TWI788917B - 具有快速負載調節的線性穩壓器及其方法 - Google Patents

具有快速負載調節的線性穩壓器及其方法 Download PDF

Info

Publication number
TWI788917B
TWI788917B TW110125976A TW110125976A TWI788917B TW I788917 B TWI788917 B TW I788917B TW 110125976 A TW110125976 A TW 110125976A TW 110125976 A TW110125976 A TW 110125976A TW I788917 B TWI788917 B TW I788917B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
voltage
output
current
node
stage
Prior art date
Application number
TW110125976A
Other languages
English (en)
Other versions
TW202236043A (zh
Inventor
嘉亮 林
Original Assignee
瑞昱半導體股份有限公司
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 瑞昱半導體股份有限公司 filed Critical 瑞昱半導體股份有限公司
Publication of TW202236043A publication Critical patent/TW202236043A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI788917B publication Critical patent/TWI788917B/zh

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05F—SYSTEMS FOR REGULATING ELECTRIC OR MAGNETIC VARIABLES
    • G05F1/00—Automatic systems in which deviations of an electric quantity from one or more predetermined values are detected at the output of the system and fed back to a device within the system to restore the detected quantity to its predetermined value or values, i.e. retroactive systems
    • G05F1/10—Regulating voltage or current
    • G05F1/46—Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is dc
    • G05F1/56—Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is dc using semiconductor devices in series with the load as final control devices
    • G05F1/561—Voltage to current converters
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05F—SYSTEMS FOR REGULATING ELECTRIC OR MAGNETIC VARIABLES
    • G05F1/00—Automatic systems in which deviations of an electric quantity from one or more predetermined values are detected at the output of the system and fed back to a device within the system to restore the detected quantity to its predetermined value or values, i.e. retroactive systems
    • G05F1/10—Regulating voltage or current
    • G05F1/46—Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is dc
    • G05F1/56—Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is dc using semiconductor devices in series with the load as final control devices
    • G05F1/575—Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is dc using semiconductor devices in series with the load as final control devices characterised by the feedback circuit
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05F—SYSTEMS FOR REGULATING ELECTRIC OR MAGNETIC VARIABLES
    • G05F1/00—Automatic systems in which deviations of an electric quantity from one or more predetermined values are detected at the output of the system and fed back to a device within the system to restore the detected quantity to its predetermined value or values, i.e. retroactive systems
    • G05F1/10—Regulating voltage or current
    • G05F1/46—Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is dc
    • G05F1/56—Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is dc using semiconductor devices in series with the load as final control devices
    • G05F1/59—Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is dc using semiconductor devices in series with the load as final control devices including plural semiconductor devices as final control devices for a single load
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03F—AMPLIFIERS
    • H03F3/00—Amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements
    • H03F3/45—Differential amplifiers
    • H03F3/45071—Differential amplifiers with semiconductor devices only
    • H03F3/45076—Differential amplifiers with semiconductor devices only characterised by the way of implementation of the active amplifying circuit in the differential amplifier
    • H03F3/45179—Differential amplifiers with semiconductor devices only characterised by the way of implementation of the active amplifying circuit in the differential amplifier using MOSFET transistors as the active amplifying circuit
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03F—AMPLIFIERS
    • H03F3/00—Amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements
    • H03F3/45—Differential amplifiers
    • H03F3/45071—Differential amplifiers with semiconductor devices only
    • H03F3/45076—Differential amplifiers with semiconductor devices only characterised by the way of implementation of the active amplifying circuit in the differential amplifier
    • H03F3/45179—Differential amplifiers with semiconductor devices only characterised by the way of implementation of the active amplifying circuit in the differential amplifier using MOSFET transistors as the active amplifying circuit
    • H03F3/45183—Long tailed pairs
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03F—AMPLIFIERS
    • H03F2203/00—Indexing scheme relating to amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements covered by H03F3/00
    • H03F2203/45—Indexing scheme relating to differential amplifiers
    • H03F2203/45356—Indexing scheme relating to differential amplifiers the AAC comprising one or more op-amps, e.g. IC-blocks

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Continuous-Control Power Sources That Use Transistors (AREA)
  • Control Of Eletrric Generators (AREA)
  • Emergency Protection Circuit Devices (AREA)

Abstract

一種線性穩壓器，包括：誤差放大器，經配置以接收輸出節點處的輸出電壓及參考節點處的參考電壓，並輸出第一控制電壓；第一PMOS電晶體，經配置以從電源節點接收輸入電壓，並根據第一控制電壓將第一輸出電流輸出至輸出節點；AC耦合電容，經配置以將輸出電壓耦合至AC耦合電壓；高速放大器，經配置以接收AC耦合電壓，並輸出第二控制電壓；第二PMOS電晶體，經配置接收輸入電壓並根據第二控制電壓將第二輸出電流輸出至輸出節點；以及負載，經配置以從輸出節點抽取負載電流。

Description

具有快速負載調節的線性穩壓器及其方法
相關申請案
本發明係主張美國專利申請案第17/249,691號(申請日：2021年03月10日)之國際優先權，該申請案之完整內容納入為本發明專利說明書的一部分以供參照。
本發明總體上涉及一種線性穩壓器，更具體地，涉及一種具有快速負載調節的穩壓器及相關方法。
眾所周知，線性穩壓器從電源接收輸入電壓，並根據參考電壓將輸出電壓輸出到負載，在不論負載大小的情況下，使得輸出電壓均能維持在與參考電壓近乎相等的大小。如圖1所示，圖1爲現有的線性穩壓器100的示意圖。線性穩壓器100包括：誤差放大器111，經配置以接收(在輸出節點101處的)輸出電壓 V out 及(在參考節點102處)的參考電壓 V ref ，並輸出控制電壓 V ctl ；P型通道金屬氧化物半導體(p-channel metal oxide semiconductor, PMOS)電晶體，經配置以從電源節點103接收輸入電壓 V sup ，並根據控制電壓 V ctl 將第一輸出電流 I out 輸出至輸出節點101；以及負載120，經配置以從輸出節點101抽取負載電流 I load 。
在一個實施例中，線性穩壓器100還包括經配置以將輸出節點101與接地端短路的短路電容113。線性穩壓器100，如圖1所示，在現有技術中是眾所周知的，因此這裡不再詳細描述。線性穩壓器100的目的是利用誤差放大器111與PMOS電晶體112形成的負回饋控制迴路，以閉環方式控制輸出電流 I out 與負載電流 I load 匹配，無論負載電流 I load 是多少，都可以使得輸出電壓 V out 保持穩定並與參考電壓 V ref 大致相同。此處，誤差放大器111作爲控制器，而PMOS電晶體112作爲由控制器控制的輸出裝置。實際上，輸出電壓 V out 將隨著負載電流 I load 而偏離參考電壓 V ref 。負載電流 I load 的大幅驟增(降)通常會導致輸出電壓 V out 的大幅驟降(增)。這是因為負回饋控制迴路容易不穩定，且無法設計成具有足夠寬的帶寬來及時增加(減少)輸出電流 I out ，以匹配負載電流 I load 的增加(減少)，導致儲存在並聯電容113中的電荷瞬間產生變化，且因此導致輸出電壓 V out 瞬間產生變化。
因此，亟需一種具有快速負載調節的線性穩壓器，使得負載電流大幅驟變時不會引起輸出電壓的大幅驟變。
在一個實施例中，線性穩壓器包括：誤差放大器，經配置以接收輸出節點處的輸出電壓及參考節點處的參考電壓，並輸出第一控制電壓；一第一P型通道金屬氧化物半導體(p-channel metal oxide semiconductor, PMOS)電晶體，經配置以從一電源節點接收一輸入電壓，並根據該第一控制電壓將一第一輸出電流輸出至該輸出節點；一交流(alternate current, AC)耦合電容，經配置以將該輸出電壓耦合至一AC耦合電壓；一非反相放大器，經配置以接收該AC耦合電壓，並輸出一第二控制電壓；第二PMOS電晶體，經配置接收輸入電壓並根據第二控制電壓將第二輸出電流輸出至輸出節點；以及負載，經配置以從輸出節點抽取負載電流。
在一個實施例中，一種穩壓方法包括：接收輸入電壓及參考電壓；結合一負載，其經配置以從一輸出節點抽取一負載電流；使用一誤差放大器根據該參考電壓及該輸出節點處的一輸出電壓之間的差值產生一第一控制電壓；使用一第一P型通道金屬氧化物半導體(p-channel metal oxide semiconductor, PMOS)電晶體根據該第一控制電壓將該輸入電壓轉換為提供給該輸出節點的一第一輸出電流；使用一交流(alternate current, AC)耦合電容將該輸出電壓耦合至一AC耦合電壓；使用一非反相放大器將該AC耦合電壓放大為一第二控制電壓；以及使用一第二PMOS電晶體根據該第二控制電壓將該輸入電壓轉換為提供給該輸出節點的一第二輸出電流。
本發明涉及一種穩壓器電路及相關方法。儘管說明書描述了本發明的幾個示例實施例，這些實施例被認為是實施本發明的有利方式，但是應當理解，本發明可以以多種方式實現，並且不限於以下描述的特定示例，或限於實現此等示例的任何特徵的特定方式。在其他情況下，未示出或描述眾所周知的細節，以避免模糊本發明的各個態樣。
本領域具有通常知識者理解與本發明中使用的微電子有關的術語及基本概念，例如“電路節點”、“電源節點”、“接地節點”、“差動對”、“電壓”、“電流”、“金屬氧化物半導體(metal oxide semiconductor, MOS)”、“p型通道金屬氧化物半導體(p-channel metal oxide semiconductor, PMOS)”、“n型通道金屬氧化物半導體(n-channel metal oxide semiconductor)”、“放大器、“非反相放大器”、“共源放大器”、“AB類放大器”、“運算放大器”、“單級放大器”、“電壓增益”、“負回饋控制迴路”、“穩定性”、“頻率補償”、“兩級放大器”、“非反相放大器”、“ 交流”、“交流耦合”、“直流”、“ 直流耦合”、“電流源”及“負載”。當在涉及微電子學的段落中使用時，諸如此類的術語及基本概念對於本領域具有通常知識者而言是顯而易見的，因此在此將不進行詳細說明。
本領域具有通常知識者可以閱讀包括諸如電容、電阻、NMOS電晶體、PMOS電晶體等元件的電路的示意圖，並且不需要關於在示意圖中一個元件如何與另一元件連接的冗長描述。本領域具有通常知識者還可以識別接地符號以及PMOS電晶體與NMOS電晶體的符號，並識別其“源極端”、“閘極端”及“汲極端”。簡而言之，與MOS電晶體有關，以下將“源極端”簡稱為“源極”，將“閘極端”簡稱為“閘極”，將“汲極端”簡稱為“汲極”。本領域具有通常知識者還可以理解諸如伏特(V)、安培(A)、微伏(mV)、分貝(dB)、微秒(ms)、奈秒(ns)、毫米(mm)、奈米(nm)、歐姆(Ohm)、千歐姆(KOhm)、皮法拉(pF)、奈法拉(nF)及微法拉(μF)等單位。
MOS電晶體、PMOS或NMOS具有寬度及通道長度。有時，當從上下文中明顯看出“長度”是指電晶體的“通道長度”而不會引起混淆時，“通道長度”簡稱為“長度”。MOS電晶體的寬度及長度以“W/L”表示。例如，當提到“NMOS電晶體的W/L為1mm/30nm”時，意味著“NMOS電晶體的寬度及長度分別為1mm及30nm”。
本發明以工程學意義來呈現，而非嚴格的數學意義。例如，“A等於B”表示“A、B之間的差小於工程公差。“X為零”表示“X的絕對值小於工程公差”。
在本發明中，當從上下文中可清楚瞭解“電路節點”的含義時，經常將“電路節點”簡稱為“節點”。
在本發明的通篇說明書中，接地節點是基本上零電壓(0V)的節點。電源節點是實質上固定電壓的節點，並且用“ V DD ”表示，這是文獻中廣泛使用的慣例。在本發明中，取決於對於本領域具有通常知識者顯而易見的上下文，有時“ V DD ”是指電源節點“ V DD ”處的電壓位準。例如，“ V DD 是1.5V”顯然意味著在電源節點 V DD 上的電壓位準是1.5V。
DC節點是基本上固定的電壓位準的節點。電源節點及接地節點都是直流節點。
電路是以特定方式互連以實現特定功能的電晶體、電容、電阻及/或其他電子裝置的集合。網路是單一電路或多個電路的集合。
誤差放大器是一種電路，經配置以接收第一輸入電壓及第二輸入電壓，並輸出一輸出電壓，使得該輸出電壓的值等於一固定值加上一可變值，且該可變值是近似正比於第一輸入電壓及第二輸入電壓之間的差值，其中，差值代表誤差。
如圖2A所示，圖2A爲根據本發明實施例的線性穩壓器200的示意圖。線性穩壓器200包括：誤差放大器211，經配置以接收(在輸出節點201處的)輸出電壓 V o 及(在參考節點202處的)參考電壓 Vr，並輸出第一控制電壓 V c 1；第一PMOS電晶體212，經配置以接收(在電源節點203處的)輸入電壓 V s 並根據第一控制電壓 V c 1的控制輸出第一輸出電流 I o 1至輸出節點201；交流(alternate current, AC)耦合電容233，經配置以將輸出電壓 V o 耦合至AC耦合電壓 V ac ；非反相放大器221，經配置以接收AC耦合電壓 V ac ，並輸出第二控制電壓 V c 2；第二PMOS電晶體222，經配置以接收(在電源節點203處的)輸入電壓 V s 並根據第二控制電壓 V c 2的控制輸出第二輸出電流 I o 2至輸出節點201；以及負載230，經配置以從輸出節點201抽取負載電流 I l 。在一個實施例中，線性穩壓器200還包括經配置以將輸出節點201與接地端短路的短路電容213。
誤差放大器211及第一PMOS電晶體212形成第一負回饋控制迴路，而AC耦合電容223、非反相放大器221及第二PMOS電晶體222形成第二負回饋控制迴路。第一負回饋控制迴路為直流(direct current, DC)耦合低速迴路，經配置以逐步調整第一輸出電流 I o 1以追蹤負載電流 I t 的平均值的變化；第二負回饋控制迴路為AC耦合高速迴路，經配置以即時調整第二輸出電流 I o 2以追蹤負載電流 I l 的平均值的變化；第一負回饋迴路確保在穩定狀態下，輸出電壓 V o 近似等於參考電壓 V r ，而第二負回饋迴路確保在負載電流It出現大幅驟變時，輸出電壓 V o 不會有大的波動，並能迅速從驟變引起的擾動中恢復。第一負回饋控制迴路不需有很寬的帶寬，因此，爲了穩定性而設定的限制較爲寬鬆。第二負回饋迴路需要有很寬的帶寬，因此容易不穩定。然而，該AC耦合有效地在回饋迴路的傳遞函數中引入了零點，這有助於提高穩定性。此處，“傳遞函數”、“反饋迴路”及“零點”在控制理論的教科書中所定義，且相關概念為本領域具有通常知識者所熟知，因此在此不再詳細描述。
如圖2B所示，圖2B爲誤差放大器211的示例性實施例的示意圖。誤差放大器211由單級運算放大器實現，該單級運算放大器包括：實現電流源的NMOS電晶體211a，經配置以根據偏壓電壓 V b 建立偏壓電流 I b ；兩個NMOS電晶體211b及211c實現一差動對，經配置以基於使用偏壓電流 I b 將輸出電壓 V o 及參考電壓 V r 之間的差值放大為第一控制電壓 V c 1；以及兩個PMOS電晶體211d及211e實現用於該差動對的主動式負載，以達成差分到單端的轉換。此處，“ V DD ”表示電源節點。誤差放大器211是現有技術中眾所周知的電路，因此這裡不再詳細描述。在進一步的實施例中，誤差放大器211還包括頻率補償網路，頻率補償網路包括串聯連接的電阻211f及用於提高第一負回饋控制迴路的穩定性的電容211g。頻率補償的概念在現有技術中是眾所周知的，因此在此不再詳細描述。
如圖2C所示，圖2C爲非反相放大器211的示例性實施例的示意圖。非反相放大器221為兩級放大器，包括接收AC耦合電壓 V ac 並輸出放大電壓Vamp的輸入級221_1，以及接收放大電壓 V amp 並輸出第二控制電壓 V c 2的輸出級221_2. 輸入級221_1的目的是提供高增益，使得AC耦合電壓 V ac 中的微小變化量可以放大為放大電壓 V amp 中的大幅度變化量。輸出級221_2的目的是提供高驅動能力，使得儘管在第二PMOS電晶體222呈現爲重載的情況下，放大電壓 V amp 的大幅度變化量可以導致控制電壓 V c 2中的大幅度變化量。作為示例而非限制，輸入級221_1是由自偏壓反相器實現的共源放大器，其包括NMOS電晶體221a、PMOS電晶體221b及自偏壓回饋電阻221c；輸出級221_2是由反相器實現的AB類放大器，該反相器包括NMOS電晶體221d及PMOS電晶體221e。“共源放大器”、“反相器”、“自偏壓”及“AB類放大器”的概念為本領域具有通常知識者所熟知，在此不再贅述。AB類放大器可以有效地提供高驅動能力，因此用於實現輸出級221_2。在一實施例中，輸入級221_1的電壓增益大於輸出級221_2的電壓增益。舉例而非限制，輸入級221_1的電壓增益約為16dB，輸出級221_2的電壓增益約為12dB。
在一個實施例中，使用CMOS製程技術將線性穩壓器200整合並製造在矽基板上。舉例但不限於；採用22nm CMOS工藝，最小通道長度為30nm； V s 為1.1V； V DD 為 1.5V； V r 為0.9V；NMOS電晶體211a的W/L(代表寬度/長度)為2.5mm/500nm；Vb為650mV； I b 為10mA；NMOS電晶體211b及211c的W/L為1.25mm/500nm；PMOS電晶體211d及211e的W/L為1.25mm/500nm；電阻211f為20歐姆；電容211g為100pF；PMOS電晶體212的W/L為16mm/30nm；AC耦合電容223為5pF；NMOS電晶體221a的W/L為0.6mm/30nm；PMOS電晶體221b的W/L為0.6mm/30nm；電阻221c為25KOhm；NMOS電晶體221d的W/L為1.2mm/30nm；PMOS電晶體221e的W/L為2.4mm/30nm；PMOS電晶體222的W/L為16mm/30nm；以及短路電容213由並聯的11nF的晶片上電容及11μF的晶片外電容所實現。模擬結果示於圖3中。此處，顯示了負載電流( I l )及輸出電壓( V o )的波形。初始而言，負載電流為100mA(M1)，輸出電壓為904mV(M2)。負載電流從時間1.0μs(M3)時的100mA迅速上升到時間1.01μs(M4)時的3.0A。順帶一提，輸出電壓在時間1.02μs(M5)時下降到872mV，但很快便反彈，且在時間1.99μs(M6)時穩定在898mV。負載電流從時間3.0μs(M7)時的3.0A迅速下降到時間3.01μs(M8)時的100mA。順帶一提，輸出電壓在時間3.01μs(M9)時上升到956mV，但很快便下降，並在時間4.18μs(M10)時穩定在904mV。這表明線性穩壓器200具有非常快的負載調節能力。
如圖3所示的流程圖400所描繪，根據本發明實施例的穩壓方法包括：(步驟410)接收輸入電壓及參考電壓；(步驟420)結合負載電路，其經配置以從輸出節點抽取負載電流；(步驟430)使用誤差放大器，根據參考電壓及輸出節點處的輸出電壓之間的差值產生第一控制電壓；(步驟440)使用第一PMOS電晶體，根據第一控制電壓將輸入電壓轉換為提供給輸出節點的第一輸出電流；(步驟450)使用AC耦合電容將輸出電壓耦合至AC耦合電壓；(步驟460)使用非反相放大器將AC耦合電壓放大為第二控制電壓；以及(步驟470)使用第二PMOS電晶體，根據第二控制電壓將輸入電壓轉換為提供給輸出節點的第二輸出電流。
本領域具有通常知識者將容易地觀察到，在保持本發明的教導的同時，可以對裝置宜方法進行諸多修改及變更。因此，以上公開內容應被解釋爲僅由所附申請專利範圍來限定。
100、200：線性穩壓器 101、201：輸出節點 102、202：參考節點 103、203：電源節點 111、211：誤差放大器 112、212：PMOS電晶體 113、213：短路電容 120、230：負載 221：非反相放大器 222：第二PMOS電晶體 223：AC耦合電容 400：流程圖 410、420、430、440、450、460、470：步驟 211a、211b、211c、221a、221d：NMOS電晶體 211d、211e、221b、221e：PMOS電晶體 211f：電阻 211g：電容 221_1：輸入級 221_2：輸出級 221c：自偏壓回饋電阻 I b ：偏壓電流 I l 、 I load ：負載電流 I o 1：第一輸出電流 I o 2：第二輸出電流 I out ：輸出電流 V ac ：AC耦合電壓 V amp ：放大電壓 V b ：偏壓電壓 V c 1：第一控制電壓 V c 2：第二控制電壓 V ctl ：控制電壓 V DD ：電源節點 V o 、 V out ：輸出電壓 V r 、 V ref ：參考電壓 V s 、 V sup ：輸入電壓
圖1示出了現有的線性穩壓器的示意圖。
圖2A示出了根據本發明實施例的線性穩壓器的示意圖。
圖2B示出了根據本發明實施例的誤差放大器的示意圖。
圖2C示出了根據本發明實施例的非反相放大器的示意圖。
圖3示出了圖2的線性穩壓器的模擬結果。
圖4示出了根據本發明實施例的電壓調節方法的流程圖。
200：線性穩壓器 201：輸出節點 202：參考節點 203：電源節點 211：誤差放大器 212：PMOS電晶體 213：短路電容 230：負載 221：非反相放大器 222：第二PMOS電晶體 223：AC耦合電容 I l ：負載電流 I o 1：第一輸出電流 I o 2：第二輸出電流 V ac ：AC耦合電壓 V c 1：第一控制電壓 V c 2：第二控制電壓 V o ：輸出電壓 V r ：參考電壓 V s ：輸入電壓

Claims (10)

  1. 一種線性穩壓器，其包括：一誤差放大器，經配置以接收一輸出節點處的一輸出電壓及一參考節點處的一參考電壓，並輸出一第一控制電壓；一第一P型通道金屬氧化物半導體(p-channel metal oxide semiconductor,PMOS)電晶體，經配置以從一電源節點接收一輸入電壓，並根據該第一控制電壓將一第一輸出電流輸出至該輸出節點；一交流(alternate current,AC)耦合電容，經配置以將該輸出電壓耦合至一AC耦合電壓；一非反相放大器，經配置以接收該AC耦合電壓，並輸出一第二控制電壓；一第二PMOS電晶體，經配置接收輸入電壓並根據第二控制電壓將第二輸出電流輸出至輸出節點；以及一負載，經配置以從該輸出節點抽取一負載電流。
  2. 如請求項1所述的線性穩壓器，其中，該誤差放大器為一單級運算放大器。
  3. 如請求項2所述的線性穩壓器，其中該單級運算放大器包括：一電流源，經配置以產生一偏壓電流；一差動對，經配置以使用該偏壓電流將該輸出電壓及該參考電壓之間的差值放大為該第一控制電壓；以及一主動式負載，用於該差動對以實現差動到單端轉換。
  4. 如請求項3所述的線性穩壓器，其中該單級運算放大器還包括一頻率補償網路，且該頻率補償網路耦接於該第一控制電壓。
  5. 如請求項4所述的線性穩壓器，其中該頻率補償網路包括串聯連接的一電阻及一電容，且該電容耦接於該第一控制電 壓。
  6. 如請求項1所述的線性穩壓器，其中該非反相放大器為一兩級放大器，包括：一輸入級，經配置以接收該AC耦合電壓，並輸出一放大電壓；以及一輸出級，經配置以接收該放大電壓，並輸出該第二控制電壓。
  7. 如請求項6所述的線性穩壓器，其中該輸入級具有比該輸出級更高的一電壓增益。
  8. 如請求項6所述的線性穩壓器，其中該輸入級為一自偏壓反相器。
  9. 如請求項6所述的線性穩壓器，其中該輸出級為一反相器。
  10. 一種穩壓方法，包括：接收一輸入電壓及一參考電壓；結合一負載，其經配置以從一輸出節點抽取一負載電流；使用一誤差放大器根據該參考電壓及該輸出節點處的一輸出電壓之間的差值產生一第一控制電壓；使用一第一P型通道金屬氧化物半導體(p-channel metal oxide semiconductor,PMOS)電晶體根據該第一控制電壓將該輸入電壓轉換為提供給該輸出節點的一第一輸出電流；使用一交流(alternate current,AC)耦合電容將該輸出電壓耦合至一AC耦合電壓；使用一非反相放大器將該AC耦合電壓放大為一第二控制電壓；以及使用一第二PMOS電晶體根據該第二控制電壓將該輸入電壓轉換為提供給該輸出節點的一第二輸出電流。
TW110125976A 2021-03-10 2021-07-15 具有快速負載調節的線性穩壓器及其方法 TWI788917B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US17/249691 2021-03-10
US17/249,691 US20220291706A1 (en) 2021-03-10 2021-03-10 Linear voltage regulator with fast load regulation and method thereof

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW202236043A TW202236043A (zh) 2022-09-16
TWI788917B true TWI788917B (zh) 2023-01-01

Family

ID=83193770

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW110125976A TWI788917B (zh) 2021-03-10 2021-07-15 具有快速負載調節的線性穩壓器及其方法

Country Status (3)

Country Link
US (1) US20220291706A1 (zh)
CN (1) CN115079757A (zh)
TW (1) TWI788917B (zh)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW201126300A (en) * 2010-01-24 2011-08-01 Himax Tech Ltd Voltage regulator and related voltage regulating method thereof
TW201217933A (en) * 2010-10-29 2012-05-01 Winbond Electronics Corp Low drop out voltage regulator
TWI718822B (zh) * 2019-12-20 2021-02-11 立錡科技股份有限公司 快速瞬態響應線性穩壓電路及訊號放大電路

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1760782A (zh) * 2004-10-13 2006-04-19 鸿富锦精密工业（深圳）有限公司 主机板直流线性稳压电源
US7723968B2 (en) * 2007-03-06 2010-05-25 Freescale Semiconductor, Inc. Technique for improving efficiency of a linear voltage regulator
TWI413881B (zh) * 2010-08-10 2013-11-01 Novatek Microelectronics Corp 線性穩壓器及其電流感測電路
US9331686B2 (en) * 2014-06-05 2016-05-03 Realtek Semiconductor Corp. Method and apparatus for reducing power bouncing of integrated circuits
CN104407662B (zh) * 2014-11-21 2016-06-01 电子科技大学 一种轻载瞬态增强电路及集成该电路的低压差线性稳压器
KR102204678B1 (ko) * 2014-12-11 2021-01-20 삼성전자주식회사 인버터 증폭기 기반의 이중 루프 레귤레이터 및 그에 따른 전압 레귤레이팅 방법
US9819332B2 (en) * 2016-02-22 2017-11-14 Nxp Usa, Inc. Circuit for reducing negative glitches in voltage regulator
US10013010B1 (en) * 2017-01-05 2018-07-03 Qualcomm Incorporated Voltage droop mitigation circuit for power supply network
US10848101B2 (en) * 2018-11-30 2020-11-24 Arm Limited Output buffer for single-pin crystal oscillators
US10803968B2 (en) * 2019-03-05 2020-10-13 Texas Instruments Incorporated Methods and apparatus to control switching of a sampling circuit
US10831221B1 (en) * 2019-07-11 2020-11-10 Qorvo Us, Inc. Low drop-out (LDO) voltage regulator with direct and indirect compensation circuit

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW201126300A (en) * 2010-01-24 2011-08-01 Himax Tech Ltd Voltage regulator and related voltage regulating method thereof
TW201217933A (en) * 2010-10-29 2012-05-01 Winbond Electronics Corp Low drop out voltage regulator
TWI718822B (zh) * 2019-12-20 2021-02-11 立錡科技股份有限公司 快速瞬態響應線性穩壓電路及訊號放大電路

Also Published As

Publication number Publication date
US20220291706A1 (en) 2022-09-15
TW202236043A (zh) 2022-09-16
CN115079757A (zh) 2022-09-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100833624B1 (ko) 싱글 엔디드 2단 증폭기를 이용한 ａｂ급 전차동 증폭기 및증폭 방법
US6437645B1 (en) Slew rate boost circuitry and method
TW201339785A (zh) 具可調適米勒補償的電壓調節器
WO2021035707A1 (zh) 一种低压差稳压器
CN111176358B (zh) 一种低功耗低压差线性稳压器
Nagulapalli et al. A technique to reduce the capacitor size in two stage miller compensated opamp
TW201821925A (zh) 穩壓器
JP2014515588A (ja) 同相フィードバックを備えた広帯域幅ｃ級増幅器
JP5092687B2 (ja) 増幅装置及びＧｍ補償バイアス回路
JP2005244276A (ja) 差動増幅回路
US10236843B2 (en) High gain differential amplifier with common-mode feedback
JP4820810B2 (ja) 全差動増幅装置
JP2011229073A (ja) 利得変動補償装置
US10574200B2 (en) Transconductance amplifier
US7728669B2 (en) Output stage circuit and operational amplifier thereof
CN114167930A (zh) 一种宽电源电压范围的轨到轨ab类运算放大器
US9864387B2 (en) Voltage regulator
TWI788917B (zh) 具有快速負載調節的線性穩壓器及其方法
US20110279181A1 (en) Common-mode feedback circuit
JP2007187558A (ja) 温度検出回路
CN115498970A (zh) 放大电路、差分放大电路和放大器
US20060119431A1 (en) Differential operational amplifier
Nabhan et al. A novel low-power CMOS operational amplifier with high slew rate and high common-mode rejection ratio
CN108075739B (zh) 可变增益放大器
TWI825698B (zh) 電壓調整器與訊號放大電路