低压降电压调节器制造技术

本发明专利技术涉及低压降电压调节器。一种电压调节器包括调节回路(2)和稳定性补偿电路(10)，所述调节回路(2)至少包括传输晶体管(18)、源晶体管(28)、感测晶体管(22)以及保持晶体管(24)，所述稳定性补偿电路(10)包括第一MOS电阻器(12)和与所述第一MOS电阻器(12)耦合的第二MOS电阻器(14)。所述第二MOS电阻器(14)的所述栅极耦合到所述传输晶体管(18)的所述栅极。

【技术实现步骤摘要】
低压降电压调节器
本专利技术涉及电压调节器的领域并且尤其涉及低压降(LDO)调节器。
技术介绍
低压降或LDO调节器是一种可以用相对小的输入-输出差分电压操作的DC线性电压调节器。通常，这样的调节器特征为相对低的压降电压和相对低的最小操作电压，进一步具有高效率操作和相对低热耗散。典型地，这样的调节器包括至少一个典型地通过金属氧化物半导体部件实现的场效应晶体管(FET)。当涉及到在电池操作的便携式消费产品的高效电源管理时，低压降调节器是特别令人感兴趣的。在LDO中根本的设计挑战是在零负载电流(无负载)到特定应用所需的最大负载电流(满负载)内稳定化LDO。此外，LDO调节器应该呈现响应于负载改变的稳定和快速的瞬态相应。更具体地，在LDO的受控输出中的瞬态电压峰值在动态负载电流的步骤和数字负载电路固有大电流尖峰二者期间不应该超过最大电压范围。典型地，LDO调节器也包括至少一个电容器，例如，用于在调节器的输出处的主极点频率补偿。这样的电容器的非理想特性可以用在LDO调节器的环路传递函数中典型地产生零的等效电阻建模。现有技术方案的关键缺陷源于LDO的稳定性关键取决于等效电阻的值的事实，这不仅取决于电容器的制造商而且取决于随操作频率和温度的变化。因此这样的LDO调节器的等效电阻引起稳定性问题。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的是提供一种改进的电压调节器，尤其是一种可操作为关于在所述调节器的输出处的可变负载补偿零频率的LDO调节器。而且，所述电压调节器应该对于可变负载以及诸如变化温度的变化外部条件提供稳定输出。附加地，所述调节器应该呈现响应于负载改变的稳定瞬态特性。在第一方面本专利技术涉及一种电压调节器，典型地涉及低压降调节器。所述电压调节器包括至少包括传输晶体管、源晶体管、感测晶体管以及保持晶体管的调节回路。这些晶体管典型地实现为或者PMOS或者NMOS-类型的MOS晶体管。所述提到的晶体管可备选地表示为建立所述调节回路的第一、第二、第三以及第四晶体管。但是，出于功能性描述的原因，所述四个晶体管根据它们在所述调节回路中的通用功能和特性被表示。所述传输晶体管实际上耦合到所述电压调节器的输出，并因此适合于提供调节的输出电压。所述源晶体管典型地为电流镜的部分并适合于耦合驱动电流到所述调节回路。所述感测晶体管典型地耦合到参考电压并用于限定所述调节器的输出电压。所述保持晶体管实际上可操作为保持并维持在所述调节回路中和/或跨所述调节回路的特定电压。所述调节回路特别适合于在输出处(因此在所述传输晶体管的所述漏极处)提供相当恒定的调节的输出电压Vreg。因此，在瞬态接通或关闭之后或在瞬态负载变化后的稳定状态中，所述调节回路适合于自动稳定化并以在所述输出处提供所述预定输出电压。附加地并为了补偿变化的负载、变化的温度或其他变化的外部条件的负面影响，所述电压调节器包括稳定性补偿电路。所述稳定性补偿电路包括第一MOS电阻器和与所述第一MOS电阻器耦合的第二MOS电阻器。此处，所述第一MOS电阻器为相当稳定的MOS电阻器并展示出即使在变化的负载条件下其电阻率或其等效电阻率的无变化。然而，所述第二MOS电阻器耦合到所述传输晶体管的所述栅极。尤其，所述第二MOS电阻器的所述栅极耦合到所述传输晶体管的所述栅极。以这种方式，所述第二MOS电阻器是可变电阻器，其依赖所述调节回路的或所述电压调节器的变化的负载条件改变其电阻率或等效电阻率。以这种方式，施加到所述传输晶体管的所述栅极的所述电压可以适合于所述调节回路的变化的负载。以这种方式，变量零可以被插入到回路传递函数以提高所述电压调节器的所述实际操作条件。根据又一实施例，所述稳定性补偿电路包括与所述源晶体管的源极耦合并进一步与所述传输晶体管的源极耦合的第一节点或输入节点。因此，所述稳定性补偿电路的输入与所述源晶体管和所述传输晶体管的所述源极并联。所述第一节点也被表示为控制节点，其也与所述源晶体管的栅极和所述传输晶体管的栅极耦合。以这种方式，所述MOS电阻器的所述电阻可以被控制和/或被修改。由于所述补偿网络的所述输入或控制节点连接到所述传输晶体管的源极并因此连接到所述输入电压VDD，所述补偿网络被有效地放置在所述传输晶体管的所述栅极和源极之间。这将允许改进的PSR(电源抑制)，这由于有效电容从所述传输晶体管的所述源极到所述栅极传输噪音因此在所述源极和所述栅极之间保持所述电压更加恒定，而然后抑制一些噪音。这是在实施例中的特别好处，其中所述补偿网络是在所述传输晶体管的所述漏极和栅极之间连接。根据另一实施例，所述补偿电路包括与所述保持晶体管的所述漏极耦合并进一步与所述源晶体管的所述漏极耦合的第二节点。因此，所述补偿电路的所述第二或输出节点耦合与所述保持晶体管和所述源晶体管的所述漏极并联。而且，并根据另一实施例，所述补偿电路包括至少一个与所述第一MOS电阻器和所述第二MOS电阻器中的至少一个的漏极耦合的电容器。因此通过所述电容器，所述补偿电路和因此的所述调节回路展示出特定等效电阻，其随在所述电压调节器的所述输出上的所述负载电流改变。这允许所述稳定性补偿电路的总电阻随所述电压调节器的所述负载变化。因此，所述变化的电阻朝向实质上增强所述电压调节器的实际操作条件的频带移动零频率或零位置。以这种方式，响应于诸如温度的变化的外部条件以及变化的负载条件的所述电压调节器的稳定性可以被提高。根据另一实施例，所述稳定性补偿电路的所述第二节点耦合到所述第二MOS电阻器的所述栅极以及所述传输晶体管的所述栅极。附加地或可选地，所述第二节点也可以连接到所述电容器。典型地，所述第二节点连接到所述电容器的第一端，而因此所述电容器的相对的第二端与所述第一或第二MOS电阻器中的至少一个的所述漏极连接。典型地，所述第一和第二MOS电阻器中的至少一个的所述漏极、所述电容器以及所述第二节点被设置为串联。因此，经由所述至少一个电容器，所述第一和第二MOS电阻器中的至少一个的所述漏极连接到所述第二节点。所述电容器用于修改所述补偿电路以及所述调节回路二者的所述瞬态特性。所述电容器有效地位于所述电压调节器的输入端与所述传输晶体管的所述栅极之间。通过所述电容器，所述电压调节器的所述调节特性的所述斜升或斜降速度可以被修改并适于预定条件。因此，所述电容器用于控制或修改至少所述传输晶体管的所述动态特性。根据另一实施例，所述第一MOS电阻器和所述第二MOS电阻器被并联设置，其中它们的源极连接到所述稳定性补偿电路的所述第一节点。而且并根据又一实施例，所述第一MOS电阻器和所述第二MOS电阻器同样被并联设置，其中它们的漏极连接到所述第二节点。因此，所述第一MOS电阻器的所述源极连接到所述第二MOS电阻器的所述源极。附加地，所述第一MOS电阻器的所述漏极也连接到所述第二MOS电阻器的所述漏极。相互连接的第一和第二MOS电阻器的源极可以连接到所述第一节点，而连接的所述第一节点或控制节点和所述第二MOS电阻器的漏极可以连接到所述第二节点。经由又一晶体管，例如经由输入电流镜的晶体管，所述第一MOS电阻器的所述漏极连接到输入端。以这种方式，所述第一MOS电阻器被经由恒定电压驱动并因此展出相当恒定的电阻。在又一实施例中，所述稳定性补偿电路包括在所述第一和所述第二MOS电阻器的所述漏本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电压调节器，包括：‑至少包括传输晶体管、源晶体管、感测晶体管和保持晶体管的调节回路，‑包括第一MOS电阻器和与所述第一MOS电阻器耦合的第二MOS电阻器的稳定性补偿电路，其中所述第二MOS电阻器的所述栅极耦合到所述传输晶体管的所述栅极。

【技术特征摘要】
2013.07.31 US 13/955,3801.一种低压降电压调节器，操作为关于在所述电压调节器的输出处的可变负载补偿零频率以提供考虑任何温度变化的稳定输出，所述电压调节器包括：-至少包括传输晶体管、源晶体管、感测晶体管和保持晶体管的调节回路，其中所述传输晶体管和所述源晶体管的源极被连接到第一节点，所述源晶体管的漏极被连接到所述保持晶体管的漏极以及所述传输晶体管的栅极以形成第二节点，所述传输晶体管的漏极在输出节点处被连接到所述感测晶体管的源极，以及所述保持晶体管的源极被连接到所述感测晶体管的漏极，-包括第一MOS电阻器和与所述第一MOS电阻器耦合的第二MOS电阻器的稳定性补偿电路，其中所述第二MOS电阻器的栅极在所述第二节点处耦合到所述传输晶体管的栅极，以及其中所述第一MOS电阻器的栅极被耦合到所述源晶体管的栅极。2.根据权利要求1所述的低压降电压调节器，其中所述补偿电路包括与所述保持晶体管的漏极和所述源晶体管的漏极耦合的第二节点。3.根据权利要求1所述的低压降电压调节器，其中所述补偿电路包括经由第一端与所述第一MOS电阻器和所述第二MOS电阻器中的至少一个的漏极耦合的至少一个电容器，并且其中所述电容器的第二端连接到与所述保持晶体管的漏极和所述源晶体管的漏极耦合的第二节点。4.根据先前权利要求2和3中任一项所述的低压降电压调节器，其中所述第二节点耦合到所述第二MOS电阻器的栅极和所述传输晶体管的栅极。5...

【专利技术属性】
技术研发人员：K·布斯切尔，J·伯里恩斯，
申请(专利权)人：EM微电子马林有限公司，
类型：发明
国别省市：瑞士;CH