的電路，使可改善上述習用缺點，以解決上述問題。

    本發明之目的之一，在於提供一種穩壓裝置，其藉由一偵測電路偵測一穩壓電路之一訊號狀態，產生一偵測訊號而控制一穩壓電路內部元件跨壓小於元件耐壓，以達到增加電路壽命。
    本發明之目的之一，在於提供一種穩壓裝置，其藉由一訊號產生電路產生一電流訊號，並傳送電流訊號至穩壓電路之一誤差放大器，以控制該穩壓電路內部元件跨壓小於元件耐壓。
    本發明之目的之一，在於提供一種穩壓裝置，其藉由將穩壓電路之輸出訊號傳送至偵測電路，以作為偵測電路的電源，以達到偵測電路的內部元件跨壓小於元件耐壓，進而增加電路壽命的目的。
    本發明之穩壓裝置包含一參考模組、一穩壓電路與一偵測電路。參考模組用以產生一參考電壓，穩壓電路耦接參考模組，並依據參考電壓而產生一輸出訊號，以及偵測電路耦接參考模組，並偵測該穩壓電路之一訊號狀態，而依據該訊號狀態產生一偵測訊號，以控制穩壓電路內部元件跨壓小於元件耐壓，而達到增加電路壽命的目的。
    另外，本發明之穩壓電路之輸出訊號傳送至偵測電路，以作為偵測電路的電源，如此，本發明可達到偵測電路的內部元件跨壓小於元件耐壓，進而增加電路壽命的目的。

    茲為使　貴審查委員對本發明之結構特徵及所達成之功效有更進一步之瞭解與認識，謹佐以較佳之實施例及配合詳細之說明，說明如後：
    請參閱第一圖，係為本發明之穩壓裝置之一實施例的電路圖。如圖所示，本發明之穩壓裝置1係可應用於電源電壓大於元件耐壓，穩壓裝置1包含一參考模組2、一穩壓電路30與一偵測電路40。參考模組2用以輸出一參考訊號的電壓V_REF (以下係針對輸出參考訊號的電壓直接稱為參考電壓V_REF )，其中參考模組2包含一啟動電路10與一參考電路20。啟動電路10用以產生一啟動訊號V_START-UP ，參考電路20耦接啟動電路10，參考電路20接收啟動訊號V_START-UP ，並用以輸出參考電壓V_REF 。穩壓電路30耦接參考模組2之參考電路20，並依據參考電壓V_REF 而產生一輸出訊號V_OUT 。
    接上所述，本發明之穩壓電路30包含一誤差放大器32、一開關元件34與一回授單元36。誤差放大器32耦接參考電路20，並依據參考電壓V_REF 與一回授訊號V_FB ，而產生一控制訊號V_CTRL ，即誤差放大器32具有一第一輸入端、一第二輸入端與一輸出端，誤差放大器32之第一輸入端耦接參考電路20，以接收參考電壓V_REF ，誤差放大器32之第二輸入端耦接回授電路36，以接收回授訊號V_FB ，開關元件34耦接誤差放大器30之輸出端，並接收控制訊號V_CTRL ，以控制開關元件30的導通程度，即開關元件30會依據控制訊號V_CTRL 的大小而決定輸出訊號V_OUT 的電流大小，使輸出訊號V_OUT 的電壓大小保持一定值，誤差放大器20之接地端耦接一接地GND，誤差放大器20之電源端耦接電源電壓V_IN ，其中開關元件34可為一場效電晶體，並開關元件34之閘極耦接誤差放大器32之輸出端，而接收控制訊號V_CTRL 。回授單元36耦接開關元件34與誤差放大器32，並依據輸出訊號V_OUT 產生回授訊號V_FB ，且傳送回授訊號V_FB 至誤差放大器32。
    請一併參閱第二圖，係為本發明之穩壓裝置之穩壓電路的詳細電路圖。如圖所示，本發明之誤差放大器32包含一電流源320、一第一電晶體321、一第二電晶體322、一第三電晶體323與一第四電晶體324。電流源320用以產生一電流，第一電晶體321耦接電流源320與誤差放大器32之輸出端，並接收參考電壓V_REF ，即第一電晶體321之源極耦接電流源320，第一電晶體321之汲極耦接誤差放大器32之輸出端，第一電晶體321之閘極接收參考電壓V_REF ，第二電晶體322耦接第一電晶體321與誤差放大器32之電源端V_IN 之間，即第二電晶體322之汲極耦接第一電晶體321與誤差放大器32之輸出端，第二電晶體322之源極耦接誤差放大器32之電源端V_IN ，第三電晶體323背對背耦接第二電晶體322，並耦接誤差放大器32之電源端V_IN ，且第三電晶體323之閘極耦接第三電晶體323之汲極，即第三電晶體323之源極耦接誤差放大器32之電源端V_IN ，第三電晶體323之閘極耦接第二電晶體322之閘極，第四電晶體324耦接第三電晶體323與電流源320之間，並接收回授訊號V_FB ，即第四電晶體324之汲極耦接第三電晶體323，第四電晶體324之源極耦接電流源320，第四電晶體324之閘極接收回授訊號V_FB ，如此，本實施例藉由電流源320、第一電晶體321、第二電晶體322、一第三電晶體323與第四電晶體324而依據參考電壓V_REF 與回授訊號V_FB ，而產生並輸出控制訊號V_CTRL 至開關元件34，其中開關元件34為一場效電晶體，並受控於控制訊號V_CTRL 。
    再者，本發明之誤差放大器32更包含一第一二極體325與一第二二極體326。第一二極體325耦接於第一電晶體321與第二電晶體322之間；第二二極體326耦接第三電晶體323與第四電晶體324之間，如此，本發明藉由第一二極體325與第二二極體326而避免穩壓電路30內部元件跨壓大於元件耐壓。
    另外，本實施例之回授單元36可為一分壓電路，即回授單元36包含一第一電阻360與一第二電阻362。第一電阻360之一端耦接穩壓電路30之輸出端，第一電阻360之另一端耦接第四電晶體324閘極與第二電阻362之一端，第二電阻362之另一端耦接至接地端，如此，本實施例之回授單元36藉由第一電阻360與第二電阻362分壓輸出訊號V_OUT 而產生回授訊號V_FB ，並傳送回授訊號V_FB 至第四電晶體324之閘極。
    又，本實施例之電流源320包含一第五電晶體3200、一第六電晶體3202與一電流源3204。第五電晶體3200耦接第一電晶體321與第四電晶體324，第六電晶體3202背對背耦接第五電晶體3200，電流源3204耦接第六電晶體3202，本實施例藉由第五電晶體3200、第六電晶體3202與電流源3204成為一電流鏡電路，用以產生電流。
    由於穩壓裝置1在剛上電或是輸出訊號V_OUT 太低時，會使回授單元36所產生之回授訊號V_FB 亦會太低，並第四電晶體324接收回授訊號V_FB 後，使流過第二二極體326的電流的大小趨近於零，再加上第二電晶體322與第三電晶體323為一電流鏡電路，所以，流過第一二極體325的電流亦趨近為零，如此，第一二極體325與第二二極體326上的壓降趨近為零，而如同虛設於誤差放大器32，如此，本發明之穩壓裝置1使用偵測電路40來避免第一二極體325與第二二極體326上的壓降趨近為零的情況，如第一圖所示，本發明之偵測電路40耦接參考電路20，並偵測穩壓電路30之一訊號狀態而產生一偵測訊號OVER，以控制穩壓電路30之內部元件跨壓小於元件耐壓，於本實施例中，偵測電路40偵測穩壓電路30之訊號狀態係依據輸出訊號V_OUT 而產生偵測訊號OVER，以控制穩壓電路30之內部元件跨壓小於元件耐壓，即偵測電路40可以依據輸出訊號V_OUT 的狀態，而控制穩壓電路30之內部元件的跨壓，也就是說，當輸出訊號V_OUT 太低時，就可以表示第一二極體325與第二二極體326上並無電流流過，此時，偵測電路40則會產生偵測訊號OVER至穩壓電路30，以控制穩壓電路30之內部元件的跨壓小於元件耐壓。如此本發明之穩壓裝置1藉由偵測電路40依據輸出訊號V_OUT 而控制穩壓電路30內部元件跨壓小於元件耐壓，以達到增加電路壽命的目的。
    請一併參閱第三圖，為本發明之穩壓裝置之偵測電路之一實施例的詳細電路圖。如圖所示，本實施例之偵測電路40包含一差動電路42、一電流鏡電路44與一第一反相器46與一第二反相器47。差動電路42接收回授訊號V_FB 與參考電壓V_REF ，並依據回授訊號V_FB 與參考電壓S_REF 而產生至少一差動訊號，於本實施例中，差動電路42依據回授訊號V_FB 與參考電壓V_REF 而產生一第一差動電流I_diff1 與一第二差動電流I_diff2 ，電流鏡電路44耦接該差動電路42，並依據第一差動電流I_diff1 而產生一鏡電流I_m ，電流鏡電路44再依據第二差動電流I_diff2 與鏡電流I_m ，而產生一感測訊號V_DET ，第一反相器46具有一輸入端與一輸出端，第一反相器46之輸入端耦接電流鏡電路44，第二反相器47亦具有一輸入端與一輸出端，第二反相器47之輸入端耦接第一反相器46之輸出端，並第二反相器47之輸出端耦接穩壓電路30，第一反相器46用以反相感測訊號V_DET ，而第二反相器47再反相經第一反相器16後的感測訊號V_DET ，所以，第一反相器46與第二反相器47用以接收感測訊號V_DET 而產生並輸出偵測訊號OVER。
    請一併復參閱第二圖，穩壓電路30更包含一開關元件70、一電流源72、一開關元件80與一電流源82。開關元件70之一端耦接第二二極體326，開關元件70之另一端耦接電流源72，並開關元件70受控於偵測訊號OVER；開關元件80之一端耦接第一二極體325，開關元件80之另一端耦接電流源82，並開關元件80受控於偵測訊號OVER，當偵測電路40偵測到第一二極體325與第二二極體326無電流時，則會產生偵測訊號OVER(即偵測訊號OVER之準位為高準位)，並偵測訊號OVER會導通開關元件70與開關元件80，分別使電流源72與電流源82提供電流至第一二極體325與第二二極體326，以讓第一二極體325與第二二極體326而避免穩壓電路30內部元件跨壓大於元件耐壓。其中，本實施例係利用電流鏡原理使電流源72與電流源82和第六電晶體之面積的比例關係而分別提供電流至第一二極體325與第二二極體326。
    接上所述，本實施例之差動電路42包含一電流源420、一第七電晶體421、一第八電晶體422、一第九電晶體423與一第十電晶體424。電流源420用以產生一電流，第七電晶體421耦接電流源420，並接接收參考電壓V_REF ，即第七電晶體421之源極耦接電流源420，第七電晶體421之閘極接收參考電壓V_REF ，第八電晶體422耦接第七電晶體421與偵測電路40之電源端V_OUT 之間，即第八電晶體422之汲極耦接第七電晶體421之汲極，第八電晶體422之源極耦接偵測電路40之電源端V_OUT ，並第八電晶體422之閘極與汲極相連接，第九電晶體423耦接偵測電路40之電源端，即第九電晶體423之源極耦接偵測電路40之電源端V_OUT ，並第九電晶體423之閘極與汲極相連接，第十電晶體424耦接第九電晶體423，並接收回授訊號V_FB ，即第十電晶體424之汲極耦接第九電晶體423之汲極，並第十電晶體424之源極耦接電流源420與第七電晶體421之源極，且第十電晶體424之閘極接收回授訊號V_FB 。
    此外，本實施例之電流源420包含一第十一電晶體4200、一第十二電晶體4202與一電流源4204。第十一電晶體4200耦接第七晶體421與第十電晶體424，第十二電晶體4202背對背耦接第十一電晶體4200，電流源4204耦接第十二電晶體4202，本實施例藉由第十一電晶體4200、第十二電晶體4202與電流源4204成為一電流鏡電路，用以產生電流。
    續上所述，本發明之電流鏡電路44包含一第十三電晶體440、一第十四電晶體441、一第十五電晶體442與一第十六電晶體443。第十三電晶體440之源極耦接偵測電路40之電源端，並第十三電晶體440之閘極耦接差動電路42，第十四電晶體441耦接第十三電晶體，並第十四電晶體441之閘極與汲極相連接，即第十四電晶體441之汲極耦接第十三電晶體440之汲極，並第十四電晶體441之源極耦接於接地端，第十五電晶體442耦接第十四電晶體441與反相器46，即第十五電晶體442之閘極耦接第十四電晶體441之閘極，並第十五電晶體442之源極耦接地端，第十六電晶體443耦接第十五電晶體442與反相器46，即第十六電晶體443之汲極耦接第十五電晶體442之汲極與反相器46，第十六電晶體443之源極耦接偵測電路40之電源端V_OUT ，第十六電晶體443之閘極耦接差動電路42。
    基於上述，若差動電路42之第七電晶體421之面積(長寬比)與第十電晶體424之面積相同(即面積比為1:1)，第九電晶體423之面積與第十三電晶體440之面積相同(面積比為1:1)，第八電晶體422之面積與第十六電晶體443之面積相同(面積比為1:1)，第十四電晶體441之面積與第十五電晶體442之面積比為1:K時，當穩壓電路30之輸出訊號V_OUT 正常(即輸出訊號V_OUT 高於一參考值)時，控制訊號OVER為”0”，此時，回授訊號V_FB 等於參考電壓V_REF ，而流過第九電晶體423的電流等於流過第八電晶體422的電流，並流過第十三電晶體440與第十六電晶體443的電流(即第一差動電流I_diff1 與第二差動電流I_diff2 )相同，並在第十四電晶體441之面積與第十五電晶體442之面積比為1:K(K>1)，而流過第十五電晶體442的鏡電流I_m 為K倍的第一差動電流I_diff1 ，所以，鏡電流I_m 為K倍的第二差動電流I_diff2 ，使感測訊號V_DET 的準位為”low”，而控制訊號OVER為”0”，即表示穩壓電路30中的訊號狀態為正常，即穩壓電路30中的電流正常。
    反之，當穩壓裝置1之輸出電壓V_OUT 太低時，回授訊號V_FB 也下降到一定的程度(低於一參考值，並參考值可以依據使用狀態而進行設定)，使回授訊號V_FB 遠小於參考電壓V_REF ，使K倍流過第九電晶體423的電流仍小於流過第八電晶體422的電流，讓第二差動電流I_diff2 大於鏡電流Im，感測訊號V_DET 的準位而改變為”high”，而控制訊號OVER為”1”，即表示穩壓電路30的電流發生異常，本實施例利用控制訊號OVER為”1”而控制開關元件70，80，進而使誤差放大器節點V_B1 與V_B2 的電流往下拉（由於偵測電路40的輸出端耦接至誤差放大器32的節點V_B1 與V_B2 ），使第一二極體325與第二二極體326仍有足夠的電流，讓節點V_B1 的電流不會太高，而V_B2 不會太低，因此穩壓電路30的內部元件跨壓不會超出元件耐壓。
    再者，節點V_B2 往下拉的電流可以比節點V_B1 大，使穩壓電路30的輸出訊號V_OUT 的電流變大，將輸出訊號V_OUT 提早回到正常值。除此之外，為了避免第一二極體325與第二二極體326的電流太小，也可以在節點V_B1 與V_B2 加入一個對接地端的固定電流(第五圖所示)。
    請參閱第四圖，本發明之穩壓裝置之穩壓電路之另一實施例的詳細電路圖。如圖所示，本實施例與上述之實施例不同之處，在於本實施例之偵測電路41不使用第三圖所示之電流鏡電路44，而改使用簡單的一比較電路48，來利用差動電路42中流過第十電晶體424的電流與一固定電流的差異來偵測穩壓電路30中訊號狀態。比較電路48耦接差動電路42，並比較差動訊號與一門檻值而產生偵測訊號OVER，於本實施例中，比較電路48包含一第十七電晶體480與一第十八電晶體482。第十七電晶體480之一端耦接偵測電路41之一電源端V_IN ，並第十七電晶體480之另一端耦接偵測電路41之輸出端，第十七電晶體480之閘極耦接差動電路42之第九電晶體423，以接收差動訊號，而產生一差動電流I_diff ，第十八電晶體482之一端耦接第十七電晶體480與偵測電路41之輸出端，並第十八電晶體482之另一端耦接一接地端，以提供門檻值。
    基於上述，若第十二電晶體4202、第十一電晶體4200與第十八電晶體482之面積比為2:2:1，第十電晶體424與第七電晶體421的面積比為1:1，而第九電晶體423與第十七電晶體480之面積比為1:K(K>1)。當穩壓電路30之輸出訊號V_OUT 正常(即輸出訊號V_OUT 高於一參考值)時，控制訊號OVER為”0”，此時，回授訊號V_FB 等於參考電壓V_REF ，而流過第十二電晶體4202的電流與第十一電晶體4200的電流為流過第十八電晶體482的電流的2倍，並流過第九電晶體423的電流等於流過第八電晶體422的電流又等於流過第十八電晶體482的電流，並且流過第十七電晶體480的電流(即差動電流I_diff )為K倍的流過第十七電晶體480的電流，所以，使感測訊號V_DET 的準位為”high”，而因為一反相器49接收感測訊號V_DET ，而產生並輸出控制訊號OVER為”0”，即表示穩壓電路30中的訊號狀態為正常，即穩壓電路30中的電流正常。
    反之，當穩壓裝置1之輸出電壓V_OUT 太低時，回授訊號V_FB 也下降到一定的程度(低於一參考值，並參考值可以依據使用狀態而進行設定)，使回授訊號V_FB 遠小於參考電壓V_REF ，並K倍的差動電流I_diff 小於流過第十八電晶體482的一門檻電流(即門檻值)，使感測訊號V_DET 的準位而改變為”low”，而控制訊號OVER為”1”，即表示穩壓電路30的電流發生異常。
    基於上述，第三圖與第四圖之實施例為本發明之偵測電路的數種實施態樣，其偵測電路結構可依據不同應用而有些許的不同，所以，偵測電路40偵測穩壓電路30之訊號狀態，並依據該訊號狀態產生偵測訊號，以控制該穩壓電路30內部元件跨壓小於元件耐壓的技術，即只要是利用偵測電路40偵測穩壓電路30中誤差放大器32無電流流過，而提供電流至穩壓電路30中誤差放大器32的技術特徵皆是本發明地保護範圍。
    又，請一併參閱第五圖，本發明之穩壓裝置之穩壓電路之另一實施例的詳細電路圖。如圖所示，本實施例與上述之實施例不同之處，在於本實施例包含一訊號產生電路90。訊號產生電路90耦接穩壓電路30，並產生一電流訊號，且傳送電流訊號至穩壓電路30的誤差放大器32中，使第一二極體325與第二二極體326有電流流過，以控制穩壓電路30之內部元件跨壓小於元件耐壓。其中，訊號產生電路90包含一電流源92與一電流源94。電流源92耦接第一二極體325，並產生一第一電流訊號I₁ ，使第一二極體325有電流流過，而電流源94耦接第二二極體326，並產生一第二電流訊號I₂ ，使第二二極體326有電流流過，如此，第一二極體325與第二二極體326有電流流過，使第一二極體325與第二二極體326可正常工作，以達到穩壓電路30之內部元件跨壓小於元件耐壓。此外，電流源92與電流源94為一電晶體，並配合電晶體3202與電流源3204形成一電流鏡，使電流源92與電流源94可分別產生第一電流訊號I₁ 與第二電流訊號I₂ 。
    請復參閱第一圖，本實施例之穩壓電路30之輸出訊號V_OUT 傳送至偵測電路40，以作為偵測電路40的電源，如此，偵測電路40的內部元件跨壓小於元件耐壓，以達到增加電路壽命的目的。再者，本實施例之穩壓電路30之輸出訊號V_OUT 亦可傳送至參考電路20，以作為參考電路20的電源(如第六圖所示)，如此，參考電路20的內部元件跨壓小於元件耐壓，以達到增加電路壽命的目的。
    請一併參閱第六圖，為本發明之穩壓裝置之另一實施例的電路圖。如圖所示，本實施例與第一圖之實施例不同之處，在與本實施例增加一分壓電路50與一選擇電路60。分壓電路50接收電源電壓V_IN ，並分壓電源電壓V_IN ，而產生一分壓訊號S_DIV ，分壓訊號S_DIV 包含分壓電壓V_DIV 與分壓電流I_DIV ，選擇電路60耦接參考電路20與分壓電路50，而接收參考訊號S_REF 與分壓訊號S_DIV ，選擇電路60依據一選擇訊號Sel而輸出參考訊號S_REF 或分壓訊號S_DIV ，即選擇訊號Sel可以控制選擇電路60輸出參考訊號S_REF 至穩壓電路30或是輸出至分壓訊號S_DIV 至穩壓電路30，穩壓電路30接收參考訊號S_REF 或分壓訊號S_DIV ，而產生一輸出訊號V_OUT ，如此，本發明係藉由選擇電路60依據選擇訊號Sel輸出參考訊號S_REF 或分壓訊號S_DIV 到至少一穩壓電路30，以達到可將穩壓電路的輸出訊號V_OUT 輸出至參考電路20，以提供參考電路20之電源以達到參考電路20之內部各元件之跨壓小於各元件之耐壓，並可增加參考電路20應用於電源電壓的範圍。
    再者，穩壓器剛開始接收電源電壓V_IN (即穩壓器剛上電)時，參考訊號S_REF 因啟動的速度較慢，造成一開始參考電壓V_REF 與參考電流I_REF 太小而使穩壓電路30內的元件跨壓會超過電子元件耐壓，而造成電子元件損壞。而分壓訊號S_DIV 會隨著電源電壓V_IN 改變時立即改變，因此啟動速度較快。所以，本發明之穩壓器藉由選擇電路60於穩壓器開始接收電源電壓V_IN (即穩壓器剛上電)時，選擇電路60依據選擇訊號Sel輸出分壓訊號S_DIV 中的分壓電壓V_DIV 至穩壓電路30，並且輸出分壓訊號S_DIV 中的分壓電流I_DIV 或是分壓訊號S_DIV 中的分壓電流I_DIV 以及參考訊號S_REF 中的參考電流I_REF 一起輸出至穩壓電路30，而選擇電路60並未限制參考電路20之參考訊號S_REF 的輸出，所以此時參考訊號S_REF 持續輸出至選擇電路60。並待參考電路20輸出之參考訊號S_REF 到一門檻準位時，選擇電路60依據選擇訊號Sel輸出參考訊號S_REF 至穩壓電路20。即選擇電路60於穩壓器剛上電時，輸出分壓訊號S_DIV 至穩壓電路30，使在穩壓器剛上電，選擇電路60可以快速提供分壓訊號S_DIV 至穩壓電路30，以避免參考訊號S_REF 之電流與電壓太小而造成穩壓電路30內的元件跨壓會超過電子元件耐壓的問題。
    此外，選擇訊號Sel可以為啟動電路10輸出之啟動訊號V_START-UP ，或是外部訊號，例如外部電源重置(power on reset)訊號，或是電路在上電時會產生的訊號來作為選擇訊號Sel，或利用其他電路產生之穩定訊號以作為選擇訊號Sel，因此，選擇訊號Sel之來源繁多而無法一一舉例。於此所述選擇訊號Sel之來源皆為說明實施例之用途，即本發明並未限定哪一種選擇訊號Sel之來源，才可選擇參考訊號S_REF 或分壓訊號S_DIV 輸出至穩壓電路30，以保護穩壓電路30之內部元件。
    本發明之參考電路20更耦接至穩壓電路30之輸出端，穩壓電路30輸出的輸出訊號V_OUT 係傳送至參考電路20，以提供參考電路20之電源。如此，參考電路20之電源並非由電源電壓V_IN 所提供，而可避免參考電路20內部的元件的跨壓大於元件的耐壓，並可以不需要設置二極體連接態樣的電晶體，並增加可使用電壓範圍。
    綜上所述，本發明之穩壓裝置是由一參考模組用以產生一參考電壓，一穩壓電路耦接參考電路，並依據參考電壓而產生一輸出訊號，以及一偵測電路耦接參考模組與穩壓電路，並偵測穩壓電路之一訊號狀態而產生一控制訊號，以控制穩壓電路內部元件跨壓小於元件耐壓，而達到增加電路壽命的目的。
    本發明係實為一具有新穎性、進步性及可供產業利用者，應符合我國專利法所規定之專利申請要件無疑，爰依法提出發明專利申請，祈　鈞局早日賜准專利，至感為禱。
    惟以上所述者，僅為本發明之一較佳實施例而已，並非用來限定本發明實施之範圍，舉凡依本發明申請專利範圍所述之形狀、構造、特徵及精神所為之均等變化與修飾，均應包括於本發明之申請專利範圍內。

本發明：

1．．．穩壓裝置

10．．．啟動電路

20．．．參考電路

30．．．穩壓電路

32．．．誤差放大器

320．．．電流源

3200．．．第五電晶體

3202．．．第六電晶體

3204．．．電流源

321．．．第一電晶體

322．．．第二電晶體

323．．．第三電晶體

324．．．第四電晶體

325．．．第一二極體

326．．．第二二極體

34．．．開關元件

36．．．回授單元

360．．．第一電阻

362．．．第二電阻

40．．．偵測電路

42．．．差動電路

420．．．電流源

4200．．．第十一電晶體

4202．．．第十二電晶體

4204．．．電流源

421．．．第七電晶體

422．．．第八電晶體

423．．．第九電晶體

424．．．第十電晶體

44．．．電流鏡電路

440．．．第十三電晶體

441．．．第十四電晶體

442．．．第十五電晶體

443．．．第十六電晶體

46．．．第一反相器

47．．．第二反相器

48．．．比較電路

480．．．第十七電晶體

482．．．第十八電晶體

49．．．反相器

50．．．分壓電路

60．．．選擇電路

70．．．開關元件

72．．．電流源

80．．．開關元件

82．．．電流源

90．．．訊號產生電路

92．．．電流源

94．．．電流源

第一圖為本發明之穩壓裝置之一實施例的電路圖；
第二圖為本發明之穩壓裝置之穩壓電路之一實施例的詳細電路圖；
第三圖為本發明之穩壓裝置之偵測電路之一實施例的詳細電路圖；
第四圖為本發明之穩壓裝置之偵測電路之另一實施例的詳細電路圖；
第五圖為本發明之穩壓裝置之穩壓電路之另一實施例的詳細電路圖；以及
第六圖為本發明之穩壓裝置之另一實施例的電路圖。

1．．．穩壓裝置

2．．．參考模組

10．．．啟動電路

20．．．參考電路

30．．．穩壓電路

32．．．誤差放大器

34．．．開關元件

36．．．回授單元

40．．．偵測電路

Claims (16)

1. 一種穩壓裝置，其包含：
   一參考模組，用以產生一參考電壓；
   一穩壓電路，耦接該參考模組，並依據該參考電壓而產生一輸出訊號；以及
   一偵測電路，耦接該參考模組，並偵測該穩壓電路之一訊號狀態，並依據該訊號狀態產生一偵測訊號，以控制該穩壓電路內部元件跨壓小於元件耐壓。
2. 如申請專利範圍第1項所述之穩壓裝置，其中該偵測電路偵測該穩壓電路之該訊號狀態係依據該穩壓電路之該輸出訊號而產生該偵測訊號。
3. 如申請專利範圍第1項所述之穩壓裝置，其中該穩壓電路之該輸出訊號傳送至該偵測電路，以作為該偵測電路的電源。
4. 如申請專利範圍第1項所述之穩壓裝置，其中該穩壓電路包含：
   一誤差放大器，耦接該參考模組，並依據該參考電壓與一回授訊號，產生一控制訊號；
   一開關元件，耦接該誤差放大器，並依據該控制訊號而決定該輸出訊號之電流大小；以及
   一回授單元，耦接該開關元件，並依據該輸出訊號產生該回授訊號。
5. 如申請專利範圍第4項所述之穩壓裝置，其中該誤差放大器包含：
   一電流源，用以產生一電流；
   一第一電晶體，耦接該電流源與該誤差放大器之一輸出端之間，並接收該參考電壓；
   一第二電晶體，耦接該第一電晶體與該誤差放大器之一電源端之間；
   一第三電晶體，背對背耦接該第二電晶體，並耦接該電源端，且該第三電晶體之一閘極耦接該第三電晶體之一汲極；以及
   一第四電晶體，耦接該第三電晶體與該電流源之間，接收該回授訊號。
6. 如申請專利範圍第5項所述之穩壓裝置，其中該誤差放大器更包含：
   一第一二極體，耦接於該第一電晶體與該第二電晶體之間；以及
   一第二二極體，耦接於該第三電晶體與該第四電晶體之間。
7. 如申請專利範圍第6項所述之穩壓裝置，其中該偵測電路偵測該穩壓電路之該訊號狀態係偵測該第一二極體或該第二二極體無電流的狀態。
8. 如申請專利範圍第4項所述之穩壓裝置，其中該偵測電路包含：
   一差動電路，接收並依據該回授訊號與該參考電壓，產生一差動訊號；以及
   一電流鏡電路，耦接該差動電路，並依據該差動訊號，產生一鏡電流，且依據該差動訊號與該鏡電流而決定該偵測訊號之準位。
9. 如申請專利範圍第8項所述之穩壓裝置，其中該差動電路包含：
   一電流源，用以產生一電流；
   一第一電晶體，耦接該電流源，並接收該參考電壓；
   一第二電晶體，耦接該第一電晶體與該偵測電路之一電源端之間；
   一第三電晶體，耦接該偵測電路之該電源端；以及
   一第四電晶體，耦接該第三電晶體，並接收該回授訊號。
10. 如申請專利範圍第8項所述之穩壓裝置，其中該電流鏡電路包含：
    一第一電晶體，耦接該偵測電路之一電源端，並該第一電晶體之一閘極耦接該差動電路；
    一第二電晶體，耦接該第一電晶體，並該第二電晶體之一閘極與一汲極相耦接；
    一第三電晶體，耦接該第二電晶體之閘極；以及
    一第四電晶體，耦接該第三電晶體，並該第四電晶體之一閘極耦接該差動電路。
11. 如申請專利範圍第10項所述之穩壓裝置，其更包含：
    一第一反相器，具有一輸入端與一輸出端，該第一反相器之該輸入端耦接該第三電晶體與該第四電晶體；以及
    一第二反相器，具有一輸入端與一輸出端，該第二反相器之該輸入端耦接該第一反相器之該輸出端，該第二反相器之該輸出端耦接該穩壓電路。
12. 如申請專利範圍第4項所述之穩壓裝置，其中該偵測電路包含：
    一差動電路，接收並依據該回授訊號與該參考電壓，產生一差動訊號；以及
    一比較電路，耦接該差動電路，並比較該差動訊號與一門檻值而產生該偵測訊號。
13. 如申請專利範圍第12項所述之穩壓裝置，其中該差動電路包含：
    一電流源，用以產生一電流；
    一第一電晶體，耦接該電流源，並接收該參考電壓；
    一第二電晶體，耦接該第一電晶體與該偵測電路之一電源端之間；
    一第三電晶體，耦接該偵測電路之該電源端；以及
    一第四電晶體，耦接該第三電晶體，並接收該回授訊號。
14. 如申請專利範圍第12項所述之穩壓裝置，其中該比較電路包含：
    一第一電晶體，其一端耦接該偵測電路之一電源端，並該第一電晶體之另一端耦接該偵測電路之輸出端，該第一電晶體之閘極耦接該差動電路，以接收該差動訊號；以及
    一第二電晶體，其一端耦接該第一電晶體與該偵測電路之該輸出端，並該第一電晶體之另一端耦接一接地端，用以提供一門檻值。
15. 如申請專利範圍第14項所述之穩壓裝置，其中該偵測電路更包含：
    一反相器，具有一輸入端與一輸出端，該輸入端耦接該第一電晶體與該第二電晶體，並該輸出端耦接該穩壓電路。
16. 一種穩壓裝置，其包含：
    一參考模組，用以產生一參考電壓；
    一穩壓電路，耦接該參考模組，並依據該參考電壓而產生一輸出訊號；以及
    一訊號產生電路，耦接該穩壓電路，並產生一電流訊號，且傳送該電流訊號至該穩壓電路之一誤差放大器以控制該穩壓電路內部元件跨壓小於元件耐壓。