TWI842405B

TWI842405B - 一種穩壓器電路及相關的控制方法

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Publication number: TWI842405B
Application number: TW112106255A
Authority: TW
Inventors: 黃志堅; 李全章
Original assignee: 聯發科技股份有限公司
Priority date: 2022-02-24
Filing date: 2023-02-21
Publication date: 2024-05-11

Abstract

本發明提供了一種包括穩壓器和控制電路的電路。穩壓器被配置為接收輸入信號以產生輸出電壓。控制電路被配置為根據穩壓器的輸出信號選擇第一參考電壓與第二參考電壓中的一個作為輸出參考電壓，並根據輸出參考電壓產生控制信號以控制穩壓器的輸出電壓的電壓電位。

Description

一種穩壓器電路及相關的控制方法

本發明實施例通常涉及一種穩壓器，以及更特別地，涉及一種具有參考電壓自動切換機制的穩壓器電路，以在低功耗模式下節省更多電量。

當電子設備進入低功耗模式時，電源管理集成電路(power management integrated circuit，PMIC)的穩壓器在大多數時候只需要提供很小的輸出電流給後端電路使用。為了避免穩壓器因高抬升負載(higher step-up loading)而掉電，穩壓器被設計為始終向後端電路提供較高的輸出電壓。然而，高抬升負載只會出現很短的時間，例如一毫秒，因此始終提供高輸出電壓會導致高功率損耗。

以下發明內容僅是說明性的，而無意於以任何方式進行限制。即，提供以下概述來介紹本文描述的新穎和非顯而易見的技術的概念，重點，益處和優點。選擇的實施方式在下面的詳細描述中進一步描述。因此，以下發明內容既不旨在標識所要求保護的主題的必要特徵，也不旨在用於確定所要求保護的主題的範圍。

本發明的目的之一在於提供一種穩壓器電路，其能夠根據穩壓器的負載自動地產生具有合適電位的輸出電壓，以解決上述問題。

第一方面，本發明提供了一種穩壓器電路，包括穩壓器和控制電路，穩壓器被配置為接收輸入信號以產生輸出電壓；以及，控制電路耦接該穩壓器，被配置為根據該穩壓器的輸出信號選擇第一參考電壓和第二參考電壓中的一者作為輸出參考電壓，以及，根據該輸出參考電壓產生控制信號，以控制該穩壓器的該輸出電壓的電壓電位。

在一些實施例中，該輸出信號是該輸出電壓，以及，該控制電路包括：第一比較器，用於比較該輸出電壓與第三參考電壓，以產生第一控制信號；第二比較器，用於比較該輸出電壓與第四參考電壓，以產生第二控制信號；選擇電路，用於根據該第一控制信號和該第二控制信號選擇該第一參考電壓和該第二參考電壓中的一者作為該輸出參考電壓。

在一些實施例中，該第一參考電壓大於該第二參考電壓，該第三參考電壓大於該第四參考電壓；以及，當該輸出電壓大於該第三參考電壓時，該第一比較器產生該第一控制信號去控制該選擇電路選擇該第二參考電壓作為該輸出參考電壓；當該輸出電壓小於該第四參考電壓時，該第二比較器產生該第二控制信號去控制該選擇電路選擇該第一參考電壓作為該輸出參考電壓。

在一些實施例中，該第三參考電壓大於該第一參考電壓，以及，該第四參考電壓小於該第二參考電壓。

在一些實施例中，該選擇電路包括第一開關和第二開關，該第一開關被配置為選擇性地輸出該第二參考電壓作為該輸出參考電壓，該第二開關被配置為選擇性地輸出該第一參考電壓作為該輸出參考電壓；以及，當該輸出電壓大於該第三參考電壓時，該第一比較器產生該第一控制信號去接通該第一開關以輸出該第二參考電壓作為該輸出參考電壓，而該第二比較器產生該第二控制信號以禁用該第二開關；當該輸出電壓小於該第四參考電壓時，該第一比較器產生該第一控制信號以禁用該第一開關，而該第二比較器產生該第二控制信號去接通該第二開關以輸出該第一參考電壓作為該輸出參考電壓。

在一些實施例中，該第一參考電壓、該第二參考電壓、該第三參考電壓和該第四參考電壓中的每一個選自多個分壓電壓。

在一些實施例中，該輸出信號是該穩壓器的輸出電流，以及，該控制電路包括：第一比較器，用於比較檢測電流與參考電流，以產生第一控制信號，其中，該檢測電流與該輸出電流成比例；第二比較器，用於比較該參考電流與該檢測電流，以產生第二控制信號；選擇電路，用於根據該第一控制信號和該第二控制信號選擇第一參考電壓和第二參考電壓中的一者作為該輸出參考電壓。

在一些實施例中，該第一參考電壓大於該第二參考電壓；以及，當該檢測電流大於該參考電流時，該第二比較器產生該第二控制信號去控制該選擇電路選擇該第一參考電壓作為該輸出參考電壓；當該檢測電流小於該參考電流時，該第一比較器產生該第一控制信號去控制該選擇電路選擇該第二參考電壓作為該輸出參考電壓。

在一些實施例中，該選擇電路包括第一開關和第二開關，該第一開關被配置為選擇性地輸出該第二參考電壓作為該輸出參考電壓，該第二開關被配置為選擇性地輸出該第一參考電壓作為該輸出參考電壓；以及，當該檢測電流大於該參考電流時，該第一比較器產生該第一控制信號以禁用該第一開關，而該第二比較器產生該第二控制信號去接通該第二開關以輸出該第一參考電壓作為該輸出參考電壓；當該檢測電流小於該參考電流時，該第一比較器產生該第一控制信號去接通該第一開關以輸出該第二參考電壓作為該輸出參考電壓，而該第二比較器產生該第二控制信號以禁用該第二開關。

在一些實施例中，該控制電路還包括誤差放大器，耦接該選擇電路，被配置為比較該輸出參考電壓與三角波電壓，以產生該控制信號去控制該穩壓器。

第二方面，本發明提供了一種用於穩壓器的控制方法，其中，該穩壓器被配置為接收輸入信號以產生輸出電壓，以及，該控制方法包括：根據該穩壓器的輸出信號選擇第一參考電壓和第二參考電壓中的一者作為輸出參考電壓；以及，根據該輸出參考電壓產生控制信號，以控制該穩壓器的該輸出電壓的電壓電位。

在一些實施例中，該輸出信號為該輸出電壓，以及，根據該穩壓器的該輸出信號選擇該第一參考電壓和該第二參考電壓中的一者作為該輸出參考電壓的步驟包括：比較該輸出電壓與第三參考電壓，以產生第一控制信號；比較該輸出電壓與第四參考電壓，以產生第二控制信號；根據該第一控制信號和該第二控制信號選擇該第一參考電壓和該第二參考電壓中的一者作為該輸出參考電壓。

在一些實施例中，該第一參考電壓大於該第二參考電壓，該第三參考電壓大於該第四參考電壓；以及，根據該第一控制信號和該第二控制信號選擇該第一參考電壓和該第二參考電壓中的一者作為該輸出參考電壓的步驟包括：當該輸出電壓大於該第三參考電壓時，選擇該第二參考電壓作為該輸出參考電壓；以及，當該輸出電壓小於該第四參考電壓時，選擇該第一參考電壓作為該輸出參考電壓。

在一些實施例中，該輸出信號為該穩壓器的輸出電流，以及，根據該穩壓器的該輸出信號選擇該第一參考電壓和該第二參考電壓中的一者作為該輸出參考電壓的步驟包括：比較該輸出電流與參考電流，以產生第一控制信號；比較該參考電流與該輸出電流，以產生第二控制信號；根據該第一控制信號和該第二控制信號選擇該第一參考電壓和該第二參考電壓中的一者作為該輸出參考電壓。

在一些實施例中，該第一參考電壓大於該第二參考電壓，該輸出信號為該穩壓器的輸出電流；以及，根據該穩壓器的輸出信號選擇該第一參考電壓和該第二參考電壓中的一者作為該輸出參考電壓的步驟包括：當該輸出電流大於該參考電流時，選擇該第一參考電壓作為該輸出參考電壓；以及，當該輸出電流小於該參考電流時，選擇該第二參考電壓作為該輸出參考電壓。

本領域的普通技術人員在閱讀以下各示意圖和附圖中所示的優選實施例的詳細描述後，本發明的這些和其他目標無疑將變得顯而易見。本發明內容是通過示例的方式提供的，並非旨在限定本發明，本發明由申請專利範圍限定。

110,410:穩壓器

120,420:控制電路

112,412:驅動器

SW1,SW2,SW3,SW4:開關

L:電感

126,426:誤差放大器

122,124,422,424:比較器

421:電流檢測電路

第1圖是根據本發明一實施例的包括穩壓器和控制電路的穩壓器電路的示意圖。

第2圖是根據本發明一實施例的輸出電壓與輸出電流的時序示意圖。

第3圖根據本發明一實施例示出了VREF1、VREF2、VREF3及VREF4的產生。

第4圖是根據本發明另一實施例的包括穩壓器和控制電路的穩壓器電路的示意圖。

第5圖本發明一實施例示出了輸出電壓與輸出電流的時序示意圖。

在下面的詳細描述中，為了說明的目的，闡述了許多具體細節，以便所屬技術領域中具有通常知識者能夠更透徹地理解本發明實施例。然而，顯而易見的是，可以在沒有這些具體細節的情況下實施一個或複數個實施例，不同的實施例或不同實施例中披露的不同特徵可根據需求相結合，而並不應當僅限於附圖所列舉的實施例。

以下描述為本發明實施的較佳實施例。以下實施例僅用來例舉闡釋本發明的技術特徵，並非用來限制本發明的範疇。在通篇說明書及申請專利範圍當中使用了某些詞彙來指稱特定的組件。所屬技術領域中具有通常知識者應可理解，製造商可能會用不同的名詞來稱呼同樣的組件。本說明書及申請專利範圍並不以名稱的差異來作為區別組件的方式，而係以組件在功能上的差異來作為區別的基準。本發明的範圍應當參考后附的申請專利範圍來確定。在以下描述和申請專利範圍當中所提及的術語“包含”和“包括”為開放式用語，故應解釋成“包含，但不限定於...”的意思。此外，術語“耦接”意指間接或直接的電氣連接。因此，若文中描述一個裝置耦接至另一裝置，則代表該裝置可直接電氣連接於該另一裝置，或者透過其它裝置或連接手段間接地電氣連接至該另一裝置。文中所用術語“基本”或“大致”係指在可接受的範圍內，所屬技術領域中具有通常知識者能夠解決所要解決的技術問題，基本達到所要達到的技術效果。舉例而言，“大致等於”係指在不影響結果正確性時，所屬技術領域中具有通常知識者能夠接受的與“完全等於”有一定誤差的方式。

第1圖是根據本發明一實施例示出的包括穩壓器(regulator)110和控制電路120的穩壓器電路的示意圖。如第1圖所示，穩壓器110被配置為(is configured to，亦可描述為“用於”)接收輸入信號Vin以產生輸出電壓Vout，其中，輸入信號Vin具有恆定的(constant)電壓電位(voltage level，亦可描述為“電壓位準”或“電壓準位”或“電壓電平”)，以及，輸入信號Vin可從電池獲得。穩壓器110包括驅動器(driver)112、選擇電路(例如，圖中以兩個開關SW1和SW2進行示例說明，但本發明並不限於此，例如，在一示例中，兩個開關SW1和SW2可以替換為電晶體，在另一些示例中也可描述為上拉路徑和下拉路徑)，以及，電感L，其中，開關SW1耦接在輸入信號Vin和節點N1之間，開關SW2耦接在節點N1和接地電壓之間，以及，驅動器112被配置為產生驅動信號Vs1和Vs2，以分別控制開關SW1和SW2。通過使用驅動器112來控制驅動信號Vs1和Vs2的占空比進而控制開關SW1/SW2的接通和/或斷開時間，能夠確定輸出電壓Vout的電壓電位。值得一提的是，第1圖所示的穩壓器110的電路結構僅用於說明目的，而並非對本發明的限制。在其他實施例中，穩壓器110可以具有任何其他合適的設計。

穩壓器110可以設計在手機等電子設備的PMIC(電源管理集成電路)中，當電子設備進入低功耗模式(low-power mode)或休眠模式(sleep mode)時，穩壓器110優先提供(is preferred to provide)具有低電壓電位的輸出電壓Vout，以減少功率損耗。然而，由於穩壓器110可能會突然遇到高抬升負載，在傳統技術中，輸出電壓Vout不應被設計得過低以避免掉電(drop out)問題，從而其無法有效降低功率損耗。為了解決這個問題，控制電路120被設計成使穩壓器110自動(automatically)產生具有合適電位的輸出電壓，以節省更多的功率損耗。

控制電路120包括比較電路(為便於說明與理解，圖中以兩個比較器122和124為例進行示例說明，但本發明並不限於該示例)、選擇電路(例如，圖中以兩個開關SW3和SW4為例進行示例說明，但本發明並不限於該示例)以及誤差放大器(error amplifier)126。在控制電路120的操作中，比較器122被配置為比較輸出電壓Vout與參考電壓VREF3以產生控制信號Vc1，以及，比較器124被配置為比較輸出電壓Vout與參考電壓VREF4以產生控制信號Vc2，其中，控制信號Vc1用於控制開關SW3，以選擇/使得參考電壓VREF2作為輸出參考電壓VREF；控制信號Vc2用於控制開關SW4，以選擇/使得參考電壓VREF1作為輸出參考電壓VREF。在本實施例中，參考電壓VREF1大於參考電壓VREF2，例如，參考電壓VREF1可以為2V，參考電壓VREF2可以為1.86V；以及，參考電壓VREF3大於參考電壓VREF4，特別地，參考電壓VREF3大於參考電壓VREF1，參考電壓VREF4小於參考電壓VREF2，即VREF3等於“VREF1+△Vx”，VREF4等於“VREF2-△Vy”，其中，△Vx和△Vy為正值。在第1圖所示的實施例中，包括開關SW3和SW4的選擇電路用於根據輸出電壓Vout、參考電壓VREF3和參考電壓VREF4選擇參考電壓VREF1和參考電壓VREF2中的一者作為輸出參考電壓VREF，特別地，該選擇電路根據控制信號Vc1和控制信號Vc2選擇參考電壓VREF1和參考電壓VREF2中的一者作為輸出參考電壓VREF。例如，當輸出電壓Vout大於參考電壓VREF3時，比較器122產生的控制信號Vc1為高電壓電位以接通(enable，亦可描述為“使能”)開關SW3，從而使得參考電壓VREF2作為輸出參考電壓VREF；以及，當輸出電壓Vout小於參考電壓VREF3時，比較器122產生的控制信號Vc1為低電壓電位，以斷開(disable，亦可描述為“禁用”)開關SW3。另外，當輸出電壓Vout小於參考電壓VREF4時，比較器124產生的控制信號Vc2為高電壓電位，以接通開關SW4，從而使得參考電壓VREF1作為輸出參考電壓VREF；以及，當輸出電壓Vout大於參考電壓VREF4時，比較器124產生的控制信號Vc2為低電壓電位，以斷開開關SW4。

接著，誤差放大器126將輸出參考電壓VREF與三角波(triangular wave，亦可描述為“鋸齒波”)電壓/信號進行比較，以產生控制信號Vc去控制驅動器112。特別地，控制信號Vc為方波(square wave)，以及，控制信號Vc的占空比是根據輸出參考電壓VREF的電壓電位確定的。舉例來說，若輸出參考電壓VREF為低電壓電位(如VREF2)，則控制信號Vc具有減小/較小的占空比(lower duty cycle)，以及，驅動器112產生驅動信號Vs1和Vs2以減少開關SW1的接通時間(enabling period)並增加開關SW2的接通時間(開關SW1和SW2不是同時接通的)，從而降低輸出電壓Vout的電壓電位。類似地，若輸出參考電壓VREF為高電壓電位(如VREF1)，則控制信號Vc具有增大/較大的占空比(greater duty cycle)，以及，驅動器112產生驅動信號Vs1和Vs2以增加開關SW1的接通時間並減少開關SW2的接通時間，進而增大輸出電壓Vout的電壓電位。也就是說，控制信號Vc的占空比與輸出參考電壓VREF正相關。在本發明實施例中，當輸出電壓Vout大於參考電壓VREF3時，控制電路120產生控制信號Vc(例如，具有減小的占空比)去控制穩壓器110減小輸出電壓Vout的電壓電位；而當輸出電壓Vout小於參考電壓VREF4時，控制電路120產生控制信號Vc(例如，具有增大的占空比)去控制穩壓器增大輸出電壓Vout的電壓電位。

參考第2圖，通過採用第1圖所示的實施例，當負載增大時，輸出電流Iout增大，輸出電壓減小，若輸出電壓Vout小於參考電壓VREF4，則參考電壓VREF1作為輸出參考電壓VREF以供誤差放大器126產生控制信號Vc去控制穩壓器110增大輸出電壓Vout的電壓電位。接著，若輸出電壓Vout大於參考電壓VREF3，則參考電壓VREF2作為輸出參考電壓VREF以供誤差放大器126產生控制信號Vc去控制穩壓器110降低輸出電壓Vout的電壓電位，以降低功率損耗。值得注意的是，在第2圖所示的實施例中，當參考電壓VREF1作為輸出參考電壓VREF時，輸出電壓Vout等於參考電壓VREF1，而當參考電壓VREF2作為輸出參考電壓VREF時，輸出電壓Vout等於參考電壓VREF2，但這不是對本發明的限制。也就是說，只要誤差放大器126使用參考電壓VREF1時輸出電壓Vout的電壓電位高於誤差放大器126使用參考電壓VREF2時輸出電壓Vout的電壓電位即可，而不必輸出電壓Vout等於參考電壓VREF1/VREF2。

在上述實施例中，由於穩壓器110在大部分時間處於輕負載狀態，以及，高抬升負載只出現較短的時間(例如一或兩毫秒)，因此使用本發明的控制電路120能夠讓穩壓器110在大部分時間產生具有低電壓電位的輸出電壓Vout，以有效降低功率損耗。此外，由於控制電路120能夠自動地/自主地產生控制信號去控制穩壓器110產生具有適當電壓電位的輸出電壓，因此，當PMIC工作在低功耗模式時，穩壓器410無需從其他裝置接收任何指示信號就能夠調整輸出電壓Vout，從而能夠減少PMIC的整體設計和製造成本。

在一實施例中，VREF1、VREF2、VREF3、VREF4選自多個分壓電壓。以第3圖為例，多個分壓電壓V1-Vn是通過使用電阻對電壓V0進行分壓產生的，例如，參考電壓VREF1可選自多個電壓V1-Vn中的V2，參考電壓VREF2可選自多個電壓V1-Vn中的Vn-1，參考電壓VREF3可選自多個電壓V1-Vn中的V1，參考電壓VREF4可選自多個電壓V1-Vn中的Vn，從而，電壓V1(例如，其作為參考電壓VREF3)和V2(例如，其作為參考電壓VREF1)之間的電壓差可視為△Vx(電壓差△Vx可以通過設置在電壓V1和V2之間的電阻來體現)，相應地，電壓Vn-1(例如，其作為參考電壓VREF2)和Vn(例如，其作為參考電壓VREF4)之間的電壓差可視為△Vy(電壓差△Vy可以通過設置在電壓Vn-1和Vn之間的電阻來體現)。VREF1、VREF2及VREF3、VREF4(△Vx、△Vy)的具體取值可根據設計需求而定，本發明對此不做限制。

第4圖是根據本發明一實施例示出的包括穩壓器410和控制電路420的穩壓器電路的示意圖。如第4圖所示，穩壓器410被配置為接收輸入信號Vin以產生輸出電壓Vout，其中，輸入信號Vin具有恆定的電壓電位，以及，輸入信號Vin可由電池獲得。穩壓器410包括驅動器412、選擇電路(例如，圖中以兩個開關SW1和SW2進行示例說明，但本發明並不限於此)以及電感L，其中，開關SW1耦接在輸入信號Vin和節點N1之間，開關SW2耦接在節點N1和接地電壓之間，以及，驅動器412被配置為產生驅動信號Vs1和Vs2，以分別控制開關SW1和SW2。通過使用驅動器412來控制驅動信號Vs1和Vs2的占空比進而控制開關SW1、SW2的接通/斷開時間，能夠確定輸出電壓Vout的電壓電位。需要說明的是，第4圖所示的穩壓器410的電路結構是示例性的，而不是對本發明的限制。在其他實施例中，穩壓器410可以具有任何其他的合適設計。

穩壓器410可以設計在手機等電子設備的PMIC(電源管理集成電路)中，當電子設備進入低功耗模式或休眠模式時，穩壓器410優選地提供具有低電壓電位的輸出電壓Vout，以減少功率損耗。然而，由於穩壓器410可能會突然遇到高抬升負載，因此，在常規技術中，輸出電壓Vout不宜設計得太低，以免造成掉電問題，從而常規技術無法有效降低功率損耗。為了解決這個問題，在本發明實施例中，控制電路420被設計成使穩壓器410自動產生具有合適電位的輸出電壓(例如，在輕載狀態下表現為低電壓電位(如VREF2)，而一旦出現高抬升負載則自動增大輸出電壓)，以節省更多的功率損耗。

控制電路420包括電流檢測電路(current sensing circuit)421、比較電路(為便於說明與理解，圖中以兩個比較器422和424為例進行示例說明，但本發明並不限於該示例)、選擇電路(例如，圖中以兩個開關SW3和SW4為例進行示例說明，但本發明並不限於該示例)以及誤差放大器426。在控制電路420的操作中，電流檢測電路421被配置為檢測穩壓器410的輸出電流Iout以產生檢測電流Iout'，也就是說，檢測電流Iout'與輸出電流Iout有關，例如，檢測電流Iout'與輸出電流Iout成比例(proportional，例如，比例因子等於1或其它值)。本發明對如何檢測穩壓器410的輸出電流Iout以檢測電流Iout’的方式不做任何限制。例如，在一實施例中，電流檢測電路421可利用電流鏡(current mirrors)檢測流入開關SW1的電流，並利用流入開關SW1的電流獲得該檢測電流Iout'。在另一實施例中，電流檢測電路421可利用電流鏡檢測流入開關SW1的電流和流入開關SW2的電流，並利用流入開關SW1的電流和流入開關SW2的電流獲得該檢測電流Iout'。在本發明的又一實施例中，電流檢測電路421可以利用開關SW1的占空比、流入開關SW1的電流和流入開關SW2的電流計算得到(calculate)該檢測電流 Iout’。比較器422用於比較參考電流IREF與檢測電流Iout'以產生控制信號Vc1，比較器424用於比較參考電流IREF與檢測電流Iout'以產生控制信號Vc2，其中，控制信號Vc1用於控制開關SW3，以選擇/使得參考電壓VREF2作為輸出參考電壓VREF；控制信號Vc2用於控制開關SW4，以選擇/使得參考電壓VREF1作為輸出參考電壓VREF。在本實施例中，參考電壓VREF1大於參考電壓VREF2，例如，參考電壓VREF1可以為2V，參考電壓VREF2可以為1.86V。例如，在本實施例中，當檢測電流Iout'大於參考電流IREF時，比較器424所產生的控制信號Vc2為高電壓電位，以接通開關SW4，從而參考電壓VREF1作為輸出參考電壓VREF；以及，當檢測電流Iout'小於參考電流IREF時，比較器422產生的控制信號Vc1為高電壓電位，以接通開關SW3，從而參考電壓VREF2作為輸出參考電壓VREF。

然後，誤差放大器426將輸出參考電壓VREF與三角波電壓/信號進行比較，以產生控制信號Vc去控制驅動器412。特別地，控制信號Vc為方波，控制信號Vc的占空比是根據輸出參考電壓VREF的電壓電位確定的。舉例來說，若輸出參考電壓VREF為低電壓電位(如VREF2)，則控制信號Vc具有減小/較小的占空比，以及，驅動器412產生驅動信號Vs1和Vs2以減少開關SW1的接通時間並增加開關SW1的接通時間(開關SW1和SW2不是同時接通的)，進而降低輸出電壓Vout的電壓電位。類似地，若輸出參考電壓VREF為高電壓電位(如VREF1)，則控制信號Vc具有增大的占空比，以及，驅動器412產生驅動信號Vs1和Vs2以增加開關SW1的接通時間並減少開關SW2的接通時間，進而增大輸出電壓Vout的電壓電位。也就是說，控制信號Vc的占空比與輸出參考電壓VREF正相關。在本發明實施例中，當檢測電流Iout'大於參考電流IREF時(其能夠反映輸出電流Iout也相應地大於輸出電流Iout所對應的參考電流IREF'，例如，檢測電流Iout'與參考電流IREF成比例，相應地，參考電流IREF與輸出電流Iout對應的另一參考電流IREF'也成相同比例)，控制電路420產生控制信號Vc(例如，具有增大的占空比) 去控制穩壓器110增大輸出電壓Vout的電壓電位；而當檢測電流Iout'小於參考電流IREF時(其能夠反映輸出電流Iout也相應地小於輸出電流Iout所對應的參考電流IREF')，控制電路420產生控制信號Vc(例如，具有減小的占空比)去控制穩壓器減小輸出電壓Vout的電壓電位。

參見第5圖，通過利用第4圖所示的實施例，當負載增大時，輸出電流Iout增大，若檢測電流Iout'(第5圖中以檢測電流Iout'等於輸出電流Iout為例進行示例說明)大於參考電流IREF，則參考電壓VREF1作為輸出參考電壓VREF以供誤差放大器426產生控制信號Vc去控制穩壓器410增大輸出電壓Vout的電壓電位。然後，當負載減小且輸出電流Iout減小時，如果檢測電流Iout'小於參考電流IREF，則參考電壓VREF2作為輸出參考電壓VREF以供誤差放大器426產生控制信號Vc去控制穩壓器410降低輸出電壓Vout的電壓電位，以降低功率損耗。值得注意的是，在第5圖所示的實施例中，當參考電壓VREF1作為輸出參考電壓VREF時，輸出電壓Vout等於參考電壓VREF1；當參考電壓VREF2作為輸出參考電壓VREF時，輸出電壓Vout等於參考電壓VREF2，但這不是對本發明的限制。也就是說，只要誤差放大器426在使用參考電壓VREF1時的輸出電壓Vout的電壓電位高於使用參考電壓VREF2時的電壓電位即可，而不必輸出電壓Vout等於參考電壓VREF1/VREF2。

在上述實施例中，由於穩壓器410在大部分時間為輕負載，而高抬升負載僅出現短時間(如一或兩毫秒)，因此，使用本發明的控制電路420能夠允許穩壓器410在大部分時間產生具有低電壓電位的輸出電壓Vout，以有效降低功率損耗。此外，由於控制電路420能夠自動/自主產生控制信號去控制穩壓器410產生具有合適電壓電位的輸出電壓，從而，穩壓器410無需從其他裝置接收用於調整輸出電壓Vout的任何指示信號，從而能夠減少PMIC的整體設計和製造成本。

在申請專利範圍中使用諸如“第一”，“第二”，“第三”等序數術語來修改申請專利要素，其本身並不表示一個申請專利要素相對於另一個申請專利要素的任何優先權、優先級或順序，或執行方法動作的時間順序，但僅用作標記，以使用序數詞來區分具有相同名稱的一個申請專利要素與具有相同名稱的另一個元素要素。

雖然已經對本發明實施例及其優點進行了詳細說明，但應當理解的係，在不脫離本發明的精神以及申請專利範圍所定義的範圍內，可以對本發明進行各種改變、替換和變更，例如，可以通過結合不同實施例的若干部分來得出新的實施例。所描述的實施例在所有方面僅用於說明的目的而並非用於限制本發明。本發明的保護範圍當視所附的申請專利範圍所界定者為准。所屬技術領域中具有通常知識者皆在不脫離本發明之精神以及範圍內做些許更動與潤飾。

以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。

110:穩壓器

120:控制電路

112:驅動器

SW1,SW2,SW3,SW4:開關

L:電感

126:誤差放大器

122,124:比較器

Claims

一種穩壓器電路，包括：穩壓器，被配置為接收輸入信號以產生輸出電壓；以及，控制電路，耦接該穩壓器，被配置為根據該穩壓器的輸出信號選擇第一參考電壓和第二參考電壓中的一者作為輸出參考電壓，以及，根據該輸出參考電壓產生控制信號，以控制該穩壓器的該輸出電壓的電壓電位；其中，該輸出信號是該輸出電壓，以及，該控制電路包括：第一比較器，用於比較該輸出電壓與第三參考電壓，以產生第一控制信號；第二比較器，用於比較該輸出電壓與第四參考電壓，以產生第二控制信號；選擇電路，用於根據該第一控制信號和該第二控制信號選擇該第一參考電壓和該第二參考電壓中的一者作為該輸出參考電壓。
如請求項1所述的電路，其中，該第一參考電壓大於該第二參考電壓，該第三參考電壓大於該第四參考電壓；以及，當該輸出電壓大於該第三參考電壓時，該第一比較器產生該第一控制信號去控制該選擇電路選擇該第二參考電壓作為該輸出參考電壓；當該輸出電壓小於該第四參考電壓時，該第二比較器產生該第二控制信號去控制該選擇電路選擇該第一參考電壓作為該輸出參考電壓。
如請求項2所述的電路，其中，該第三參考電壓大於該第一參考電壓，以及，該第四參考電壓小於該第二參考電壓。
如請求項2所述的電路，其中，該選擇電路包括第一開關和第二開關，該第一開關被配置為選擇性地輸出該第二參考電壓作為該輸出參考電壓，該第二開關被配置為選擇性地輸出該第一參考電壓作為該輸出參考電壓；以及，當該輸出電壓大於該第三參考電壓時，該第一比較器產生該第一控制信號去接通該第一開關以輸出該第二參考電壓作為該輸出參考電壓，而該第二比較器產生該第二控制信號以禁用該第二開關；當該輸出電壓小於該第四參考電壓時，該第一比較器產生該第一控制信號以禁用該第一開關，而該第二比較器產生該第二控制信號去接通該第二開關以輸出該第一參考電壓作為該輸出參考電壓。
如請求項2所述的電路，其中，該第一參考電壓、該第二參考電壓、該第三參考電壓和該第四參考電壓中的每一個選自多個分壓電壓。
一種穩壓器電路，包括：穩壓器，被配置為接收輸入信號以產生輸出電壓；以及，控制電路，耦接該穩壓器，被配置為根據該穩壓器的輸出信號選擇第一參考電壓和第二參考電壓中的一者作為輸出參考電壓，以及，根據該輸出參考電壓產生控制信號，以控制該穩壓器的該輸出電壓的電壓電位；其中，該輸出信號是該穩壓器的輸出電流，以及，該控制電路包括：第一比較器，用於比較檢測電流與參考電流，以產生第一控制信號，其中，該檢測電流與該輸出電流成比例；第二比較器，用於比較該參考電流與該檢測電流，以產生第二控制信號；選擇電路，用於根據該第一控制信號和該第二控制信號選擇第一參考電壓和第二參考電壓中的一者作為該輸出參考電壓。
如請求項6所述的電路，其中，該第一參考電壓大於該第二參考電壓；以及，當該檢測電流大於該參考電流時，該第二比較器產生該第二控制信號去控制該選擇電路選擇該第一參考電壓作為該輸出參考電壓；當該檢測電流小於該參考電流時，該第一比較器產生該第一控制信號去控制該選擇電路選擇該第二參考電壓作為該輸出參考電壓。
如請求項7所述的電路，其中，該選擇電路包括第一開關和第二開關，該第一開關被配置為選擇性地輸出該第二參考電壓作為該輸出參考電壓，該第二開關被配置為選擇性地輸出該第一參考電壓作為該輸出參考電壓；以及，當該檢測電流大於該參考電流時，該第一比較器產生該第一控制信號以禁用該第一開關，而該第二比較器產生該第二控制信號去接通該第二開關以輸出該第一參考電壓作為該輸出參考電壓；當該檢測電流小於該參考電流時，該第一比較器產生該第一控制信號去接通該第一開關以輸出該第二參考電壓作為該輸出參考電壓，而該第二比較器產生該第二控制信號以禁用該第二開關。
如請求項6所述的電路，其中，該控制電路還包括：誤差放大器，耦接該選擇電路，被配置為比較該輸出參考電壓與三角波電壓，以產生該控制信號去控制該穩壓器。
一種用於穩壓器的控制方法，其中，該穩壓器被配置為接收輸入信號以產生輸出電壓，以及，該控制方法包括：根據該穩壓器的輸出信號選擇第一參考電壓和第二參考電壓中的一者作為輸出參考電壓；以及，根據該輸出參考電壓產生控制信號，以控制該穩壓器的該輸出電壓的電壓電位；其中，該輸出信號為該輸出電壓，以及，根據該穩壓器的該輸出信號選擇該第一參考電壓和該第二參考電壓中的一者作為該輸出參考電壓的步驟包括：比較該輸出電壓與第三參考電壓，以產生第一控制信號；比較該輸出電壓與第四參考電壓，以產生第二控制信號；根據該第一控制信號和該第二控制信號選擇該第一參考電壓和該第二參考電壓中的一者作為該輸出參考電壓。
如請求項10所述的控制方法，其中，該第一參考電壓大於該第二參考電壓，該第三參考電壓大於該第四參考電壓；以及，根據該第一控制信號和該第二控制信號選擇該第一參考電壓和該第二參考電壓中的一者作為該輸出參考電壓的步驟包括：當該輸出電壓大於該第三參考電壓時，選擇該第二參考電壓作為該輸出參考電壓；以及，當該輸出電壓小於該第四參考電壓時，選擇該第一參考電壓作為該輸出參考電壓。
一種用於穩壓器的控制方法，其中，該穩壓器被配置為接收輸入信號以產生輸出電壓，以及，該控制方法包括：根據該穩壓器的輸出信號選擇第一參考電壓和第二參考電壓中的一者作為輸出參考電壓；以及，根據該輸出參考電壓產生控制信號，以控制該穩壓器的該輸出電壓的電壓電位；其中，該輸出信號為該穩壓器的輸出電流，以及，根據該穩壓器的該輸出信號選擇該第一參考電壓和該第二參考電壓中的一者作為該輸出參考電壓的步驟包括：比較該輸出電流與參考電流，以產生第一控制信號；比較該參考電流與該輸出電流，以產生第二控制信號；根據該第一控制信號和該第二控制信號選擇該第一參考電壓和該第二參考電壓中的一者作為該輸出參考電壓。
一種用於穩壓器的控制方法，其中，該穩壓器被配置為接收輸入信號以產生輸出電壓，以及，該控制方法包括：根據該穩壓器的輸出信號選擇第一參考電壓和第二參考電壓中的一者作為輸出參考電壓；以及，根據該輸出參考電壓產生控制信號，以控制該穩壓器的該輸出電壓的電壓電位；其中，該第一參考電壓大於該第二參考電壓，該輸出信號為該穩壓器的輸出電流；以及，根據該穩壓器的輸出信號選擇該第一參考電壓和該第二參考電壓中的一者作為該輸出參考電壓的步驟包括：當該輸出電流大於該參考電流時，選擇該第一參考電壓作為該輸出參考電壓；以及，當該輸出電流小於該參考電流時，選擇該第二參考電壓作為該輸出參考電壓。