TWI668550B - 電流調整電路和方法 - Google Patents

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Abstract

本發明提供了一種電流調整電路。電流調整電路包括一第一反向器、一第二反向器、一P型電晶體、一N型電晶體以及一電容。第一反向器會接收一控制信號。第二反向器會接收上述控制信號。上述P型電晶體之一第一閘極耦接至上述第一反向器。上述N型電晶體耦接至上述P型電晶體，且上述N型電晶體之一第二閘極耦接至上述第二反向器。上述電容耦接至上述P型電晶體和上述N型電晶體於一節點，以及耦接至一低壓差穩壓器電路至一參考節點。

Description

電流調整電路和方法
本發明說明書主要係有關於一電流調整技術，特別係有關於藉由一電流調整電路來加快一低壓差穩壓器(low dropout regulator，LDO)電路從等待模式(standby mode)切換到啟動模式(active mode)之反應速度之電流調整技術。
在低壓差穩壓器(low dropout regulator，LDO)電路之操作上，低壓差穩壓器電路會有其相對應的一啟動模式(active mode)，以及一等待模式(standby mode)模式(或一省電模式)。
然而，在目前的低壓差穩壓器電路中，當低壓差穩壓器電路從等待模式(低壓差穩壓器電路內部之放大器之電流小)切換成啟動模式(低壓差穩壓器電路內部之放大器之靜態電流大)時，會花費較多的時間(可參考底下第1圖之說明)。
第1圖係顯示根據一習知技術所述之控制信號Vint_en以及參考節點Node_i-ref之電壓準位之示意圖。如第1圖所示，當控制信號Vint_en從低電位變成高電位(即低壓差穩壓器電路從等待模式切換成啟動模式)時，低壓差穩壓器電路之參考節點Node_i-ref之電壓準位從一低準位變成一目標電壓準位。然而，由於低壓差穩壓器電路之參考節點Node_i-ref之電壓準位從低準位到達一目標電壓準位之速度很緩慢，因而 造成低壓差穩壓器電路從等待模式切換成啟動模式時，低壓差穩壓器電路內部之放大器之電流變化亦會很緩慢(即低壓差穩壓器電路之反應速度很慢)。
因此，當後端(外部)電路需要對低壓差穩壓器電路抽載大電流時，由於低壓差穩壓器電路從等待模式切換成啟動模式之內部電流小且反應速度慢，會瞬間產生很大的壓降(voltage drop)，因而導致低壓差穩壓器電路之輸出所連接的邏輯電路可能會發生錯誤運作。
有鑑於上述先前技術之問題，本發明提供了一電流調整技術，特別係有關於藉由一電流調整電路來加快一低壓差穩壓器(low dropout regulator，LDO)電路從等待模式(standby mode)切換到啟動模式(active mode)之反應速度之電流調整電路和方法。
根據本發明之一實施例提供了一種電流調整電路。電流調整電路包括一第一反向器、一第二反向器、一P型電晶體、一N型電晶體以及一電容。第一反向器會接收一控制信號。第二反向器會接收上述控制信號。上述P型電晶體之一第一閘極耦接至上述第一反向器。上述N型電晶體耦接至上述P型電晶體，且上述N型電晶體之一第二閘極耦接至上述第二反向器。上述電容耦接至上述P型電晶體和上述N型電晶體於一節點，以及耦接至一低壓差穩壓器電路至一參考節點。
根據本發明之一實施例提供了一種電流調整方法。上述電流調整方法適用於一電流調整電路，且上述電流調整方 法包括：當一控制信號從一第一準位變為一第二準位時，導通上述電流調整電路之一P型電晶體，且關閉上述電流調整電路之一N型電晶體，其中上述P型電晶體和上述N型電晶體耦接於一節點；以及升高上述節點之電壓準位至一高準位，以加快上述電流調整電路和一低壓差穩壓器電路耦接之一參考節點之電壓準位達到一目標電壓準位之速度，其中當上述控制信號在上述第一準位時，上述低壓差穩壓器電路在一等待模式，以及當上述控制信號在上述第二準位時，上述低壓差穩壓器電路在一啟動模式。
關於本發明其他附加的特徵與優點，此領域之熟習技術人士，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可根據本案實施方法中所揭露之電流調整電路和方法，做些許的更動與潤飾而得到。
100‧‧‧電流調整電路
110‧‧‧第一反向器
120‧‧‧第二反向器
200‧‧‧低壓差穩壓器電路
210‧‧‧放大器
220‧‧‧第三反向器
500‧‧‧流程圖
C‧‧‧電容
Ground‧‧‧接地
N1‧‧‧第一N型電晶體
N2‧‧‧第二N型電晶體
N3‧‧‧第三N型電晶體
Node_0‧‧‧節點
Node_i-ref‧‧‧參考節點
N4‧‧‧第四N型電晶體
N5‧‧‧第五N型電晶體
P1‧‧‧第一P型電晶體
P2‧‧‧第二P型電晶體
S510、S520‧‧‧步驟
Vint_en‧‧‧控制信號
Vint‧‧‧輸入電壓
Vref‧‧‧參考電壓
第1圖係顯示根據一習知技術所述之控制信號Vint_en以及參考節點Node_i-ref之電壓準位之示意圖。
第2圖係顯示根據本發明之一實施例所述之電流調整電路100之電路圖。
第3圖係顯示根據本發明之一實施例所述之時間區間之示意圖。
第4圖係顯示根據本發明之一實施例所述之控制信號Vint_en、節點Node_0之電壓準位以及參考節點Node_i-ref之電壓準位之示意圖。
第5圖係根據本揭露之一實施例所述之電流調整方法之流程圖500。
本章節所敘述的是實施本發明之最佳方式，目的在於說明本發明之精神而非用以限定本發明之保護範圍，本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
第2圖係顯示根據本發明之一實施例所述之電流調整電路100之電路圖。如第2圖所示，電流調整電路100可包括一第一反向器110、一第二反向器120、一第一P型電晶體P1、一第一N型電晶體N1，以及一電容C。需注意地是，在第2圖中之電路圖，僅係為了方便說明本發明之實施例，但本發明並不以此為限。電流調整電路100亦可包含其它元件。此外，如第2圖所示，電流調整電路100會耦接至一低壓差(線性)穩壓器(low dropout(linear)regulator，LDO)電路200。
根據本發明之一實施例，電容C中可包含複數電容。根據不同電容值之需求，可配置不同尺寸之電容於電容C中。
如第2圖所示，第一反向器110會耦接至第一P型電晶體P1之第一閘極，且第一反向器110會接收來自一外部控制電路(圖未顯示)之控制信號Vint_en。此外，第二反向器120會耦接至第一N型電晶體N1之第二閘極，且第二反向器120亦會接收來自外部控制電路(圖未顯示)所傳送之控制信號Vint_en。
此外，如第2圖所示，第一P型電晶體P1之第一 汲極會耦接至電容C於節點Node_0，且第一P型電晶體P1之第一源極會接收一輸入電壓Vint，以及第一N型電晶體N1之第二源極會耦接至電容C於節點Node_0，且第一N型電晶體之第二汲極會耦接至一接地Ground。此外，電流調整電路100之電容C會耦接至低壓差穩壓器電路200於參考節點Node_i-ref。
第3圖係顯示根據本發明之一實施例所述之低壓差穩壓器(LDO)電路200之電路圖。如第3圖所示，低壓差穩壓器電路200可包含一放大器210、一第二P型電晶體P2、一第二N型電晶體N2、一第三N型電晶體N3、一第四N型電晶體N4、一第五N型電晶體N5，以及一第三反向器220。需注意地是，在第3圖中之電路圖，僅係為了方便說明本發明之實施例，但本發明並不以此為限。低壓差穩壓器電路200亦可包含其它元件。此外，特別說明地是，第3圖中所示，和參考節點Node_i-ref在同一條線上之節點都可視為參考節點Node_i-ref。
如第3圖所示，外部控制電路(圖未顯示)亦會傳送控制信號Vint_en給低壓差穩壓器電路200，以控制低壓差穩壓器電路200係要操作在一等待模式(standby mode)或一啟動模式(active mode)。舉例來說，當控制信號Vint_en係一第一準位(例如：一低準位)時，低壓差穩壓器電路200會操作在等待模式，以及當控制信號Vint_en係一第二準位(例如：一高準位)時，低壓差穩壓器電路200會操作在啟動模式。
在本發明之實施例中，當控制低壓差穩壓器電路 200在等待模式時，控制低壓差穩壓器電路200之第一路徑(即第三N型電晶體N3和第四N型電晶體N4)和第二路徑(即第五N型電晶體N5)都會開啟，以使得參考節點Node_i-ref之電壓準位在一低準位。當控制低壓差穩壓器電路200在啟動模式時，控制低壓差穩壓器電路200之第一路徑(即第三N型電晶體N3和第四N型電晶體N4)會關閉，但第二路徑(即第五N型電晶體N5)會開啟，以使得參考節點Node_i-ref之電壓準位在一高準位。
根據本發明一實施例，當第一反向器110和第二反向器120接收到之控制信號Vint_en係第一準位(例如：低準位)時，第一P型電晶體P1會被關閉、第一N型電晶體N1會被導通，且節點Node_0之電壓會在一低準位。由於第一P型電晶體P1會被關閉，且第一N型電晶體N1會被導通，因此，當控制信號Vint_en係第一準位(例如：一低準位)時，電流調整電路100不會被啟動，也就是電流調整電路100不會對參考節點Node_i-ref之電壓準位進行調整。此外，當第一反向器110和第二反向器120接收到之控制信號Vint_en係第二準位(例如：高準位)時，第一P型電晶體P1會被導通、第一N型電晶體N1會被關閉，且節點Node_0之電壓會在一高準位。由於第一P型電晶體P1會被導通，且第一N型電晶體N1會被關閉，因此，當控制信號Vint_en係第二準位(例如：高準位)時，電流調整電路100會被啟動，以對參考節點Node_i-ref之電壓準位進行調整(即加快Node_i-ref之電壓準位到一目標電壓準位之速度)。
因此，根據本發明一實施例，當控制信號Vint_en從第一準位(低準位)變為第二準位(高準位)時，第一P型電晶體P1會被導通、第一N型電晶體N1會被關閉，且節點Node_0之電壓準位會從低準位變為高準位。當節點Node_0之電壓準位從低準位變為高準位時，可藉由電容C對參考節點Node_i-ref之電壓準位進行電容耦合，以加快參考節點Node_i-ref之電壓準位達到一目標電壓準位之速度。當參考節點Node_i-ref之電壓準位達到目標電壓準位之速度被加快時，低壓差穩壓器電路200內部之放大器210之電流變大之速度亦會變快。因此，當低壓差穩壓器電路200從等待模式切換到啟動模式時，低壓差穩壓器電路200之反應速度將會變快，因而降低了瞬間大壓降(voltage drop)之產生。
此外，根據本發明一實施例，當控制信號Vint_en從第二準位(高準位)變為第一準位(低準位)時，第一P型電晶體P1會被關閉、第一N型電晶體N1會被導通，且節點Node_0之電壓準位會從高準位變為低準位。
根據本發明一實施例，在電流調整電路100中配置之第一P型電晶體P1之尺寸會大於第一N型電晶體N1，以使得當控制信號Vint_en從第一準位(低準位)變為第二準位(高準位)時，節點Node_0之電壓準位可立即從低準位變成高準位，以及當控制信號Vint_en從第二準位(高準位)變為第一準位(低準位)時，節點Node_0之電壓會從高準位漸進地下降至低準位(可參考地4圖所示)。
第4圖係顯示根據本發明之一實施例所述之控制 信號Vint_en、節點Node_0之電壓準位以及參考節點Node_i-ref之電壓準位之示意圖。如第4圖所示，當控制信號Vint_en從低準位變為高準位時(即低壓差穩壓器電路200從等待模式變成啟動模式)，節點Node_0之電壓準位會從低準位變為高準位。當節點Node_0之電壓準位從低準位變為高準位時，參考節點Node_i-ref之電壓準位達到一目標電壓準位之速度會被加快。
第5圖係根據本揭露之一實施例所述之電流調整方法之流程圖500。此電流調整方法可適用本發明之電流調整電路100。在步驟S510，當一控制信號從一第一準位變為一第二準位時，導通電流調整電路100之一P型電晶體，且關閉電流調整電路100之一N型電晶體，其中上述P型電晶體和上述N型電晶體耦接於一節點Node_0。在步驟S520，升高節點Node_0之電壓準位至一高準位，以加快電流調整電路100和一低壓差穩壓器電路耦接之一參考節點Node_i-ref之電壓準位達到一目標電壓準位之速度，其中當控制信號在上述第一準位時，上述低壓差穩壓器電路在一等待模式，以及當上述控制信號在上述第二準位時，上述低壓差穩壓器電路在一啟動模式。
根據本發明一實施例，在電流調整方法中，當控制信號從第二準位變為第一準位時，會關閉電流調整電路100之P型電晶體，且導通電流調整電路100之N型電晶體，以及將節點Node_0之電壓準位從高準位下降至低準位。
根據本發明之實施例所提出之電流調整方法，當 控制信號Vint_en從第一準位(低準位)變為第二準位(高準位)時，可藉由將電流調整電路100節點Node_0之電壓準位從低準位變為高準位，來加快參考節點Node_i-ref之電壓準位達到目標電壓準位之速度。當參考節點Node_i-ref之電壓準位達到目標電壓準位之速度被加快時，低壓差穩壓器電路200內部電流變大之速度亦會變快。因此，當低壓差穩壓器電路200從等待模式切換到啟動模式時，低壓差穩壓器電路200之反應速度將會變快，因而降低了瞬間大壓降(voltage drop)之產生。
在本說明書中以及申請專利範圍中的序號，例如「第一」、「第二」等等，僅係為了方便說明，彼此之間並沒有順序上的先後關係。
以上段落使用多種層面描述。顯然的，本文的教示可以多種方式實現，而在範例中揭露之任何特定架構或功能僅為一代表性之狀況。根據本文之教示，任何熟知此技藝之人士應理解在本文揭露之各層面可獨立實作或兩種以上之層面可以合併實作。
雖然本揭露已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本揭露，任何熟習此技藝者，在不脫離本揭露之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，因此發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

Claims (10)

  1. 一種電流調整電路，包括：一第一反向器，接收一控制信號；一第二反向器，接收上述控制信號；一P型電晶體，其中上述P型電晶體之一第一閘極耦接至上述第一反向器；一N型電晶體，耦接至上述P型電晶體，其中上述N型電晶體之一第二閘極耦接至上述第二反向器；以及一電容，耦接至上述P型電晶體和上述N型電晶體於一節點，以及耦接至一低壓差穩壓器電路至一參考節點。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之電流調整電路，其中上述P型電晶體之一第一汲極耦接至上述電容於上述節點，且上述P型電晶體之一第一源極接收一輸入電壓，以及其中上述N型電晶體之一第二源極耦接至上述電容於上述節點，且上述N型電晶體之一第二汲極耦接至一接地。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之電流調整電路，其中當上述控制信號從一第一準位變為一第二準位時，上述P型電晶體被導通，且上述N型電晶體被關閉。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之電流調整電路，其中當上述P型電晶體被導通時，上述節點之電壓準位升高至一高準位，以加快上述參考節點之電壓準位達到一目標電壓準位之速度。
  5. 如申請專利範圍第3項所述之電流調整電路，其中當上述控制信號從上述第二準位變為上述第一準位時，上述P型電晶體被關閉，且上述N型電晶體被導通。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之電流調整電路，其中當上述N型電晶體被導通時，上述節點之電壓準位從一高準位下降至一低準位。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之電流調整電路，其中上述節點之電壓準位從上述高準位漸進地下降至上述低準位。
  8. 一種電流調整方法，適用於一電流調整電路，上述電流調整方法包括：當一控制信號從一第一準位變為一第二準位時，導通上述電流調整電路之一P型電晶體，且關閉上述電流調整電路之一N型電晶體，其中上述P型電晶體和上述N型電晶體耦接於一節點；以及升高上述節點之電壓準位至一高準位，以加快上述電流調整電路和一低壓差穩壓器電路耦接之一參考節點之電壓準位達到一目標電壓準位之速度。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之電流調整方法，更包括：當上述控制信號從上述第二準位變為上述第一準位時，關閉上述P型電晶體，且導通上述N型電晶體；以及將上述節點之電壓準位從上述高準位下降至一低準位。
  10. 如申請專利範圍第9項所述之電流調整方法，更包括：漸進地將上述節點之電壓準位從上述高準位下降至上述低準位。
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